بخشی از مقاله
چکیده
این تحقیق با هدف پتانسیل گرمایش جهانی تحت تاثیر روشهای خاکورزی، مدیریت بقایای ذرت و سطوح کود نیتروژن انجام شد. بدین منظور، یک آزمایش دو ساله 1390 - و - 1391 در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی مشهد بصورت اسپلیت پلات نواری بر پایه طرح بلوکهای کامل تصادفی در 3 تکرار اجرا شد. فاکتورهای اصلی شامل انواع شخم -1 - شخم رایج و - 2 شخم حداقل - و مدیریت بقایای ذرت -1 - حفظ بقایای گیاهی محصول سال قبل و -2 عدم وجود بقایای گیاهی - که عمود بر هم اجرا شدند و فاکتور فرعی شامل سطوح مختلف کود اوره - صفر، 150، 300 و 450 کیلوگرم در هکتار - که در داخل شخم اسپلیت گردید، بودند. نتایج نشان داد که میزان پتانسیل گرمایش جهانی تحت تاثیر شخم رایج و وجود بقایای گیاهی بالاتر از شخم حداقل وعدم حضور بقایا بود. با افزایش سطوح کود اوره، میزان پتانسیل گرمایش جهانی بطور معنی داری افزایش یافت.
مقدمه
توزیع جغرافیایی گونه های گیاهی، الگوی پوشش های گیاهی و محصولات زراعی بخوبی نشان می دهد که شرایط اقلیمی بر رشد و نمو گیاهان تاثیر بسزایی دارد. بخش زیادی از دلایل تغییر اقلیم، به فعالیت های بی رویه بشر و خصوصا فعالیت های صنعتی از ارتباط داده شده است. افزایش گازهای گلخانه ای نمود بارز آن می باشد. عامل اصلی بروز تغییرات اقلیمی، افزایش غلظت گازهای CO2، CH4 و N2O و انواع هالوکربن ها - مثل - CFC به علت فعالیت های انسان است IPCC - ، . - 2001 سهم کشاورزی در پدیده تغییر اقلیم حدود 13/5درصد می باشد، که از طریق فعالیت هایی از قبیل حذف جنگل ها، تغییر خاک های بکر به زمین های زراعی، کشت و کار برنج غرقابی، تولید نیشکر، سوزاندن بقایای گیاهان زراعی، پرورش نشخوارکنندگان، استفاده از کودهای شیمیایی نیتروژن، شخم فشرده و غیره در رهاسازی گازهای گلخانه ای به جو دخالت دارد IPCC - ، . - 2001 عملیات کشاورزی با تجزیه ماده آلی حاصل از بقایای گیاهان زراعی منجر به تغییر در ورود و خروج جریان دی اکسید کربن از خاک می شود. تبدیل بسیاری از جنگل ها به زمین زراعی یا اماکن مسکونی منجر به انتشار کربن موجود در خاک بصورت دی اکسید کربن شده است. با توجه به اینکه بسیاری از خاک ها بیش از 100 سال است که کشت و کار می شوند، کشاورزی و خاک ورزی فشرده باعث کاهش 30 تا 50 درصد کربن خاک شده است - نصیری محلاتی و همکاران، . - 1381
کشاورزی رایج و فشرده برای خاکورزی، حمل و نقل، فرآوری محصولات، تولید کودهای شیمیایی، آفت کش ها و تجهیزات مورد استفاده به سوخت های فسیلی نیاز دارد. عملیات خاکورزی و برداشت بیشترین سهم را در مصرف سوخت فسیلی در نظام کشاورزی فشرده دارا می باشد. کودهای نیتروژنه نیز در طی چرخه تولید مقادیر زیادی سوخت فسیلی مصرف می کنند. برآورد شده است که حدود دو درصد از کل انتشار کربن در ایالات متحده امریکا، مربوط به سوخت های فسیلی استفاده شده در کشاورزی است - جانگ و همکاران، . - 2007
دندوون و همکاران - - 2012 ، میزان ترسیب کربن و انتشار گازهای گلخانه را در شرایط زراعت رایج ذرت - شخم عمیق، تک کشتی و خارج کردن بقایا از مزرعه - با عملیات حفاظتی - شخم حداقل، تناوب زراعی و حفظ بقایا در زمین - مقایسه نمودند. ایشان گزارش کردند که میزان مواد آلی خاک و ترسیب کربن در کشاورزی حفاظتی 117 - مگاتن کربن در هکتار - بیشتر از کشاورزی رایج 69/7 - مگاتن کربن در هکتار - بود. از طرفی نتایج این تحقیق نشان داد که میزان انتشار گازهای گلخانه ای در دو سیستم اختلاف معنی داری نداشت اما پتانسیل گرمایش زمین - GWP - در کشاورزی حفاظتی بطور چشم گیری پایینتر از کشاورزی رایج بود. میزان انتشار گاز گلخانه ای اکسید نیتروژن تحت تاثیر مدیریت نیتروژن و انواع شخم در تناوب ذرت-سویا در کانادا مورد بررسی قرار گرفت - پلستر و همکاران، . - 2011 هدف از این تحقیق بررسی امکان کاهش اثرات منفی تغییر اقلیم از طریق برخی مدیریت های زراعی شامل انواع شخم، بقایای ذرت و سطوح کود نیتروژن می باشد.
مواد و روشها
مطالعهای در مزرعه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد طی دو سال زراعی 89-90 و 90-91 اجرا شد. آزمایش بصورت اسپلیت پلات نواری بر پایه طرح بلوکهای کامل تصادفی در 3 تکرار اجرا بود. فاکتورهای اصلی شامل شخم در دو سطح -1 - شخم رایج که شامل لولر، گاو آهن تا عمق 30- 40 سانتی متر، دیسک و فاورئر بود و -2 شخم حداقل که فقط زمین دیسک و فاروئر خورد و کشت انجام شد - و بقایای گیاهی نیز در دو سطح -1 - حفظ بقایای گیاهی محصول سال قبل و -2 عدم وجود بقایای گیاهی - بودند که شخم عمود بر بقایا اجرا گردید . فاکتور فرعی شامل کود نیتروژن در 4 سطح - صفر، 150، 300 و 450 کیلوگرم کود اوره - %46 بود که در داخل شخم اسپلیت گردید. برای اعمال تیمار بقایا گیاهی در سال اول آزمایش، بقایای یک مزرعه ذرت در پاییز سال 1389، به مقدار 6200 کیلوگرم در هکتار توزین و به زمین اضافه گردید و با دیسک خرد شد. تیمار شخم رایج و حداقل عمود بر بقایای گیاهی اعمال شد. کاشت در سال اول آزمایش در تاریخ 10 اردیبهشت سال 1390 و در سال دوم آزمایش در تاریخ 20 اردیبهشت 1391 انجام گرفت. در سال دوم آزمایش کاشت در تاریخ 20 اردیبهشت 1391 انجام گرفت . شرایط کاشت شبیه سال اول اجرا گردید و کاشت در محل سال قبل هم برای تیمار بقایا و هم عدم بقایا انجام گرفت. اولین آبیاری بلافاصله پس از کاشت و آبیاری های بعدی به فاصله هر 10 روز یکبار تا آخر فصل رشد به روش نشتی و توسط سیفون انجام شد.
محاسبه میزان پتانسیل گرمایش جهانی - GWP -
به منظور محاسبه پتانسیل گرمایش جهانی، میزان دی اکسید کربن، متان و اکسید نیتروژن خارج شده از زمین - اندازه گیری میزان انتشار گازهای دی اکسید کربن - CO2 - ، اکسید نیتروژن - N2O - و متان - CH4 - از زمین با استفاده از روش اتاقک بسته 1 انجام شد - ، دی اکسید کربن منتشر شده حاصل از عملیات شخم و آماده سازی زمین بوسیله ماشین آلات و همچنین میزان دی اکسید کربن انتشار یافته برای تولید کود شیمیایی نیتروژن در تیمارهای مختلف اندازه گیری و مجموع این گازها به عنوان شاخص گرمایش جهانی مدنظر قرار گرفت. میزان انتشار دی اکسید کربن به ازای تولید هر تن کود نیتروژن برابر با 857 کیلوگرم کربن می باشد. در شخم رایج از ادوات گاوآهن، دیسک، لولر و فاروئر برای آماده سازی زمین و کاشت استفاده شد و در شخم حداقل تنها دیسک و فاروئر مورد استفاده قرار گرفت. میزان ساعت کار و سوخت مصرفی در هر هکتار برای هر کدام از دو نوع سیستم شخم اندازه گیری گردید که جزئیات آن در جدول 3 نشان داده شده است.
میزان دی اکسید کربن انتشار یافته - CO2 Emission - بر حسب کیلوگرم در هکتار از مصرف سوخت گازوئیلی برای هر دو سیستم خاک ورزی بر اساس معادله زیر محاسبه گردید:
معادله CO2 Emission = 1000 - ∗ - × β - 1 - : Fuel میزان سوخت مصرفی بر حسب لیتر؛ : واحد تبدیل لیتر گازوئیل به انرژی برابر با 50/23 مگاژول بر لیتر؛ : واحد تبدیل انرژی مصرفی حاصل از سوخت گازوئیل به گاز دی اکسید کربن برابر با 21/95 کیلوگرم کربن بر گیگاژول انرژی. بنابراین با توجه به فرمول، میزان انتشار دی اکسید کربن به ازای یک لیتر سوخت گازوئیلی برابر با 1/1 کیلوگرم کربن در هکتار می باشد . اثر هر کدام از گازهای دی اکسید کربن، متان و اکسید نیتروژن بر گرمایش زمین متفاوت می باشد، بطوریکه هر واحد متان و اکسید نیتروژن به ترتیب حدود 25 و 298 برابر دی اکسید کربن در گرمایش زمین نقش دارند. بنابراین، واحد این شاخص به صورت معادل دی اکسید کربن بیان شد که برای این منظور میزان گاز اکسید نیتروژن با ضریب 298 و متان با ضریب 25 در محاسبات وارد شد. در نهایت میزان پتانسیل گرمایش جهانی بر اساس معادله 2 محاسبه شد. معادله = 2 + - 2 - 2 + 4 + 2 + 2 در این معادله، :GWP پتانسیل گرمایش زمین - کیلوگرم کربن در هکتار - ، : 2 انتشار دی اسید کربن از خاک، : 2 انتشار اکسید نیتروژن از خاک، : 4 انتشار متان از خاک، : 2 انتشار دی اکسید کربن بوسیله شخم و : 2 میزان دی اکسید کربن تولید شده برای تولید کود شیمیایی می باشند.
