بخشی از مقاله
چکیده
هزاران هکتار از زمینهای ساحلی شمال ایران، هر سال زیر کشت گیاه برنج میرود و در طول ماههای پرباران پاییز و زمستان نیز در اثر نبود سامانه زهکشی مناسب در آب فرو میروند. این ماندابی شدن سبب تولید گاز گلخانهای متان در این زمینها میگردد. هدف این پژوهش، بررسی تاثیر فصل سال، کودای آلی و شیمیایی روی شار گسیل گاز متان از شالیزار بود. سه تیمار شاهد، 15 تن کود کمپوست آلی در هکتار و 15 تن کود کمپوست در هکتار به همراه کود شیمیایی برای این هدف انتخاب گردید.
در هر تیمار یک اطاقک شیشهای دربسته نصب و هوای داخل آن به صورت هفتگی جمعآوری گردید. دمای خاک و آب شالیزار با استفاده از دماسنجهای الکترونیکی ثبت شد. پژوهشهای انجام شده نشان دادند که افزایش ماده آلی میزان گسیل گاز متان از شالیزار را افزایش میدهد که سهم مواد آلی تازه بیشتر از مواد آلی کمپوست میباشد. غرقاب پیوسته شالیزار بر خلاف غرقاب دورهای سبب تولید بیشتر گاز متان میشود.
مقدمه
اقلیم جهانی تحت تاثیر فعالیتهای انسانی در حال دگرگونی است و این دگرگونی سبب وقوع رویدادهای بزرگ در سطح دنیا شده است. فعالیتهای انسانی از زمان شروع صنعتی شدن بشر موجب دگرگونی ناهنجار در محیط طبیعی او شده و از جمله این تغییرات، افزایش غلظت گازهای گلخانهای در نیوار است. این گازها وظیفه گرم کردن زمین و نیوار - جوّ - آن را به عهده داشته و نبود آنها سبب سرد شدن زمین خواهد شد.
افزایش دستکاری انسان در طبیعت، بویژه گسترش مصرف روزافزون سوختهای فسیلی و فعالیتهای کشاورزی ، موجب افزایش سریع غلظت گازهای گلخانهای در نیوار شده است.
متان از جمله گازهای گلخانهای است که فرآورده محیطهای بیهوازی است. محیط شالیزار بستر مناسبی برای تولید و گسیل این گاز به نیوار میباشد . گسترش کشت برنج در دنیا سبب افزایش تولید متان و انتشار آن در نیوار شده است. از همه گازهای گلخانهای موجود در نیوار، متان اهمیت قابلتوجهای را به خاطر اثر آن روی اقلیم و شیمی ازن نیواری به عهده دارد . - 2 - نسبت آمیختگی نیواری متان هم اکنون 1/7ppm حجمی است که نسبت به غلظت آن در پیش از صنعتی شدن که 0/7ppm بود، بیشتر از 2 برابر شده است . - 2 - در طی 200 سال، سرعت افزایش آن 1/1% در هر سال بوده است
متان فراوانترین گاز آلی کمیاب در نیوار بوده و پس از بخار آب{ H2O} و دی اکسید کربن{CO2}، فراوانترین گاز گلخانهای در تروپوسفر است . - 3 - همچنین متان فراوانترین گاز کمیاب واکنشگر در تروپوسفر بوده و واکنشپذیری آن در شیمی تروپوسفر و استراتوسفر مهم است . - 3 - اکسایش متان بوسیله هیدروکسیل - - - OH در تروپوسفر در حضور سطوح نسبتا زیاد اکسیدهای ازت - NOx - ، منجر به تشکیل فرمالدئید - CH2O - ، مونوکسید کربن - CO - و ازن - O3 - میشود
تنها با مونوکسید کربن، متان به مهار هیدروکسیل در تروپوسفر کمک میکند - . - 3 همچنین متان غلظت بخار آب و ازن را در استراتوسفر تحت تاثیر قرار داده و یک نقش کلیدی در تبدیل کلر واکنشگر به اسید کلریدریک کمتر واکنشگر در استراتوسفر بازی میکند 90 . - 3 - درصد متان بوسیله هیدروکسیل، تبدیل به مواد دیگر شده و 5 درصد آن در استراتوسفر مصرف میشود و 5 درصد آن نیز در خاک اکسید میگردد
از سویی دیگر، متان یک گاز گلخانهای توانا با پتانسیل جذب بالا برای تابش فروسرخ است که نقش مهمی در گرمایش جهانی دارد . - 4 - بر اساس مولکولی و جرمی، افزایش متان نسبت به افزایش دیاکسید کربن به عنوان گاز گلخانهای، اثر گرمایشی بسیار بیشتری دارد . - 3 - این گاز، در یک بازه 100 ساله بر اساس جرمی نسبت به دیاکسید کربن در جذب امواج طول موج بلند، 22 برابر کارآتر است و 18 درصد از کل توان گسیلندگی گازهای گلخانهای را به عهده دارد . - 5 - نیمه عمر متان در تروپوسفر بیش از 10 سال می-باشد . - 6 - اگرچه، غلظت تروپوسفری متان در مقایسه با دی اکسید کربن خیلی پایین است، با این وجود متان 15 تا 20 درصد گرمایش جهانی را برعهده دارد
کشت برنج از 116 میلیون هکتار در سال 1961 به 150 میلیون هکتار در سال 1998 افزایش یافته و میزان تولید برنج در طی این 36 سال به میزان 10 درصد در سال افزایش پیدا کرده است . - 1 - سهم شالیزارها از تولید متان بین Tg/yr 20-100 با میانگین 60 Tg/yr برآورد شده است . - 4 - متان در محیط بیهوازی شالیزار بوسیله باکتریهای تولیدکننده متان - متانوژنها - تولید میشود . - 4 - پژوهشهای جدید نشان دادهاند که متان بوسیله ریشههای گیاهان برنج نیز تولید میشود
فرآیند تولید متان در شالیزار یک فرآیند میکروبی است و بوسیله باکتریهای تولید کننده متان - - Methanogens مهار میشود. این باکتریها در محیطهای بیهوازی آب شیرین زندگی کرده و نقش مهمی را در تجزیه ترکیبات پیچیده آلی بازی میکنند . - 4 - بیشتر این ریزاندامها - microorganisms - مزوفیل بوده و در دماهای بین 20-40 درجه سانتیگراد قادر به فعالیت مطلوب هستند . - 4 - این باکتریها، عمدتا استات - acetate - را به عنوان یک ماده کربنی استفاده میکنند که 80 درصد تولید متان را شامل میشود . - 4 - در واقع این باکتریها متان را به عنوان یک فرآورده جانبی تولید می-کنند.
متان تولید شده در لایههای بیهوازی شالیزار بوسیله تجزیه باکتریایی مواد آلی را متانوژنسیس - - Methanogensis گویند - 6،. - 4 ماده آلی تبدیل شده به متان عمدتا از مواد گیاهی یا کودهای آلی، مشتق میشود
تجزیه بیهوازی مواد آلی 4 مرحله اصلی دارد: الف - آبکافت پلیمرها بوسیله موجودات هیدرولیتیک، ب - تشکیل اسید از ترکیب آلی ساده بوسیله باکتریهای تخمیری، پ - تشکیل استات از سوخت و ساز تخمیری بوسیله باکتریهای همواستوژنیک - - homoacetogenic یا ساینتروفیک - - syntrophic و ت - تشکیل متان از دی اکسید کربن یا هیدروژن، استات، ترکیبات متیلی ساده یا آلکائولها
سه راه انتقال متان از شالیزار به نیوار، شامل پخش مولکولی، جوشش و انتقال از میان گیاه میباشد}شکل6 - {1، . - 4 در مناطق معتدله بیشتر از 90 درصد متان گسیل شده از طریق گیاه برنج - انتقال از طریق سامانه آئرونشیم گیاهان برنج - ، انتقال مییابد در حالیکه در مناطق گرمسیری، مقادیر قابل توجه متان ممکن است بوسیله جوشش به نیوار فرار نماید. به نظر ساس{Sass} و همکاران - 1994 - ، جوشش میتواند نقش مهمی را در انتقال متان به نیوار در شرایط کاربرد زیاد کود آلی بازی نماید. پخش متان از میان خاک غرقابی شالیزار به نیوار تابع غلظت متان سطح آب، سرعت باد و فراهمی متان در سطح آب است
شکل:1فرآیند تولید و راههای انتقال متان از شالیزار به نیوار
هدف از انجام این پژوهش، تاثیر فصل سال، کود آلی و شیمیایی روی گسیل گاز متان از شالیزار بود.
