ارزيابي شاخص ردپاي كربن و انتشار اكسيد نيتروس براي نظام هاي توليد زعفران در استان هاي خراسان

Evaluation of Carbon Footprint for Saffron Production Systems in Khorasan Provinces

ردپاي كربن (CF) ميزان انتشار گازهاي گلخانه‌اي به ازاي واحد سطح در بوم‌نظام‌هاي كشاورزي است. از آنجا كه نهاده‌هاي ورودي نقش مهمي در انتشار گازهاي گلخانه‌اي به اتمسفر دارد، شاخص اكولوژيكي CF براي ارزيابي تبعات زيست‌محيطي در بوم‌نظام‌هاي كشاورزي مورد استفاده قرار مي‌گيرد. هدف از اين مطالعه، برآورد CF و كارايي كربن (CE) در نظام‌هاي توليد زعفران در استان‌هاي خراسان شمالي، جنوبي و رضوي بود. همچنين آناليز ارزيابي چرخه حيات براي كمي‌سازي اثر فعاليت‌هاي كشاورزي بر محيط زيست در نظام‌هاي توليد زعفران انجام گرديد. شاخص‌هاي مورد بررسي شامل پتانسيل گرمايش جهاني، پتانسيل اسيدي شدن، پتانسيل اوتريفيكاسيون در زيرگروه‌هاي خشكي و آبي، انتشار مستقيم و غيرمستقيم N2O، انتشار N2O تحت تاثير آبشويي و تصعيد، ورودي‌هاي كربن (Ci)، خروجي‌هاي كربن (Co)، CF و CE بودند. نتايج اين مطالعه نشان داد كه كمترين پتانسيل گرمايش جهاني در نظام‌هاي توليد زعفران براي خراسان جنوبي برابر با 339/43 كيلوگرم معادل CO2 به ازاي يك كيلوگرم گل محاسبه گرديد. كمترين شاخص بوم‌شناخت (EcoX) مربوط به استان خراسان جنوبي (با 0/039 EcoX به ازاي يك كيلوگرم گل) بود. انتشار اكسيد نيتروس در استان‌هاي خراسان جنوبي، رضوي و شمالي به ترتيب 95974/51، 199674/4 و 344723 كيلوگرم N2O به ازاي يك هكتار برآورد گرديد. بالاترين انتشار N2O تحت تاثير فرآيندهاي آبشويي و تصعيد براي استان خراسان شمالي (به ترتيب با 1/21 و 24/23 كيلوگرم N2O به ازاي يك هكتار) محاسبه شد. بالاترين ورودي‌‌ها و خروجي‌هاي كربن مربوط به خراسان شمالي به ترتيب با 117986/52 و 15135/56 كيلوگرم كربن به ازاي يك هكتار بود. بيشترين ردپاي كربن مربوط به خراسان شمالي با 7/8 و بالاترين كارايي كربن براي خراسان جنوبي با 0/18 بدست آمد. سوخت‌ فسيلي و خاكورزي‌ فشرده مهمترين عوامل انتشار CO2 تعيين گرديدند. بنابراين، انتخاب خاكورزي‌هاي حفاظتي و كاهش يافته، وارد كردن گونه‌هاي تثبيت‌كننده نيتروژن، گونه‌هاي پوششي و كودهاي سبز در تناوب زراعي با زعفران و افزايش كارايي مصرف نيتروژن را مي‌توان به عنوان راهكارهاي اكولوژيك براي بهبود عملكرد اقتصادي نظام‌هاي زعفران همراه با كاهش تبعات زيست‌محيطي و تخفيف ردپاي كربن اين سيستم‌هاي زراعي مدنظر قرار داد.

Carbon footprint (CF) is the total amount of greenhouse gas emissions per unit of farmlands. Since the used inputs have an important role in greenhouse gas emissions, CF as an ecological indicator have been extensively applied for assessing the environmental externalities in agroecosystems. This study was conducted to estimate the CF and carbon efficiency (CE) of saffron production systems in North Khorasan, Razavi Khorasan and South Khorasan provinces. Also, life cycle assessment analysis is calculated for quantifying the impact of saffron farming activity on the environment. Studied indices were global warming potential (GWP), acidification potential )AP) and eutrophication potential in terrestrial (UPT) and aquatic (UPA) sub-categories, N2Odirect, N2Oindirect, N2O emissions affected as volatilization and leaching, carbon inputs (Ci), carbon outputs (Co), CF and CE. The results revealed that the lowest GWP for saffron production systems was related to south Khorasan with 339.43 kg CO2 equiv./ one kg flower yield. The minimum environmental index (EcoX) was recorded for south Khorasan (0.039 EcoX/ one kg flower yield). N2O emissions in South Khorasan, Razavi Khorasan and North Khorasan provinces were estimated with 95974.51, 199674.4 and 344723 kg N2O per one ha, respectively. The largest N2O emissions affected as leaching and volatilization were calculated for North Khorasan province (with 1.21 and 24.23 kg N2O per one ha, respectively). The maximum Ci and Co were related to North Khorasan province with 117986.52 and 15135.56 kg C per one ha, respectively. The largest CF and CE were computed for North Khorasan and south Khorasan provinces with 7.8 and 0.18, respectively. It concluded that adoption on conservation and reduced tillages, N2- fixing pulses, cover crops and green manures in rotations with saffron and increased nitrogen use efficiency as ecological approaches can optimize the system performance while reducing environmental externalities and the carbon footprint of the crop cultivation. So, with relevant agro-environmental policies in saffron production systems along with the adoption of improved agronomical practices increasing flower yield with no cost the environment can be achieved effectively, efficiently and economically.