ارزیابی اثرات زیست محیطی ناشی از اسیدی و مردابی شدن اکوسیستم خشکی در دو منطقه جغرافیایی

نوری, محسن; فرزانه, سلیم; شهریاری, علیرضا; سید شریفی, رئوف; کشته گر, عباس

doi:10.22111/jneh.2023.45867.1969

ارزیابی اثرات زیست محیطی ناشی از اسیدی و مردابی شدن اکوسیستم خشکی در دو منطقه جغرافیایی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دکتری آگروتکنولوژی، اکولوژی گیاهان زراعی، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده علوم کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی

² دانشیار زراعت، علوم و تکنولوژی بذر، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده علوم کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی

³ دانشیار گروه فضای سبز، دانشکده جغرافیا و برنامه ریزی محیطی، دانشگاه سیستان و بلوچستان

⁴ استاد زراعت-فیزیولوژی گیاهان زراعی، گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده علوم کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی

⁵ دکتری آگرو اکولوژی، گروه زراعت، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زابل، زابل

10.22111/jneh.2023.45867.1969

چکیده

امروزه به دنبال توسعه کشاورزی، نگرانی‌‌هایی در مورد پیامدهای نامطلوب زیست‌‌محیطی مانند آلودگی آب، خاک، هوا، کاهش حاصلخیزی، فرسایش خاک و تخلیه منابع بر پایه استفاده از نهاده‌‌های غیرقابل تجدید بوجود آمده است که نیازمند چاره اندیشی در این باره است. این پژوهش به منظور ارزیابی اثرات زیست محیطی ناشی از اسیدی و مردابی شدن اکوسیستم خشکی و تخلیه منابع، طی سال زراعی 99-1398 در دو شهرستان گرگان و زاهدان انجام شد. در این پژوهش مصرف آب، کود ورمی‌‌کمپوست، مصرف نانو کلات کود نیتروژن، نانو کلات کود فسفر و نانو کلات کود پتاسیم، و مصرف کامل کود شیمیایی (از منبع اوره، سوپر فسفات تریپل و سولفات پتاسیم) به عنوان نهاده‌‌های ورودی مستعد آسیب به محیط زیست در نظر گرفته شدند. به طور کلی به ازای تولید یک تن علوفه خرفه، شهرستان گرگان به دلیل مصرف کمتر نهاده‌‌ها در تمامی بخش‌‌های اثر بارهای محیطی کمتری نسبت به شهرستان زاهدان ایجاد می‌‌کند. بر اساس نتایج شاخص نهایی می‌‌توان نتیجه گرفت که بیشترین پتانسیل آسیب زیست محیطی در شهرستان زاهدان مربوط به گروه تاثیر تخلیه منابع آب به میزان 18/3 متر مکعب و در شهرستان گرگان مربوط به گروه تاثیر اسیدی شدن اکوسیستم خشکی با مقدار 608/1 کیلوگرم معادل کیلوگرم SO2 در تولید یک تن علوفه خرفه بوده است، همچنین کمترین پتانسیل آسیب زیست محیطی در هر دو شهرستان زاهدان و گرگان مربوط به گروه‌‌های تأثیر تخلیه منابع فسفات و پتاسیم با مقادیر بسیار ناچیز می‌‌باشد. بر اساس نتایج ارزیابی شاخص زیست‌‌محیطی (Eco-X) و شاخص تخلیة منابع (RDI) به ازای تولید یک تن علوفه خرفه، شهرستان زاهدان شاخص زیست‌‌محیطی (387/3 = Eco-X) بالاتری را نسبت به شهرستان گرگان (899/2 = Eco-X) نشان داد و فشارهای محیطی بیشتری ایجاد کرد. اما شاخص تخلیة منابع (RDI) برای شهرستان زاهدان به میزان (188/3 = RDI) و برای شهرستان گرگان به میزان (456/1 = RDI) محاسبه گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مخاطرات محیط طبیعی

عنوان مقاله [English]

Investigating the ecological impacts caused by the acidification and eutrophication of the terrestrial ecosystem in two geographical areas

نویسندگان [English]

Mohsen Noori ¹
Salim Farzaneh ²
Alireza Shahriari ³
Seyed Raouf Seyed Sharifi ⁴
Abbas Keshtehgar ⁵

¹ PhD of Agrotechnology, Crop Ecology, Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran

² Associate Professor of Agronomy, Seed Science and Technology, Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran

³ Associate Professor of lanscape Design Engineering Department, Geography and Environmental planning Faculty, University of Sistan and Baluchestan, Zahedan, Iran

⁴ Professor of Agronomy, Crop Physiology, Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran

⁵ PhD of Agroecology, Department of Agronomy, Faculty of Agriculture, University of Zabol, Zabol, Iran

چکیده [English]

Nowadays, following the development of agriculture, there are concerns about adverse environmental consequences such as water, soil, air pollution, fertility reduction, soil erosion, and resource depletion based on the use of non-renewable inputs, which require a solution in this regard. This study was conducted in Gorgan and Zahedan counties during the agricultural year of 2018-2019 to evaluate the environmental impacts caused by the acidification and eutrophication of the terrestrial ecosystem and resource depletion. In this study, water consumption, vermicompost fertilizer, nitrogen fertilizer nano chelate, phosphorus nano chelate, potassium fertilizer nano chelate, and chemical fertilizer consumption (from the source of urea, triple superphosphate, and potassium sulfate) are considered as inputs susceptible to environmental damage. In general, for one ton of purslane forage production, Gorgan County creates fewer ecological burdens than Zahedan County due to less consumption of inputs in all impact sectors. Based on the final index results, it concluded that the highest environmental damage potential in Zahedan County is related to the impact group of water resources depletion with the amount of 3.18 m3, and in Gorgan County, related to the impact group of terrestrial ecosystem acidification with the amount of 1.608 kilograms is equivalent to one kilogram of SO2 in the production of one ton of purslane forage, and the lowest environmental damage potential in both the cities of Zahedan and Gorgan is related to the groups of phosphate and potassium depletion with partial amounts. Based on the evaluation results of the ecological index (Eco-X) and the resource depletion index (RDI) per ton of purslane forage production, Zahedan County has a higher ecological index (Eco-X = 3.387) than Gorgan County (Eco-X = 2.899) and created more ecological burdens. However, the resource depletion index (RDI) was calculated for Zahedan County as (RDI = 3.188) and Gorgan County as (RDI = 1.456).

کلیدواژه‌ها [English]

Acidification
Water resources depletion
Eco-X index
Eutrophication
One ton of forage

مراجع

اسدی، حسین علی.، حسندخت، محمدرضا.، دشتی، فرشاد. (1385). مقایسه ترکیب اسیدهای چرب، اگزالیک اسید و عناصر معدنی بذر و برگ ارقام خرفه ایرانی (Portulaca oleracea L.) با نمونه خارجی. علوم و صنایع غذایی ایران، ۳(۱۰)، ۵۵-49.

جوادی، حامد.، رضوانی مقدم، پرویز.، ثقهالاسلامی، محمد جواد.، موسوی، غلامرضا. (۱۳۹۶). بررسی اثر تراکم و تاریخ کاشت بر عملکرد و اجزای عملکرد خرفه (Portulaca oleracea L.). نشریه پژوهشهای زراعی ایران، ۱۵(۱)، 123-113.

خانعلی، مجید.، حسینزاده بندبافها، هما. (1396). ارزیابی جریان انرژی و اثرات زیست‌محیطی تولید گلخانه‌ای گیاهان دارویی با رویکرد ارزیابی چرخه زندگی مطالعه موردی گیاه آلوئه‌ورا. مهندسی بیوسیستم ایران، 48(3)، 377-361.

خرم دل، سرور.، رضوانی مقدم، پرویز.، امین غفوری، افسانه. (1393). بررسی آثار زیست محیطی نظامهای تولید گندم در کشور با استفاده از ارزیابی چرخه حیات. تحقیقات غلات، 4(1)، 44-27.

رحیمی، زینب.، کافی، محمد.، نظامی، احمد.، خزاعی، حمیدرضا. (1390). تأثیر سطوح شوری و سیلیسیم بر برخی ویژگی‌های مورفوفیزیولوژیک گیاه دارویی خرفه (Portulaca oleracea L.). تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران، 27(3)، 374-359.

روستا، مجتبی.، ابراهیمزاده، عیسی.، ایستگلدی، مصطفی. (1397). ارزیابی میزان تابآوری اجتماعی شهری موردشناسی؛ شهر زاهدان. نشریه پژوهش و برنامهریزی شهری، 9(32): 14-1.

فیروزی، سعید.، نیکخواه، امین. (1394). ارزیابی چرخه حیات کشت بادامزمینی در نظامهای تککشتی و مخلوط با لوبیا. مجله علمی پژوهشی اکوفیزیولوژی گیاهی. 7(22): 279-268.

کافی، محمد.، رحیمی، رحیم. (1389). بررسی تأثیر سطوح مختلف شوری بر خصوصیات جوانهزنی گیاه خرفه (Portulaca oleracea L.). پژوهشهای زراعی ایران، 8(4)، 621-615.

میرباقری، الهام.، عباسپور ، علی.، روحانی.، عباس.، قربانی، هادی. (1391). ارزیابی وضعیت فسفر در برخی مزارع سیب زمینی منطقه مجن در استان سمنان. پژوهشهای خاک (علوم خاک و آب)، 26(3)، 243-235.

میرحاجی، حمزه.، خجستهپور، مهدی.، عباسپور فرد، محمدحسین. (1392). بررسی تأثیرات زیست‌محیطی تولید گندم منطقۀ مرودشت در ایران. نشریه محیط زیست طبیعی، 66(2)، 232-223.

میرکتولی، جعفر.، حسینی، سید محمد حسن. (1392). ارزیابی تناسب اراضی میانبافتی شهر گرگان برای توسعه میانافزا با استفاده ترکیبی از AHP و GIS. فصلنامه علمی-پژوهشی مطالعات شهری، 3(9): 80-69.

یوسفیان قهفرخی، حبیب الله.، ابدالی مشهدی، علیرضا.، بخشنده، عبدالمهدی.، لطفی جلال آبادی، امین. (۱۳۹۶). بررسی اثر مواد جاذب الرطوبه، کودهای آلی و شیمیایی بر عملکرد کمی و کیفی گیاه دارویی خرفه (Portulaca oleracea L.) در منطقه اهواز. مجله فرآیند و کار کرد گیاهی، 4(۱۳)، 96-87.

Amiri, Z., Asgharipour, M. R., Campbell, D. E., & Armin, M. (2020). Extended exergy analysis (EAA) of two canola farming systems in Khorramabad, Iran. Agricultural Systems, 180, 102789.

Bakhtiari, A. A., Hematian, A., & Sharifi, A. (2015). Energy analyses and greenhouse gas emissions assessment for the saffron production cycle. Environmental Science and Pollution Research, 22, 16184-16201.

Bojacá, C. R., Wyckhuys, K. A. G., & Schrevens, E. (2014). Life cycle assessment of Colombian greenhouse tomato production based on farmer-level survey data. Journal of Cleaner Production, 69, 26-33.

Brentrup, F., Kusters, J., Kuhlmann, H., & Lammel, J. (2004). Environmental impact assessment of agriculture production systems using the life cycle assessment methodology. I. The theoretical concept of an LCA method tailored crop production. European of Agronomy Journal, 20, 247-264.

Brentrup, F., Kusters, J., Lammel, J., & Kuhlmann, H. (2000). Methods to estimate on-field nitrogens from crop production as an input to LCA studies in the agricultural sector. International Journal of Life Cycle Assessment, 5, 349-357.

Campitelli, P., & Ceppi, S. (2008). Chemical, physical and biological compost, and vermicompost characterization: A chemometric study. Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems, 90, 64-71.

Charles, R., Jolliet, O., Gaillard, G., & Pellet, D. (2006). Environmental analysis of intensity level in wheat crop production using life cycle assessment. Agriculture, Ecosystems and Environment, 113, 216-225.

Esmaeilzadeh, S., Asgharipour, M. R., & Khoshnevisan, B. (2020). Water footprint and life cycle assessment of edible onion production case study in Iran. Scientia Horticulturae, 261, 108925.

Fallahpour, F., Aminghafouri, A., Ghalegolab Behbahani, A., & Bannayan, M. (2012). The environmental impact assessment of wheat and barley production by using life cycle assessment (LCA) methodology. Environment, Development and Sustainability, 14, 979-992.

Finkbeiner, M., Inaba, A., Tan, R. B. H., Christiansen, K., & Klüppel, H. J. (2006). The new international standards for life cycle assessment: are ISO 14040 and ISO 14044. International Journal of Life Cycle Assessment, 11, 80-85.

Garg, P., Gupta, A., & Satya, S. (2006). Vermicomposting of different types of waste using Eisenia foetida: A comparative study. Bioresource Technology, 97, 391-395.

Gasol, C. M., Gabarrell, X., Anton, A., Rigola, M., Carrasco, J., Ciria, P., Solano, M. L., & Rieradevall, J. (2007). Life cycle assessment of a Brassica carinata bioenergy cropping system in southern Europe. Biomass and Bioenergy, 31, 543-555.

Havlin, J., Beaton, J., Tisdale, S., & Nelson, W. (2014). Soil Fertility and Fertilizers. New Jersey: Prentice Hall. 516p. https://www.taylorfrancis.com/chapters/edit/10.1201/9780429445552-34/soil-fertility-nutrient-management-john-havlin

Jafari, M., Asgharipour, M. R., Ramroudi, M., Galavi, M., & Hadarbadi, G. (2018). Sustainability assessment of date and pistachio agricultural systems using energy, energy, and economic approaches. Journal of Cleaner Production, 193, 642-651.

Javadi, A., Rahmati, M. H., & Tabatabaeefar, A. (2009). Sustainable tillage methods for irrigated wheat production in different regions of Iran. Soil and Tillage Research Journal, 104, 143-149.

Khoshnevisan, B., Rafiee, S. H., Omid, M., & Mousazadeh, H. (2013). Applying data envelopment analysis approach to improve energy efficiency and reduce GHG (greenhouse gas) emission of wheat production. Energy, 58, 588-593.

Khwairakpam, M., & Bhargava, R. (2009). Vermitechnology for sewage sludge recycling. Journal of Hazardous Materials, 161, 948-954.

Kjeldahl, J. (1883). Neue Methode zur Bestimmung des Stickstoffs in organischen Körpern (New method for the determination of nitrogen in organic substances). Zeitschrift für analytische Chemie, 22, 366-383.

Kopiñski, J. (2012). Realization of environmental and economic objectives by the farms of various specialization directions (in Polish). Problems Agricultural Engineering, 2, 37-45.

Kronvang, B., Rubak, G. H., & Heckrath, G. (2009). International phosphorus workshop: Diffuse phosphorus loss to surface water bodies- risk assessment, mitigation options, and ecological effects in river basins. Journal of Environmental Quality, 38, 1924-1929.

Kropp, I., Nejadhashemi, A. P., Deb, K., Abouali, M., Roy, P. C., Adhikari, U., & Hoogenboom, G. (2019). A multi-objective approach to water and nutrient efficiency for sustainable agricultural intensification. Agricultural Systems, 173, 289-302.

MacWilliam, S., Wismer, M., & Kulshreshtha, S. (2014). Life cycle and economic assessment of Western Canadian pulse systems: the inclusion of pulses in crop rotations. Agricultural Systems, 123, 43-53.

Mardani Najafabadi, M. M., Ziaee, S., Nikouei, A., & Borazjani, M. A. (2019). Mathematical programming model (MMP) for optimization of regional cropping patterns decisions: A case study. Agricultural Systems, 173, 218-232.

Nabavi-Pelesaraei, A., Rafiee, S., Mohtasebi, S. S., Hosseinzadeh-Bandbafha, H., & Chau, K. W. (2018). Integration of artificial intelligence methods and life cycle assessment to predict energy output and environmental impacts of paddy production. Science of the Total Environment, 631-632, 1279-1294.

Najafi-Ghiri, M., Abtahi, A., Karimian, N., Owliaie, H., & Khormali, F. (2011a). Kinetics of non-exchangeable potassium release as a function of clay mineralogy and soil taxonomy in calcareous soils of southern Iran. Archives of Agronomy and Soil Science, 57, 343-363.

Najafi-Ghiri, M., Abtahi, A., Owliaie, H., Hashemi, S. S., & Koohkan, H. (2011b). Factors Affecting Potassium Pools Distribution in Calcareous Soils of Southern Iran. Arid Land Research and Management, 25, 313-327.

Nemecek, T., Dubois, D., Huguenin-Elie, O., & Gaillard, G. (2011). Life cycle assessment of Swiss farming systems: I. Integrated and organic farming. Agricultural Systems, 104(3), 217-232.

Nikkhah, A., Taheri-Rad, A. R., Khojastehpour, M., Emadi, B., & Khorramdel, S. (2015). Environmental impacts of peanut production system using life cycle assessment methodology. Cleaner Production, 92, 84-90.

Noorgholi Poor, F., Bagheri, Y. R., & Lotfolahi, M. (2009). Effect of different sources of nitrogen fertilizer on yield and quality of wheat. Journal of Research in Agricultural Science, 4, 120-129.

Olsen, S. R., Cole, C. V., Watanabe, F. S., & Dean, L. A. (1954). Estimation of Available Phosphorous in Soils by Extraction with Sodium Bicarbonate. U.S. Department of Agriculture, Washington DC: USDA Circ, 939p. https://ia903207.us.archive.org/21/items/estimationofavai939olse/estimationofavai939olse.pdf

Prechsl, U. E., Wittwer, R., Van der Heijden, M. G., Lüscher, G., Jeanneret, P., & Nemecek, T. (2017). Assessing the environmental impacts of cropping systems and cover crops: Life cycle assessment of FAST, a long-term arable farming field experiment. Agricultural Systems, 157, 39-50.

Sahabi, H., Feizi, H., & Karbasi, A. (2016). Is saffron more energy and economically efficient than wheat in crop rotation systems in northeast Iran? Sustainable Production and Consumption, 5, 29-35.

Valiante, D., Sirtori, I., Cossa, S., Corengia, L., Pedretti, M., Cavallaro, L., & Boccardelli, A. (2019). Environmental impact of strawberry production in Italy and Switzerland with different cultivation practices. Science of the Total Environment, 664, 249-261.