چرخه زندگی محصول رب گوجه فرنگی

محصول رب گوجه فرنگی

کشاورزی، صنایع غذایی و محيط زیست، بدليل اثرپذیری از یکدیگر نمی توانند به صورت مجزا مورد بررسی قرار گيرند. تحقيق حاضر با رویکردی تلفيقی و با استفاده از ارزیابی چرخه زندگی به بررسی و ارزیابی فرآیند توليد محصول رب گوجه فرنگی می پردازد. سه مرحله ی توليد گوجه فرنگی در مزرعه، حمل محصول از مزرعه به کارخانه و توليد محصول رب گوجه فرنگی در کارخانه مورد بررسی قرار گرفت و مرز سامانه شامل تمامی فعاليت های مربوط به توليد، حمل و نقل و مصرف نهاده های مختلف مورد استفاده در توليد محصول رب گوجه فرنگی بوده است (از ماده خام اوليه تا توليد محصول رب گوجه فرنگی درب کارخانه)داده های مورد نياز از یکی از کارخانه های توليد محصول رب گوجه فرنگی در استان البرز و مزارع دو استان البرز و آذربایجان شرقی جمع آوری شد. از شاخص اثر کربن به منظور کمی کردن اثر گازهای گلخانه ای استفاده شد. دو واحد عملياتی کيلوگرم کربن دی اکسيد معادل به ازای کيلوگرم گوجه فرنگی و محصول رب گوجه فرنگی مورد استفاده قرار گرفت.
نتایج تحقيق نشان داد به منظور توليد یک کيلوگرم محصول رب گوجه فرنگی در حدود ۳٫۰۲ کيلوگرم کربن دی اکسيد توليد می شود و بيشترین سهم متعلق به بخش کشاورزی (۲۸%) می باشد. ميانگين اثرکربن در فرآیند کشت گوجه فرنگی برابر با ۰٫۲۲ کیلوگرم به ازای یک کيلوگرم گوجه فرنگی گزارش شد. نهاده ی الکتریسيته)آبياری( و پس از آن کودشيميایی بيشترین سهم را در آلایندگی کشت مزرعه ای به خود اختصاص دادند. مقایسه ی دو استان و دو سيستم آبياری )مدرن و سنتی( در کشت گوجه فرنگی حکایت از توليد با اثر کربن کمتر در سامانه ی آبياری قطره ای و در استان البرز داشت. آبياری و نهاده کود شيميایی به عنوان نقاط بحرانی در شاخص اثر کربن معرفی شدند. یکپارچه سازی مزارع به منظور مدیریت بهتر نهاده و استفاده از آبياری قطره ای از نتایج تحقيق حاضر می باشد که منجر به کاهش اثر کربن می شود.

واژه های کليدی:

اثر کربن، ارزیابی چرخه ی زندگی، محصول رب گوجه فرنگی، البرز، آذربایجان شرقی.

مقدمه:

افزایش روز افزون جمعيت و به تبع آن افزایش نياز غذایی و امنيت غذایی یکی از مهمترین دغدغه های دولت های مختلف در دهه های اخير بوده است. پيش بينی ها حکایت از افزایش جمعيت ۷٫۲ ميليارد نفر در سال ۲۰۱۵ به ۹٫۶ ميليارد نفر در سال ۲۰۵۰ دارد.( ۲۰۰۸ ، Garnett)
کشاورزی و بخش صنایع غذایی نقش مهمی را در امنيت غذایی و اقتصاد امروز جهان بازی میکنند.( ۲۰۱۲ ، et al Notarnicola) توليد محصولات غذایی زمانی به صورت مستمر ادامه ادامه خواهد داشت که سامانه توليد کشاورزی پایدار باشد. در این شرایط، کشاورزی پایدار معنا و مفهوم پيدا می کند. بر اساس تعریف، کشاورزی پایدار به مفهوم توليد محصول کافی )با بيشترین مقدار و کيفيت) با حفاظت کامل از منابع و محيط زیست است( ۲۰۰۱، Reganold et al). کشاورزی پایدار در ارتباط تنگاتنگ با محيط زیست قرار دارد و از این نظر لازم است در توليد هر محصول کشاورزی ابعاد زیست محيطی توليد مورد بررسی قرار گيرد.

بر اساس شواهد علمی، آب و هوای کره ی زمين به سرعت در حال تغيير است که یکی از دلایل عمده آن افزایش روز افزون مقدار گازهای گلخانه ای (GHG) است. بر اساس آخرین اطلاعات بدست آمده از اطلس جهانی کربن، مقدار آلاینده های موجود در کل کره زمين در سال ۲۰۱۴ در حدود ۳۵۸۹۰ميليون تن کربن دی اکسيد بوده است. چين با مقدار ۹۶۸۰ ميليون تن بيشترین توليدکننده گازهای گلخانه ای به شمار می رود و پس از آن کشورهای ایالات متحده، هند و روسيه با مقدار توليد ۵۵۶۱ و ۲۵۹۷ ۱۵۹۵ ميليون تن کربن دی اکسيد قرار دارند. در این سال در حدود ۶۱۶ ميليون تن کربن دی اکسيد در ایران توليد شد و ایران را در جایگاه هشتم بيشترین توليدکنندگان گازهای گلخانه ای قرار داد.

در مقياس جهانی، کربن دی اکسيد ، متان و نیتروکسید مهم ترین گازهای گلخانه ای هستند که توسط فعاليت های انسانی توليد می شوند. بخش های توليد گرما و الکتریسيته در حدود ۲۵ درصد از کل گازهای گلخانه ای را توليد می کنند و پس از آن ها بخش های کشاورزی و صنعت قرار دارند که به ترتيب ۲۴ و ۲۱ درصد از آلایندگی به آن ها اختصاص دارد . آن جا که کشاورزی بخش قابل توجهی از کربن دی اکسيد، متان و نيتروکسيد را وارد محيط زیست می کند لازم است مورد توجه بيشتری قرار گيرد. سهم عمده ای از کربن دی اکسيد با احتراق سوخت و گياهان، فعاليت های ميکروبيولوژی و ماده آلی خاک نيتروکسيد از طریق تبدیل و تغيير نيتروژن موجود در خاک و کودهای آلی حاصل می شود. معمولاً زمانی این پدیده اتفاق می افتد که نيتروژن موجود در خاک بيش از نياز گياه باشد و خاک رطوبت زیادی داشته باشد. متان نيز زمانی توليد می شود که مواد آلی موجود در خاک و کودهای آلی در شرایط بی هوازی قرار می گيرند.

هر محصول و کالایی دارای یک چرخه ی زندگی است که با طراحی و توسعه محصول آغاز می شود و با استخراج منابع، ساخت محصول، دسته بندی، مصرف کالا، بازیافت و دفن زائدات ادامه پيدا می کند. به منظور تخمين اثرات زیست محيطی همچون تغييرات آب و هوایی یک چارچوب اجرایی مورد استفاده قرار می گيرد که به عنوان ارزیابی چرخه ی زندگی شناخته میشود. بر اساس تعاریف مختلف موجود، ارزیابی چرخه زندگی تکنيکی است برای ارزیابی پتانسيل اثرات زیست محيطی و منابع مورد استفاده در طی زندگی یک کالا و محصول از ابتدا تا انتها روش های مورد استفاده در ارزیابی چرخه زندگی جزئی از استانداردها سری ISO14000در زمينه مدیریت محيط زیست هستند.

استانداردهای ازریابی های مربوط به چرخه عمر گازهای گلخانه ای محصول می تواند با اجزا و مشخصه های استانداردها PAS 2050 مطابقت داشته باشد. به منظور تخمين اثر گازهای از اثر کربن استفاده می شود. اثر کربن به صورت مقدار کربن دی اکسيد که در نتيجه فعاليت های انسانی توليد می شود تعریف می شود. گوجه فرنگی یکی از محصولات کشاورزی است که به صورت گسترده (ميوه خام، ميوه پخته شده، آب ميوه، ميوه خشک، سس و رب) مورد استفاده قرار می گيرد. تازه خوری، سس و محصول رب گوجه فرنگی مهم ترین مصارف گوجه فرنگی است. ميزان توليد جهانی محصول رب گوجه فرنگی در سال۲۰۱۲، ۱۶۱ ميليون تن بوده است. چين، هند، ایالات متحده و ،ترکيه از بزرگترین توليدکنندگان گوجه فرنگی می باشند. آمار موجود حکایت از توليدی در حدود ۶ ميليون تن برای ایران دارد که این ميزان توليد، ایران را در جایگاه ششم توليدکنندگان عمده گوجه فرنگی در جهان قرار داده است.

در حدود۱٫۲ ميليون تن از گوجه فرنگی توليد شده به منظور فرآوری و توليد محصول رب گوجه فرنگی مصرف می شود. ارزش صادرات محصول رب گوجه فرنگی توليد شده در سال ۲۰۱۲ برابر با ۱۹۴ ميليون دلار بوده است که این مقدار صادرات، ایران را در جایگاه نهم جهانی کشورهای صادر کننده محصول رب گوجه فرنگی قرار داده است. تحقيقات مختلفی در زمينه بررسی و ارزیابی اثرات زیست محيطی و انرژی مصرفی در توليد رب و کشت گوجه فرنگی صورت گرفته است. برخی از موارد که به صورت مبسوط بدان اشاره می شود به قرار زیر می باشند:
در تحقيقی ميزان گازهای گلخانه ای توليدی در فرآیند توليد گوجه فرنگی مزرعه ای بررسی شد. نتایج نشان داد که با توجه به تغييرات فصلی، ميزان آلایندگی از ۱۶۱۸۳ تا ۲۲۴۲۶ کيلوگرم کربن دی اکسيد معادل در هکتار متغير می باشد. آبياری و کود نيتروژن نيز بيشترین سطوح آلایندگی را در بين نهاده ها به خود اختصاص دادند . در تحقيقی دیگر ميزان آلایندگی کربن دی اکسيد در توليد گوجه فرنگی تازه، آب گرفته و تکه شده تعيين شد. نتایج نشان از آلایندگی برای توليد گوجه فرنگی تازه برابر با ۱۸۹ کيلوگرم کربن دی اکسيد معادل بر تن محصول توليدی بوده است. این در شرایطی بود که فرآوری محصول رب گوجه فرنگی به همان مقدار آلایندگی به همراه داشت.

در تحقیقی مشابه به بررسی انرژی مصرفی در توليد محصول رب گوجه فرنگی پرداخته و انرژی حاصل از مصرف سوخت دیزل به عنوان مهمترین نهاده معرفی شد. ارزیابی اثر کربن و آب در توليد محصول رب گوجه فرنگی در سيدنی استراليا هدف تحقيق دیگری بود. نتایج نشان داد بسته به فصل و روش توليد اثر کربن در محدوده ی ۰٫۳۹ تا ۱٫۹۷ کيلوگرم کربن دی اکسيد بر کيلوگرم محصول برای شاخص کربن و۵ تا ۵۳ ليتربرکيلوگرم محصول برای شاخص آب مصرفی متغير است.
بر اساس مرور منابع انجام شده و با توجه به جایگاه بالای ایران در صادرات محصول رب گوجه فرنگی در جهان و از آنجا که پتانسيل توليد آلاینده های مختلف در ایران بالا می باشد. جایگاه هشتم در بين تمامی کشورهای آلاینده دنيا) و در حدود ۲۴ درصد از کل آلایندگی ها در جهان متعلق به بخش کشاورزی می باشد لازم است بخش کشاورزی ایران از نقطه نظر آلایندگی مورد بررسی دقيق تر قرار بگيرد.

یکی از تفاوت های اصولی تحقيق حاضر با تحقيقات دیگر، بررسی تمامی منابع آلوده کننده در فرآیند توليد محصول رب گوجه فرنگی است که در قسمت مواد و روش ها بصورت تفصيلی بدان اشاره خواهد شد. از آن جا که یکی از رسالت های رشته مهندسی مکانيزاسيون کشاورزی، مدیریت بخش های مختلف فعال در بحث کشاورزی با توجه به شاخص های مهم در توليد )شاخص های اقتصادی، زیست محيطی، انرژی، تکنولوژی و …( می باشد، تحقيق حاضر به دنبال این هدف است که با بررسی دقيق، تمامی منابع توليدکننده گازهای گلخانه ای را شناسایی و مقدار آلایندگی هر بخش را تعيين نماید و راه کارهای مناسب در جهت تغيير روش توليد به منظور کاهش آلایندگی در کشت گوجه فرنگی مزرعه ای ارائه نماید.

مواد و روش ها:

فرآیند جمع آوری اطلاعات شامل سه مرحله اصلی کشت و توليد گوجه فرنگی در مزرعه، انتقال گوجه فرنگی به کارخانه و انجام فراوری بر روی گوجه فرنگی دریافتی و توليد محصول رب گوجه فرنگی می باشد. داده های مورد استفاده در تحقيق حاضر در مرحله کشت گوجه فرنگی از دو استان البرز) شهرستان های کرج، نظرآباد، اشتهارد( و استان آذربایجان شرقی)شهرستان مرند( جمع آوری شد. در استان البرز به دليل دسترسی ساده تر به تمامی مناطق گوجه کاری تلاش شد تمامی استان تحت بررسی قرار گرفت و در استان آذربایجان شرقی، شهرستان مرند که در حدود۴۰ درصد از مزارع گوجه فرنگی استان در این شهرستان قرار دارد به عنوان نمونه انتخابی مورد ارزیابی قرار گرفت. از روش نمونه گيری تصادفی به منظور تعيين تعداد نمونه استفاده شد. در انتها نيز تعداد پرسشنامه های توزیع شده بيش از تعداد نمونه مورد نياز بوده است. داده های مورد استفاده در پژوهش از ۲۰۴ پرسشنامه ) ۱۱۱ و ۹۳ مزرعه به ترتيب در استان های البرز و آذربایجان شرقی( توزیع شده در بين کشاورزان جمع آوری شد.

بدليل اینکه هدف نهایی پروژه ارزیابی چرخه زندگی محصول رب گوجه فرنگی است، مناطقی مورد بررسی قرار گرفت که خوراک اوليه کارخانه رب گوجه فرنگی مورد نظر را تأمين می کند. پرسشنامه ها شامل سوالاتی در رابطه با مقدار مصرف نهاده ها و عملکرد محصول رب گوجه فرنگی در هکتار زمين زراعی بود. جدول۱ خلاصه ای از اطلاعات بدست آمده در مراحل مختلف توليد را نشان می دهد. این جدول در مباحث ارزیابی چرخه عمر با عنوان فهرست موجودی چرخه عمر شناخته می شود.

هدف از ارزیابی چرخه عمر تعيين مقدار اثر کربن در فرآیند توليد محصول رب گوجه فرنگی بوده است و واحد عملياتی FU تحقيق حاضر یک کيلوگرم محصول رب گوجه فرنگی در بخش مزرعه ای و حمل و نقل و یک کيلوگرم محصول رب گوجه فرنگی در بخش فراوری می باشد. به منظور تعيين اثر کربن، مقدار کربن دی اکسيد، متان و نيتروکسيد توليد شده در فرآیند توليد محاسبه شد. به منظور نمایش اعداد به صورت مقدار معادل کربن دی اکسيد، مقادیر پتانسيل گرمایش جهانی۱، ۲۸ و ۲۵۶ کيلوگرم کربن دی اکسيد معادل، متناظر با کربن دی اکسيد، متان و نيتروکسيد استفاده شد . مرز سامانه نیز از ابتدای توليد تمامی نهاده ها (ماده خام) تا مرحله توليد محصول رب گوجه فرنگی (درب کارخانه) بوده است.

جدول ۱ . فهرست موجودی چرخه عمر محصول رب گوجه فرنگی (مطالعه موردی در استان البرز)

محصول رب گوجه فرنگی

شکل ۱ . مرز سامانه توليد رب گوجه فرنگی (مطالعه موردی در استان البرز)محصول رب گوجه فرنگی

نتایج و بحث:

نتایج بررسی انجام شده نشان داد به منظور تولید یک کیلوگرم محصول رب گوجه فرنگی در حدود ۳٫۰۲ کیلوگرم کربن دي اکسید معادل تولید می شود. در بین نهاده هاي مختلف نیز تولید گوجه فرنگی (بخش مزرعه)، قوطی کنسرو و الکتریسیته به ترتیب با ۲۹، ۲۵ و ۲۴ درصد، بیشترین سهم را در اثر کربن کل به خود اختصاص دادند و پس از آن ، گاز طبیعی با ۱۳ درصد در جایگاه بعدي قرار گرفت (جدول۳) در تحقیقی مشابه در ایالات متحده مقدار اثر کربن تولید محصول رب گوجه فرنگی در حدود ۱٫۴ کیلوگرم کربن دي اکسید برآورد شد . تفاوت دو برابري در مقدار اثر کربن در تحقیق حاضر و تحقیق مشابه، در ابتداي امر مربوط به مرحله تولید محصول رب گوجه فرنگی است. بررسی منابع اثر کربن در بخش مزرعه اي نشان داد که آلایندگی مربوط به ماشین هاي کشاورزي تحقیق مشابه برخلاف مطالعه حاضر مورد محاسبه قرار نگرفت. علاوه براین، مبحث آلایندگی حاصل از تغییر کاربري که بیش از ۳۰ درصد (جدول ۴) از کل اثر کربن مرحله تولید گوجه فرنگی را به خود اختصاص می دهد.

در تحقيق مشابه مورد بررسی قرار نگرفت. از نظر مقدار نهاده مصرفی نيز می توان به تفاوت بسيار زیاد در مقدار کود شيمایی مصرفی و همچنين آب آبياری اشاره کرد که با وجود مصرف بيشتر نهاده در مطالعه حاضر، مقدار عملکرد محصول گوجه فرنگی در حدود ۲۰ تن کمتر از تحقيق مشابه می باشد. مصرف الکتریسيته نيز در مرحله توليد محصول رب گوجه فرنگی عامل دیگر بروز تفاوت زیاد اثر کربن در دو تحقيق است. نکته دیگر که می توان بدان اشاره کرد مقدار اثر کربن قوطی کنسرواست که متأسفانه توضيحات دقيق و روشنی در مطالعه قبلی در بحث بسته بندی ارائه نشده است که بر اساس آن بتوان به مقایسه و بررسی تفاوت ها با جزئيات بيشتر پرداخت. بدليل سهم بالای فرآیند توليد گوجه فرنگی در مزرعه در مقدار اثر کربن کل محصول رب گوجه فرنگی، در ادامه به بحث تفصيلی در رابطه با این بخش می پردازیم. جدول ۴ مقدار و سهم هر یک از منابع توليد گوجه فرنگی در اثر کربن کل را در بخش مزرعه نشان می دهد. مقدار اثر کربن کل در مرحله توليد گوجه فرنگی۰/۲۲ کيلوگرم کربن دی اکسيد معادل به ازای یک کيلوگرم گوجه فرنگی محاسبه شد(جدول ۴) این مقدار مشابه با تحقيقات دیگر بود که اثر کربن را در محدوده ۰٫۲ تا ۰٫۳ برای گوجه فرنگی مزرعه ای برآورد کردند.

همانگونه که ملاحظه می شود، بيشترین سهم متعلق به مواد و انرژی مصرفی (۶۱درصد) است و پس از آن آلایندگی حاصل از تغيير کاربری زمين (۳۰درصد) و آلایندگی حاصل از کاربرد کودهای آلی و غيرآلی (۱۰درصد) است.  با توجه به سهم بالای مواد و انرژی مصرفی در آلایندگی کل، اجزای تشکيل دهنده این بخش مورد بررسی بيشتر قرار گرفت و نتایج حکایت از سهم بالای فرآیند آبياری(۴۶درصد) و پس از آن آلایندگی غيرمستقيم کود شيميایی و سموم(۱۱درصد) داشت. نتایج مشابهی در تحقيقات دیگر در رابطه با سهم بالای آبياری و کود شيميایی در آلایندگی گازهای گلخانه ای در کشت گوجه فرنگی بدست آمد .

معضل مصرف بالای کودهای شيميای از دیرباز در کشاورزی ایران وجود داشته است و تحقيقات بسيار نشان از مصرف زیاد (بيش از نياز گياه) این نوع کودها در کشاورزی ایران دارد سطح سواد پایين و عدم تبعيت کشاورزان از نظرات کارشناسان کشاورزی، قيمت بالای کودهای دامی، عدم توجه به تناوب زراعی، عدم آزمایش دوره ای خاک زراعی از نقطه نظر تعيين مقدار عناصر موجود در خاک زراعی و درآمد پایين کشاورزان، از عواملی هستند که می توان از آن ها به عنوان دلایل بالا بودن مصرف کودهای شيميایی در ایران نام برد. قرارگيری ایران در محدوده جغرافيایی گرم و خشک و از سوی دیگر وجود خشکسالی های پی در پی از سال ۱۹۹۹ باعث شده است که سطح آب های زیرزمينی در اکثر مناطق ایران کاهش پيدا کند.

در این شرایط استخراج آب از عمق های بيشتر نياز به صرف انرژی بيشتر به شکل الکتریسيته دارد. این مسئله در رابطه با گياه گوجه فرنگی بدليل نياز آبی بالا نمود بيشتر پيدا می کند تا جایيکه بيشتر آلایندگی گازهای گلخانه ای در کشت این محصول در ایران اختصاص به نهاده آبياری یا الکتریسيته مصرفی دارد. بدليل اهميت موضوع آبياری در ادامه به بررسی دقيق تر و یافتن راه حلی در جهت کاهش مصرف آب در کشت می پردازیم.

در شکل ۲ دامنه تغييرات سه منبع اثر کربن ارائه شده در جدول ۴ نشان داده شده است. همانگونه که مشاهده می شود دامنه ی تغييرات ۹۵ درصدی اثر کربن کل بين ۰٫۱ تا ۰٫۳۷ کيلوگرم کربن دی اکسيد معادل به ازای یک کيلوگرم گوجه فرنگی تعيين شد. وجود دامنه ی تغييرات زیاد در هر یک از منابع آلایندگی نشان دهنده پتانسيل اعمال تغيير و کاهش آلایندگی در هر بخش به واسطه ی بهبود مدیریت در آن بخش مقدار اثر کربن است. در تحقيقی مقدار اثر کربن ۰٫۳ کيلوگرم کربن دی اکسيد معادل بر کيلوگرم گوجه فرنگی گزارش شد که تقریباً برابر با نتایج تحقيق حاضر است . در گزارشی گفته شد که آلایندگی مربوط به گازهای گلخانه ای در کشت گوجه فرنگی با توجه به فصل رشد بين ۰٫۱۹ تا ۰٫۲۷ کيلوگرم کربن دی اکسيد معادل بر کيلوگرم گوجه فرنگی متغير است. دامنه تغييرات زیاد در دو گروه نهاده و انرژی مصرفی و گروه تغيير کاربری نشان از پتانسيل در این دو گروه به منظور کاهش مقدار اثر کربن کل دارد . در ادامه به مقایسه و بررسی هر گروه با توجه به منطقه کشت می پردازیم تا جزئيات بيشتری از نوع تغييرات مدیریتی در کشت گوجه فرنگی ارائه گردد.

محصول رب گوجه فرنگی

جدول ۴٫ مقدار و سهم منابع مختلف در مقدار اثر کربن در تولید یک کیلوگرم رب گوجه فرنگی

محصول رب گوجه فرنگی

جدول ۵٫ مقدار و سهم منابع مختلف در مقدار اثر کربن در تولید یک کیلوگرم گوجه فرنگی

محصول رب گوجه فرنگی

شکل ۲ . تغییرات در منابع مختلف آلایندگی گازهاي گلخانه اي در تولید محصول گوجه فرنگی مزرعه اي در ایران مرکز جعبه ها برابر با میانگین، لبه هاي پایینی و بالایی جعبه ها به ترتیب بیانگر بیست و پنجمین و هفتاد و پنجمین درصد و زبانه هاي بالایی و پایینی به ترتیب بیانگر پنجمین و نود و پنجمین درصد از داده ها می باشد.

شکل ۳ مقایسه دو استان البرز و آذربایجان شرقی را از نقطه نظر منابع مختلف آلایندگی در کشت گوجه فرنگی مزرعه اي نشان می دهد. نتایج آزمون تی استیودنت حکایت از تفاوت معنی دار براي دو منطقه در تمامی منابع آلایندگی داشت. همانگونه که مشاهده می شود در تمامی منابع آلایندگی، استان البرز مقادیر میانگین کمتري در مقایسه با آذربایجان شرقی داشته است. آنچه که از شکل ۳ قابل برداشت است دو نکته می باشد. اول اینکه مقدار اثر کربن در استان البرز کمتر از آذربایجان شرقی است که نشان دهنده این است که شيوه توليد و مقدار مصرف نهاده در مقایسه با مقدار عملکرد در این استان بهتر است و دوم اینکه دامنه تغييرات در اثر کربن در این استان کمتر است و بدین مفهوم است که مدیریت همسان و مشابهی در مزارع مختلف گوجه فرنگی در البرز در مقایسه با آذربایجان شرقی وجود دارد. عملکرد بالاتر و همچنين مدیریت بهتر نهاده و سامانه کشت مناسب تر در استان البرز از دلایل کمتر بودن اثر کربن به شمار می رود. علاوه بر کمتر بود ميانگين اثر کربن در استان البرز، ميزان پراکنش داده ها نيز در این استان در مقایسه با استان دیگر کمتر می باشد که نشان دهنده این امر است که نياز به تغييرات گسترده و بيشتر مدیرتی در فرآیند توليد گوجه فرنگی در آذربایجان شرقی در مقایسه با البرز می باشد.

محصول رب گوجه فرنگی

شکل ۳ . مقايسه ی ميزان آلايندگی گازهای گلخانه ای در توليد محصول گوجه فرنگی مزرعه ای در دو استان البرز و آذربايجان شرقی در ايران. زبانه های پايينی و بالايی به ترتيب بيانگر پنجمين و نود و پنجمين درصد از داده ها می باشد.

همانگونه که گفته شد سهم الکتریسيته (آبياری) در اثر کربن کل در کشت گوجه فرنگی بالا می باشد بنابراین لازم است سامانه های آبياری مختلف موجود در منطقه مورد بررسی قرار بگيرد. در شکل ۴ مقایسه دو سامانه آبياری سنتی (جوی و پشته و سطحی) و پيشرفته (قطره ای) از نقطه نظر منابع مختل آلایندگی در کشت گوجه فرنگی مزرعه ای نشان داده شده است. نتایج آزمون تی استيودنت حکایت از مقادیر معنی دار بالاتر اثر کربن برای آبياری سنتی در مقایسه با آبياری نوین داشت. پراکنش اثر کربن در سامانه سنتی آبياری نيز بيشتر گزارش شد. عملکرد پایين تر و همچنين مصرف بالای آب در سامانه سنتی در مقایسه با سامانه پيشرفته آبياری از دلایل تفاوت معنی دار در مقادیر اثر کربن است. آشکار است استفاده از سامانه آبياری قطره ای با توجه به تأثيرات زیست محيطی پایين تر در مقایسه با سامانه سنتی و قدیمی لازم است در اولویت اجرایی کشاورزان گوجه فرنگی کار قرار گيرد. استفاده از مالچ در سامانه آبياری نوین اگرچه در ابتدا موجب افزایش اثر کربن کل می شود اما بدليل کاهش آبشویی در نتيجه باران های شدید در مجموع موجب مصرف کمتر کود ازته می گردد. علاوه بر این وجود مالچ ميزان تبخير و به تبع آن نياز به آبياری را کاهش می دهد.

محصول رب گوجه فرنگی

شکل ۴ . مقايسه ی ميزان آلايندگی گازهای گلخانه ای در توليد محصول گوجه فرنگی مزرعه ای در دو سامانه آبياری سنتی و پيشرفته. زبانه های پايينی و بالايی به ترتيب بيانگر پنجمين و نود و پنجمين درصد از داده ها می باشد.

از آنجا که مدیریت بهتر نهاده در عملکرد محصول تأثير مستقيم می گذارد و از سوی دیگر چون عملکرد محصول، خود در شاخص اثر کربن دخالت دارد لذا بهتر است رابطه ی بين عملکرد و اثر کربن بررسی شود. در شکل ۵ نتایج بررسی رابطه اندازه ی مزارع گوجه فرنگی و مقدار اثرکربن ارائه شده است. با افزایش سطح زیر کشت ميزان اثر کربن کاهش پيدا می کند (شکل ۵ الف). در سطوح پایين (کمتر از ۱ هکتار) پراکنش مقادیر اثر کربن بسيار زیاد بوده (شکل ۵ الف) و هرچه مزارع بزرگتر می شوند مدیریت نهاده و ستانده مشابهی به اجرا در می آید و مقدار اثر کربن در مزارع بزرگتر (بزرگتر از ۷ هکتار) ۰ کيلوگرم کربن دی اکسيد معادل بر کيلوگرم تقریباً برابر ۱ گوجه فرنگی می شود. این مسئله در قسمت(ب) شکل ۵ که مقایسه ميانگين سطوح مختلف کشت در آزمون دانکن است به صورت کامل نشان داده شده است. همانگونه که دیده می شود در تمامی سطوح چهارگانه کشت تفاوت معنی داری (در سطح ۵ از نظر مقدار اثر کربن مشاهده شد. مشاهدات) F درصد آزمون ميدانی حکایت از این داشت که هر چه اندازه مزارع در منطقه مورد بررسی افزایش پيدا می کند مدیریت یکپارچه تر و دقيق تری در مزارع اعمال می شود، به گونه ای که در مزارع بيش از هفت هکتار مدیر مزرعه از دفتر ثبت مصرف نهاده و عملکرد استفاده می کرد. تمامی نهاده های مصرفی به دقت ثبت می شد و نظارت کامل بر روند توليد وجود داشت. مزراع کوچک(یک هکتار و کمتر)، بيشتر مزارع اجاره ای بوده و صحبت با مدیران این مزارع نشان از تجربه کم و ناکافی آن ها در کشت گوجه فرنگی داشت.

محصول رب گوجه فرنگی

شکل ۵٫ رابطه بين سطح زير کشت و اثر کربن (الف) و مقايسه ميانگين اثر کربن در سطوح مختلف کشت گوجه فرنگی (ب)

تغييرات اثر کربن در نتيجه تغييرات عملکرد در کشت گوجه فرنگی در شکل ۶ نمایش داده شده است. تفاوت بين سه سطح عملکرد معنادار مشاهده شد. تغييرات و رابطه ی بين عملکرد و اثر کربن نشان می دهد که با افزایش عملکرد مقدار اثر کربن کاهش می یابد. بدليل اینکه عملکرد در مخرج شاخص اثر کربن وجود دارد می توان رابطه ی نزولی و کاهشی را انتظار داشت اما از آنجا که این رابطه به صورت غير خطی با دقت بالایی (ضریب تبيين ۸۶ درصد) بدست آمده است نشان دهنده این مطلب است که اثر عملکرد بصورت فزاینده بر مقدار اثر کربن تأثيرگذار است. با تلفيق شکل ۵ و ۶ می توان این استدلال را بيان کرد که در مزارع بزرگتر به دلایل مختلف همچون سرمایه گذاری بالاتر و وجود مدیران با تجربه بيشتر، مدیریت نهاده و نظارت بر فرآیند توليد به شکل بهتری در مقایسه با مزارع کوچکتر انجام می شود. بدین ترتيب به صورت همزمان مصرف کمتر نهاده و عملکرد بالاتر محصول گوجه فرنگی را در مزارع بزرگتر در مقایسه با مزارع کوچکتر شاهد هستيم. مزارع کوچک معمولاٌ به صورت اجاره ای بوده و کشاورزان در این مزارع از تجربه کافی برخوردار نمی باشند و از این رو مدیریت ضعيف تری در این مزارع شاهد هستيم.

محصول رب گوجه فرنگی

شکل ۶٫ مقايسه ميانگين اثر کربن در سطوح مختلف عملکرد گوجه فرنگی (الف) و رابطه بين عملکرد و اثر کربن (ب)

نتيجه گيری و پيشنهادها:

تحقيق حاضر به بررسی و مطالعه فرآیند توليد گوجه فرنگی مزرعه ای در دو استان البرز و آذربایجان شرقی از دیدگاه زیست محيطی پرداخته و به صورت اختصار به نتایج زیر دست یافته است: ميانگين اثر کربن در چرخه ی زندگی محصول رب گوجه فرنگی ۳٫۰۲کيلوگرم کربن دی اکسيد معادل محاسبه شد. بيشترین سهم با مقدار ۰٫۸۷ کيلوگرم کربن دی اکسید معادل به ازای یک کیلوگرم محصول رب گوجه فرنگی متعلق به فرآیند کشت و توليد گوجه فرنگی بود. در جایگاه بعدی نيز نهاده های قوطی کنسرو و الکتریسیته الکتریسيته به ترتيب با مقدار ۰٫۷۵ و ۰٫۷۳ کیلوگرم کربن دی اکسيد معادل به ازای یک کيلوگرم محصول رب گوجه فرنگی قرار داشتند. ميانگين اثر کربن مزارع گوجه فرنگی برابر با ۰٫۲۲ کیلوگرم کربن دی اکسيد معادل به ازای یک کيلوگرم محصول رب گوجه فرنگی گزارش شد که در بين منابع آلاینده، بيشترین سهم (۶۱درصد) متعلق به گروه مواد و انرژی مصرفی بود. در گروه مواد و انرژی مصرفی نهاده های الکتریسيته و کود شيميایی و سموم مصرفی به ترتيب با ۷۴ و ۱۸ درصد بيشترین آلایندگی را داشتند. مقایسه شاخص اثر کربن در کشت گوجه فرنگی در دو استان البرز و آذربایجان حکایت از توليد پاک تر در استان البرز داشت. در شرایط مشابه مقایسه دو سامانه آبياری سنتی و پيشرفته نشان داد که بدليل عملکرد بالاتر و ميزان نهاده مصرفی کمتر، سامانه آبياری پيشرفته به صورت معنی داری از نظر شاخص اثر کربن بهتر از سامانه آبياری سنتی است. رابطه رگرسيونی بين شاخص اثر کربن و عملکرد و سطح زیر کشت به ترتيب با ضرایب تببينی برابر با ۰٫۸۶ و ۰٫۵ تخمين زده شد. نتایج حکایت داشت که کمترین ميزان ميانگين اثر کربن در سطوح بالای کشت ۷ هکتار قابل دست یافتن است که دليل آن مدیریت بهتر نهاده و عملکرد بالاتر محصول گوجه فرنگی در آن مزارع می باشد. با توجه به مشاهدات صورت گرفته و نظر کارشناسان و نتایج بدست آمده در تحقيق حاضر، توصيه می گردد یکپارچه سازی مزارع به منظور بهبود مدیریت نهاده و کنترل بهتر و بيشتر فرآیند توليد مورد توجه بيشتر تصميم گيران کلان قرار گيرد و با ایجاد مشوق های مختلف به روند آن سرعت بخشند. استفاده از سامانه آبياری قطره ای بجای سامانه های متداول سطحی همچون جوی و پشته ای به صورت ویژه مورد توجه مسئولين و کشاورزان قرار گيرد. توصيه می شود با انجام دوره ای آناليز خاک زراعی و تعيين محتوای عناصر موجود در خاک ميزان دقيق کود شيميایی مورد نياز برای مزارع هر منطقه مشخص شود. رعایت و اصلاح تناوب زراعی و استفاده از گياهان خانواده لگوم به منظور افزایش ذخيره نيتروژن موجود در خاک می تواند به بهبود ذخایر ازت موجود در خاک های دو استان کمک نموده و از مصرف زیاد کودهای شيميایی بکاهد.

منابع :

سيدحسن پيشگرکومله (دانشجوی دکتری، گروه مهندسی ماشين های کشاورزی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، دانشگاه تهران)
اسداله اکرم(دانشيار، گروه مهندسی ماشين های کشاورزی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، دانشگاه تهران)
عليرضا کيهانی (استاد، گروه مهندسی ماشين های کشاورزی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، دانشگاه تهران)
مارک. ای. جی. هوبرت(استاد گروه محيط زیست، دانشگاه رادبود هلند)

Abubakar, M. S., Umar, B., Ahmad, D. (2010). Energy Use Patterns in Tomato Paste Production: A case study of Savannah Integrated Farms Limited, Dadin kowa, Gombe State, Nigeria. International Journal of Engineering & Technology IJET-IJENS, 10(01), 16-22.

Agrammon Group (2009). Technical process description AGRAMMON-draft, Retrieved December 2015, from http://www.agrammon.ch. Anton, A., Torrellas, M., Nunez, M., Sevigne, E.,

Amores, M. J., Munoz, P., J. Montero, I. (2014). Improvement of Agricultural Life Cycle Assessment Studies through Spatial Differentiation and New Impact Categories: Case Study on Greenhouse Tomato Production. Environ. Sci. Technol., 48, 9454-9462.

Barati, Z., Nourozi, F. (2014). Official Document of Tomato Paste. Trade Promotion Organization of Iran. Retrieved December 2015, from http:// farsi.tpo.ir. (In Farsi)

Bestari Tjandr, T., Ng, R., Yeo, Z., Song, B. (2016). Frame work and methods to quantify carbon footprint based on an office environment in Singapore. Journal of Cleaner Production, 112, 4183-4195.

Brodt, S., Kramer, K.J., Kendall, A., Feenstra, G., (2013). Comparing environmental impacts of regional and national-scale food supply chains: A case study of processed tomatoes. Food Policy, 42, 106-114.

Edenhofer O., et al. (2015). Climate Change 2014, Mitigation of Climate Change. Cambridge University Press. Retrieved December 2015, from https://www.ipcc.ch/report/ar5/wg3/.

FAO (2012). Food and Agriculture Organization Statistics. Retrieved December 2015, from http://faostat.fao.org.

Garnett, T. (2008). Cooking up a Storm. Food, Greenhouse Gas Emissions and Our Changing Climate. Report of the Food Climate Research Network. University of Surrey, United Kingdom.

Gibbs, H., Yui, S., Plevin, R. (2014). New Estimates ofSoil and Biomass Carbon Stocks for Global Economic Models. GTAP Technical Paper, 33.

Global Carbon Atlas, (2015). Retrieved December 2015, from http:// www. globalcarbonatlas. org/?q=en/emissions

Heidari, M. D., Omid, M. (2011). Energy use patterns and econometric models of major greenhouse vegetable productions in Iran. Energy, 36, 220- 225.

Hiederer, R. and Köchy, M. (2011). Global Soil Organic Carbon Estimates and the Harmonized World Soil Database: Publications Office of the European Union, (EUR 25225 EN, 2). (pp. 79).

Hochmuth, G.C., Hochmuth, R.C. and Olson, S.M. (2008). Polyethylene Mulching for Early Vegetable Production in North Florida. Florida Cooperative Extension Service, University of Florida, Gainesville, FL, USA.

IPCC (2006) Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. Chapter 11: N2O emissions from managed soils, and CO2 emissions from lime and urea application: Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA: Cambridge University Press.

ISO (2006). ISO 14040 International Standard. In:Environmental Management–Life Cycle assessment– Principles and Framework, International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland.

Janzen, H. H. (2004). Carbon cycling in earth systemsa soil science perspective. Agriculture, Ecosystem and Environment, 104, 399-417.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *