Evaluation of Carbon Footprint and N2O Emission Indicators for Saffron Production Systems in Khorasan Provinces

ردپای کربن (CF) مقدار کل انتشار گازهای گلخانه‌ای به ازای هر واحد زمین‌های کشاورزی است. از آنجا که ورودی‌های مورد استفاده نقش مهمی در انتشار گازهای گلخانه‌ای دارند، CF به عنوان یک شاخص زیست‌محیطی به طور گسترده‌ای برای ارزیابی اثرات زیست‌محیطی در اکوسیستم‌های کشاورزی به کار گرفته شده است. این مطالعه به منظور برآورد CF، کارایی کربن (CE)، انتشار N2O تحت تأثیر تبخیر و شستشو، ورودی‌های کربن (Ci) و خروجی‌های کربن (Co) در سیستم‌های تولید زعفران در استان‌های خراسان شمالی، خراسان رضوی و خراسان جنوبی انجام شد. همچنین، تحلیل چرخه عمر (LCA) برای سنجش تأثیر فعالیت‌های کشاورزی بر محیط زیست به کار گرفته شد. گروه‌های دسته‌بندی مطالعه‌شده شامل پتانسیل گرمایش جهانی (GWP)، پتانسیل اسیدی شدن (AP) و پتانسیل تغذیه‌ای در زیرشاخه‌های زمینی (UPT) و آبی (UPA) بودند. نتایج نشان داد که کمترین GWP مربوط به خراسان جنوبی با مقدار 3583.71 کیلوگرم CO2 معادل به ازای هر کیلوگرم تولید گل بوده است.حداقل شاخص محیط زیستی (EcoX) برای خراسان جنوبی ثبت شد (0.84 EcoX به ازای هر کیلو گل). میزان انتشار N2O در استان‌های خراسان جنوبی، خراسان رضوی و خراسان شمالی به ترتیب برابر با 95974.51، 155468.7 و 161856.6 کیلوگرم N2O به ازای هر هکتار برآورد شد. بیشترین میزان انتشار N2O از طریق شستشو و تبخیر برای استان خراسان شمالی محاسبه شد (به ترتیب 0.58 و 11.63 کیلوگرم N2O به ازای هر هکتار). بیشترین Ci و Co مربوط به استان خراسان شمالی با مقادیر 117986.52 و 15135.56 کیلوگرم C به ازای هر هکتار بود. بیشترین CF و CE برای استان‌های خراسان شمالی و خراسان جنوبی با مقادیر 7.8 و 0.18 محاسبه شد. سوخت‌های فسیلی و کودهای شیمیایی به عنوان مهم‌ترین پارامترهای مرتبط با انتشار CO2 در سیستم‌های تولید زعفران تعیین شدند.نتیجه‌گیری شد که پذیرش شخم‌های کاهش‌یافته، حبوبات تثبیت‌کننده‌ی نیتروژن، پوشش گیاهی و کود سبز در تناوب با زعفران و افزایش بهره‌وری استفاده از نیتروژن به عنوان رویکردهای اکولوژیکی می‌تواند عملکرد سیستم را بهینه کند و در عین حال خطرات محیط‌زیستی و ردپای کربن کشت محصول را کاهش دهد. بنابراین، با سیاست‌های کشاورزی-محیط‌زیستی مرتبط در سیستم‌های تولید زعفران و همراه با پذیرش روش‌های بهبود یافته زراعی که افزایش عملکرد گل را بدون هزینه برای محیط‌زیست فراهم می‌کنند، می‌توان به طور مؤثر، کارآمد و اقتصادی به اهداف دست یافت.

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 has been extensively applied for assessing the environmental externalities in agro ecosystems. This study was conducted to estimate the CF, carbon efficiency (CE), N2O emissions affected as volatilization and leaching, carbon inputs (Ci) and carbon outputs (Co) of saffron production systems in North Khorasan, Razavi Khorasan and South Khorasan provinces. Also, life cycle assessment (LCA) analysis was employed for quantifying the impact of farming activities on the environment. Studied category groups were global warming potential (GWP), acidification potential (AP) and eutrophication potential in terrestrial (UPT) and aquatic (UPA) sub-categories. The results revealed that the lowest GWP was related to south Khorasan with 3583.71 kg CO2 eq/one kg flower yield. The minimum environmental indicator (EcoX) was recorded for south Khorasan (0.84 EcoX/ one kg flower yield). N2O emissions in South Khorasan, Razavi Khorasan and North Khorasan provinces were estimated as 95974.51, 155468.7 and 161856.6 kg N2O per one ha, respectively. The largest N2O emissions affected through leaching and volatilization were calculated for North Khorasan province (with 0.58 and 11.63 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. Fossil fuels and chemical fertilizers were determined as the most important parameters related to CO2 emission in saffron production systems. It concluded that adoption of 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 hazards 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.