دوره 15، شماره 4 - ( زمستان 1403 )
جلد 15 شماره 4 صفحات 144-129 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Rashid Sanchuli Z, Hosseini-Yekani S, Kashiri Kolaei F. (2024). Reducing Greenhouse Gas Emissions in Dairy Cow Breeding Units through Ration Management with Emphasis on the Life Cycle Assessment Approach. Res Anim Prod. 15(4), 129-144. doi:10.61186/rap.15.4.129
URL: http://rap.sanru.ac.ir/article-1-1205-fa.html
URL: http://rap.sanru.ac.ir/article-1-1205-fa.html
رشید سنچولی زهرا، حسینی یکانی سید علی، کشیری کلائی فاطمه. کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای در واحدهای پرورش گاو شیری از طریق مدیریت جیره با تاکید بر رویکرد ارزیابی چرخه حیات پژوهشهاي توليدات دامي 1403; 15 (4) :144-129 10.61186/rap.15.4.129
1- گروه اقتصاد کشاورزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران
2- دکتری اقتصاد کشاورزی، مرکز تحقیقات کشاورزی لیپنیز (زلف)، مونچبرگ، آلمان
2- دکتری اقتصاد کشاورزی، مرکز تحقیقات کشاورزی لیپنیز (زلف)، مونچبرگ، آلمان
چکیده: (886 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: گرمایش زمین و نقش گازهای گلخانه‌ای در ایجاد آن، یکی از موضوعات مهم مورد بررسی در بسیاری از مطالعات داخلی و خارجی می‌باشد. از جمله عوامل ایجاد کننده این گازها، فعالیت های دامپروری است. لذا به منظور کاهش انتشار گازهای گلخانه ای بایستی اقدامات لازم در واحدهای دامی صورت گیرد. در این راستا، در مطالعه حاضر به تعیین جیره بهینه گاوهای شیری با تأکید بر کاهش انتشار گازهای گلخانه ای در قالب ارزیابی چرخه حیات پرداخته شده است. برای این امر ابتدا جیره بهینه با هدف اقتصادی کاهش هزینه‌ها تعیین شد و سپس جیره با هدف کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای در سناریوهای مختلف افزایش هزینه (5 تا 25 درصد) نسبت به حالت بهینه اقتصادی تعیین شد. در این پژوهش، به منظور تعیین جیره بهینه، گاوهای شیری نژاد هلشتاین با وزن 600 کیلوگرم و تولید متوسط 30 کیلوگرم شیر در روز در یکی از واحدهای بزرگ پرورش گاوهای شیری در استان مازندران در نظر گرفته شد. در مطالعه حاضر، پس از محاسبه میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای ناشی از جیره دام در قالب چرخه حیات، به بررسی اثر عدم سوزاندن بقایای گیاهی و نیز بررسی اثر کاهش مصرف کودهای شیمیایی بر میزان انتشار گازهای گلخانه ای در واحدهای پرورش گاوهای شیری پرداخته شد.
مواد و روش ها: داده های مورد نیاز از واحد پرورش گاوهای شیری نمونه، جهاد کشاورزی استان مازندران، سایت فائو، کتاب NRC و برخی منابع اطلاعاتی دیگر جمع آوری شد. مدل مورد استفاده مشتمل بر مدل حداقل سازی جیره و مدل حداقل سازی انتشار گازهای گلخانه ای در قالب ارزیابی چرخه حیات بوده است. برای محاسبه نتایج، نرم افزار GAMS مورد استفاده قرار گرفت.
یافته ها: نتایج حاکی از آن است که به منظور کمینه‌سازی هزینه تأمین جیره، تفاله چغندرقند با مقدار 15/83 کیلوگرم در روز، جایگزین موادی مانند سیلاژ ذرت می‌شود و بعد از آن سبوس گندم، کاه گندم و جو به ترتیب با مقادیر 7/91، 7/91 و 7/72 کیلوگرم در روز، بیشترین سهم را از آن خود می‌کنند. در مقابل لازم است مصرف ذرت، پودر ماهی و کنجاله سویا در جیره محدود شوند. میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای در این حالت حدود 41/19 کیلوگرم معادل CO2 می‌باشد. همچنین هزینه کل معادل 396480 ریال است که نسبت به حالت پایه حدود 26 درصد کاهش یافته است. نتایج تعیین جیره بهینه با هدف کاهش انتشار گازهای گلخانه ای نیز حاکی از آن است که در سناریوی افزایش 5 درصدی هزینه های جیره به دست آمده در روش قبلی، تفاله چغندرقند، سیلاژ ذرت، سبوس گندم و کاه گندم به ترتیب با مقادیر 15/67، 9/17، 7/84 و 7/84 کیلوگرم در روز بیشترین سهم را دارا می‌شوند. در این شرایط با افزایش 5 درصدی هزینه های جیره، انتشار گازهای گلخانه‌ای به میزان بیشتری (حدود 7/7 درصد) کاهش می‌یابد. اگر هزینه کل جیره تا 25 درصد افزایش داده شود میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای 25/68 درصد کاهش می‌یابد. در این حالت بیشترین سهم جیره از آن تفاله چغندرقند، سیلاژ ذرت و سبوس گندم به ترتیب با مقادیر 15/66، 15/71 و 6/37 کیلوگرم در روز خواهد شد. در مجموع برمبنای نتایج، با کاهش انتشار گازهای گلخانه ای در سناریوهای مختلف هزینه، موادی مانند سیلاژ ذرت، تفاله چغندرقند و سبوس گندم سهم بالاتری نسبت به سایر مواد دارند. کنجاله سویا و ذرت نیز از موادی بوده که برای کاهش بیشتر گازهای گلخانه ای در جیره کاهش می یابند. همچنین براساس نتایج به دست آمده در تمامی سناریوهای افزایش هزینه، متان حاصل از تخمیر شکمبه ای، انرژی مصرفی، مدیریت کود دامی و سپس مدیریت خاک به ترتیب بیشترین سهم را در انتشار گازهای گلخانه‌ای از آن خود کرده‌اند. بررسی سایر سناریوهای این تحقیق نیز حاکی آن است که عدم سوزاندن بقایای گیاهی که اکنون به عنوان یک سیاست دولتی مورد تصویب قرار گرفته است، میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای ناشی از مدیریت خاک و در نتیجه میزان کل انتشار گازهای گلخانه‌ای را 0/61 درصد کاهش می‌دهد.
نتیجه گیری: برمبنای نتایج این تحقیق، با متقبل شدن هزینه های بیشتر، میزان معادل CO2انتشار یافته به ازای هر کیلوگرم شیر نیز کاهش می‌یابد به طوریکه در سناریوهای افزایش 5 و 25 درصدی هزینه ها، میزان انتشار گازهای گلخانه ای به ترتیب حدود 1/21 و 1/003 کیلوگرم معادل CO2به ازای هر کیلوگرم شیر، به دست آمده است. نتایج این تحقیق بیانگر آن بوده است که به منظور کاهش انتشار گازهای گلخانه ای در سناریوهای مختلف هزینه، بهتر است موادی مانند تفاله چغندرقند، سیلاژ ذرت و سبوس گندم سهم بالاتری نسبت به سایر مواد داشته باشند. افزایش سهم این مواد در راستای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای بوده که به نظر می رسد با تشویق به مصرف این مواد بتوان گامی مؤثر در کاهش آلودگی ها برداشت. نتایج مبادله بین هزینه جیره و میزان انتشار گازهای گلخانه ای در تمامی سناریوهای مورد بررسی حاکی از آن است که درصد کاهش انتشار گازهای گلخانه ای از درصد افزایش هزینه های جیره بیشتر بوده است. در مجموع میتوان گفت استفاده از مدل های متعارف تعیین جیره که مبتنی بر کمینه‌سازی هزینه جیره هستند و عدم توجه به کاهش تبعات زیست محیطی نظیر انتشار گازهای گلخانه ای، منجر به انتخاب جیرهای نامناسب از بعد زیست محیطی می شود. با توجه به نتایج تحقیق، میتوان با اقدامات مناسبی از قبیل یارانه به مصرف موادی که انتشار گازهای گلخانه ای کمتری را داشته و همچنین اخذ جریمه برای مصرف مواد افزون کننده انتشار گازهای گلخانه ای و جریمه بر سوزاندن بقایای گیاهی، در راستای بهبود وضعیت محیط زیستی قدم برداشت.
مقدمه و هدف: گرمایش زمین و نقش گازهای گلخانه‌ای در ایجاد آن، یکی از موضوعات مهم مورد بررسی در بسیاری از مطالعات داخلی و خارجی می‌باشد. از جمله عوامل ایجاد کننده این گازها، فعالیت های دامپروری است. لذا به منظور کاهش انتشار گازهای گلخانه ای بایستی اقدامات لازم در واحدهای دامی صورت گیرد. در این راستا، در مطالعه حاضر به تعیین جیره بهینه گاوهای شیری با تأکید بر کاهش انتشار گازهای گلخانه ای در قالب ارزیابی چرخه حیات پرداخته شده است. برای این امر ابتدا جیره بهینه با هدف اقتصادی کاهش هزینه‌ها تعیین شد و سپس جیره با هدف کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای در سناریوهای مختلف افزایش هزینه (5 تا 25 درصد) نسبت به حالت بهینه اقتصادی تعیین شد. در این پژوهش، به منظور تعیین جیره بهینه، گاوهای شیری نژاد هلشتاین با وزن 600 کیلوگرم و تولید متوسط 30 کیلوگرم شیر در روز در یکی از واحدهای بزرگ پرورش گاوهای شیری در استان مازندران در نظر گرفته شد. در مطالعه حاضر، پس از محاسبه میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای ناشی از جیره دام در قالب چرخه حیات، به بررسی اثر عدم سوزاندن بقایای گیاهی و نیز بررسی اثر کاهش مصرف کودهای شیمیایی بر میزان انتشار گازهای گلخانه ای در واحدهای پرورش گاوهای شیری پرداخته شد.
مواد و روش ها: داده های مورد نیاز از واحد پرورش گاوهای شیری نمونه، جهاد کشاورزی استان مازندران، سایت فائو، کتاب NRC و برخی منابع اطلاعاتی دیگر جمع آوری شد. مدل مورد استفاده مشتمل بر مدل حداقل سازی جیره و مدل حداقل سازی انتشار گازهای گلخانه ای در قالب ارزیابی چرخه حیات بوده است. برای محاسبه نتایج، نرم افزار GAMS مورد استفاده قرار گرفت.
یافته ها: نتایج حاکی از آن است که به منظور کمینه‌سازی هزینه تأمین جیره، تفاله چغندرقند با مقدار 15/83 کیلوگرم در روز، جایگزین موادی مانند سیلاژ ذرت می‌شود و بعد از آن سبوس گندم، کاه گندم و جو به ترتیب با مقادیر 7/91، 7/91 و 7/72 کیلوگرم در روز، بیشترین سهم را از آن خود می‌کنند. در مقابل لازم است مصرف ذرت، پودر ماهی و کنجاله سویا در جیره محدود شوند. میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای در این حالت حدود 41/19 کیلوگرم معادل CO2 می‌باشد. همچنین هزینه کل معادل 396480 ریال است که نسبت به حالت پایه حدود 26 درصد کاهش یافته است. نتایج تعیین جیره بهینه با هدف کاهش انتشار گازهای گلخانه ای نیز حاکی از آن است که در سناریوی افزایش 5 درصدی هزینه های جیره به دست آمده در روش قبلی، تفاله چغندرقند، سیلاژ ذرت، سبوس گندم و کاه گندم به ترتیب با مقادیر 15/67، 9/17، 7/84 و 7/84 کیلوگرم در روز بیشترین سهم را دارا می‌شوند. در این شرایط با افزایش 5 درصدی هزینه های جیره، انتشار گازهای گلخانه‌ای به میزان بیشتری (حدود 7/7 درصد) کاهش می‌یابد. اگر هزینه کل جیره تا 25 درصد افزایش داده شود میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای 25/68 درصد کاهش می‌یابد. در این حالت بیشترین سهم جیره از آن تفاله چغندرقند، سیلاژ ذرت و سبوس گندم به ترتیب با مقادیر 15/66، 15/71 و 6/37 کیلوگرم در روز خواهد شد. در مجموع برمبنای نتایج، با کاهش انتشار گازهای گلخانه ای در سناریوهای مختلف هزینه، موادی مانند سیلاژ ذرت، تفاله چغندرقند و سبوس گندم سهم بالاتری نسبت به سایر مواد دارند. کنجاله سویا و ذرت نیز از موادی بوده که برای کاهش بیشتر گازهای گلخانه ای در جیره کاهش می یابند. همچنین براساس نتایج به دست آمده در تمامی سناریوهای افزایش هزینه، متان حاصل از تخمیر شکمبه ای، انرژی مصرفی، مدیریت کود دامی و سپس مدیریت خاک به ترتیب بیشترین سهم را در انتشار گازهای گلخانه‌ای از آن خود کرده‌اند. بررسی سایر سناریوهای این تحقیق نیز حاکی آن است که عدم سوزاندن بقایای گیاهی که اکنون به عنوان یک سیاست دولتی مورد تصویب قرار گرفته است، میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای ناشی از مدیریت خاک و در نتیجه میزان کل انتشار گازهای گلخانه‌ای را 0/61 درصد کاهش می‌دهد.
نتیجه گیری: برمبنای نتایج این تحقیق، با متقبل شدن هزینه های بیشتر، میزان معادل CO2انتشار یافته به ازای هر کیلوگرم شیر نیز کاهش می‌یابد به طوریکه در سناریوهای افزایش 5 و 25 درصدی هزینه ها، میزان انتشار گازهای گلخانه ای به ترتیب حدود 1/21 و 1/003 کیلوگرم معادل CO2به ازای هر کیلوگرم شیر، به دست آمده است. نتایج این تحقیق بیانگر آن بوده است که به منظور کاهش انتشار گازهای گلخانه ای در سناریوهای مختلف هزینه، بهتر است موادی مانند تفاله چغندرقند، سیلاژ ذرت و سبوس گندم سهم بالاتری نسبت به سایر مواد داشته باشند. افزایش سهم این مواد در راستای کاهش انتشار گازهای گلخانه ای بوده که به نظر می رسد با تشویق به مصرف این مواد بتوان گامی مؤثر در کاهش آلودگی ها برداشت. نتایج مبادله بین هزینه جیره و میزان انتشار گازهای گلخانه ای در تمامی سناریوهای مورد بررسی حاکی از آن است که درصد کاهش انتشار گازهای گلخانه ای از درصد افزایش هزینه های جیره بیشتر بوده است. در مجموع میتوان گفت استفاده از مدل های متعارف تعیین جیره که مبتنی بر کمینه‌سازی هزینه جیره هستند و عدم توجه به کاهش تبعات زیست محیطی نظیر انتشار گازهای گلخانه ای، منجر به انتخاب جیرهای نامناسب از بعد زیست محیطی می شود. با توجه به نتایج تحقیق، میتوان با اقدامات مناسبی از قبیل یارانه به مصرف موادی که انتشار گازهای گلخانه ای کمتری را داشته و همچنین اخذ جریمه برای مصرف مواد افزون کننده انتشار گازهای گلخانه ای و جریمه بر سوزاندن بقایای گیاهی، در راستای بهبود وضعیت محیط زیستی قدم برداشت.
فهرست منابع
1. Adavi, Z., Nemati, M., & Khorvash, M. (2014). Investigating the role of industrial livestock in methane production and reduction strategies. Paper presented at the The first National Conference on the Environment of Payame Noor University.
2. Bayani, A., Abolhasani, L. & Shahnoshi Foroushani, N. (2016). Energy flow in traditional dairy cattle breeding units with emphasis on greenhouse gas emissions from electricity generation and the use of machinery and equipment. Journal of Agricultural Ecology, 8(2), 251-262.
3. Bonesmo, H., Beauchemin, K. A., Harstad, O. M., & Skjelvag, A. (2013). Greenhouse gas emission intensities of grass silage based dairy and beef production: A systems analysis of Norwegian farms. Livestock Science, 152(2-3), 239-252. [DOI:10.1016/j.livsci.2012.12.016]
4. Cornejo, C., & Wilkie, A.C. (2010). Greenhouse gas emissions and biogas potential from livestock in Ecuador. Energy for Sustainable Development, 14(4), 256-266. [DOI:10.1016/j.esd.2010.09.008]
5. Dehghan, A. (2014). Third national climate change report to the secretariat of the convention. The third part of the greenhouse gas reduction policies of the agricultural sub-sector. Third National Climate Change Report.
6. EPA. (2015). (Environmental Protection Agency). Interactive units converter, (Accessed 17.03. 4).
7. FAO. (2019). Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) statistical database.
8. Garg, M., Phondba, B., Sherasia, P., & Makkar, H. P. (2016). Carbon footprint of milk production under smallholder dairying in Anand district of Western India: a cradle-to-farm gate life cycle assessment. Animal Production Science, 56(3), 423-436. [DOI:10.1071/AN15464]
9. Ghazouani, A., Mhamdi, N., Znaidi, I., Darej, C., Guoiaa, N., Hasnaoui, M. & Mhamdi, H. (2018). Life cycle analysis of raw milk production in Tunisia. Journal of Agricultural Science, 5(10), 249-258. [DOI:10.21472/bjbs.051005]
10. Ghorbani, M., Darijani, A., Koocheki, A., & Motallebi, M. (2009). Estimation of environmental costs of greenhouse gases emission in Mashhad dairy farms. Agricultural Economics and Development, 17(2), 43-63.
11. Hawkins, J., Weersink, A., Wagner-Riddle, C., & Fox, G. (2015). Optimizing ration formulation as a strategy for greenhouse gas mitigation in intensive dairy production systems. Agricultural Systems, 137, 1-11. [DOI:10.1016/j.agsy.2015.03.007]
12. Hawkins, J., Yesuf, G., Zijlstra, M., Schoneveld, G. C., & Rufino, M. C. (2021). Feeding efficiency gains can increase the greenhouse gas mitigation potential of the Tanzanian dairy sector. Scientific Reports, 11(1), 4190. [DOI:10.1038/s41598-021-83475-8]
13. IPCC. (2006). (Intergovernmental Panel on Change). IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories, vol.4.agriculture, forestry and other land use. IGES, Hayama. Japan.
14. IPCC. (2007). (Intergovernmental Panel on Climate Change). Change in atmospheric constituents and in radiative fprcing.in: Climate Change 2007: the physical science basis. Contribution of working group I to the fourth assessment report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge University press, Cambridge, Uk and New York (chapter 2).
15. Khalili, A., Abolhassani, L., & Shahnoshi Foroushani., N. (2017). Evaluation of greenhouse gas emissions from dairy cattle breeding industrial units in Hamadan province using life cycle assessment approach. 2nd International Conference on New Horizons in Agricultural Sciences, Natural Resources and Environment, Tehran.
16. Liang, S., Xu, M., & Zhang, T. (2013). Life cycle assessment of biodiesel production in China. Bioresource Technology, 129, 72-77. [DOI:10.1016/j.biortech.2012.11.037]
17. Little, S. M., Benchaar, C., Janzen, H. H., Kröbel, R., McGeough, E. J., & Beauchemin, K. A. (2017). Demonstrating the effect of forage source on the carbon footprint of a Canadian dairy farm using whole-systems analysis and the Holos model: alfalfa silage vs. corn silage. Climate, 5(4), 87. [DOI:10.3390/cli5040087]
18. Loghmanpour Zarini, R., & Nabipour Afrouzi, H. (2020). Estimation of Energy Balance and Greenhouse Gas Emissions in Dairy Farms (Case study: Qazvin Province). Carafe Magazine, 17(2), 13-21.
19. Mc Geough, E., Little, S., Janzen, H., McAllister, T., McGinn, S., & Beauchemin, K. (2012). Life-cycle assessment of greenhouse gas emissions from dairy production in Eastern Canada: A case study. Journal of Dairy Science, 95(9), 5164-5175. [DOI:10.3168/jds.2011-5229]
20. Moradi, A., & Aminian, M. (2012). Environmental contamination of calves in Shiraz. Journal of Transmission of Science, 3(1), 55-59.
21. O'Brien, D., Capper, J., Garnsworthy, P., Grainger, C., & Shalloo, L. (2014). A case study of the carbon footprint of milk from high-performing confinement and grass-based dairy farms. Journal of Dairy Science, 97(3), 1835-1851. [DOI:10.3168/jds.2013-7174]
22. Podkówka, Z., Čermák, B., Podkówka, W., & Brouček, J. (2015). Greenhouse gas emissions from cattle. De Gruyter, 34(1), 82-88. [DOI:10.1515/eko-2015-0009]
23. Samsonstuen, S., Åby, B. A., Crosson, P., Beauchemin, K. A., & Aass, L. (2020). Mitigation of greenhouse gas emissions from beef cattle production systems. Animal Science, 69(4), 220-232. [DOI:10.1080/09064702.2020.1806349]
24. Sefeedpari, P., Rafiee, S., Sharifi, M., Abasi Dashtaki, B., & Vellinga, T. (2018). Environmental impacts and economic benefits of manure management chain with biogas production in a large scale dairy farm. Iranian Biosystem Engineering, 49(2), 269-284.
25. Shurmij, G., & Loghmanpour Zarini, R. L. (2020 ). Calculation of Greenhouse Gas Emissions in Dairy Cattle Breeding Units by Life Cycle Assessment Method (Case Study: Golestan Province),. 10th National Conference on Environment, Energy and Sustainable Natural Resources, Tehran.
26. Wang, X., Kristensen, T., Mogensen, L., Knudsen, M. T., & Wang, X. (2016). Greenhouse gas emissions and land use from confinement dairy farms in the Guanzhong plain of China-using a life cycle assessment approach. Journal of Cleaner Production, 113, 577-586. [DOI:10.1016/j.jclepro.2015.11.099]
27. Zoghi, M. J., Ghavidel, A., Saeedi, M. (2016). Comparison of Greenhouse Gas Emissions in Solid Waste Management Systems Using Life Cycle Assessment (LCA). Environmental Science and Technology, 18(3), 91-99.
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |
