نشریه محیط زیست طبیعی

مقایسه روش‌های برداشت سبز و سوخته نیشکر و بررسی اثرات زیست محیطی آتش زدن مزارع در برداشت سوخته نیشکر در استان خوزستان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار گروه مهندسی بیوسیستم دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

سوزاندن نیشکر عملی است که قبل از برداشت نیشکر به‌منظور تسهیل برداشت و یا بعد از برداشت سبز به‌منظور حذف بقایای گیاهی مانده در مزرعه انجام می‌گیرد. هدف از این مطالعه، مقایسه روش‌های برداشت سبز و سوخته نیشکر و بررسی اثرات زیست‌محیطی آتش‌زدن مزارع در برداشت سوخته نیشکر در شرکت توسعه نیشکر و صنایع جانبی در استان خوزستان است. برای بررسی روش‌های برداشت سبز و سوخته نیشکر از تحلیل سلسله مراتبی استفاده شد. جهت تعیین معیارها، پس از مطالعات و مذاکره با کارشناسان برداشت نیشکر در شرکت توسعه نیشکر و صنایع جانبی، معیارهای احتمالی تأثیرگذار بر برداشت نیشکر، شناسایی و در چهار گروه میزان خاشاک ارسالی به کارخانه، میزان ضایعات در زمان برداشت، آلودگی زیست‌محیطی و مدیریت بقایا در عملیات بازرویی و آبیاری تقسیم‌بندی شدند. اطلاعات مورد نیاز در قالب پرسشنامه‌هایی توسط 31 کارشناس عملیات برداشت شرکت توسعه نیشکر و صنایع جانبی در سال زراعی 1398 جمع‌آوری و برای تجزیه و تحلیل با استفاده از نرم‌افزار Expert Choice 11.0 مورد استفاده قرار گرفت. با استفاده از رویکرد تلفیقی SWOT-AHP اقدام به شناسایی و طبقه‌بندی نقاط قوت، ضعف، فرصت‌ها و تهدیدهای برداشت سبز و سوخته نیشکر گردید. نتایج حاصل از ارزیابی ماتریس‌های عوامل داخلی و خارجی نشان داد میانگین وزن نهایی عوامل داخلی و خارجی به‌ترتیب برابر181/3 و 693/2 است که نشان می‌دهد روش‌های برداشت نیشکر از نظر عوامل داخلی دارای نقاط قوت برجسته است و در بهره‌برداری از عوامل خارجی با نقاط تهدید مهمی روبه‌رو است. همچنین نتایج نشان داد از بین روش‌های برداشت سبز و سوخته نیشکر در حال حاضر با توجه به امکانات و تجهیزات فعلی شرکت توسعه نیشکر و صنایع جانبی، روش برداشت سوخته با وزن نسبی 634/0 در اولویت می‌باشد. نتایج مربوط به نشر گاز گلخانه‌ای دی‌اکسیدکربن ناشی از آتش‌زدن مزارع نیشکر شرکت توسعه نیشکر و صنایع جانبی نشان داد میزان نشر این گاز معادل 1641780000 کیلوگرم برای یک فصل زراعی می‌باشد. در نهایت با توجه به نتایج تحقیق حاضر و بررسی‌های انجام شده، برداشت سبز تنها راهکار کاهش آلاینده‌های زیست‌محیطی در صنعت تولید نیشکر در استان خوزستان می‌باشد. اما از آنجا که برداشت سبز برای اجرایی‌شدن نیازمند مدیریت همه‌جانبه است، در حال حاضر، مدیریت دود و خاکستر ناشی از آتش‌زدن مزارع نیشکر به‌صورت سوزاندن مجاز تحت شرایط توصیه‌شده آب و هوایی، به‌منظور کاهش اثرات مخرب بر محیط زیست و سلامت عمومی الزامی است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Comparison of green and burnt sugarcane harvesting methods and Environmental Impacts of Burning Farms on Sugarcane Harvesting in Khuzestan Province

نویسنده [English]

  • Nasim Monjezi

Assistant professor, Biosystems engineering Dept., Faculty of Agriculture, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran

چکیده [English]

Sugarcane burning is a process that is done before the cane harvest to facilitate harvesting or after green harvesting to remove residual plant residues in the field. The purpose of the present study was to compare the methods of green and burnt sugarcane harvesting and to investigate the environmental effects of burning of sugarcane fields on sugarcane harvesting in Khuzestan province. Hierarchical analysis was used to investigate green and burnt sugarcane harvesting methods. In order to determine the criteria, after interviewing the experts on sugarcane harvesting at the Sugarcane and by Products Development Company, the probable criteria affecting the sugarcane harvesting were identified and divided into four groups: amount of trashes sent to the factory, amount of waste at harvest, environmental pollution and residue management in irrigation and rationing operations. To weight the criteria, a questionnaire was completed by 31 experts in the field of sugarcane development and ancillary industries in the year 1398 and used for analysis by Expert Choice 11.0 software. Also using SWOT-AHP integrated approach was identified and classified strengths, weaknesses, opportunities and threats of green and burnt sugarcane. Results of evaluation of internal and external factors matrices showed that the average weight of internal and external factors were 3.181 and 2.693, respectively. There is an important threat. The results also showed that among the current methods of green and burnt sugarcane harvesting, considering the current facilities and equipment of the sugarcane development and ancillary industries, the burning method with a relative weight of 0.634 is preferred. Also, the results of carbon dioxide emissions from the burning of sugarcane farms by the sugar cane development and ancillary industries showed that the amount of greenhouse gas emissions is 1641780000 kg for one crop season. Finally, according to the results of the present study and the conducted studies, green harvesting is the only solution for reducing environmental pollutants in sugarcane production industry in Khuzestan province. But since green harvesting requires comprehensive management to be implemented, at present, the management of smoke and ash from the burning of sugar cane fields is permitted under the recommended weather conditions to mitigate adverse effects on the environment and public health.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sugarcane
  • Harvest
  • Green
  • Burnt
  • Khuzestan
Alvarez, V. M., Hernández-Rosas, F., Magaña-Reyes, M., Herrera-Murillo, J., Rosa, N. S. L., Gutiérrez-Arzaluz, M., Figueroa-Lara, J. J., González-Cardoso, G., 2018. Sugarcane burning emissions: Characterization and emission factors. Atmospheric Environment 193, 262-272.
Buyanovsky, G. A., Wagner, G.H., 1986. Post-harvest residue input to cropland. Plant Soil 93, 57–65.
Caldeira-Pires, A., Benoist, A., Luz, S. M., Silverio, V. C., Silveira, C. M., Machado, F. S., 2018. Implications of removing straw from soil for bioenergy: An LCA of ethanol production using total sugarcane biomass. Journal of Cleaner Production. 181, 249-259.
Cristale, J, Silva, F. S., Zocolo, G. J., Marchi, M., 2012. Influence of sugarcane burning on indoor/outdoor PAH air pollution in Brazil. Environmental Pollution 169, 210-216.
David, M.E., David, F.R., David, F.R., 2009. The Quantitative Strategic Planning matrix (QSPM) applied to a retail computer store. The Coastal Business Journal 8(1), 42-52.
Franca, D. A., Longo, K. M., Neto, T. G. S.,  Santos, J. C., Freitas, S. R., Rudorff, B. F., Cortez, E. V., Anselmo, E., Carvalho, J. A., 2012. Pre-harvest sugarcane burning: determination of emission factors through laboratory measurements. Atmosphere 3, 164-180.
Gottfried, O., De Clercq, D., Blair, E., Weng, X., Wang, C., 2018. SWOT-AHP-TOWS analysis of private investment behavior in the Chinese biogas sector. Journal of Cleaner Production. 184, 632-647.
Harouni, S., Sheikh Davoodi, M. J., Kiani Deh Kiani, M., 2018. Prediction of yield and greenhouse gas emissions for sugarcane production in plantations. Journal of Agricultural Machinery 8 (2), 389-401. (In Persian)
Jafari, A., Najafi, A., Panahi, P., 2013. Application of Analytical Hierarchy Process (AHP) in Evaluation of Census Methods in Urban Warfare. Iranian Journal of Forests Ecology 1 (1), 72- 87. (In Persian)
Jamali, GH. R., 2015. Internal and Environmental Analysis of Bushehr Port Using Integrated AHP-SWOT Approach. Journal of Oceanography 6 (22), 39-48. (In Persian)
Kajanusa, M., Kangas, J., Kurttila, M., 2004. The use of value focused thinking the AWOT among management. Tourism management 25(4), 499-506.
Kamran, M., Fazal, M. R., Mudassar, M., 2020. Towards empowerment of the renewable energy sector in Pakistan for sustainable energy evolution: SWOT analysis. Renewable Energy 146, 543-558.
Karkee, S. M., Scharf, M., Zhang, Q., 2014. Sugarcane harvester technology: a critical overview. American Society of Agricultural Engineers. 30 (5), 727-739.
Devi, K. G., Vignesh, K., Chozhavendhan, S., 2020. Effective utilization of sugarcane trash for energy production. Technology, Advances, Life Cycle Assessment, and Economics, 259-273.
Khoshnevisan, B., Rafiee, Sh., Omid, M., Yousefi, M., Movahedi, M., 2013. Modeling of energy consumption and GHG (greenhouse gas) emissions in wheat production in Esfahan province of Iran using artificial neural networks. Energy 52, 333-338.
Kingston, G., Donzelli, J. L., Meyer, J. H., Richard, E. P., Seeruttun, S., Torres, J., Antwerpen, R., 2005. Impact of the green cane harvest and production system on the agronomy of sugarcane. Proceedings of the International Society of Sugar Cane Technologists 25, 521-533.
Legender, B. L., 2001. Prescribed Burns Help the Sugarcane Industry and Reduce Smoke and Ash Problems.
Luca, E.F., Chaplot, V., Mutema, M., Feller, C., Ferreira, M.L., Cerri, C.C., Couto, H.T.Z., 2018. Effect of conversion from sugarcane preharvest burning to residues green-trashing on SOC stocks and soil fertility status: Results from different soil conditions in Brazil. Geoderma 310, 238-248.
Monajem, S., Ranji, A., Khani, M., Atari, H., Dorosti, H., 2013. Evaluation of Rice Production Methods in Guilan Province Using Analytical Hierarchy Process. Journal of Cereal Research 3 (3), 255-266. (In Persian)
Núñez, O., Spaans, E., 2008. Evaluation of green-cane harvesting and crop management with a trash-blanket. Sugar Tech 10(1), 29-35.
Omrani, A., 2015. Green cane harvesting, challenges and solutions. Eighth National Conference on Sugarcane Technology of Iran. February 27-28, Iranian Sugar-cane Technology Society, Ahvaz. (In Persian)
Rasoolizadeh, A. M., Ziaei, S., 2019. Investigation of Factors Affecting Carbon Dioxide Emission in Selected Countries OECD Using the Data Panel Template. Journal of Natural environment 72 (3), 339-352. (In Persian)
Robertson, F., 2003. Sugarcane trash management:  Consequences for soil carbon and nitrogen.   Final  Report  to  the  CRC  of  the  project  Nutrient  Cycling  in  Relation  to  Trash  Management  (CRC  Activity  2.2.1).  CRC Sugar Technical Publication.  CRC for Sustainable Sugar Production, Townsville. 39pp.
Sandhu, H. S., R. A. Gilbert, G. Kingston, J. F. Subiros, K. Morgan, R. W. Rice, L. Baucum, J. M. Shine Jr, L. Davis. A. 2013. Effects of sugarcane harvest method on microclimate in Florida and Costa Rica. Agricultural and Forest Meteorology 177, 101-109.
Solangi, Y. A., Nayyar, Q. T., Mirjatb, H., Ali, S. 2019. Evaluating the strategies for sustainable energy planning in Pakistan: An integrated SWOT-AHP and Fuzzy-TOPSIS approach. Journal of Cleaner Production 236, 117655.
Spain, A.V., Hodgan, M.J., 1994. Changes in the composition of sugarcane harvest residues during decomposition as a surface mulch. Biology and Fertility of Soils 17, 225-231.
Viator, R.P., Johnson, R.M., Grimm, C.C., Richard, E.P., 2006. Allelopathic, autotoxic, and hormetic effects of postharvest sugarcane residue. Agronomy Journal 98, 1526-1531.
Wang, Y., Xua, L., Solangi, Y. A., 2020. Strategic renewable energy resources selection for Pakistan: Based on SWOT-Fuzzy AHP approach. Sustainable Cities and Society 52, 101861.
Wiedenfeld, B., 2009. Effects of green harvesting VS burning on soil properties, growth and yield of sugarcane in south TEXAS. Journal of the American Society of Sugar Cane Technologists 29, 102-109.
Woo Go, A., Conag, A. T., 2019. Utilizing sugarcane leaves/straws as source of bioenergy in the Philippines: A case in the Visayas Region. Renewable Energy 132, 1230-1237.
Yuksel, I., Dagdeviren, M., 2007. Using the analytic network process (ANP) in a SWOT analysis a case study for a textile firm. Information Sciences 177(16), 3364-3382.
نشریه محیط زیست طبیعی
دوره 73، شماره 2
مرداد 1399
صفحه 383-396