دانلود ترجمه مقاله مدلسازی اثرات انباشته مازاد های مواد مغذی – مجله الزویر

فهرست موضوعات :

چکیده
۱ مقدمه
۲ آلاینده های جریان و سهام
۳ حسابداری تراز مواد دینامیکی
۱ ۳ مدل عمومی
۴ سهام و جریانات مواد مغذی در کشاورزی فنلاند
۱ ۴ اهداف
۲ ۴ داده ها
۳ ۴ جریانات و سهام نیتروژن
۴ ۴ جریان و سهام فسفر
۵ نتایج

بخشی از ترجمه:

 چکیده:
مواد مغذی نظیر نیتروژن و فسفر دو نقش ایفا می کنند یکی به عنوان ورودی برای تولید محصول و دیگری به عنوان آلاینده برای آب ، هوا و خاک. از معیارهای مازاد مواد مغذی اغلب به عنوان نشانگرهای عملکرد زیست محیطی یا بازده و کارایی اکولوژیکی در سطح میکرو مزارع و در سطوح ماکرو مناطق و کشورها استفاده شده است. اما حسابداری تراز مواد ایستا یکی از ابعاد مهم سیکل مواد مغذی یعنی زمان را نادیده می گیرد. مواد مغذی در خاک انباشته شده و همین امر موجب تاثیر در اثرات وارده و آسیب پایدار به محیط زیست می شود. در این مقاله مدلی دینامیکی برای تراز مواد اولیه با پیروی از مدل استاندارد انباشتگی سرمایه بکار رفته دراقتصادتولید پیشنهاد می شود. با استفاده از داده های تولید کشاورزی در فنلاند در طول سالهای ۲۰۰۹- ۱۹۶۱ نشان می دهیم که امکان تخمین موجودی نیتروژن و فسفر انباشته شده در خاک با استفاده از اطلاعات و داده های موجود میسرمیباشد. مدل دینامیکی به ما اجازه تخمین نه تنها موجودی مواد مغذی، بلکه جریان خروجی مواد مغذی به آب و هوا را می دهد. درک و فهم بهتر جریانات و موجودی مواد مغذی اطلاعات و بینش هایی برای حمایت از تصمیمات سیاست و مدیریت فراهم می نماید.
۱٫ مقدمه
انتشار مواد مغذی از فعالیتهای کشاورزی همچون کاشت، کوددهی، برداشت، تاسیسات جانوری محدود و محصور شده و چرا به طرق زیادی بر محیط زیست اثر می گذارد. آلودگی آب و هوا در اثر کشاورزی، موجب بروزمسائل و مشکلات زیست محیطی شدید می شود. به طور مثال، شستشوی مواد مغذی همچون نیتروژن و فسفر از نواحی زراعی کوددهی شده در سرچشمه های آب رشد عمر گیاهان آبزی همچون جلبک ها و علف های هرز آبی را تحریک می کند. آتروفی شدن آبهای سطحی ، به تنوع زیستی رودخانه ها و دریاچه ها صدمه زده و استفاده از آنها برای آب آشامیدنی، ماهیگیری و مصارف تفریحی را مختل می سازد. به علاوه، کاربردهای زیادکودهای غیر آلی برای خاک کشاورزی و آمونیاک فرار موجود در کود دامی، به انتشار هوا کمک می کند. اما، نیتروژن و فسفر، ورودی های اصلی برای رشد گیاه نیز محسوب می شوند. تعادل بین مواد مغذی اضافه شده به خاک و حذف شده از خاک فاکتور مهمی برای کشاورزی پایدار و استفاده کارآمد از منابع به شمار می رود. اگرچه استفاده زیاد از فسفر و نیتروژن به محیط زیست صدمه می زند، اما کمبود مواد مغذی می تواند موجب کاهش حاصلخیزی خاک و محصولات گردد. به منظور تخمین فشارهای زیستی محیطی ناشی از بکارگیری مواد مغذی در کشاورزی در سطح کلی کشورها، OECD و Eurostat از شیوه تراز مواد غذایی استفاده می کنند. بر اساس تصور چرخه مواد مغذی، در این شیوه، مازاد مواد مغذی به صورت تفاضل بین کمیت کل ورودی های مواد مغذی وارد شده به سیستم کشاورزی (عمدتاً از کودهای شیمیایی و کود انسانی) و کمیت خروجی های مواد مغذی ترک کننده سیستم ( عمدتاً به خاطر جذب مواد مغذی در محصول و علوفه )محاسبه میشود. شیوه های تراز مواد مغذی در ادبیات به شکل زیر از هم تفکیک و متمایز شده اند: ۱) ورودی مزرعه ۲) سطح خاک، ۳) شیوه های سیستم خاکی. تراز ورودی مزرعه (بعضاً شیوه جعبه سیاه نامیده می شود) مقادیر مواد مغذی در انواع و اقسام محصولات ورودی و خروجی از مزرعه را در نظرگرفته و مواد مغذی بازگردانی شده در مزرعه را نادیده می گیرد. در مقابل، شیوه سطح خاک برای کلیه مواد مغذی ورودی به خاک از طریق سطح و خروجی از طریق جذب محصول کاربرد داشته و تغییرات احتمالی در ذخیره مواد مغذی در خاک را مجاز می شمرد. OECD از این شیوه به عنوان یک نشانگر زیست محیطی برای ردیابی تراز نیتروژن وفسفر استفاده نمود. بالاخره، روش سیستم خاکی کلیه ورودیها و خروجی های مواد مغذی، من جمله سود و ضرر و زیان مواد مغذی در خاک و از آن را ثبت می کند. این شیوه امکان تفکیک و جدایی بین مسیرهای مختلف سود و زیان مواد مغذی در سیستم خاک را فراهم می آورد. درمجموع، سه شیوه از نظر نحوه تعریف مرز سیستم باهم تفاوت داشته و به همین خاطر ورودیها و خروجی ها نیز باهم تفاوت دارند.
شیوه تراز مواد اولیه بر اساس قانون بقای جرم عمل می کند. در مورد کشاورزی، از روش تراز مواد مغذی در تعدادی از مطالعات اخیر استفاده شده است. اما، معادله تراز مواد متداول زمان را کاملاً نادیده می گیرد. این شیوه برای آلاینده های جریانی کاربرد دارد که بلافاصله بر محیط زیست اثر می گذارند (مثلاً سوختن سوختهای فسیلی برای تولید برق اثر آنی بر کیفیت هوا دارد). مواد مغذی نظیر نیتروژن و فسفر، نمونه های اصلی از آلاینده های موجودی هستند که در خاک با گذشت زمان انباشته شده و اثرات تاخیری دارند که با گذشت زمان رخ می دهد. بنابراین، به منظور آنالیز تاثیر استفاده زیاد از مواد مغذی، اقتباس افق زمانی مهم بوده و طبیعت مواد مغذی به عنوان موجودی آلاینده ها صریحاً لحاظ می گردد. در این مقاله، با پیشنهاد مدل دینامیکی تراز مواد، این مسئله را بررسی می کنیم. مدل موجودی آلودگی بر اساس مدل استاندارد انباشتگی سرمایه بکاررفته در اقتصاد تولید عمل می کند. بین سرمایه و سرمایه گذاری بکاررفته در اقتصاد تولید و سهام و جریان آلاینده مواد مغذی، یک رابطه شهودی وجود دارد. در این تفسیر، تخمین تراز مواد مغذی بر اساس تراز مواد معرف جریان مواد مغذی می باشد. در این راستا این گونه استدلال می کنیم که سهام آلودگی اطلاعات وابسته و جالب توجه تری محسوب می شود. به طور مثال، در مطالعات بهره وری که اثرات زیست محیطی تولید را لحاظ می کنند، مدلسازی سهام آلودگی آنالوگ با سهام سرمایه ، مفیدو مناسب می باشد. برای نشان دادن این مسئله که سهام مواد مغذی را می توان از طریق داده های موجود تخمین زد، و به منظور تشریح اطلاعات بدست آمده مبنی براینکه مدلسازی دینامیکی اطلاعاتی فراتر از مدلهای ایستا تراز مواد حاصل می کند، جریانات و سهام مواد مغذی برای بخش کشاورزی فنلاندرا تخمین می زنیم. دو ماده مغذی بسیار مهم به نام نیتروژن و فسفر، در سطح کشوری در خلال سالهای ۲۰۰۹- ۱۹۶۱ بررسی شده اند. نتایج بدست آمده نشان می دهد که تغییر سالانه در جریانات مواد مغذی بسیار بزرگتر از سهام مواد مغذی یا تغییر سهام می باشد. به علاوه، مدلسازی صریح جریانات مواد مغذی امکان تخمین دقیقتر مسیرهای مواد مغذی تا آب، هوا و خاک را فراهم می آورد. در این خصوص مشخص می گردد که تخمین جریانات و سهام مواد مغذی در سطح کلی کشورها ، ناگزیر ناهمگنی خاک، الگوهای بارش، دما، ارتفاع زمین ها و سایر فاکتورهای مهم برای چرخه مواد مغذی در مطالعات کشاورزی سطح میکرو را نادیده می گیرند. به علاوه، پارامترهای مدل همچون محتوا یا مقدار مواد مغذی در ورودیها و خروجیهای مختلف و نرخ تباهی بر اساس مدارک تجربی معدود در سطح ماکرو، تخمین های تقریبی به شمارمی روند. قطعاً، مدلهای آماری تراز مواد مغذی تابع بی دقتی مشابهی هستند؛ تنها منبع اضافی عدم قطعیت پارامتر در این مطالعه، نرخ تباهی میباشد. علی رغم فاکتورهای حذف شده و عدم قطعیت پارامتر، به عقیده ما سنجش و ارزیابی سطح ماکرو جریانات و سهام مواد مغذی اطلاعات مفیدی به ارمغان می آورد. مدلهای اقتصاد کلان بکارگرفته شده برای درک و فهم بیکاری، تورم، سرمایه گذاری یا تجارت بین المللی مشخصه های ساده شده مشابهی از اقتصاد به شمارمی روند، که مسائل مختلف مهم تلقی شده در سطح خرد شرکت ها و مصرف کنندگان اختصاصی و فردی را نادیده می گیرند. با استفاده از این آنالوجی از اقتصاد، شیوه معرفی شده در این مقاله را می توان به صورت کشاورزی کلان (MACRO AGRONOMY) توصیف نمود که با جهت سطح میکرو کشاورزی اصلی مغایرت دارد. همچنین این مسئله تائید میشود که مدلسازی دینامیکی تراز مواد، ایده جدیدی نیست. به طورمثال، درمهندسی شیمی و صنعت، از مدلهای دینامیک سیستم برای مدلسازی جریانات و سهام موادی نظیر گاز و نفت استفاده شده است.مدلهای دینامیک سیستم معمولاً در زمان پیوسته بیان شده اند، اما مدلهای زمانی گسسته نیز درادبیات معروف می باشند. اما، شیوه استاندارد برای مدلسازی مواد مغذی در اقتصاد کشاورزی بر مدل استاتیکی تکیه دارد. ما از مطالعات قبلی در مورد استفاده از مدلسازی تراز مواد دینامیکی برای مواد مغذی در کشاورزی در سطح کل آگاه نیستیم. تازگی اصلی این مقاله توضیح در رابطه با این مسئله است که مدلسازی دینامیکی جریانات و سهام مواد مغذی با استفاده از اطلاعات و داده های موجود ممکن است و نشان می دهد که مدلسازی دینامیکی اطلاعات و بینش های مفیدی فراتر از حد شیوه های استاتیکی متداول عرضه می کند. از روشهای تراز مواد مغذی در سطوح منطقه ای یا مزارع نیز به عنوان نشانگرهای عملکرد زیست محیطی استفاده شده است. به منظور تصمیم گیری در مورد سیاست زیست محیطی و مدیریت مواد مغذی، اطمینان از این مسئله حائز اهمیت است که اثرات زیست محیطی تاخیری رخ داده در دراز مدت، لحاظ می شوند. به عقیده ما مدل دینامیکی تراز مواد مغذی پیشنهاد شده در این مقاله عموماً نه تنها در سطح کشور، بلکه در سطوح منطقه ای و مزارع نیز کاربرد دارد. قطعاً درجه بندی پارامترهای مدل برای لحاظ نمودن شرایط مخصوص مزرعه ، میتواند چالش برانگیز باشد، اما این بهانه ای برای نادیده گرفتن دینامیک سیکل مواد مغذی محسوب نمی شود. بالاخره، امیدداریم، شیوه دینامیکی پیشنهاد شده برای مدلسازی تراز مواد در مورد سایر آلاینده های سهام ( مثلاً مواد شیمیایی سمی یا فلزات سنگین) مفید واقع شود. رئوس مقاله حاضر به صورت زیر سازمان دهی میشود. در بخش ۲ راجع به وجه تمایز بین آلاینده های سهام و جریان اجمالاً بحث شده و سیکل های نیتروژن و فسفر توصیف می گردد. بخش ۳ مدل دینامیکی حسابداری تراز مواد را ارائه می دهد. بخش ۴ جریانات و سهام برای نیتروژن و فسفر در فنلاند را تخمین زده و بالاخره در بخش ۵ مقاله به پایان می رسد.

بخشی از مقاله انگلیسی

 ۱٫ Introduction

Nutrient emissions from agricultural activities such as planting, fertilizing, harvesting, confinedanimal facilities and grazing affect the environment in many ways. Water and air pollution fromagriculture causes severe environmental problems. For instance, leaching of nutrients, such asnitrogen and phosphorus from excessively fertilized arable areas into water bodies stimulategrowth of aquatic plant life, such as algae and water weeds. Eutrophication of surface watersdamages the biodiversity of rivers and lakes, and impairs their use for drinking water, fishing andrecreational purposes. Further, excessive applications of inorganic fertilizers to agricultural soiland volatilized ammonia contained in livestock manure contribute to air emissions. However,nitrogen and phosphorus are also essential inputs of plant growth. The balance between nutrientsadded to the soil and removed from the soil is critical for the sustainable agriculture and efficient resource use. While excessive nitrogen and phosphorus use damages the environment, nutrientsdeficiency can cause a decline in soil fertility and crop yields.To estimate the environmental pressures from nutrients use in agriculture at the aggregatelevel of countries, the OECD and Eurostat apply and develop the nutrient balance approach(OECD, 2001, 2007a, 2007b, 2008). Drawing on the notion of nutrient cycle, in this approachthe nutrient surplus is calculated as the difference between the total quantity of nutrient inputsentering an agricultural system (mainly from chemical fertilizers and livestock manure) and thequantity of nutrient outputs leaving the system (mainly due to uptake of nutrients in crop andforage). To be more specific, three nutrient balance approaches have been distinguished in theliterature: 1) the farm-gate, 2) the soil surface, and 3) the soil system approaches (e.g., OECD, 2001, 2007a, 2007b; Oenema et al., 2003; Hoang and Alauddin, 2010). The farm-gate balance(sometimes referred to as the “black box” approach) considers the amounts of nutrients in all kind of products entering and leaving the farm, ignoring nutrients recycled within the farm. Incontrast, the soil surface approach accounts for all nutrients that enter the soil via the surface andthat leave the soil via crop uptake, allowing for possible changes in the storage of nutrients in thesoil. This approach is used by the OECD as an environmental indicator to track nitrogen andphosphorus balances. Finally, the soil system method records all nutrient inputs and outputs,including nutrient gains and nutrient losses within and from the soil. This approach allows one toseparate between the various pathways of nutrient loss and gain within the soil system. Insummary, the three approaches differ in how the boundary of the system is defined, and hencethe inputs and outputs are also different.The material balance approach is widely claimed to be based on the fundamental law ofmass conservation (e.g., Ayres and Kneese, 1969; Georgescu-Roegen, 1986; Daly, 1997;Baumgärter 2004; Pethig, 2006; Ebert and Welsch, 2007; and Førsund, 2009; among others). Inthe context of agriculture, the nutrient balance method is used in a number of recent studies (e.g.,Reinhard et al., 1999, 2000; Reinhard and Thijssen, 2000; Coelli et al., 2007; Lauwers, 2009;Meensela et al., 2010; Hoang and Coelli, 2011). However, the conventional material balanceequation completely ignores time. Strictly speaking, it is only applicable to the flow pollutantswhich affect the environment immediately (e.g., the burning of fossil fuels to generate electricityhas an immediate effect on air quality). Nutrients such as nitrogen and phosphorus are primeexamples of stock pollutants,1 which accumulate in the soil over time and have delayed effectsthat occur over time. Therefore, to analyze the impact of an excessive use of nutrients, we find it important to take the time horizon, and the nature of nutrients as stock of pollutants, explicitlyinto account.

دانلود رایگان مقاله انگلیسی

خرید ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد

خرید نسخه پاورپوینت این مقاله جهت ارائه