Evaluation of Energy and Environmental Indices with a Life Cycle Approach for the Production of Corn (Grain and Silage): A Case Study in Alborz Province | ||
| علوم گیاهان زراعی ایران | ||
| Volume 55, Issue 3, October 2024, Pages 181-195 PDF (1.86 M) | ||
| Document Type: Research Paper | ||
| DOI: 10.22059/ijfcs.2024.371290.655059 | ||
| Authors | ||
| Nima Shahbazi1; Naser Majnoun Hosseini* 2; Mohammad Reza Jahansouz3 | ||
| 1Ph.D. of crop ecology, Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agricultural, University of Tehran, Karaj, Iran. | ||
| 2professor, Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agricultural. University of Tehran, Karaj, Iran. | ||
| 3professor, Department of Agronomy and Plant Breeding, Department of Agronomy and Plant Breeding, Faculty of Agricultural, University of Tehran, Karaj, Iran. | ||
| Abstract | ||
| Agriculture and the production of resource-intensive crops, such as corn, account for a significant portion of energy consumption and adverse environmental effects. This study was conducted with the aim of examining energy and environmental indices, as well as the influential factors affecting them, in Alborz Province. In this regard, all necessary information was collected from the research farm and other corn (grain and Silage) producers, including all inputs used per hectare in each cultivation system. The approach of this study was life cycle assessment, and the methodology was based on ReCiPe 2016. The results indicated that the input energy for corn (grain and Silage) was 30029.63 and 24378.87 MJ. ha-1, respectively. Meanwhile, the output energy in these systems was 142590 and 277380 MJ. ha-1, revealing a higher net energy gain in Silage corn cultivation. The energy ratio for grain corn and Silage was 4.75 and 11.38, respectively. The largest share of environmental emissions, such as global warming and human health damages, was associated with chemical nitrogen fertilizers and diesel fuel. Additionally, grain corn, with its higher input consumption, contributed more to damages to human health, the environment, and resources. To improve the energy ratio and reduce adverse environmental effects, optimizing the use and production of inputs based on precision agriculture and enhancing agricultural performance through integrated and sustainable management should be prioritized. | ||
| Keywords | ||
| Chemical Fertilizers; Global Warming; Energy Ratio; Diesel Fuel; Ozone Layer | ||
| Full Text | ||
|
مقدمه کشاورزی و تولید محصولات پرمصرف نهاده مثل ذرت بخش قابل توجهی از مصرف انرژی و اثرات زیست‌محیطی مخرب را به خود اختصاص دادهاند. این مطالعه با هدف بررسی شاخص‌های انرژی و زیست‌محیطی و عوامل اثرگذار بر آن‌ها در استان البرز اجرا شد. در این راستا، کلیه نهاده‌های مصرفشده در واحد یک هکتار از هر سیستم کشت از مزرعه تحقیقاتی کشتشده و دیگر کشاورزان تولیدکننده ذرت دانهای و علوفه‌ای جمع‌آوری شد. رویکرد این مطالعه ارزیابی چرخه زندگی و روش بر اساس ReCiPe 2016 بود. نتایج نشان داد انرژی ورودی ذرت دانهای و علوفه‌ای بهترتیب 63/30029 و 87/24378 مگاژول در هکتار بود؛ درحالیکه انرژی خروجی در این سیستم‌ها بهترتیب 142590 و 277380 مگاژول در هکتار بهدست آمد که نشان از افزوده خالص انرژی بالاتر در کشت ذرت علوفه‌ای دارد. نسبت انرژی ذرت دانهای و علوفه‌ای بهترتیب 75/4 و 38/11 بود. بیشترین سهم در انتشارات زیست‌محیطی همچون گرمایش جهانی و خسارت به سلامت انسان مرتبط با کود شیمیایی نیتروژن و سوخت دیزلی بود. همچنین ذرت دانهای با مصرف نهاده ورودی بالاتر سهم بیشتری در خسارت به سلامت انسان، محیط زیست و منابع را به خود اختصاص داد. جهت بهبود نسبت انرژی و کاهش اثرات مخرب زیست‌محیطی باید بهینه‌سازی مصرف و تولید نهادهها مبتنی بر کشاورزی دقیق و همچنین بهبود عملکرد زراعی از طریق مدیریت تلفیقی و پایدار در دستور کار قرار گیرد.
استناد: شهبازی، ن.، مجنون حسینی، ن.، و جهانسوز، م.ر. (1403). ارزیابی شاخص‌های انرژی و زیست‌محیطی با رویکرد چرخه زندگی تولید ذرت دانهای و علوفه‌ای، مطالعه موردی (استان البرز). علوم گیاهان زراعی ایران، 55(3)، 181-195. DOI: 10.22059/ijfcs.2024.371290.655059 ناشر: موسسه انتشارات دانشگاه تهران. © نویسندگان
1. مقدمه در تحقیقات علوم کشاورزی و مدیریت زراعی، هدف اصلی بهبود تولید است که همراه با افزایش کارایی انرژی و ارتقاء بهره‌وری اقتصادی صورت می‌گیرد. در این مسیر، مدیریت بهینه نهاده‌های کاربردی در بخش‌های تولید اهمیت بسیاری پیدا می‌کند، و از طریق اعتماد به راهکارهای مناسب، می‌توان از هدررفت منابع جلوگیری کرد (Javam et al., 2020). ارزیابی میزان مصرف و تولید انرژی، ارتقاء جایگاه و تأثیر نهاده‌های ورودی و خروجی در سیستم‌های کشاورزی، در شرایط گوناگون تولید، امکان‌پذیر است. در این بررسی، نه تنها نوع محصول بلکه شیوه مدیریت زراعی نیز به عنوان عوامل کلان تأثیرگذار در کارایی انرژی و پایداری سیستم‌ها مطرح می‌شوند. بنابراین، در هر رویکرد مدیریتی یا زراعی، میزان کارایی انرژی و در نهایت پایداری سیستم ممکن است به شدت متغیر باشد (Jalilian et al., 2023). بهبود بهره‌وری مصرف انرژی و بهره‌گیری بهینه از منابع انرژی، یک راهبرد کلان در کاهش زیان‌های زیست‌محیطی ناشی از استفاده از انرژی در فرآیند تولید مواد غذایی است. این رویکرد نه تنها باعث صرفه‌جویی مالی می‌شود، بلکه نقش مهمی در حفظ منابع فسیلی و کاهش آلودگی هوا ایفا می‌کند (Jalilian et al., 2023; Mousavi-Avval et al., 2011) به این دلیل تحقیقات بسیاری از محققان به سمت مدیریت انرژی معطوف میباشد. استفاده ناپایدار از نهاده‌های کشاورزی، از جمله افزودن بیش از حد کودهای شیمیایی، سموم، و سوخت‌های فسیلی مانند گازوئیل، می‌تواند عواقب جدی بر محیط زیست داشته باشد. این شامل افزایش گرمایش جهانی، کاهش تنوع زیستی، و تخریب کیفیت خاک و هوا می‌شود. به منظور حفظ تعادل زیست‌محیطی، ضروری است که مدیریت صحیح و پایدار نهاده‌های کشاورزی به‌عنوان یک قدم اساسی در مسیر توسعه پایدار مورد توجه قرار گیرد (Mostashari-Rad et al., 2021). ذرت دانهای و ذرت علوفه‌ای جایگاه ویژه‌ای در سیستم تناوبی با سایر گیاهان زراعی دارند، به همین دلیل از دو منظر انرژی و زیست‌محیطی نیز دارای اهمیت ویژه ای میباشند. همچنین در کشور نیز بهدلیل کاربرد در مصارف خوراکی و دامی از اهمیت بالایی برخوردار هستند. استان البرز با 3/0 درصد از سطح برداشت محصولات زراعی کشور کمترین میزان سطح برداشت شده را نسبت به دیگر استان‌های ایران به خود اختصاص داده است. البرز همچنین سهم 1/1 درصدی از کل میزان تولید محصولات زراعی (078/919 هزار تن) را دارد که در جایگاه 26 کشور قرار دارد. از محصولات مورد کشت این استان ذرت دانهای و ذرت علوفه‌ای میباشند که با توجه به شرایط اکولوژیکی استان البرز از عملکرد قابل توجهی برخوردار میباشند. سطح زیر کشت ذرت دانهای در ایران 882/137هزار هکتار میباشد و استان البرز با 60 هکتار جزء استان‌های با سطح زیر کشت پایین میباشد (Statistics of Jahad Keshavarzi, 2019). سطح زیر کشت ذرت علوفه‌ای در ایران 210/219 هزار هکتار میباشد و استان البرز با 405/8 هزار هکتار جزء استان‌های با سطح زیر کشت قابل توجه میباشد (Statistics of Jahad Keshavarzi, 2019). در سطح استان البرز بالاترین سطح زیر کشت در شهرستان‌های کرج، نظرآباد و ساوجبلاغ میباشد (Statistical Yearbook of Alborz Province, 2015). همچنین سطح زیر کشت ذرت در دنیا 203 میلیون هکتار میباشد که از این سطح 163/1 میلیارد تن عملکرد برداشت می‌شود (FAO, 2022). ارزیابی تأثیرات زیست‌محیطی چهار رقم ذرت بر اساس مصرف کود نیتروژن با استفاده از ارزیابی چرخه زندگی نشان می‌دهد که در تولید یک تن ذرت رقم محلی با مصرف 500 کیلوگرم کود اوره در هکتار، بالاترین شاخص زیست‌محیطی (53/1) و شاخص تخلیه منابع (11/1) بهدست آمده است. این نتایج نشاندهنده تأثیر مستقیم میزان مصرف کود نیتروژن بر پارامترهای زیست‌محیطی و مصرف منابع در فرآیند تولید ذرت محلی میباشد. کمترین مقدار شاخص زیست‌محیطی (39/0) و شاخص تخلیه منابع (45/0) نیز در تیمار مصرف 300 کیلوگرم کود اوره در تولید یک تن رقم KSC 647 مشاهده شد. در این مطالعه هرچند بین تیمارهای مختلف نیتروژن تفاوتی از لحاظ عملکرد ذرت وجود نداشت، اما انتخاب رقم برتر (KSC 647) از لحاظ عملکرد با کاهش مصرف نیتروژن باعث کاهش آسیب به محیط زیست شد (Sadeghi & Noorhosseini, 2020). بررسی ارزیابی اثرات زیست‌محیطی تولید ذرت علوفه‌ای (Zea mays L.) در خراسان جنوبی نشان داد که تأثیرات زیست‌محیطی ناشی از تولید ذرت علوفه‌ای در منطقه بیشترین ارتباط را با شاخص سلامتی انسان دارا بوده و سپس شاخص‌های تغییرات اقلیم و مصرف منابع در رده‌های بعدی قرار گرفته‌اند (Esfahani et al., 2018).. بررسی دیگری نشان داد که بیشترین سهم نظام تولیدی ذرت بهترتیب برای گروه‌های مؤثر اسیدیشدن (59/2) و تغییر اقلیم (61/0) حاصل شد. بدینترتیب، با توجه به نتایج و به‌منظور کاهش اثرات زیست‌محیطی نظام تولید ذرت چنین به نظر می‌رسد که می‌توان از روش‌های مختلف مدیریت نظام زراعی همچون کاربرد نهاده‌های آلی، تناوب، گیاهان تثبیت‌کننده نیتروژن و خاک‌ورزی حداقل بر مبنای بهره‌گیری از اصول کمنهاده برای کاهش این اثرات زیست‌محیطی بهره جست (Khoramdel et al., 2017). لذا با توجه به بررسی‌های انجامشده و همان‌طور که پیشتر گفته شد با توجه به جایگاه ذرت دانهای و علوفه‌ای در مصارف خوراکی و دامی کشور و جایگاه آن در سیستم تناوبی با سایر گیاهان زراعی و در نهایت ضرورت بررسی و مقایسه اثرات زیست‌محیطی و انرژی تولید این محصولات زراعی در استان البرز، تحقیق حاضر با هدف ارزیابی شاخص‌های زیست‌محیطی و انرژی دو گیاه تابستانه ذرت دانهای و ذرت علوفه‌ای اجرا شد.
2. روششناسی پژوهش این آزمایش در مزرعه آموزشی- پژوهشی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران واقع در شهرستان کرج در سال 1400 اجرا شد. مشخصات جغرافیایی این تحقیق در ارتفاع از سطح دریا 1321 متر، طول جغرافیایی 51 درجه شرقی، عرض جغرافیایی 35 درجه و 48 دقیقه شمالی بود. بر اساس گزارش ایستگاه هواشناسی، این منطقه دارای آب‌وهوای سرد و خشک میباشد و میانگین 30 ساله بارندگی آن حدود 250 میلی‌متر است. طرح آزمایشی مورد استفاده بهصورت یک مزرعه شاهد نسبت به منطقه بود. بهطوریکه براساس الگوی کشت منطقه و مدیریت زراعی آن، دو گیاه ذرت دانهای و ذرت علوفه‌ای در سطح زیر کشت 500 متر مربع کشت شد. تمامی مراحل کاشت، داشت و برداشت براساس شیوه کشت منطقه و رقم ذرت مورد استفاده 704 بود. همچنین سطوح کودی در ذرت دانهای 500 کیلوگرم اوره و در ذرت علوفه‌ای 450 کیلوگرم در هکتار اوره میباشد. میزان استفاده از سوپر فسفات هم 150 و 100کیلوگرم در هکتار در کشت دانهای و علوفه‌ای بود. تراکم ذرت دانهای 75 هزار بوته در هکتار و تراکم کاشت ذرت علوفه‌ای 120 هزار بوته در هکتار بود. کلیه نهاده‌های مصرفی در هر دو کشت بهطور میانگین از جامع آماری مورد بررسی در جدول 1 قابل مشاهده است.
جدول 1. نهاده‌های مصرفشده در کشت ذرت دانهای و ذرت علوفه‌ای واحد هکتار. Forage Grain Unit Inputs 290 360 h ha -1 Human labor 7 9.4 h ha -1 Machinery 85 140 L ha-1 Diesel fuel 207 230 kg ha-1 Nitrogen 46 70 kg ha-1 Phosphate 50 65 kg ha-1 Potassium (K2O) 5 8 kg ha-1 Micronutrients 6000 6000 kg ha-1 Manure 4 5 L ha-1 Chemical biocides 35 25 kg ha-1 Seed 67000 9700 kg ha-1 Output
در گیاه ذرت تقسیط هر سطح نیتروژن بهصورت یکسوم در مرحله دو برگی، یکسوم در مرحله ششبرگی (ابتدای رشد طولی ساقه) و یکسوم در زمان ظهور گلتاجی بود. آبیاری و کنترل علف‌های هرز نیز مطابق کشت مرسوم منطقه انجام شد. با توجه به مطابقت نتایج کشت مزرعه‌ای با کشت مرسوم منطقه و همچنین ارائه راهکارهای زراعی در زمینه اثرات زیست‌محیطی در مبحث ارزیابی چرخه حیات (LCA) صفات عملکردی ذرت دانهای و ذرت علوفه‌ای در پایان فصل اندازه‌گیری شد. نمونه‌های برداشتی از دو گیاه ذرت علوفه‌ای و دانه از سطح پنج متر مربع و در سه تکرار انجام شد. کشت بهصورت مکانیزه و توسط ردیفکار خطی بود. آبیاری نیز با توجه به نیاز گیاهی و مطابق با الگوی آبیاری مزرعه تحقیقاتی انجام شد. در هر مرحله با توجه به جمع‌آوری اطلاعات میدانی از مزارع استان، سعی شد مطابق با الگوی کشت منطقه تمامی مراحل اجرا شود. همچنین اطلاعات مورد نیاز در کشت ذرت علوفه‌ای از سطح 80 هکتار اراضی زراعی مورد کشت در مزرعه دانشکدگان کشاورزی نیز به عنوان یکی از تولیدکنندگان بزرگ البرز جمع‌آوری شد.
نتایج بهدستآمده در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه تهران و همچنین جمع‌آوری کلیه اطلاعات مورد نیاز آماری مراحل کاشت، داشت و برداشت ذرت علوفه‌ای و دانه جهت ارزیابی شاخص‌های انرژی و اثرات زیست‌محیطی در شرایط آب و هوایی استان البرز مورد بررسی قرار گرفت. نهاده‌های مورد استفاده در تولید محصول در جدول 2 قابل مشاهده میباشد. برای تعیین میزان انرژی معادل نهادهها و ستانده‌ها از ضرایب انرژی متناظر هر یک استفاده می‌شود. بنابراین، انرژی معادل نهاده‌های بذری، کودهای شیمیایی، سموم شیمیایی، نیروی انسانی، سوخت دیزل و الکتریسیته مصرفی از ضرب میزان مصرف هر یک از آن‌ها در ضریب انرژی ویژه آن نهاده طبق رابطه (1) بهدست می‌آید: Einput = Iconsumption ecinput (1)
که در آن Einput انرژی معادل نهاده‌های مصرفی برحسب مگاژول، Iconsumption میزان نهاده مصرفی ( نیروی انسانی، سوخت دیزل و ...) برحسب واحد آن و واحد ecinput محتوای انرژی نهاده برحسب مگاژول بر واحد میباشد. جهت بررسی میزان انرژی مصرفشده و تولیدشده در فرآیند تولید محصول شاخص‌های مختلفی استفاده می‌شود که با استفاده از این شاخص‌ها امکان شناخت جامع از وضعیت انرژی در کشاورزی امکان‌پذیر میباشد، این شاخص‌ها شامل نسبت انرژی ، بهره‌وری انرژی، انرژی ویژه افزوده خالص انرژی طبق روابط (2 تا 5) محاسبه شد (Sefeedpari et al., 2013; Zarei Shahamat et al., 2013; Kalhor et al., 2016).
جدول 2. ضرایب انرژی ورودی و خروجی در کشت ذرت دانهای و ذرت علوفه‌ای. Reference Coefficient equivalent (MJ unit-1) Unit Inputs (Kaab et al., 2019) 1.96 h Human labor (Ghasemi-Mobtaker et al., 2020) 62.70 h Machinery (Nabavi-Pelesaraei et al., 2018) 56.31 L Diesel fuel (Nabavi-Pelesaraei et al., 2018) 66.14 kg Nitrogen (Nabavi-Pelesaraei et al., 2018) 12.44 kg Phosphate (Nabavi-Pelesaraei et al., 2018) 11.15 kg Potassium (K2O) (Hesampour, Hassani, et al., 2022) 120 kg Micronutrients (Tuti et al., 2012) 0.30 kg Manure (Kaab et al., 2019) 238 kg Herbicide (Ozkan et al., 2004) 101 kg Insecticide (Zahedi et al., 2015) 14.7 kg Maize Grain Seed (Mohammadzadeh et al., 2018) 15.7 kg Maize Forage Seed
Output (Mohammadzadeh et al., 2018) 14.7 kg Grain Seed (Mohammadzadeh et al., 2018) 4.14 kg Maize Forage
جدول 3. شاخص‌های انرژی در کشت ذرت دانهای و ذرت علوفه‌ای. Formula Unit Index
Ratio 2- Energy Ratio
kg MJ-1 3- Energy Productivity
MJ kg-1 4- Specific Energy
MJ ha-1 5- Net Energy Gain
با استفاده از ارزیابی چرخه زندگی در این پژوهش همان‌طور که پیشتر گفته شد به بررسی اثرات زیست‌محیطی پرداخته می‌شود که عبارت است از گردآوری و ارزیابی ورودی‌ها، خروجی‌ها و تأثیرات زیست‌محیطی بالقوه در یک فرآیند تولیدی در طول چرخه زندگی آن محصول .( ISO, 2006) به‌عبارت دیگر، در یک پروژه ارزیابی چرخه زندگی تمام فرآیندهای تولید یک محصول از مرحله استخراج مواد اولیه تا دفع پسماندهای باقی‌مانده از مصرف آن محصول) گهواره تا گور) مورد بررسی قرارگرفته و نتایج حاصل ازآن جهت کاهش تأثیرات مخرب زیست‌محیطی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این تحقیق واحد کارکردی یک هکتار محصول تولیدی ذرت دانهای و ذرت علوفه‌ای میباشد که نشاندهنده تمام آلاینده‌های تولید و منتشرشده بر اساس نهاده‌های مصرفشده برای تولید این میزان از محصول مورد ارزیابی میباشد. یکی از اقدامات مهم و الزامی در مرحله تعیین هدف و دامنه، انتخاب مرز سامانه است. اهمیت موضوع زمانی مشخص می‌شود که بدانیم مشکلات زیست‌محیطی سامانه‌های کشاورزی حتی پس از برداشت محصول و در طول فرآیندهای پس از برداشت نیز می‌توانند ادامه داشته باشند (Khoshnevisan et al., 2013). مرز سامانه مورد مطالعه در این تحقیق مطابق با شکل 1 میباشد.
شکل 1. مرز سامانه مورد مطالعه تولید کشت ذرت دانهای و ذرت علوفه‌ای.
روش محاسبه اثرات زیست‌محیطی تولید محصول بر اساس روش ReCiPe 2016انتخاب شد (Mostashari-Rad et al., 2020). با استفاده از این روش، سه نقطه نهایی سلامت انسان، منابع و اکوسیستم‌ها مورد بررسی قرار خواهد گرفت. سلامت انسان با واحد (DALY) یا در واقع یک خسارت برابر است با فقدان یک سال زندگی یک نفر، یا یک نفر چهار سال از زندگی خود را با معلولیت 25 درصد طی کند میباشد. اکوسیستم با واحد (species.yr) نشان از ناپدیدشدن همه گونه‌ها از یک متر مربع در طول یک سال میباشد. واحد منابع نیز (USD 2013) میباشد که نشان از ارزش اقتصادی منابع بر حسب دلار میباشد. این روش 17 نقطه میانی (Midpoint) دارد. در پایان این بخش با بی‌بعدکردن هر سه شاخص و جمع آن‌ها شاخص آسیب وزندهی شده (Total weighted damage) بهدست خواهد آمد که این مقدار نماینده بخش LCA میباشد. به‌منظور انجام محاسبات ارزیابی چرخه زندگی از نرم‌افزار SimaPro V. 9.5 و همچنین جهت نگارش و رسم اشکال نیز از نرم‌افزار آفیس استفاده شد. 3. نتایج پژوهش و بحث 3-1. انرژی ورودی و خروجی سیستم‌های کشت ذرت نتایج بررسی میزان انرژی ورودی و خروجی سیستم‌های کشت ذرت دانهای و علوفه‌ای نشان داد مقدار مصرف نهاده‌های نیروی انسانی، ماشین‌آلات، سوخت‌های دیزلی، کودهای شیمیایی و ریزمغذی‌ها در کشت ذرت دانهای بیشتر از کشت ذرت علوفه‌ای بود (جدول 4). همچنین نتایج نشان داد مقدار نهاده بذر برای کشت ذرت علوفه‌ای بیشتر از کشت ذرت دانهای میباشد که این امر بهدلیل معادل انرژی بالاتر آن بود (جدول 1). انرژی لازم برای نهاده نیروی کار بهترتیب برای دو محصول ذرت علوفه‌ای و ذرت دانهای 5/568 و 6/705 مگاژول بر هکتار میباشد که 13/24 درصد برای ذرت دانهای بیشتر از ذرت علوفه‌ای میباشد که این افزایش بهدلیل طول دوره رشد طولانی‌تر آن میباشد (جدول 4). همچنین انرژی لازم برای ماشین‌آلات بهترتیب برای دو محصول ذرت علوفه‌ای و ذرت دانهای 9/48 و 38/589 مگاژول بر هکتار میباشد که برای ذرت دانهای 28/34 درصد بیشتر بوده که تفاوت آن بهدلیل طول دوره و میزان کوددهی و محلول پاشی عناصر ریزمغذی در دوره پرکردن دانه بود (جدول 4). بررسی مصرف سوخت دیزلی کشت ذرت علوفه‌ای و دانهای بهترتیب 35/4786 و 4/7883 مگاژول بر هکتار بود که 70/64 درصد مصرف انرژی بالاتر ذرت دانهای مرتبط با ساعت کاری بیشتر ماشین‌آلات بوده است (جدول 4). ذرت دانهای بهدلیل مصرف بالاتر کودهای شیمیایی نسبت به ذرت علوفه‌ای، 21/15 درصد انرژی مصرفی بالاتری دارد. بهطور کلی نتایج نشان داد که ذرت دانهای نسبت به ذرت علوفه‌ای، 17/23 درصد انرژی ورودی بالاتری دارد؛ درحالیکه انرژی خروجی ذرت علوفه‌ای 52/94 درصد بالاتر بود که نشاندهنده عملکرد وزنی بالاتر در سطح نسبت به عملکرد ذرت دانهای است (جدول 4). انرژی خروجی رابطه مستقیم با میزان عملکرد و ضریب انرژی آن دارد؛ ازاین رو عملکرد علوفه تر با توجه به مقدار قابل توجه آن موجب انرژی خروجی بالاتر کشت علوفه‌ای می‌شود. بررسی دیگری نشان داد انرژی خروجی ذرت بیشتر از انرژی ورودی آن بوده و بین سیستم‌های کشت ذرت تفاوت معنی‌داری وجود دارد (Afzali Gorouh et al., 2021). بررسی انرژی مصرفشده تولید بادام‌زمینی در استان گیلان نشان داد میزان کل انرژی نهادهها و انرژی ستانده در تولید محصول بادام‌زمینی بهترتیب در حدود 19248 و 87210 مگاژول بر هکتار با کارایی 53/4 بوده و بیشترین میزان مصرف نهادهها به کودهای شیمیایی (۴۵٪) تعلق داشت (Nabavi-Pelesaraei et al., 2022). بررسی‌های تولید خیار گلخانه‌ای نشان داد به ازای هر تن تولید 45/6626 مگاژول انرژی مصرف شد که جهت کاهش این مقدار با افزایش کارایی فرآیند تولید محصول میزان انرژی ورودی 80/14 درصد کاهش یافت (Hesampour Taki et al., 2022). در ارزیابی مصرف انرژی در تولید پنبه در استان گلستان مشخص شده است که 30 درصد از کل انرژی غیر مستقیم برای تولید کود نیتروژن مصرف می‌شود و همچنین 39 درصد از کل انرژی مستقیم به نیروی انسانی اختصاص دارد. این نتایج نقش مهمی را برای مصرف انرژی در مراحل مختلف تولید پنبه، به‌ویژه در تولید کود و نیروی انسانی نشان می‌دهند (Arefi et al., 2018). 2-3. سهم نهادهها از کل انرژی ورودی برای کشت ذرت دانهای و علوفه‌ای نتایج بررسی سهم نهادهها از کل انرژی ورودی برای دو کشت ذرت دانهای و ذرت علوفه‌ای نشان داد که برای ذرت دانهای بیشترین سهم از انرژی ورودی بهترتیب با 17/59، 25/26 و 99/5 درصد متعلق به نهاده‌های کود شیمیایی، سوخت دیزلی و کود دامی میباشد. کمترین انرژی ورودی نیز برای این کشت متعلق به نهاده‌های بذر مصرفی، ماشین‌آلات و نیروی انسانی میباشد. برای کشت ذرت علوفه‌ای نیز بیشترین میزان سهم انرژی ورودی بهترتیب با 25/63، 63/19 و 38/7 درصد متعلق به نهاده‌های کود شیمیایی، سوخت دیزلی و کود دامی میباشد. همچنین کمترین سهم انرژی ورودی نیز مربوط به نهاده‌های ماشین‌آلات، نیروی انسانی و بذر مصرفی است (شکل 1). نتای | ||
| References | ||
|
Afzali Gorouh, H., Azadshahraki, F., & Shafie, L. (2021). Measurement of energy indices in corn production under different tillage systems. Agricultural Mechanization and Systems Research, 22(77), 51–68. https://doi.org/10.22092/ERAMS.2020.127145.1322. (In Persian).
Arefi, R., Soltani, A., & Ajamnorozei, H. (2018). Estimation of fuel and energy consumption and indicators of cotton production in Golestan province (Iran). Journal of Agroecology, 10(3), 853–874. https://doi.org/10.22067/jag.v10i3.62349. (In Persian).
Esfahani, S.M.J., Naderi Mahdei, K., Saadi, H., & Dourandish, A. (2018). Evaluate the environmental impact of silage corn production in South Khorasan province. Journal of Agroecology, 10(1), 281–298. https://doi.org/10.22067/jag.v10i1.60850. (In Persian).
Fantin, V., Righi, S., Rondini, I., & Masoni, P. (2017). Environmental assessment of wheat and maize production in an Italian farmers’ cooperative. Journal of Cleaner Production, 140, 631–643. https://doi.org/10.1016/J.JCLEPRO.2016.06.136.
Ghasemi-Mobtaker, H., Kaab, A., & Rafiee, S. (2020). Application of life cycle analysis to assess environmental sustainability of wheat cultivation in the west of Iran. Energy, 193, 116768. https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.116768.
Giusti, G., Almeida, G.F.D., Apresentação, M.J.D.F.D., Galvão, L.S., Knudsen, M.T., Djomo, S.N., & Silva, D.L. (2023). Environmental impacts management of grain and sweet maize through life cycle assessment in São Paulo, Brazil. International Journal of Environmental Science and Technology, 20(6), 6559–6574. https://doi.org/10.1007/S13762-022-04418-Y/METRICS.
Hesampour, R., Hassani, M., Hanafiah, M.M., & Heidarbeigi, K. (2022). Technical efficiency, sensitivity analysis and economic assessment applying data envelopment analysis approach: A case study of date production in Khuzestan State of Iran. Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences, 21(3), 197–207. https://doi.org/10.1016/j.jssas.2021.08.003.
Hesampour, R., Taki, M., Fathi, R., Hassani, M., & Halog, A. (2022). Energy-economic-environmental cycle evaluation comparing two polyethylene and polycarbonate plastic greenhouses in cucumber production (from production to packaging and distribution). Science of the Total Environment, 828, 154232. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.154232.
Jalilian, A., Jahansouz, M.R., Ghasemi Mobtaker, H., Oveisi, M., & Moghadam, H. (2023a). Evaluation of energy indicators in monoculture, intercropping, and agroforestry systems of okra (Abelmoschus esculentus L.) production in Khuzestan province. Iranian Journal of Field Crop Science, 54(2), 141–154. https://doi.org/10.22059/ijfcs.2022.348292.654938. (In Persian).
Jalilian, A., Jahansuz, M.R., Oveisi, M., & Moghadam, H. (2023b). Evaluation of environmental indicators of okra (Abelmoschus esculentus L) production in monoculture, intercropping and agroforestry systems in Khuzestan province. Journal of Researches in Mechanics of Agricultural Machinery, 12(1), 95–110. https://doi.org/10.22034/jrmam.2023.13972.602. (In Persian).
Javam, M., Ghasemi Nejad Raeini, M., & Marzban, A. (2020). Economic analysis of okra production systems in Khuzestan province. Agricultural Mechanization and Systems Research, 21(74), 33–46. https://doi.org/10.22092/ERAMS.2018.121717.1256. (In Persian).
Kaab, A., Sharifi, M., Mobli, H., Nabavi-Pelesaraei, A., & Chau, K. (2019). Combined life cycle assessment and artificial intelligence for prediction of output energy and environmental impacts of sugarcane production. Science of the Total Environment, 664, 1005–1019. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.02.004.
Khodaei Joghan, Taki, M., Matoorian, H. (2022). Evaluating energy productivity, greenhouse gas emission, global warming potential and sustainability index of wheat and rapeseed agroecosystems in Khorramshahr. Journal of Agricultural Science and Sustainable Production, 32(1), 309–324. https://doi.org/10.22034/saps.2021.44507.2634. (In Persian).
Khoramdel, S., Shabahang, J., & Amin Ghafouri, A. (2017). Evaluation of environmental impacts for rice agroecosystems using life cycle assessment (LCA). Iranian Journal of Applied Ecology, 5(18), 1–14. https://doi.org/10.18869/ACADPUB.IJAE.5.18.1. (In Persian).
Khorramdel, S., Nassiri Mahallati, M., Latifi, H., & Farzaneh Belgerdi, M.R. (2020). Comparison between energy, environmental and economical indicators of irrigated wheat and saffron agroecosystems in Khorasan-e Razavi province. Journal of Saffron Research, 8(1), 29–54. https://doi.org/10.22077/jsr.2020.2892.1116. (In Persian).
Khoshnevisan, B., Rafiee, S., 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. https://doi.org/10.1016/J.ENERGY.2013.01.028.
Kumar, R., Bhardwaj, A., Singh, L.P., & Singh, G. (2023). Environmental and economical assessment of maize cultivation in Northern India. Process Integration and Optimization for Sustainability, 1–15. https://doi.org/10.1007/S41660-023-00358-3/METRICS.
Mirzaei, M., Gorji Anari, M., Saronjic, N., Sarkar, S., Kral, I., Gronauer, A., Mohammed, S., & Caballero-Calvo, A. (2022). Environmental impacts of corn silage production: Influence of wheat residues under contrasting tillage management types. Environmental Monitoring and Assessment, 195(1), 1–20. https://doi.org/10.1007/S10661-022-10675-8.
Mohammadzadeh, A., Vafabakhsh, J., Mahdavi Damghani, A., & Deihimfard, R. (2018). Assessing environmental impacts of major vegetable crop production systems of East Azerbaijan province in Iran. Archives of Agronomy and Soil Science, 64(7), 967–982. https://doi.org/10.1080/03650340.2017.1405260.
Mostashari-Rad, F., Ghasemi-Mobtaker, H., Taki, M., Ghahderijani, M., Kaab, A., Chau, K.W., & Nabavi-Pelesaraei, A. (2021). Exergoenvironmental damages assessment of horticultural crops using ReCiPe2016 and cumulative exergy demand frameworks. Journal of Cleaner Production, 278, 123788. https://doi.org/10.1016/J.JCLEPRO.2020.123788.
Mostashari-Rad, F., Mobtaker, H., Taki, M., Ghahderijani, M., Saber, Z., Chau, K.W., & Nabavi-Pelesaraei, A. (2020). Data supporting midpoint-weighting life cycle assessment and energy forms of cumulative exergy demand for horticultural crops. Data in Brief, 33, 106490. https://doi.org/10.1016/J.DIB.2020.106490.
Mousavi-Avval, S.H., Rafiee, S., Jafari, A., & Mohammadi, A. (2011). Improving energy use efficiency of canola production using data envelopment analysis (DEA) approach. Energy, 36(5), 2765–2772. https://doi.org/10.1016/J.ENERGY.2011.02.016.
Nabavi-Pelesaraei, A., Pakravan-Charvadeh, M.R., & Ghasemi-Mobtaker, H. (2022). Predicting output energy and greenhouse gas emissions in peanut production: A case study in Astaneh-Ashrafiyeh county of Guilan province. Iranian Journal of Agricultural Economics and Development Research, 53(1), 145–168. https://doi.org/10.22059/IJAEDR.2021.306056.668924. (In Persian).
Nabavi-Pelesaraei, A., Rafiee, S., Mohtasebi, S.S., Hosseinzadeh-Bandbafha, H., & Chau, K.W. (2018). Integration of artificial intelligence methods and life cycle assessment to predict energy output and environmental impacts of paddy production. Science of the Total Environment, 631–632, 1279–1294. https://doi.org/10.1016/J.SCITOTENV.2018.03.088.
Ozkan, B., Akcaoz, H., & Fert, C. (2004). Energy input–output analysis in Turkish agriculture. Renewable Energy, 29(1), 39–51. https://doi.org/10.1016/S0960-1481(03)00135-6.
Sadeghi, S.M., & Noorhosseini, S.A. (2020). Investigating the environmental impacts for four varieties of corn based on nitrogen fertilizer consumption through life cycle assessment (LCA). Journal of Environmental Science and Technology, 22(6), 361–377. https://doi.org/10.22034/JEST.2019.23742.3284.
Tuti, M.D., Prakash, V., Pandey, B.M., Bhattacharyya, R., Mahanta, D., Bisht, J.K., Kumar, M., Mina, B.L., Kumar, N., Bhatt, B.C., & Srivastva, A.K. (2012). Energy budgeting of colocasia-based cropping systems in the Indian sub-Himalayas. Energy, 45(1), 986–993. https://doi.org/10.1016/J.ENERGY.2012.06.056.
Zahedi, M., Mondani, F., & Eshghizadeh, H.R. (2015). Analyzing the energy balances of double-cropped cereals in an arid region. Energy Reports, 1, 43–49. https://doi.org/1
0.1016/J.EGYR.2014.11.001. | ||
|
Statistics Article View: 148 PDF Download: 82 |
||