پديد آورندگان :
فيض بخش، محمدتقي سازمان تحقيقات آموزش و ترويج كشاورزي گرگان - مركز تحقيقات و آموزش كشاورزي و منابع طبيعي استان گلستان - بخش زراعي و باغي , علي زاده، پريسا دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان - گروه زراعت
كليدواژه :
انرژي ويژه , انرژي غيرمستقيم , سوخت , گاز هاي گلخانه اي
چكيده فارسي :
وجود انرژي فسيلي ارزان و فراوان منجر به بهبود رفاه زندگي انسان و افزايش توليد غذا شده است، اما امروزه، مشكلات عمده اي در مورد سوخت-هاي فسيلي به وجود آمده است. اين مشكلات شامل كمبود سوخت هاي فسيلي براي نسل هاي آينده، افزايش قيمت حامل هاي انرژي و مهم تر از همه انتشار گازهاي گلخانه اي (مانند دي اكسيد كربن، اكسيد نيتروژن و متان) به اتمسفر ناشي از استفاده سوخت هاي فسيلي مي باشد. كارآيي استفاده از انرژي يكي از مهمترين عوامل براي كشاورزي پايدار است. استفاده از سوخت هاي فسيلي و مصرف كودهاي شيميايي باعث تهديد محيط زيست گرديده است. مقايسه انرژي گياهان زراعي يكي از روش هايي است كه مي تواند در اولويت بندي كشت گياهان مختلف زراعي در هر منطقه به كار گرفته شود. براي انجام اين بررسي دو محصول زراعي (ذرت سيلويي (Zea mays L) و سورگوم علوفه اي (.Sorghum bicolor L) انتخاب گرديد. دليل انتخاب اين دو گياه تشابهات متعددي (از جمله تاريخ كاشت مشابه، عمليات زراعي و مصرف) است كه در اين دو گياه وجود دارد. برهمين اساس با مصاحبه با كشاورزان مختلف (براي ذرت سيلويي و سورگوم علوفهاي به ترتيب 20 و 15 كشاورز از طريق تكميل پرسشنامه در محدوده شهرستان گرگان) اقدام به جمع آوري داده هاي مورد نياز ماشين آلات و نهاده هاي مصرفي شامل بذر، كود، سوخت و سموم در دو محصول شد. براي برآورد مقدار مصرف انرژي در نهاده هاي مصرفي مثل كود، آفت كش ها، حشره كش ها ميزان انرژي هرگرم ماده موثره در ضرايب مربوطه و وزن مخصوص آن ها ضرب گرديد. ساير محاسبات انرژي مصرفي براي ورودي ها و خروجي هاي مورد استفاده در توليد و عمليات زراعي براي هر يك از روش ها با استفاده از ضرايب به دست آمده از منابع مختلف انجام شد. پس از آن داده هاي مورد نياز در سه بخش مصرف سوخت، سوخت مصرفي و پتانسيل گرمايش جهاني ناشي از انتشار گازهاي گلخانه اي بر مبناي معادل دي اكسيد كربن محاسبه گرديد. بيشترين انرژي ورودي در مزارع ذرت سيلويي و سورگوم علوفه اي به ترتيب با 23/2 و 24/7 درصد مربوط به مصرف كود پايه بود. همچنين بيشترين انرژي ورودي مستقيم در مزارع ذرت سيلويي و سورگوم علوفه اي مربوط به سوخت به-ترتيب برابر 27/3 و 31/4 بود. ميزان انرژي خروجي در سورگوم علوفه اي بيشتر از ذرت سيلويي بود به طوري كه ميزان انرژي خروجي در سورگوم علوفه اي 315/56 گيگاژول در هكتار بيشتر از ذرت سيلويي بود كه مهمترين دليل اين امر عملكرد بيشتر مزارع سورگوم علوفه اي است. نسبت انرژي خروجي به ورودي در ذرت بهاره و سورگوم علوفه اي به ترتيب برابر 4/3 و 15/6 محاسبه گرديد. به عبارتي، راندمان انرژي در مزارع سورگوم علوفه اي بيشتر و اين امر به دليل عملكرد بالاتر و همچنين مصرف نهاده هاي كمتر در اين محصول است. ميزان بهره وري انرژي در كشت ذرت سيلويي كمتر سورگوم علوفه اي است (جدول6). دليل اين امر عملكرد پايين در واحد سطح (12/500 كيلو گرم ماده خشك در هكتار) و ميزان انرژي ورودي بيشتر در مزارع ذرت سيلويي است. در هر دو محصول بيشترين پتانسل گرمايش جهاني به ترتيب مربوط به كود نيتروژن و سوخت مصرفي بود. بيشترين و كمترين پتانسيل گرمايش جهاني به ترتيب از مزارع ذرت سيلويي بهاره و مزراع سورگوم علوفه اي (به ترتيب 1845/9 كيلوگرم CO2 در هكتار و 1729 كيلوگرم CO2 در هكتار) به دست آمد. دليل اين موضوع مصرف كمتر نهاده هاي كشاورزي از جمله علف كش ها و حشره كش ها در مزراع سورگوم علوفه اي است. همچنين در هر دو محصول كمترين ميزان توليد گازهاي گلخانه اي مربوط به كود پتاسيم به ميزان 39/5 كيلوگرم معادل CO2 در هر دو محصول بود. مقايسه مقادير پتانسيل گرمايش جهاني بر اساس واحد وزن عملكرد محصول در هكتار براي ذرت سيلويي و سورگوم علوفه اي نشان مي دهد كه تفاوت بسيار قابل توجه بين دو محصول وجود دارد. به طوري كه در كشت ذرت بهاره سيلويي پتانسيل گرمايش جهاني 12/1 برابر كشت سورگوم علوفه اي است. ميزان انرژي ورودي و انتشار گازهاي گلخانهاي در ذرت بهاره سيلويي بيشتر از سورگوم علوفهاي بود كه ناشي از عمليات زراعي بيشتر (از جمله علف-كش ها و سموم حشره كش) است و از اين لحاظ كشت سورگوم علوفه اي داراي اثرات زيست محيطي كمتري است. در هر دو محصول مصرف سوخت و كود درصد بالايي از انرژي مصرفي و توليد گازهاي گلخانه اي را تشكيل مي دهد بنابراين استفاده از ادواتي كه باعث كاهش مصرف سوخت شوند توصيه مي گردد و همچنين لزوم بررسي و تحقيق جهت كشت هاي تناوبي و استفاده از گياهاني كه قادر به تثبيت نيتروژن هستند آشكار مي گردد.
چكيده لاتين :
Introduction
Cheap and plentiful fossil energy causes human’s life welfare to improve and increase food production, but today, major problems have been created in fossil fuels. These problems include: scarcity of fossil fuels for future generations, increase in energy prices, and the most importantly, greenhouse gas emissions (such as carbon dioxide, nitrous oxide and methane) from the use of fossil fuels to the atmosphere.
Energy productivity is one of the most important factors for sustainable agriculture. The use of fossil fuels and chemical fertilizers are threatening the environment. The comparing energy consumption by crops is one of the ways to prioritize various agronomic productions in each area.
Materials and Methods
To conduct this study, two crops (silage corn and sorghum) were selected. The reason for this choosing was the numerous similarities of these two plants (including similar planting date, farm operation and consumptions). Accordingly interviews with various farmers (15 and 20 farmers was selected to filling in questionnaire for silage corn and sorghum in Gorgan suburb, respectively) required data of machinery and consumables inputs, including seeds, fertilizers, fuel and pesticides were collected.
To estimate the energy consumption of inputs such as fertilizers, pesticides, insecticides amount of energy per gram of active ingredient was multiplied in related coefficients and their density. Other input and output calculations of energy used in production and field operations for each of the methods was calculated using coefficients obtained from various references. After that it was analyzed in three parts, fuel consumption, and consumed fuel and global warming potential based on the carbon dioxide equivalent.
Results and Discussion
The most input energy in silage corn and silage sorghum was 23.2 and 24.7 percent respectively based on fertilizer consumption. Also, the highest direct input energy in corn silage and forage sorghum was 27.3 and 31.4 respectively, related to fuel. The output energy in silage sorghum was more than silage corn, such that the output energy in forage sorghum was 315.56 GJ/ha more than silage corn. The main reason for this observation was the high yield of forage sorghum fields. The ratio of output to input energy in spring corn and forage sorghum were calculated 4.3 and 15.6 respectively. In other words, energy efficiency was higher in silage sorghum farms and this was due to the higher yield and lower inputs in the crop. The energy efficiency in corn silage was less than silage sorghum, the reason was low yield per unit area (12.500 kg of dry matter per hectare) and more energy input in silage corn farms. In both crop the highest global warming potential (GWP) was related to nitrogen fertilizer and fuel consumption. The highest and the lowest global warming potential respectively observed in silage corn and forage sorghum (with 1845.9 kg CO2/ha and 1729 kg CO2/ha). Consumption of agricultural inputs such as herbicides and pesticides was lower in silage sorghum farms. In both the least amount of greenhouse gas emissions related to fertilizer potassium was 39.5 kg CO2 equivalent.
Conclusions
The energy input and greenhouse gas emissions in spring corn were higher than forage sorghum due to more agricultural operations (such as herbicides and pesticides consumption), in this respect the cultivation of forage sorghum had minimal environmental impacts. In both crops the consumption of fuel and fertilizer constitute the high percentage of energy consumption and greenhouse gas emissions. Therefore, the use of devices that reduce fuel consumption is recommended, also need for research and investigation on crop rotation and nitrogen fixing plants was revealed. Comparison of the global warming potential (GWP) based on the unit weight yield per hectare of silage sorghum and silage corn showed that there are very significant differences between the two crops, so that global warming potential of the spring corn planting was 12.1 times higher than that of silage sorghum.
