پديد آورندگان :
رضوان طلب، نصيبه دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان - دانشكده توليد گياهي - گروه زراعت , سلطاني، افشين دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان - دانشكده توليد گياهي - گروه زراعت , زينلي، ابراهيم دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان - دانشكده توليد گياهي - گروه زراعت , فروغي نيا، عليرضا شركت ملي پخش فرآورده هاي نفتي ايران منطقه گلستان
كليدواژه :
الكتريسيته , سوخت فسيلي , كارايي مصرف انرژي , كودهاي شيميايي , عمليات زراعي
چكيده فارسي :
سابقه و هدف
افزايش چشمگير در مصرف انرژي، ضرورت تداوم و شتاب در اقدام هاي بهينه سازي در عرضه و تقاضاي انرژي را بيش از پيش ضروري مي سازد. همچنين با مصرف نهاده هايي همچون كودهاي شيميايي، سوخت هاي فسيلي، الكتريسيته، بذر، سم ها و ماشين ها و ادوات كشاورزي در توليد هر هكتار گندم، ميزان هاي مختلفي انرژي مصرف مي شود كه باعث انتشار گازهاي گلخانه اي شامل CO2، N2O و CH4 مي شود. افزايش غلظت چنين گازهايي در جو مي تواند موجب گرم شدن كره زمين شود. بنابراين توجه جدي به كاهش مصرف انرژي و انتشار گازهاي گلخانه اي بسيار ضروري به نظر مي رسد. به همين منظور ميزان مصرف سوخت، انرژي و انتشار گازهاي گلخانه اي در همه زمين هاي زير كشت گندم در استان گلستان بررسي شد و در نهايت راهكارهايي براي كاهش آن ها ارايه شد.
مواد و روش ها
به منظور تعيين ميزان مصرف سوخت، انرژي و انتشار گازهاي گلخانه اي و چگونگي كاهش آن، 140 كشتزارهاي گندم در استان گلستان از طريق نمونه برداري سيستماتيك-تصادفي بررسي شد. ميزان نهاده هاي مصرفي از جمله سوخت فسيلي ثبت شد و تجزيه و تحليل انرژي بر مبناي ميزان نهاده مصرفي به ازاي هر واحد آن صورت گرفت. همچنين بررسي انتشار سه گاز گلخانه اي CO2، N2O و CH4 ناشي از مصرف انرژي براي توليد نهاده هاي كشاورزي و انجام عمليات مختلف زراعي نيز انجام شد. در نهايت شاخص هاي كارايي مصرف انرژي، بهره وري انرژي، انرژي ويژه، انرژي خالص و پتانسيل گرمايش جهاني (GWP) كل، GWP در واحدهاي سطح زمين، وزن محصول توليدي، انرژي ورودي و انرژي خروجي نيز محاسبه شد.
نتايج و بحث
بنابر نتايج براي كشت يك هكتار گندم به 0/23±123 ليتر گازوئيل و 0/34±16231/04 مگاژول انرژي نياز است. از هر هكتار گندم 3/17±1414/01 كيلوگرم معادل دي اكسيدكربن در هكتار به جو آزاد شد. آماده سازي زمين و برداشت نسبت به ديگر عمليات زراعي مصرف سوخت و انرژي و انتشار گازهاي گلخانه اي بيشتري دارا بودند. مصرف كودهاي نيتروژني و سوخت هاي فسيلي بالاترين ميزان مصرف انرژي و انتشار گازهاي گلخانه اي را نشان دادند كه نزديك به 70 درصد از مصرف انرژي كل و 78 درصد از انتشار گازهاي گلخانه اي كل را در پي داشتند. بنابر نتايج استفاده از تراكتورهايي با توان اسب بخار بالا و ادواتي با عرض كار و عمق نفوذ بيشتر در خاك به دليل كاهش شمار بارهاي عمليات و كاهش مدت زمان انجام آن براي آماده سازي زمين، كمبينات براي كاشت، استفاده از سم پاش توربيني به جاي تراكتوري، كاربرد موتورهاي نو (غير فرسوده) براي آبياري مي تواند نقش موثري در كاهش مصرف سوخت و به دنبال آن كاهش مصرف انرژي و انتشار گازهاي گلخانه اي در مجموع عمليات زراعي ايفا كند.
نتيجه گيري
به منظور كاهش مصرف انرژي و انتشار گازهاي گلخانه اي تمركز بر مصرف بهينه كودهاي نيتروژني و كاهش مصرف سوخت هاي فسيلي ضروري به نظر مي رسد. چنانچه شرايط توليد گندم در استان گلستان به نحوي انجام پذيرد كه كارايي مصرف انواع كودهاي شيميايي به ويژه كود اوره افزايش يابد و يا از كودهاي آلي كه منجر به غني سازي خاك از مواد كاني در طي زمان طولاني است استفاده شود و كاربرد ماشين ها و ادوات با بهره وري بالاتر كه منجر به كاهش مدت زمان استفاده از آن ها و مصرف سوخت مي شود، مي توان بهره وري انرژي و نسبت انرژي خروجي به ورودي را در هر هكتار افزايش داد و مصرف انرژي را به ازاي هر كيلوگرم دانه و كاه كاهش داد. همچنين با به كارگيري چنين روش هاي مديريتي، ميزان انتشار گازهاي گلخانه اي به ازاي سطح زمين و هر كيلوگرم عملكرد محصول (جزء اقتصادي) كاهش مي يابد.
چكيده لاتين :
Introduction
The significant increases in energy consumption make the continued and accelerated optimization measures on energy supply and demand more critical than ever before (Iranian Ministry of Energy, 2010). Different quantities of energy are consumed per hectare of wheat production by using different inputs such as fertilizers, fossil fuels, electricity, seeds, pesticides and machinery. This leads to greenhouse gas emissions including CO2, N2O and CH4. Increasing the concentration of such gases in the atmosphere can cause global warming. Serious attention to reducing energy consumption and greenhouse gas emissions is therefore necessary. To this end, fuel and energy consumption and greenhouse gas emissions were investigated in all the wheat fields in Golestan Province. Finally, some strategies to reduce consumption and emissions were presented.
Material and methods
In order to determine the fuel and energy consumption and greenhouse gas emissions and how to reduce it, 140 wheat fields in Golestan province were investigated through systematic random sampling. The amount of inputs, including fossil fuels was recorded and energy analysis was done based on the consumed inputs amount per unit. Also, the greenhouse gases emission of carbon dioxide, nitrous oxide and methane derived from energy consumption for agricultural inputs and agronomic operations was calculated (IPCC, 1996; Soltani et al., 2013). Finally, energy efficiency, energy productivity, specific energy, net energy and total GWP, GWP in area unit, product weights, input energy and output energy were also calculated.
Result and discussion
Fuel required to produce wheat was estimated at 123±0.23 L.ha-1 and energy required was 16231.04± 0.34 MJ.ha-1, based on results. Greenhouse gas emissions were calculated at 1414.01±3.17 kg eq- CO2.ha-1. Land preparation and harvesting required higher fuel and energy consumption and produced more emissions than other agricultural operations. Nitrogen fertilizers and fossil fuels were the worst offenders accounting for 70% of total energy consumption and 78% of emissions. Based on the results, using tractors with higher horsepower and equipment with a high working width and penetration depth in soil is preferable because they required fewer operations and less time for land preparation. Using turbo linear sprayers instead of lance sprayers with a tractor, as well as using new engines for irrigation can play an important role in reducing fuel consumption and, consequently, reduce energy consumption and emissions of greenhouse gases in overall agricultural operations.
Conclusion
Optimizing the use of nitrogen fertilizers and reducing fossil fuel consumption is critical to reducing energy consumption and greenhouse gas emissions. If wheat production in Golestan is carried out in such a way that the efficiency of using different types of fertilizers, especially urea fertilizer, is increased or by using organic fertilizers that lead to mineral enrichment in soil over a long period of time, the application of a higher efficiency machine which reduces its own use and fuel consumption, it is possible to increase the energy efficiency and the ratio of the output energy to the input per hectare and reduce energy consumption per kg of grain and straw. By applying such management practices, greenhouse gas emissions will also be reduced in land and crop weight unit.
