تحلیل شاخص های بهره ‎وری فیزیکی آب و انرژی محصولات یونجه و جو در دو اقلیم متفاوت

نوع مقاله : مقالات پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

10.22067/jsw.2024.85576.1360

چکیده

در دنیای امروز، مشکلات مرتبط با کشاورزی، امنیت غذایی، منابع آب و انرژی، بهره‎وری و انتشار گازهای گلخانه‌ای به عنوان چالش‌های مهمی برای جوامع جهانی ظاهر شده‌اند. هدف مطالعه حاضر بررسی شاخص‎‎های بهره‎وری، انرژی و پتانسیل گرمایش جهانی محصولات عمده زراعی در دو اقلیم متفاوت در دشت ساری و دشت شریف‎آباد بود. برای بررسی این شاخص‎ها در محصول یونجه و جو از داده‌های مقطعی سال زراعی 1401-1400 استفاده شد. ابتدا حجم نمونه براساس رابطه کوکران مشخص شد. سپس نمونه‌گیری براساس پرسشنامه طرح شده توسط خود محققان انجام گردید. تعداد 250 پرسشنامه تهیه شد که اطلاعات جمع‌آوری شده شامل مقدار مصرف نهاده‌ها و مقدار تولید بود. نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که بالاترین میزان انرژی ورودی در دشت شریف‎آباد برای محصول یونجه برابر با 5/67450 مگاژول در هکتار به دست آمد. نتایج بهره‎وری انرژی نشان داد که محصول یونجه در دشت شریف‎آباد با 19/0 کیلوگرم بر مگاژول بیشترین میزان را به خود اختصاص داده که میزان این شاخص برای محصول یونجه در دشت ساری برابر با 13/0 کیلوگرم بر مگاژول بود. همچنین میزان بهره‎وری انرژی برای محصول جو در دشت شریف‎آباد برابر با 13/0 کیلوگرم بر مگاژول و برای دشت ساری برابر با 12/0 کیلوگرم بر مگاژول بود که تا حدودی برابر هم بودند. نتایج بهره‎وری فیزیکی آب نشان داد که بیشترین و کمترین میزان بهره‎وری به ترتیب برای محصول جو در دشت ساری برابر با 96/0 کیلوگرم بر مترمکعب و محصول یونجه در دشت شریف‎آباد برابر با 57/0 کیلوگرم بر مترمکعب بود. همچنین میزان این شاخص برای محصول یونجه در دشت ساری برابر با 67/0 کیلوگرم بر مترمکعب و برای محصول جو در دشت شریف‎آباد برابر با 8/0 کیلوگرم بر مترمکعب به دست آمد. نتایج حاصل برای انتشار گازهای گلخانه‎ای نشان داد که میزان انتشار گازهای گلخانه‎ای در دشت ساری بیشتر از دشت شریف‎آباد بوده که علت این امر استفاده بیش‌ازحد کود و سموم در دشت ساری می‎باشد به‌طوری‌که بالاترین میزان انتشار گازهای گلخانه‎ای در دشت ساری برای محصول یونجه برابر با 65/2681 و در دشت شریف‎آباد برابر با 85/2351 کیلوگرم CO2 در هکتار به دست آمد. نتایج کلی نشان داد که عملکرد محصول در مناطق مرطوب بیشتر از مناطق خشک و نیمه‎خشک نبوده و این شاخص به پارامترهای مختلفی از جمله مصرف آب و بحث‎های مدیریتی بستگی دارد. اما مصرف آب در مناطق معتدل و مرطوب به دلیل برخورداری بیشتر از بارش، به‌مراتب کمتر از مناطق خشک و نیمه‎خشک است که این امر باعث افزایش بهره‎وری در مناطق معتدل و مرطوب می‎شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Analysis of the Physical Efficiency Indices of Water and Energy in Alfalfa and Barley Crops in Two Different Climates

نویسندگان [English]

  • Saeed Habibi
  • Mojtaba Khoshravesh
  • Rassol Nouri Khajebelagh
Water Engineering Department, Faculty of Agricultural Engineering, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
چکیده [English]

Introduction

In today's world, challenges related to agriculture, food security, water and energy resources, productivity, and greenhouse gas emissions have emerged as significant issues for global societies. Through their international impacts, these challenges have led to economic, social, and environmental changes on a global scale. One of the most crucial issues that should be highlighted is the shortage of water resources. Water, as a vital factor in agriculture and food production, holds special importance. Therefore, in order to achieve sustainable agriculture, it is necessary to pay attention to the energy indicators, the efficiency of water consumption in the production of agricultural products and the amount of greenhouse gas emissions. In general, a combination of energy indicators, water efficiency and reduction of greenhouse gas emissions in agriculture can help to develop sustainable agriculture and preserve the environment and help to provide safe and accessible food for the society. The aim of the present study was to investigate the indicators of physical water, energy efficiency, and greenhouse gas emissions on alfalfa and barley crops in two different climates: a warm and arid climate (Shahr-e-Qom plain, Qom) and a temperate and humid climate (Sari plain, Mazandaran). This was done to assess the impact of climate on the outcomes of these indicators.

Materials and Methods

To investigate the physical water efficiency and evaluate energy indicators in this study, major agricultural products in Sari and Sharifabad plains, including barley and alfalfa, were analyzed using cross-sectional data from the agricultural year 01-13400. Initially, the sample size was determined based on the Cochran formula and the Bartlett method (2001). Subsequently, sampling was carried out using a questionnaire designed by the researchers themselves. The questionnaires totaled 250 (Sari plain: 150, Sharifabad plain: 100), and the collected information included the amount of input consumption and production quantity. The questionnaire, designed by the researcher, was validated for validity and reliability by experts and specialists. The inputs used in the study of water efficiency and energy indicators for the mentioned products in Sari and Sharifabad plains included person-days of human labor, machine working hours, fuel consumption of machines, the quantity of nitrogen, phosphorus, potassium fertilizers per hectare, the quantity of various chemical pesticides (herbicides, fungicides, and insecticides) per liter per hectare, the amount of water consumption in cubic meters per hectare, and the amount of seed consumption in kilograms per hectare.

Results and Discussion

The results of the descriptive statistics of input consumption in Sari and Sharifabad plains in barley and alfalfa crops showed that the highest input consumption of manpower in the cultivation of alfalfa crops in Sharifabad plains with an average of 225 hours per hectare, the highest amount of fertilizer consumption related to The alfalfa crop in Sharifabad plain is related to nitrogen fertilizer with an average of 130 kg per hectare, the highest amount of fuel consumption of machinery related to alfalfa crop in Sari plain with an average of 405 liters per hectare, the highest amount of water consumption related to alfalfa crop in Sharif plain Abad with an average of 17500 cubic meters per hectare and the highest yield of alfalfa was obtained in Sharif Abad plain with an average of 11550 kg per hectare. The obtained results indicated that the highest input energy level in Sharifabad plain for alfalfa was 5,674.50 megajoules per hectare. The results of energy efficiency indicated that alfalfa production in Shahrifabad Plain had the highest value with 0.19 kilograms per megajoule, while this index for alfalfa in Sari Plain was 0.13 kilograms per megajoule. Additionally, the energy efficiency for barley in Shahrifabad Plain was 0.13 kilograms per megajoule, and for Sari Plain, it was 0.12 kilograms per megajoule, showing a somewhat similar level. The physical water use efficiency results revealed that the highest and lowest efficiency levels were observed for barley in Sari Plain, amounting to 0.96 kilograms per cubic meter, and for alfalfa in Shahrifabad Plain, amounting to 0.57 kilograms per cubic meter, respectively. Furthermore, this index for alfalfa in Sari Plain was 0.67 kilograms per cubic meter, and for barley in Shahrifabad Plain, it was 0.8 kilograms per cubic meter. The results for greenhouse gas emissions demonstrated that the level of emissions in Sari plain was higher than Sharifabad plain, attributed to excessive fertilizer and pesticide use in Sari plain. The highest greenhouse gas emissions in Sari plain for alfalfa were 2681.65 kilograms of CO2 per hectare, while in Sharifabad plain, it was 2351.85 kilograms of CO2 per hectare.

Conclusions

The overall results indicated that crop performance in humid regions was not higher than in dry and semi-arid regions, and this index depends on various parameters, including water consumption and managerial considerations. However, water consumption in temperate and humid regions is significantly lower than in dry and semi-arid areas due to higher precipitation. This results in increased efficiency in temperate and humid regions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Energy productivity
  • Barley
  • Sari
  • SHarifabad
  • Alfalfa
CAPTCHA Image

مقالات آماده انتشار، اصلاح شده برای چاپ
انتشار آنلاین از تاریخ 25 دی 1402
  • تاریخ دریافت: 05 آذر 1402
  • تاریخ بازنگری: 14 دی 1402
  • تاریخ پذیرش: 25 دی 1402
  • تاریخ اولین انتشار: 25 دی 1402