مقاله بررسی میزان مصرف انرژی در تولید گندم، جو و سویا در کشت مکانیزه و مقایسه آن با کشت سنتی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد (M.Sc)

در گرایش مهندسی مکانیک ماشین­های کشاورزی

فهرست مطالب 

فصل اول: مقدمه و هدف

1-1- مقدمه

 1-2- اهداف

فصل دوم : پیشینه تحقیق

2-1- مصرف انرژی در کشاورزی

2-2-  تجزیه و تحلیل انرژی در کشاورزی

2-3- واحدهای ارزیابی انرژی

2-4- شاخص های ارزیابی انرژی

2-4-1- انرژی  نهاده 

2-4-2- انرژی ستانده 

2-4-3-کارآیی انرژی 

2-4-4- بهره خالص انرژی 

2-4-5- بهره وری انرژی 

2-4-6 - شدت انرژی 

2-5- مشکلات موجود در مطالعات انرژی

2-6 - معادل های نهاده ها و ستانده های انرژی

2-7- پیامدهای مصرف زیاد انرژی در کشاورزی 

2-8-  جهت گیری مصرف انرژی در آینده

2-9- برخی از مطالعات انجام شده در زمینه انرژی

فصل سوم : مواد و روش ها 

3-1- موقعیت جغرافیایی منطقه مورد مطالعه

3-1-1- وضعیت اراضی زراعی و محصولات کشاورزی

3-2- جامعه آماری

3-3- حجم و روش نمونه گیری

3-4- روش تحقیق  

3-4-1- مرحله اول

3-4-2- مرحله دوم

3-4-3- مرحله سوم  

3-5- بررسی سیر انرژی

3-6- روش محاسبه انواع انرژی­ها 

3-6-1- انرژی سوخت مصرفی 

3-6-2- انرژی نیروی انسانی

3-6-3- انرژی معادل ساخت و استهلاك ماشین­ها 

3-6-4- انرژی معادل بذر، کود و سموم شیمیایی

3-6-5- انرژی آفت کش­های شیمیایی

3-6-6- انرژی لازم برای آبیاری

3-6-7- انرژی حمل و نقل

3-7- انرژی خروجی

3-8- شاخص­های مطالعات انرژی 

3-8-1- نسبت انرژی 

3-8-2- افزوده (بهره) خالص انرژی(N.E.G)

3-8-3- بهره وری انرژی 

3-8-4- شدت انرژی (انرژی ویژه)

فصل چهارم : نتایج و بحث 

4-1- تعیین مصرف انرژی و شاخص­های انرژی در کشت مکانیزه

4-1-1- سهم انرژی‌ سوخت مصرفی در کشت مکانیزه 

4-1-2- سهم انرژی‌ معادل نیروی انسانی در کشت مکانیزه

4-1-3- سهم انرژی‌ معادل ساخت و استهلاک ماشین­هادر کشت مکانیزه

4-1-4- سهم انرژی‌ معادل بذر، کود و سموم شیمیایی 

4-1-5- سهم انرژی‌ معادل حمل و نقل 

4-1-6- سهم انرژی­های مختلف از کل انرژی مصرفی در کشت مکانیزه گندم، جو و سویا

4-1-7-  انرژی ستانده

4-1-8- شاخص­های انرژی برای کشت مکانیزه گندم، جو و سویا

4-2- کشت سنتی گندم، جو و سویا 

4-2-1- سهم انرژی معادل کار کارگری

4-2-2- محاسبه انرژی معادل دام

4-2-3- محاسبه انرژی معادل ابزار کشاورزی

4-2-4- محاسبه انرژی معادل بذر و کود دامی

4-2-5- سهم انرژی­های مختلف از کل انرژی­ نهاده در کشت سنتی گندم، جو و سویا 

4-2-6-  انرژی ستانده کشت سنتی گندم، جو و سویا

4-2-7- محاسبه شاخص­های انرژی برای کشت سنتی گندم ، جو و سویا 

4-3- مقایسه شاخص­های انرژی در کشت مکانیزه و سنتی

4-3-1- کارایی انرژی یا نسبت انرژی 

4-3-2- بهره وری انرژی

4-3-3- شدت انرژی 

4-3-4- بهره خالص انرژی

نتیجه گیری

پیشنهادات

منابع 

فهرست جداول

جدول 2-1-  معادل نهاده های و ستانده های کشاورزی 

جدول 3-1-  سطح زیر کشت محصولات گندم، جو و سویا در شهرستان پارس آباد

جدول 3-2-  عمر مفید برخی از ماشین­های کشاورزی

جدول 3-3-  جرم برخی از ماشین­های کشاورزی

جدول 3-4-  هم ارزهای انرژی برای سموم مختلف 

جدول 4-1- میانگین سوخت مصرفی و انرژی معادل آن در کشت گندم(کشت مکانیزه)

جدول 4-2-  میانگین سوخت مصرفی و انرژی معادل آن در کشت جو (کشت مکانیزه) 

جدول 4-3- میانگین سوخت مصرفی و انرژی معادل آن در کشت سویا(مطا لعه میدانی) 

جدول4-4-  انرژی معادل نیروی انسانی در کشت مکانیزه گندم 

جدول4-5-  انرژی معادل نیروی انسانی در کشت مکانیزه جو

جدول4-6-  انرژی معادل نیروی انسانی در کشت مکانیزه سویا 

جدول 4-7-  میانگین ساعت کار و انرژی معادل ساخت و استهلاک ماشین­ها در کشت گندم 

جدول 4-8- میانگین ساعت کار و انرژی معادل ساخت و استهلاک ماشین­ها در کشت جو 

جدول 4-9-  میانگین ساعت کار و انرژی معادل ساخت و استهلاک ماشین­ها در کشت سویا

جدول 4-10- انرژی معادل بذر، کود و سموم شیمیایی در کشت مکانیزه گندم

جدول 4-11- انرژی معادل بذر، کود و سموم شیمیایی در کشت مکانیزه جو 

جدول 4-12-  انرژی معادل بذر، کود و سموم شیمیایی در کشت مکانیزه سویا

جدول4-13-  سهم انرژی­های مختلف از کل انرژی مصرفی در کشت مکانیزه گندم

جدول4-14-  سهم انرژی­های مختلف از کل انرژی مصرفی در کشت مکانیزه جو

جدول4-15-  سهم انرژی­های مختلف از کل انرژی مصرفی در کشت مکانیزه سویا 

جدول 4-16-  انرژی ستانده در کشت مکانیزه گندم 

جدول 4-17- انرژی ستانده در کشت مکانیزه جو

جدول 4-18- انرژی ستانده در کشت مکانیزه سویا 

جدول 4-19- شاخص­های انرژی در کشت مکانیزه گندم، جو و سویا

جدول 4-20- انرژی معادل توان انسانی در کشت سنتی گندم، جو و سویا 

جدول 4-21- انرژی معادل دام در کشت سنتی گندم ،جو و سویا

جدول 4-22- انرژی معادل ابزار کشاورزی در کشت سنتی گندم، جو و سویا 

جدول 4-23: انرژی معادل بذر و کود دامی در کشت سنتی گندم، جو  و سویا

جدول 4-24-  انرژی نهاد­ها از کل انرژی مصرفی در کشت  سنتی گندم، جو و سویا 

جدول 4-25- انرژی ستانده در کشت سنتی گندم و جو 

جدول 4-26- انرژی ستانده در کشت سنتی سویا 

جدول 4-27- شاخص های انرژی برای کشت سنتی گندم ، جو وسویا

فهرست شکل ها

شکل 3-1- موقعیت شهرستان پارس آباد در دشت مغان و استان اردبیل

شکل 4-1- مقایسه کارآیی انرژی در روش کشت مکانیزه و سنتی 

شکل 4-2- مقایسه بهره­وری انرژی در روش کشت مکانیزه و سنتی

شکل4-3- مقایسه شدت  انرژی در روش کشت مکانیزه و سنتی

شکل 4-4- مقایسه بهره خالص انرژی در روش کشت مکانیزه و سنتی

چکیده

     بخش كشاورزی سهم قابل توجهی در مصرف انرژی دارد. عوامل اصلی افزایش مصرف انرژی در بخش كشاورزی افزایش جمعیت، افزایش سطح زندگی مردم، محدودیت زمین­های قابل كشت و ارزانی سوخت و سایر نهاده­های كشاورزی است. این مطلب بیانگر اهمیت تجزیه و تحلیل انرژی و منابع آن می­باشد. در این تحقیق ضمن تعیین چگونگی محاسبه انرژی نهاده و ستانده در کشت سه محصول گندم، جو و سویا، شاخص­های انرژی در دو روش کشت سنتی و مکانیزه برای تولید این سه محصول محاسبه شد. داده­های مورد نیاز با بررسی­های میدانی و مصاحبه به دست آمد. بر اساس نتایج بررسی­ها، در کشت مکانیزه، کارآیی انرژی برای گندم، جو و سویا به­ترتیب 81/3، 67/3 و 06/4، بهره­وری انرژی به­ترتیب 27/0، 26/0 و 16/0 کیلوگرم بر مگاژول، بهره خالص انرژی به­ترتیب 7/94277، 78411 و 2/95331 مگاژول محاسبه شد. در کشت سنتی، کارایی انرژی برای گندم، جو و سویا به­ترتیب 18/3، 05/3 و 24/3، بهره­وری انرژی به­ترتیب 23/0، 22/0 و 12/0 کیلوگرم بر مگاژول، بهره خالص انرژی به­ترتیب 2/19745، 3/19150 و 6/28331 مگاژول بدست آمد. مقایسه این شاخص­ها با هم در سیستم کشت مکانیزه و سنتی، کارآمدی سیستم کشت مکانیزه را مشخص نمود.

کلمات کلیدی: کارایی انرژی، آنالیز سیر انرژی، گندم، سیستم مکانیزه، جو، سیستم سنتی، سویا

1-1- مقدمه

     امروزه قسمت قابل توجهی از انرژی، برای انجام کارهای کشاورزی و مکانیزه کردن آنها، به کار می­رود و هزینه­های قابل توجهی برای تأمین انرژی مورد نیاز، در کشاورزی صرف می­شود. به همین خاطر، تجزیه و تحلیل بنیادی در مورد انرژی، منابع، بازده و جایگاه انرژی در کشاورزی لازم و ضروری به نظر می­رسد.

     تغییرات در بخش کشاورزی شدیداً تحت تأثیر شرایط سیاسی، اقتصادی و اجتماعی هر منطقه قراردارد. لذا در نظر گرفتن ترکیبی از این عوامل برای تجزیه و تحلیل انرژی ضروری است. نظام­های زراعی متداول که کاملاً متکی به مصرف انرژی به شکل نهاده­های مختلف هستند از جنبه­های فناوری، اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی آسیب پذیرند و به همین دلیل در اواخر قرن بیستم دیدگاه­های جدیدی در این رابطه مطرح شده­اند که در قالب افزایش کارآیی مصرف نهاده­ها، حفاظت از محیط زیست و منابع طبیعی، اقتصاد اکولوژیک و نهایتاً تأمین غذا و امنیت غذایی مطرح می­باشند و در این راستا نظام­هایی تحت عناوین مختلف از جمله کشاورزی پایدار، کشاورزی اکولوژیک، کشاورزی کم نهاده، کشاورزی ارگانیک و کشاورزی تجدید شونده تعریف شده­اند (کوچکی و حسینی، 1373).

     از طرف دیگر، با توجه به اینکه بازده انرژی بالا، معیار مصرف و کاربرد صحیح آن است، داشتن سیاست­های مشخص در سطح کلان، برای برآورد احتیاجات انرژی، جلوگیری از ضایعات انرژی و کاهش آنها، ارائه برنامه­های دراز مدت برای به کارگیری فناوری پیشرفته در استفاده موثر از منابع موجود ضروری است. همچنین به کارگیری منابع جدید در کنار آموزش­های لازم در استفاده صحیح انرژی، و تشویق مصرف کنندگان انرژی در جهت صرفه­جویی در مصرف انرژی در سطح خرد، بسیار حیاتی است.

به دلیل نیاز به یک نظام آنالیز و مطالعه وضعیت انرژی از سال­های1970 مباحث مشخصی با مفاهیم و شاخص­های کلی در رابطه با انرژی به­خصوص از نظر ارزیابی اقتصادی به دلیل افزایش هزینه  انرژی شروع شد (الماسی،1380).

     پیدایش دیدگاه نوین کشاورزی پایدار و بنا بر اصول جدید کشاورزی، مبنای قدیم که به نحوه مصرف انرژی توجه نداشته و تنها هدف مدیر مزرعه، افزایش مطلق تولید بود، منسوخ شده و به بازده انرژی در کنار تولید توجه بیشتری می­شود. مصرف انرژی، در نظام­های مختلف تولید محصولات کشاورزی، شامل نهاده­هایی است که در عملیات مختلف تولید، به کار گرفته می­شود. برای بدست آوردن میزان مصرف انرژی لازم است که تمام عملیات­های کشاورزی و نهاده­های مورد نیاز برای تولید محصول مشخص گردد. عملیات ماشینی که برای محصولات مختلف متفاوت است، عمدتا شامل خاك­ورزی اولیه، خاك­ورزی ثانویه، کاشت، داشت، برداشت و حمل و نقل می­باشد. خاك­ورزی اولیه به طور معمول، شخم با گاو آهن برگردان­دار است که تعداد دفعات آن، در مناطق مختلف متفاوت است. خاك­ورزی ثانویه، شامل دیسک زدن و ماله­کشی است که تعداد دفعات دیسک­زدن با توجه به شرایط مناطق فرق می­کند. روش کاشت، به نوع محصول و شرایط منطقه­ای بستگی دارد که مصرف انرژی آنها با یکدیگر متفاوت است. عملیات داشت، شامل وجین کردن، سله شکنی، کود افشانی و سمپاشی می­باشد که مصرف انرژی هر یک باید بطور مجزا معلوم گردد. عملیات برداشت، نسبت به محصول­های مختلف، بسیار متنوع است که مصرف انرژی ماشین­های برداشت، با داشتن سرعت پیشروی، عرض کار، عملکرد و وزن به راحتی قابل محاسبه است. همچنین میزان انرژی مصرفی در عملیات آبیاری، با توجه به نوع آبیاری و نحوه تامین آب مورد نیاز، قابل محاسبه می­باشد. برای تعیین انرژی مصرفی نیروی انسانی، لازم است، تعداد نفرات مورد نیاز و همچنین ساعات کارکرد آنها تعیین گردد (بهروزی لار، 1389).

     برای بررسی سیر انرژی، به دلیل بالا بودن مصرف سرانه گندم، جو و سویا از آنجایی که این سه محصول در منطقه پارس آباد جزء محصولات زراعی عمده محسوب می­شوند در نظر گرفته شدند.

         کنترل و مدیریت مصرف انرژی در تولید این سه محصول نهایتاً در تولید اقتصادی فرآورده و قیمت تمام شده آنها مؤثر خواهد بود. با عنایت به برنامه­های توسعه ایران در مدیریت و کنترل مصرف انرژی با نگرش بر کشاورزی پایدار و حفظ محیط زیست و از سوی دیگر پیوستن به سازمان تجارت جهانی، برنامه­ریزی در این زمینه می­تواند در بالا بردن توان رقابتی در بخش تولیدات کشاورزی مؤثر باشد.