بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
بررسی و تعیین شاخص هاي انرژي براي تولید سیب درختی در استان آذربایجان غربی، مطالعه
موردي: شهرستان ارومیه
چکیده
این تحقیق در سال زراعی 87-86 در استان آذربایجان غربی (شهرسـتان ارومیـه) انجـام شـده و میـزان بـازده (نسبت) انرژي، بهره وري انرژي و افزوده خالص انرژي براي سیب درختی (رقم هاي رد و گلدن دلیشـز) محاسـبه گردید. در این مطالعه از روش نمونه گیري تصادفی مختلط استفاده شده و در نهایت تعداد 80 پرسش نامه از طریـق عملیات میدانی و مصاحبه با باغداران سیب تکمیل گردید. نتایج تحقیق نشان داد که بیشترین سهم انـرژي مصـرفی مربوط به انرژي بسته بندي 57) درصد) و آبیاري 16) درصد) و کمترین مربوط به انرژي غیرمسـتقیم ماشـین، کـود حیوانی و حمل و نقلجمعاً( یک درصد) است. کارایی، بهره وري و افزوده خالص کل انرژي به ترتیب 0/51، 0/3 کیلوگرم بر مگاژول، -49291 مگاژول بر هکتار به دست آمد. بیشترین انرژي مصرفی مربـوط بـه عملیـات پـس از برداشت 41) درصد) بوده و سهم انرژي هاي مستقیم و غیرمستقیم به ترتیـب 19 و 81 درصـد محاسـبه شـد. تـابع انرژي کاب داگلاس تخمین زده شد و نتایج رگرسیون نشان داد که نهاده هـاي انـرژي غیـر مسـتقیم ماشـین، کـود شیمیایی، کود حیوانی و بسته بندي تأثیر معنی داري بر عملکرد سیب داشته اند.
واژه هاي کلیدي: بازده انرژي، بهره وري انرژي، سیب درختی، بسته بندي، تابع انرژي کاب داگلاس.
مقدمه
عرضه و تقاضاي انرژي در جوامع بشري به طور مداوم افزایش یافته و زندگی روزمره انسان، چـه در سـطح جهانی و چه در سطح ملی، همواره مشروط به تولید و مصرف انرژي بوده است. استفاده روز افزون از منابع انرژي، افزایش قیمت آن ها، کاهش ذخایر موجود به ویژه فسـیلی و از طرفـی رشـد جمعیـت، جهـان را در جهـت یـافتن راهکارهاي جدید ترغیب نموده است. از دهه 1970 که بحران انرژي در دنیا اتفاق افتاد تحقیقات در زمینـه مصـرف انرژي آغاز شد، چرا که انرژي عامل تعیین کننده اي در توسعه صنعتی و اقتصادي بوده و خواهد بود. کشاورزي یکـی از فعالیت هاي جهت دار انسان است که از حدود 12 هزار سال پیش آغـاز شـده و از بخـش هـاي تولیـد کننـده و مصرف کننده انرژي و هم چنین یکی از پایه هاي تمدن محسوب می شود. در گذشته چنان چه زمین تخریـب مـی شد انسان براي تولید غذا به مناطق دیگري نقل مکان می کرد ولی امروزه با افزایش جمعیت این امـر امکـان پذیر نیست (کوچکی نژاد و همکاران، .(1376 بنابراین امروزه بحث پایداري در کشاورزي و حفـظ محـیط زیسـت یکی از مباحث مهم در دنیا می باشد که با به کارگیري استراتژي هاي جهانی می توان به این هدف نایل شد.
کشاورزي گذشته که انسان اولیه به آن می پرداختعمدتاً وابسته به محیط طبیعی و هم چنین انرژي انسان و دام بوده است لیکن کشاورزي کنونی به جاي این که خود را با محیط اطراف سازگار نماید سعی کرده بر گونه هاي دیگر غلبه کند و از طرق مختلف آنها را منهدم سازد (ذککذ ,ئئطدض. امروزه با به کارگیري بیشتر نهاده هـا، مصـرف انرژي و محدودیت هاي سیستم اکولوژیک افزایش یافته و اگر این روند ادامه یابد به یک سیسـتم ناپایـدار خـواهیم رسید که نسل هاي آینده را دچار مشکل خواهد کرد.
سیب یکی از محصولات منتخب و استراتژیک در دنیا و ایران بوده کـه اهمیتـی فـراوان از لحـاظ اقتصـادي، غذایی و صادراتی دارد. فلات ایران یکی از مراکز طبیعی رشد درختان سردسیري محسوب شده و در غرب و شمال آن در دامنه کوهستان هاي زاگرس و البرز رشد و پرورش میوه هاي سردسیري و نیمه سردسیري امکان پذیر اسـت (منیعی، .(1376 استان آذربایجان غربی 27/09 درصد کل سطح زیر کشت بارور سیب و 29/79 درصـد کـل تولیـد سیب کشور را (مقام اول) به خود اختصاص داده است (بی نام، (1385تقریباً. نیمی از سطح زیرکشـت و تولیـدات استان آذربایجان غربی متعلق به شهرستان ارومیه است (بی نام، .(1384
در تحقیقی در مورد مطالعه جریان انرژي در باغات سیب استان آذربایجانغربی بازده انرژي 0/97 به دست آمـد که قسمت اعظم انرژيهاي مصرفی را به ترتیب آب آبیاري، کود شیمیایی نیتراته و سموم حشره کش و قـارچکـشهـا تشکیل می دادند (انرژي هاي برداشت و پس از برداشت لحاظ نشده بودند) (حسن زاده و رهبر، .(1384
تحقیق دیگري در باغات سیب یونان نشان داد که بیشترین انرژي مصرفی مربوط به نهاده هاي سـوخت 33) درصد)، ماشین ها 25) درصد) و کودها به ویژه ازته 15) درصد) بوده و بـراي عملیـات باغـداري بیشـترین انـرژي مربوط به کنترل آفات 40) درصد)، برداشت و حمل ونقل 21/6) درصد) و کوددهی 16/8) درصد) گزارش گردیـد.
با وجودي که هم ارز انرژي کارگري 2/2 مگاژول بر ساعت در نظر گرفته شده بود سـهم کـارگر فقـط 2/7 درصـد محاسبه شد و بازده انرژي (بدون محاسبه محصول فرعی) و شدت انرژي به ترتیب یک و 2/5 مگاژول بر کیلـوگرم به دست آمدند (باغات سیب در سال یک یا دو بار آبیاري می شدند)
در ایتالیا در باغات سیب بیشترین انرژي مصرفی مربوط به سوخت 46/4) درصد) و سپس کود به ویژه ازتـه 20/9) درصد) گزارش شده است
در شرق آمریکا در باغات سیب بیشترین انرژي مصرفی مربوط به سوخت و ماشین ها 70) درصد)، کودها 10/3)درصد) و حشره کش ها و قارچ کش ها 14/7) درصد) به دست آمده است (تنکذ ,صغأًض. براي سایر محصولات باغی از جمله آلبالو (ترکیه)، زردآلو (ترکیه) و پرتقال (ترکیه) نیز تحقیقاتی در زمینه انرژي انجام شده است.
یکی از راه حل ها جهت رسیدن به سود حداکثر و استفاده صحیح از نهـاده هـاي مصـرفی در یـک موسسـه تولیدي، انتخاب بهترین تابع تولید است، یعنی نهاده ها را چگونه باید مصرف کرد که به صـرفه باشـد. تـابع تولیـد علاوه براین که به کشاورز کمک می کند که نهاده ها را به طور اقتصادي به کار گیـرد در برنامـه ریـزي و سیاسـت گذاري دولت نیز نقش به سزایی دارد. در کشاورزي توابع تولید متعددي وجود دارد کـه بسـته بـه عوامـل مـوثر در انتخاب تابع تولید و اهداف تولیدکننده با هم فرق دارنـد، یکـی از ایـن توابـع تولیـد، تـابع تولیـد کـاب داگـلاس1 (لگاریتمی) است که آن را با اسامی دیگري مثل تابع نمایی، لگاریتمی، لگاریتمی خطی و....هم می نامند. تابع کـاب داگلاس هنگامی که میزان مصرف نهاده هاي مختلف در سیستم تولید با هم اختلاف داشته باشند به کار گرفتـه مـی شود. در تحقیقی تابع انرژي کاب داگلاس براي گلخانه هاي گوجه فرنگی در ترکیه تخمین زده شـد کـه معادلـه اي شامل متغیرهاي مستقل کود شیمیایی، ماشین، انسان، آب و بذر بود که همه متغیرها به جز انرژي بذر معنی دار بوده و در عملکرد نقش داشتند
هدف از اجراي این پژوهش، تعیین سهم هریک از نهاده هاي مصرفی از نظر مصرف انرژي در تولید سیب، تعیین شاخص هاي انرژي (بازده یا نسبت، بهره وري و افزوده خالص انرژي) در منطقه و مقایسه با مناطق دیگر (داخل و خارج کشور)، سهم انرژي هاي مستقیم و غیرمستقیم براي محصول مورد مطالعه و برآورد تابع انرژي با استفاده از مدل کاب داگلاس است.
مواد و روش ها
زمان پر کردن پرسش نامه ها و جمعآوري اطلاعات اوائل مهر مـاه لغایـت اواخـر بهمـن مـاه سـال 1387 ومحدوده انجام پژوهش شهرستان ارومیه بوده قبلاًو ذکر شد کهتقریباً نیمی از سـطح زیرکشـت و تولیـدات اسـتان آذربایجان غربی متعلق به این شهرستان است. ارتفاع از سطح دریا براي ارومیه 1313 متـر و میـانگین حـداکثر دمـا19/4 و میانگین حداقل دما 6/7 درجه سلسیوس است (سیب در زمره درختان سردسـیري و نیمـه سردسـیري قـرار دارد) (آریان پور و همکاران، .(1386 اکثر باغات سیب در شهرستان آبی و الگوي کشـت بـه صـورت 6×6 یـا 7×7بوده (باغات پا بلند و سنتی) که نمونه هاي مورد بررسی به صورت 6×6 بودنـد 277) درخـت در یـک هکتـار)، در منطقه مورد مطالعه یک تا دو مورد ارقام پاکوتاه مشاهده شد ولی به دلیل کم بودن نمونه هـا از آنهـا صـرفنظر شـد.
ارقام رد و گلدن که سیب هاي سردخانه اي می باشند مورد نظر بود. در مرحله اول مساحت باغات هر دهستان، تعداد بهره برداران و درصد سهم هر دهستان جهت نمونه گیري تعیین شد. از بین 11 دهستان ارومیه هفت دهستان به صورت تصادفی انتخاب گردید طوري که 80 درصد مساحت باغات شهرستان را پوشش دهد. در مرحله بعدي روستاهاي موجود و تعداد بهره برداران هر دهستان لیست گردید و روستاهاي مورد مطالعه به طور تصادفی انتخاب شدند و با استفاده از نمونه گیري تصادفی و به صورت وزنی (نمونه گیري مختلط) پرسش نامه ها تکمیل شد.
تعداد بهره برداران در این تحقیقحدوداً نزدیک به 21000 نفر بود (بی نام، (1384 که شامل باغداران شهرستان ارومیه (مرکز استان آذربایجان غربی) می باشد. در ابتدا 80 پرسش نامه تکمیل و واریانس محاسبه شد
.(0/07) براي پیدا کردن حجم نمونه از فرمول کوکران استفاده گردید (منصورفر، :(1387
که در آن ش، اندازه جامعه آماري یا تعداد باغداران سیب، ص ضریب اطمینان قابل قبول که با فرض نرمال بودن توزیع صفت مورد نظر از جدول ص استیودنت به دست می آید. لح برآورد واریانس صفت مورد مطالعه در جامعه که در این جا واریانس بازده انرژي در مناطق مورد مطالعه است، 2 دقت احتمالی مطلوب (نصف فاصله اطمینـان) و غ حجـم نمونه است. حجم نمونه از طریق فرمول کوکران محاسبه و برابر 77 نفر تخمین زده شد و جهت دقت بیشتر بـه 80نفر افزایش یافت.
ابزار جمع آوري اطلاعات در این تحقیق پرسش نامه و مصاحبه رو در رو با باغداران در نظر گرفته شد، پرسشنامه نهایی پس از ارزیابی نمونه مقدماتی و انجام اصلاحات، شامل مطالبی از قبیل مشخصات عمومی باغدار، نوع و مشخصات تراکتور و ادوات، میزان مصرف نهاده ها (کود، سم، نیروي انسانی، سوخت، آبیاري، حمل ونقل، بسته بندي، سردخانه و غیره)، عملیات هاي مختلف باغداري (از احداث باغ، کوددهی، سمپاشی، هرس، کرت بندي، برداشت و پس از برداشت) و عملکرد محصول اصلی (سیب) و فرعی (سیب زیر درختی و علف هاي هرز داخل باغ) می شد. قسمت آخر پرسش نامه حاوي اطلاعاتی در مورد احداث باغ بود که این قسمت براي همه باغداران تکمیل نشد به این دلیل که براي همه باغاتتقریباً یکسان بود.
استراپاتسا و همکاران (2006)، در بررسی انرژي مصرفی باغات سیب یونان، شاخه هاي زائد را به عنـوان محصول فرعی در نظر گرفته و از انرژي برگ ها صرف نظر شده بود جختتل ,حئه صک هکصهژهطصحض، لیکن باغداران منطقه مورد مطالعه شاخه هاي زائد و برگ ها را در نظر نمی گرفتند و آن ها را آتش می زننـد. در ایـن پـژوهش شاخص هاي ذیل محاسبه گردید:
نسبت انرژي1 یا بازده انرژي، نسبت بین انرژي محصولات خروجـی جصأپغض و کـل انـرژي صـرف شـده در عوامل تولید بوده، فاقد واحد می باشد و تاثیر واحد انرژي نهاده در دست یابی به اهداف مصرف کننده را نشان میدهد.
بهرهوري انرژي2، شاخصی از مقدار محصول استحصالی در واحد انرژي ورودي است. بهره وري انرژي بسته به نوع محصول کشاورزي، موقعیت و زمان، متفاوت است و می تواند به عنوان شاخصی براي ارزیابی آن که انرژي در سیستم هاي مختلف تولید آن محصول خاص، با چه کارآیی به کار رفته است، باشد. براي بهبود بهره وري انرژي در یک فرآیند هم می توان انرژي مصرفی در تولید نهاده را کاهش داد و هم عملکرد محصول را بهبود بخشید و یا از ضایعات کاست
بهره وري انرژي (کیلوگرم بر مگاژول)
عملکرد محصول (کیلوگرم بر هکتار)
انرژي خالص به دست آمده یا افزوده خالص انرژي1، تفاضل انرژي خروجی و ورودي را انرژي خالص مـی در فرآیند کشاورزي واحد وابسته به واحـد تولیـد اسـتمـثلاً( مگـا ژول درهکتار).
: بازده خالص انرژي (مگاژول بر هکتار)
انرژي ورودي از نظر نحوه مصرف در مزرعه به دو صورت مستقیم2 و غیر مستقیم3 تقسیم بندي می شود :
انرژي مستقیم منابعی هستند که انرژي را به صورت مستقیم آزاد می کنند و بی واسطه کـار انجـام مـی دهنـد ماننـد انرژي خورشید، باد، کار انسان (هم به صورت مستقیم و هم به صورت غیرمستقیم در نظر می گیرند)، کـار حیـوان، محتواي انرژي سوختها و الکتریسته جزء منابع انرژي مستقیم به شمار مـیرونـد بـراي تولید انرژي غیرمستقیم، به عنوان نهاده انرژي مصرف می شود مانند : کودها، سم ها، ماشین ها، آبیاري و......
در این پژوهش از انرژي خورشید صرف نظر شده است و انرژي ورودي برابر با آن چه که توسط بهره بردار وارد سیستم شده، می باشد. انرژي خروجی مجموع محتواي انرژي محصول تولید شده (بیوماس(4 است، در سیستم هاي مختلف زراعی بستگی به اهداف پژوهشگر دارد که خروجی را محصول اصلی یا فرعی یا هر دو در نظر بگیرد.
محاسبه انرژي مصرفی
در این تحقیق از هم ارزها (معادل) در جداول تراز انرژي (جدول (1 و فرمول هـاي انـرژي بـراي محاسـبه انرژي موجود در نهاده ها و عملیات مختلف استفاده شده است. به عنوان مثال انـرژي سـوخت (کـود یـا سـم) بـر حسب مگاژول بر هکتار از حاصل ضرب مقدار سوخت (کود یا سم) مصرف شده (لیتر یا کیلـوگرم بـر هکتـار) در انرژي معادل هر واحد سوخت (کود یا سم) (مگاژول بر لیتر یا کیلوگرم) محاسبه می شود. همچنین انـرژي تراکتـور و ماشین ها با توجه به وزن (کیلوگرم)، شدت انرژي (مگاژول بر کیلوگرم)، عمر مفید (ساعت یا سال) و ظرفیـت واقعـی
(هکتار بر ساعت) آن ها تخمین زده می شود. براي محاسبه مقدار انرژي تراکتور و ادوات فرض بر این است که مقـدار انرژي صرف شده براي تولید ماشین طی عمر مفید آن مستهلک میشود.
