Emergy Analysis of Greenhouse Cucumber Production in Sistan Region
محورهای موضوعی : Strategic planningشیرعلی کوهکن 1 , احمد قنبری 2 , محمدرضا اصغری پور 3 , براتعلی فاخری 4
1 - دانشجوی دکتری، گروه زراعت، دانشگاه زابل و بخش زراعی و باغی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی سیستان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، زابل- ایران
2 - استاد گروه زراعت دانشکده کشاورزی، دانشگاه زابل
3 - دانشیار گروه زراعت دانشکده کشاورزی، دانشگاه زابل
4 - دانشیار گروه اصلاح نباتات و بیوتکنولوژی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زابل
کلید واژه: Energy efficiency, greenhouse cucumber, sustainability index, emergy analysis,
چکیده مقاله :
In the current century, agriculture sustainability and the reduction of environmental pressure are two main objectives of the management of agro-ecosystems that is challenged by energy inefficiency. In this respect, the present study assessed one of the most important planting systems in Sistan region by emergy analysis approach. It analyzed all inputs of greenhouse cucumber production system in Sistan including renewable inputs (sunlight, wind, rain), non-renewable inputs (net topsoil loss), and purchased inputs (machinery, fossil fuels, electricity, plastic, utility, labor, N, K, P and micro fertilizers, and chemical herbicides) and services. In this study, an emergy analysis was performed on greenhouse cucumber production system of Sistan using the data collected from a 3000-m2 greenhouse in Zahak Agricultural Research Station (as an average representative of agricultural lands in Sistan Region). The results revealed that total emergy of greenhouse cucumber system was 1.094 × 1018 seJ, and diesel fuel and labor were the main emergy consumers with the emergy consumption rates of 7.9 × 1017 and 1.92 × 1017 seJ ha-1, respectively. Main emergy indices including emergy yield ratio, emergy investment ratio, environmental loading ratio, and sustainability index were found to be 1.00, 2089, 4.34 and 20.23, respectively. Therefore, it is imperative to consider the optimization of highly consumed inputs, the reduction of environmental impacts, and the increase in sustainability by making changes in greenhouse structures, enhancing energy use efficiency inside the greenhouse, and mechanizing the planting, cultivating and harvesting processes in order to develop greenhouse cucumber system in Sistan.
دستیابی به پایداری کشاورزی و کاهش فشار زیست محیطی دو هدف عمده مدیریت آگرو اکوسیستم‌ها در قرن حاضر است که عدم کارایی مناسب انرژی، آنرا با چالش مواجه نموده است. در این راستا در پژوهش حاضر تلاش شده یکی از مهمترین نظام‌های کشت منطقه سیستان با استفاده از رهیافت تحلیل امرژی ارزیابی گردد. در این مطالعه تمام ورودی‌ها اعم از ورودی‌های تجدید پذیر شامل نور خورشید، باد و باران؛ تجدید ناپذیر شامل خاک؛ نهاده‌ها و خدمات خریداری شده شامل ماشین‌آلات، سوخت‌های فسیلی، الکتریسیته، پلاستیک، تاسیسات، نیروی انسانی، کودهای شیمیایی نیتروژن، پتاسیم، فسفر، کودهای میکرو و سموم شیمیایی برای تولید خیار گلخانه‌ای سیستان مورد ارزیابی قرار‌گرفت. نتایج مطالعه نشان داد کل امرژی تولید خیار گلخانه‌ای برابر1018×094/1 امژول خورشیدی و بیشترین مقدار امرژی مصرفی به ترتیب مربوط به گازوئیل و نیروی انسانی با 1017×9/7 و 1017×92/1 امژول خورشیدی در هکتار بود. شاخص‌های مهم امرژی شامل نسبت عملکرد امرژی، نسبت سرمایه‌گذاری امرژی، نسبت بارگذاری بر محیط زیست و شاخص پایداری به ترتیب 00/1، 2089، 34/4، 23/0 2 بدست آمد. بنابراین لازم است بهینه‌سازی مصرف نهاده‌های پر مصرف، کاهش فشار زیست‌محیطی و افزایش پایداری از طریق تغییرات مناسب در ساختمان و سازه‌های گلخانه و افزایش کارایی مصرف انرژی در داخل گلخانه و نیز افزایش مکانیزاسیون کاشت، داشت و برداشت کشت‌های گلخانه‌ای برای توسعه کشت خیار گلخانه‌ای در منطقه سیستان در برنامه‌ریزی‌های آتی مد نظر قرار گیرد
Asgharipour, M.R., Mondani, F., &Riahinia, S. (2012). Energy use efficiency and economic analysis of sugar beet production system in Iran: A case study in Khorasan Razavi Province. Energy, 44, 1078–1084.
BeheshtiTabar, I., Keyhani, A.,&Rafiee, Sh. (2010).Energy balance in Iran's agronomy (1990- 2006).Renewable and Sustainable Energy Review, 14, 849–855.
Brandt-Williams, S. (2002). Handbook of emergy evaluation: Acompendium of data for emergy computation issued in a series of Folios. Folio 4,Emergy of Florida agriculture. Gainesville, Florida, USA: Center for Environ-mental Policy,University of Florida.
Brown, M. T., &Arding, J. (1991).Transformities working paper. Gainesville: Center for Wetlands, University of Florida.
Brown, M. T., & Ulgiati, S. (2004). Energy quality, emergy, and transformity: H.T. Odum’s contributions to quantifying and understanding systems. Ecological Modeling, 178, 201–13.
Buenfil, A. A. (2001). Emergy evaluation of water. Unpublished dissertation, Department of Environmental Engineering Sciences. University of Florida, Gainesville, USA. Buranakarn, V., 1998.
Cavalett, O., & Ortega, E. (2009). Emergy, nutrients balance, and economic assessment of soybean production and industrialization in Brazil. Journal of Cleaner Production, 17, 762–771.
Feng, J., Lu, S., Fu, Z., & Tian, D. (2013). Emergy analysis of protected grape production system in China.Advanced Materials Research, 76, 3938-3942.
Ghaley, B., & Porter, J. R. (2013). Emergy synthesis of a combined food and energy production system compared to conventional wheat (Triticumaestivum) production system. Ecological Indicators, 24, 534–542.
Haden, A. (2002). Emergy analysis of food production at S&S homestead farm. S &S Center for Sustainable Agriculture, Lopez Island, WA, USA.
Lagerberg, C. (1999). Emergy analysis of the resource use in greenhouse crop production and of the resourcebasis of the Swedish economy. Unpublished dissertation, Swedish University of Agricultural Sciences, Alnarp.
La Rosa, A. D., Siracusa, G., &Cavallaro, R. (2008). Emergy evaluation of Sicilian red orange production.A comparisonbetween organic and conventional farming. Journal of Cleaner Production, 16, 1907-1914.
Lu, H. F., Bai, Y., Ren H., &Campbel, D. (2010). Integrated emergy, energy and economic evaluation production of rice and vegtable system in alluvial paddy fields: Implications for agricultural policy in china. Journal of Environmental Managment, 91, 2727-2735.
Martin, J. F., Diemont, S. A. W., Powel, A., Stanton, M., & Levy-Tacher, S., (2006). Emergy evaluation of the performance and sustainability of three agricultural systems with different scales and management.Agriculture Ecosystems and Environment, 115,128-140.
Odum, H. T., &Odum, E. C. (1983).Energy analysis overview of nations: Concepts and methods. Working Paper, International Institute of Applied Systems Analysis, Laxenburg, Austria, P. 469.
Odum, H. (2007). Environment, power, and society for the twenty-first centurey.The Hierarchy of Energy. Columbia University Press, New York.
Odum.H., Brown, M. T., & Williams, S. B. (2000).Handbook of emergy evaluation, environmental engineering sciences.University of Florida, Gainesville, P. 16.
Ozkan, B., Akcaoz, H.,&Fert, C. (2004).Energy input–output analysis in Turkish agriculture.Renewable Energy, 29,39–51.
Sweeney, S., Cohen, M. J., King, D., & Brown, M. T. (2007).Creation of a global emergy database for standardized national emergy synthesis. In (ed. M.T. Brown), Proceedings of the 4th Biennial Emergy Research Conference. Center for Environmental Policy, Gainesville, Florida.
Ulgiati, S., Odum, H. T., &Bastianoni, S. (1994). Emergy use, environmental loading and sustainability.An Emergy Analysis of Italy. Ecological Modeling, 73, 215–268.
Wang, X., Chen, Y., Gao, W., Qin, J., Zhang, F., & Wu, X. (2014). Emergy analysis of grain production systems on large-scale farms in the North China Plain based on LCA. Agricultural Systems, 128, 66–78.
Wu, X., Wu, F., Tong, X., & Jiang, B. (2013).Emergy-based sustainability assessment of an integrated production system of cattle, biogas, and greenhouse vegetables: Insight into the comprehensive utilization of wastes on a large-scale farm in Northwest China. Ecological Engineering, 61, 335-344.
Zhang, L. X., Song, B., & Chen, B. (2012).Emergy-based analysis of four farming systems: Insight into agricultural diversification in rural China. Journal of Cleaner Production, 28, 33-44.
