SUPERVISOR
Jahangir Abedi-Koupai,Ali Usefi,Hamid Reza Eshghizadeh Samani
جهانگیر عابدی کوپائی (استاد مشاور) علی یوسفی (استاد مشاور) حمیدرضا عشقی زاده سامانی (استاد راهنما)
STUDENT
Zahra Mehrabi
زهرا مهرابی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391
TITLE
Energy Use Efficiency and Nitrate Pollution (Water, Soil and Tubers) in Different Potato Production Systems in Friedan
Potatois thefourth most important food croin the world, and very important for long-term food security. In the other hands, improving theenergy efficiency and moreefficient useof farminputs alsocadecrease thedestructioofatural resources and develop sustainable agriculture as an economic systems. Thifield studywaconducted to evaluate the energy use efficiency and nitrate concentration (water, soil and tubers) forthreegrouofotato farms (small: 0.5 ha; medium: 0.5-1 ha, and large: 1 ha) in theFereydaregion of Isfahan Province, Iran. Data used in this study were obtained from 30 potato farms using face to face interview and semi-structured questionnaire during 2013. The nitrate concentration of irrigation water and soil were measured before planting date and after harvesting time. Also, the nitrates concentration of potato tubers were determined for three farm sizes. Total energy inputs involved in the small, medium and large farms were calculated as 70,342 MJ ha -1 , 63,386 MJ ha -1 and 56,745 MJ ha -1 , respectively. The comparison based on farm size showed that medium (10%) and large (20%) farms used lower amount of energy input consumption than small farms, respectively. On small farms, fertilizers account for 35.1% of the total energy followed by seed tuber (21.4%) and water irrigation (19.0%). In the medium farms, fertilizer is the most energy consuming (36% of total energy) followed by seed tuber (20%) and diesel fuel (18%). On large farms, fertilizer account for 31% of the total energy followed by diesel fuel (23%) and seed tuber (19%), respectively. Comparing the farms sizes, the water irrgation and seed tuber were greater in the small farms by 31% and 26%, while, the fuel consumption of large farms was more than the small and medium farms by 14% and 11%, respectively. Renewable energy represents 45.5% in small farms operations, 41.9% in medium farms operations and 41.8% in large farms operations. Direct energy was greater in the large farms than small and medium farms by 7% and 3%, respectively. The averaged potato yield of small, medium and large farms systems were 22, 24 and 26 tons ha -1 , respectively. Total energy outputs were 79,200 MJ ha -1 for the small farms, 86,400 MJ ha -1 for the medium farms and 93,600 MJ ha -1 for the large farms. The energy use efficiency was 1.12 for the small farms, 1.36 for medium farms and 1.65 for large farms. After harvest time, the NO 3 -concentration iirrigation water was above the standard value (45 mg L -1 ) in 87% of small farms and 85% of medium farms, while in the all large farms was up to standard. NO 3 -concentration i soil of 76% medium farms and 59% of large farms was above the standard value (20-22 mg kg -1 ), while in the all small farms was up to standard. The average concentratioof NO 3 - iotato tuber was lower in the large farms than small and medium farms, respectively. NO 3 -concentration in potato tubers of 49% of small farms, 26% of medium farms and 17% of large farms was above the standard value (250 mg kgFW -1 ). NO 3 -N in water irrigation and tubers had the significant ( P ?0.01) and positive correlation with nitrogen fertilizers and irrigation water consumption and adverstly negative correlation with manure. Energy efficiency had negative and significant correlation with nitrate concentration of water and yield of potato tuber. The lowest concentration of NO 3 -N in potato tubers were observed in the late-season potato cultivar that may producehigher tubers yield (cv. Agria). Key words: Chemical fertilizer, Cultivar, Energy efficiency, Nitrate, Potato, Sustainable agriculture, Tuber
در میان گیاهان زراعی، سیبزمینی به عنوان چهارمین محصول مهم دنیا اهمیت بسیار زیادی از نظر امنیت غذایی دارد. از سوی دیگر کارایی استفاده از منابع و انرژی یکی از نیازهای اساسی کشاورزی پایدار و زیست سازگار میباشد. کارایی بالای مصرف انرژی در کشاورزی به کاهش مشکلات محیطی، جلوگیری از تخریب منابع طبیعی و توسعه کشاورزی پایدار بهعنوان یک سیستم تولید اقتصادی کمک خواهد کرد. امروزه هدف اصلی کشاورزی افزایش عملکرد و کاهش هزینهها است بنابراین محاسبه و ارزیابی بودجه انرژی و کیفیت غدد تولیدی بسیار مهم میباشد. پژوهش در سال زراعی 1392-1391 به صورت میدانی و به منظور بررسی کارایی مصرف انرژی و آلودگی نیترات (آب، خاک و غده) در مزارع کوچک، متوسط و بزرگ سیبزمینی شهرستان فریدن استان اصفهان انجام شد. به این منظور اطلاعات مربوط به نهادههای ورودی و عملکرد سیبزمینی 30 نمونه از مزارع شهرستان فریدن از طریق حضور محقق در مزارع استخراج گردید. میزان نیترات خاک، آب آبیاری در مراحل قبل از کشت و پس از برداشت و غدههای سیبزمینی تولیدی اندازهگیری شد. نتایج نشان داد کل انرژی مصرفی در مزارع کوچک، متوسط و بزرگ سیبزمینی در شهرستان فریدن به ترتیب برابر با 70342، 63386 و 56745 مگاژول در هکتار بهدست آمد بنابراین انرژی مصرفی در مزارع متوسط و بزرگ به ترتیب 10 و 20 درصد کمتر از مزارع کوچک بود. بیشترین انرژی مصرفی در مزارع کوچک مربوط به کودهایشیمیایی (15/35 درصد)، بذر (4/21 درصد) و آبیاری (19 درصد)؛ در مزارع متوسط مربوط به کودهای شیمیایی (36 درصد)، بذر (20 درصد) و سوخت فسیلی (18 درصد) و در مزارع بزرگ مربوط به کودهای شیمیایی (31 درصد)، سوخت فسیلی (23 درصد) و بذر (19 درصد) بود. مزارع کوچک نسبت به مزارع بزرگ 31 درصد آب آبیاری و 26 درصد غده بذری بیشتری استفاده نمودند. مزارع بزرگ نسبت به مزارع کوچک و متوسط به ترتیب 14 و 11 درصد سوخت بیشتری مصرف کردند. سهم انرژیهای تجدیدپذیر در مزارع کوچک، متوسط و بزرگ به ترتیب 52/45، 97/41 و8/41 درصد بود. سهم انرژیهای مستقیم در مزارع بزرگ نسبت به مزارع متوسط و کوچک به ترتیب 7 و 3 درصد بیشتر بود. میانگین عملکرد غده در مزارع کوچک، متوسط و بزرگ به ترتیب برابر با 22، 24، 26 تن در هکتار و انرژی خروجی به ترتیب برابر با 79200، 86400، 93600 مگاژول در هکتار بهدست آمد. مقدار کارایی مصرف انرژی درمزارع بزرگ 65/1، مزارع متوسط 36/1، مزارع کوچک 12/1 بود. در مرحله پس از برداشت، غلظت نیترات موجود در آب آبیاری تمامی مزارع بزرگ در محدوده مجاز قرار داشت. غلظت نیترات آب آبیاری87 درصد از مزارع کوچک و 85 درصد مزارع متوسط بالاتر از حد مجاز بود. در مرحله پس از برداشت، غلظت نیترات خاک 76 درصد از مزارع متوسط و 59 درصد از مزارع بزرگ از حد بحرانی نیترات در خاک بیشتر بود ولی در مزارع کوچک غلظت نیترات در هیچ یک از نمونهها بیشتر از حد بحرانی نبود. میانگین غلظت نیترات در غدههای تولیدی مزارع بزرگ سیبزمینی نسبت به سایر مزارع کمتر بود. غدههای تولیدی سیبزمینی 49 درصد از مزارع کوچک، 26 درصد از مزارع متوسط و 17 درصد مزارع بزرگ فراتر از حد مجاز بودند. غلظت نیترات آب آبیاری و غدههای سیبزمینی با کودهای نیتروژنه و میزان مصرف آب آبیاری همبستگی مثبت و معنیدار و با کوددامی همبستگی منفی و معنیدار نشان دادند. کارایی انرژی با غلظت نیترات آب آبیاری و غدهای تولیدی سیبزمینی همبستگی منفی و معنیدار نشان داد. کمترین غلظت نیترات غده در رقم دیررس و دارای عملکرد بالای سیبزمینی (آگریا) مشاهده شد. کلمات کلیدی: رقم، غلظت نیترات، سیبزمینی، کارایی انرژی، کشاورزی پایدار، کود شیمیایی، عملکرد غده