بررسی و تعیین میزان مصرف انرژی برای تولید گوجه فرنگی گلخانه ای در گلخانه های استان کرمانشاه

چكيده
با افزایش روز افزون جمعیّت در دنیا و محدودیّت در اراضی قابل کشت، افزایش عملکرد در واحد سطح به عنوان یکی از چند راه محدود باقیمانده برای تامین مواد غذایی انسان است با احداث گلخانه، كه یکی از راههای افزایش عملکرد است مي¬توان در جهت بهبود این امر اقدام نمود. اما محدودیّت انرژی نیز یکی دیگر از چالش¬های فرا روی بشر است به طوریکه افزایش عملکرد بدون در نظر گرفتن انرژی مصرفی تقریباً بی معنی به نظر می-رسد. بنابراین با توجه به مصرف زیاد انرژی در تولیدات گلخانه ای، مطالعه در این زمینه ضروری است. بنابراین

به منظور تعیین میزان انرژی مصرفی و شاخص های انرژی در کشت گوجه فرنگی گلخانه ای در استان کرمانشاه در سال ۱۳۸۵ ، سی واحد گلخانه¬ای در دو شهرک گلخانه¬ای در این استان مورد مطالعه و ارزیابی قرار گرفتند این گلخانه ها از نظر سازه و کلیه سیستم های بکار برده شده کاملاً مشابه بودند و فقط در سیستم های مدیریتی کشت دارای تفاوت هایی بودند. جهت انجام این تحقیق ابتدا پرسش نامه ای تهیه گردید. سپس با انجام مصاحبه با گلخانه داران تکمیل نمودن این پرسش نامه ها برای همگی گلخانه های مورد مطالعه اطلاعات

مورد نیاز برای محاسبه انرژی نهاده های مصرفی و تعیین شاخص های انرژی بدست آمد. در تحقیق بمنظور ترسیم نمودارها و گرافهای و آنالیز آماری مقادیر فاکتورهای مختلف انرژی مربوطه از نرم افزار آماری Excel استفاده شد. پس از انجام محاسبات مربوطه، نتایج بدست آمده نشان داد که در گلخانه های مورد مطالعه متوسط انرژی مصرفی برای تولید یک کیلوگرم گوجه فرنگی گلخانه ای ۸۰۸۱/۰ مگاژول بوده است. مقادیر متوسط بهره دهی انرژی، متوسط افزوده خالص انرژی و نسبت انرژی نیز به ترتیب برابر بودند با ۳۲۷/۱کیلوگرم بر مگاژول،

۴۲۶/۱۲۲۵- مگاژول بر هکتار و ۹۸۹۹/۰ (بدون بعد). بدین ترتیب معلوم شد که در گلخانه های مورد مطالعه در استان کرمانشاه راندمان و کارایی انرژی پایین بوده و به صرفه نمی باشد اما به دلیل اینکه قیمت نهاده های مصرفی انرژی در کشور پایین، و قیمت محصول گوجه فرنگی گلخانه ای بالا است بنابراین کشت گوجه فرنگی گلخانه ای در استان کرمانشاه از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است. نتایج بدست آمده از این تحقیق نشان داد که می توان با تغییر مدیریت در کشت گلخانه¬ای و اصلاح روش های کشت و تغییر در رقم بذر گوجه فرنگی، مصرف انرژی در گلخانه های گوجه فرنگی استان کرمانشاه را بهینه نمود و با ارتقاء دادن مقادیر شاخص های انرژی راندمان و کارایی مصرف انرژی را در این گلخانه افزایش داد.

 

¬مقدمه
پیش بینی می شود که جمعیت جهان تا سال ۲۰۴۰ حداقل به ۱۰ میلیارد نفر برسد از طرفی طبق آخرین آمار ذخایر نفت جهان تا ۴۰ سال آینده به اتمام خواهد رسید. بنابراین انسان در آینده مجبور به تولید غذای بیشتر با انرژی کمتری خواهد بود.
با توجه به موارد ذکر شده انسان در آینده مجبور به تهیه مواد غذایی برای ده میلیارد نفر از زمین می باشد و چون در سالهای گذشته اکثر زمینهای زراعی (حتی نا مرغوب)هم تحت کاشت قرار گرفته اند. بنابراین فقط استفاده از روشهای نوین و استفاده بهینه از زمینهای زراعی موجود به عنوان یکی از چند راه تهیه غذای بشر آینده باقی می ماند و همواره باید تولید مواد غذایی با افزایش جمعیت تناسب داشته باشد. در غیر این صورت بشر آینده امکان زیست مسالمت آمیز را از دست خواهد داد. بنابراین در آینده تولیدی پایدار و موفق خواهد بود که بتواند در عین تولید زیادتر انرژی کمتری نیز مصرف کند
یکی از روشهای نوین کشاورزی متراکم (Intensive)، کشت گلخانه¬ای است[۵]. در این روش با مساعد نمودن محیط کشت و صرف انرژی بیشتر از سطح کمتر، تولید بیشتری را بدست مي آوریم. این روش دارای محاسن و معایبی است از محاسن این روش تولید بیشتر در واحد سطح است بطوریکه در یک سطح مشابه تا ده برابر می¬توان محصول بیشتر به دست آورد[۷]. از محاسن دیگر این روش تولید غیر فصل محصول است. که این مزیت باعث شده تا کشاورز با صرف منابع زیاد (پول و انرژی) به این کار اقدام کند اما احداث گلخانه دارای معایبی

نیز هست. ضعف عمده این روش، مصرف بي¬رويه انرژی توسط تولید كنندگان است. بطوریکه تولید کننده با صرف انرژی زیاد اقدام به کشت محصول نموده كه در کشور ما به دلیل استفاده کشاورزان از انرژی یارانه¬ای مصرف انرژی از دیگر نقاط جهان بیشتر است و به دلیل قیمت پایین انرژی کشاورز هیچگونه اقدامی در جهت کاهش مصرف انرژی نمی کند. اما در نهایت قسمت عمده ای از در آمد کشاورز صرف تهیه انرژی (برای گرم و سرد کردن گلخانه) خواهد شد. لذا، با بررسی نحوه کشت، مشخص نمودن مراحل انرژی¬بر می¬توان با ارایه راهکارهایی در جهت کاهش مصرف انرژی، تولید زیاد با مصرف انرژی کمتری را امکان پذیر نمود[۱۲].

در این مقاله سعی می¬شود با بررسی گلخانه¬های مختلف از نظر انرژی مصرفی به تفکیک هر مرحله کشت گیاه، گلخانه¬ها را با یکدیگر مقایسه کنیم و در نهایت نسبت به شناسایی گلوگاه¬های پر مصرف انرژی اقدام نموده و راهکار¬هایی در جهت کاهش مصرف انرژی ارائه نماییم.
در استان کرمانشاه با احداث چند شهرک متمرکز گلخانه¬ای و دو شهرک در حال احداث و چند تقاضای احداث دیگر، بررسی بر روی گلخانه های احداثی از لحاظ مقادیر انرژی مصرفی به تفکیک مراحل مختلف کاشت، داشت و برداشت بسیار ضروری است و می¬تواند از درجه اهمیت بالایی برخوردار باشد. طی دو سال گذشته احداث گلخانه¬ها در استان با رشد بسیار سریع از سطح ۲ هکتار گلخانه به ۴۷ هکتار رسیده است و کشت گوجه¬فرنگي از لحاظ سطح در مرتبه دوم قرار دارد(جهاد کشاورزی کرمانشاه). بنابراین پیشنهاد هر روشی كه بتواند در کاهش مصرف انرژی نقش مثبتی داشته باشد، مي¬تواند منجر به کاهش قیمت نهايي محصول و افزایش درآمد تولیدکننده گردد. بنابراین با در نظر گرفتن سطح زیر کشت

گلخانه¬ای در كل کشور و روند رو به رشد آن مي¬توان مقدار قابل توجّهی از میزان استفادۀ منابع انرژی را کاهش داد و آن را برای نسلهای آینده حفظ نمود.
با توجه به مطالب ذکر شده هدف اصلی این مقاله بررسی و تعیین میزان مصرف انرژی با استفاده از شاخص های انرژی ( بهره دهی انرژی، نسبت انرژی و افزوده خالص انرژی ) در گلخانه های استان کرمانشاه است و بدین ترتیب می¬توان راه-کارهایی به منظور بهینه سازی مصرف انرژی در گلخانه ها ارائه نمود.
مواد و روشها

در استان کرمانشاه تعداد گلخانه هایی که به تولید گوجه فرنگی اشتغال دارند در حدود ۱۱۳ عدد هستند ( در حال حاظر ۸۰ گلخانه فعال می باشد ) که بيشتر این گلخانه ها در شهرستان قصرشیرین واقع شده¬اند . بنابراین برای انتخاب اندازه جامعه آزمایشی در سطح اعتماد مهندسی ( ۹۵ درصد ) نیاز به انتخاب جامعه آزمایشی کوچکی است[۸][۶][۹] اما برای بالا بردن دقت در این مقاله ۳۰ عدد گلخانه از میان آنها به تصادف انتخاب شده است. لازم به ذکر است که گلخانه¬های مورد مطالعه همگی دارای مشخصات فنی واحد و رقم کشت یکسانی هستند ( cherry ) و تنها تفاوت آنها در نحوه اعمال مدیریت گلخانه است. بنابراین تنها به بررسی عوامل تاثیر گذار ( نهاده های انرژی ورودی ) پرداخته خواهد شد.

برای¬ جمع آوری اطلاعات و اطمینان از دقیق بودن اطلاعات دریافتی ابتدا برای هر واحد گلخانه¬ای یک فرم جمع آوری اطلاعات تهیه و تنظیم شد[۹][۱۱][۱۲][۱۳][۱۴] و به صورت مصاحبه مستقیم با تولیدکنندگان گوجه فرنگی گلخانه¬ای فرم های مذکور تکمیل گردید. از هر گلخانه در مرحله آماده سازی زمین تا اتمام برداشت به صورت هفته ای بازدید هایی انجام شد و اطلاعات اخذ شده در فرم های مخصوص هر گلخانه ثبت گردید. جهت افزایش دقت در اندازه گیری میزان سوخت مصرفی، از تمامی مخازن سوخت بازدید شد و اندازه سطح سوخت مصرفی آنها محاسبه گردید. در مورد میزان انرژی الکتریکی مصرفی، تغییرات شاخص کنتور از ابتدا تا انتهای دوره کشت ثبت شد و با هماهنگی به عمل آمده با تولیدکننده از مصرف غیر ضروری انرژی الکتریکی جلوگیری به عمل آمد. میزان کود حیوانی مصرفی بر اساس اندازه¬گیری توسط باسکول محاسبه شد و میزان کودهای شیمیایی و آفت کش ها نیز با اندازه گیری تعداد دوره ها و میزان استفاده در هر دوره محاسبه گردید. میزان انرژی مصرفی ماشین آلات با اندازه گیری ساعات کار و مقدار مصرف ویژه سوخت آنها محاسبه گردید. ضمناً برای تعیین مقدار آب مصرفی در طول دوره کشت، تغییرات شاخص کنتور آب هر گلخانه ثبت گردید[۱۴][۲۳].

سنجش میزان انرژی نیاز به شاخص¬هایی دارد که در این مقاله بکار¬گرفته شده¬اند که در ادامه به آنها پرداخته می¬شود.
شاخص هاي انرژي
شاخص ها به عنوان ابزاری هستند که امکان مقایسه سیستم ها با یکدیگر و مطالعه جزء به جزء آنها را با یکدیگر برای ما فراهم می¬کنند. در مکانیزاسیون کشاورزی ۳ شاخص مهم انرژی وجود دارد، که امکان شناخت جامع از وضعیت انرژی در کشاورزی را برای ما مهیا می¬سازد. با مطالعه شاخص¬های انرژی می¬توان مراحل مختلف تولید محصول، مقایسه بازدهی انرژی در تولید محصولات مختلف را با روش¬های متفاوت در مناطق مختلف بررسی کرد[۱۰].

نسبت انرژی ( ER ): نسبت بین کالری گرمایی محصولات خروجی (EOU ) و کل انرژی صرف شده در عوامل تولید ( EIN ) بوده، فاقد واحد می¬باشد و تاثیر واحد انرژی نهاده در دستیابی به اهداف مصرف کننده را نشان می¬دهد. اهداف مصرف کننده می تواند غذا، بیوماس یا بیوسوخت و محصول باشد. این شاخص با استفاده از اطلاعات جمع آوری شده در این مقاله محاسبه خواهد شد.]۴][۳][۲][۱[

بازده خالص انرژی ( NEG ) : بازده خالص انرژی یا انرژی خالص تولیدی تفاضل بین انرژی نا¬خالص تولید شده و کل انرژی مورد نیاز برای تولید است. در فرآیند کشاورزی واحد NEG وابسته به واحد تولید است. این شاخص با استفاده از اطلاعات جمع آوری شده در این مقاله محاسبه خواهد شد. اين شاخص بر حسب مگاژول بر هکتار اندازه گيري مي شود[۱۵][۱۹][۲۲].
بهره¬وری انرژی ( EP ): شاخصی از مقدار محصول تولید شده در واحد انرژی ورودی است. نسبت ER به EP در واقع همان ارزش گرمایی محصول است. EP بسته به نوع محصول، موقعیت و زمان متفاوت است و می¬تواند به عنوان یک شاخص برای ارزیابی انرژی در سیستم تولید با یک محصول خاص بکار رود. برای بهبود EP در یک پروسه هم می¬توان انرژی مصرفی در تولید نهاده را کاهش داد و هم عملکرد محصول را بهبود بخشید و یا از ضایعات کاست. این شاخص با استفاده از اطلاعات جمع آوری شده در این مقاله محاسبه خواهد شد.]۲][۱[
پس از محاسبه شاخص ها با تحلیل مصرف انرژی موارد زیر مشخص می شود:
 محاسبه کل انرژی مصرفی در سیستم
 محاسبه انرژی هريك از نهاده های مصرفي در سیستم
 محاسبه کل مقادیر انرژی نهفته در خروجي سیستم
 محاسبه شاخصهای مربوطه و تحلیل کارایی انرژی در سیستم
 تعیین گلوگاه های هدر رفت انرژی
جمع¬آوری اطلاعات
براي بدست آوردن اطلاعات مورد نیاز، پرسشنامه¬هایی تهیه شده و براي تكميل آنها از ۳۰ گلخانه (كه به صورت کاملاً تصادفی از بین همه گلخانه¬هاي استان انتخاب شده¬اند) اطلاعات مورد نیاز بدست آمد. پرسشنامه¬ها شامل موارد : انواع کود، انواع سموم، ماشین آلات، کارگر، آب، مصرف سوخت یا الکتریسیته موتور پمپ، عملیات زراعی، اندازه¬گیری سطح زیر کشت گلخانه ها، پارامترهای ساختمانی گلخانه و اندازه¬گیری سوخت مصرفی است[۱۴]. برای اندازه گیری میزان سوخت مصرفی، بخاری یا مشعل به یک مخزن با حجم معین متصل مي شود و مخزن را وزن می¬شود، پس از مدت زمان مشخص وزن مخزن مجدداً یادداشت مي گردد تا دبی سوخت مصرفی محاسبه شود.

محاسبات شاخص های انرژی
پس از جمع¬آوری اطلاعات توسط پرسشنامه ها، با استفاده از سطح انرژی ویژه هركدام از نهاده ها [۱۴]، پارامتر انرژی¬های موتوری، کارگری، مکانیکی، کود، آفت کشها، بذر، آبیاری، انرژی ورودی، انرژی خروجی، عملکرد، نسبت انرژی موتوری به مکانیکی، نسبت انرژی موتوری به کل انرژی ورودی، ظرفیت واقعی، ظرفیت تئوریک، راندمان مزرعه¬ای، شاخص¬های نسبت انرژی، بازده خالص انرژی و بهره¬وری انرژی( مطابق با فرمولهای ارائه شده) محاسبه می¬شود و میانگین آماری پارامتر¬ها و شاخص-های انرژی استان کرمانشاه در مراحل گوناگون اجرای عملیات تعیین شده و نمودار¬ها و گرافهای مربوطه توسط نرم¬افزار Excel ترسیم گردیده. در پایان با ارائه الگوها و راهکارهایی سعی در کاهش مصرف انرژی در مراحلی که انرژی بر هستند گردید.

تحليل نتایج و بحث
پس از تکمیل پرسش نامه ها، با استفاده از اطلاعات به دست آمده که در مواد و روش ها بیان گردید مقادیر انرژی نهاده های مصرفی در گلخانه های مورد مطالعه تعیین گردید. به دليل حجم زياد اعداد و ارقام تنها گلخانه هاي داراي مقادير ماكزيمم و مينيمم انرژي توليدي در اين قسمت آورده مي شود. كه اين مقادير مربوط به گلخانه هاي شماره ۱۵ ( بيشترين انرژي تولیدی) و ۲۳ ( کمترین انرژی تولیدی) است.

جدول ۱: ميزان انرژي هاي ورودي به تفكيك نهاده در گلخانه شماره ۱۵[۱۶][۱۷]
انرژی ورودی واحد محتوی انرژی MJ/unit مقدار مورد استفاده واحد نهاده به واحد سطح unit/ha مقدار انرژی در واحد هکتار Mj/ha
نیروی کارگری h 2/3 4584 10543/2
سوخت (دیزل) m3 56/31 293 16498/83
کود دامی tons 303/1 60 18186

نیتروژن kg 66/4 680 45152
فسفر kg 12/44 160 1990/4
پتاسیم kg 11/15 345 3846/75
الکتریسیته kwh 3/6 4012/3 14444/28

مواد شیمیایی kg 101/2 155 15686
ماشین آلات h 64/8 21 1360/8
آب m3 0/63 1782 1122/66
بذر kg 1 0/1 0/1
مجموع ۶۲۲/۹۳ ۱۲۰۹۲/۴ ۱۲۸۸۳۱/۰۲

جدول ۲: ميزان انرژي هاي ورودي به تفكيك نهاده در گلخانه شماره ۲۳
انرژی ورودی واحد محتوی انرژی MJ/unit مقدار مورد استفاده واحد نهاده به واحد سطح unit/ha مقدار انرژی در واحد هکتار Mj/ha
نیروی کارگری h 2/3 5208 11978/4
سوخت (دیزل) m3 56/31 200 11262
کود دامی tons 303/1 37 11214/7
نیتروژن kg 66/4 610 40504
فسفر kg 12/44 145 1803/8
پتاسیم kg 11/15 250 2787/5
الکتریسیته kwh 3/6 4001 14403/6
مواد شیمیایی kg 101/2 129 13054/8
ماشین آلات h 64/8 27 1749/6
آب m3 0/63 1650 1039/5
بذر kg 1 0/1 0/1
مجموع ۶۲۲/۹۳ ۱۲۲۵۷/۱ ۱۰۹۷۹۸

جدول ۳: انرژي ورودي گلخانه ها

شماره گلخانه مقدار انرژی در واحد هکتار Mj/ha
1 128193/5
2 124148/94
3 124971/685
4 118956/544

۵ ۱۱۷۸۶۸/۷۸
۶ ۱۲۲۸۷۹/۷۷
۷ ۱۲۶۹۶۵/۵۸
۸ ۱۲۶۱۸۴/۵۲
۹ ۱۲۵۴۳۸/۳۸

۱۰ ۱۲۳۲۲۷/۰۷
۱۱ ۱۲۷۹۳۷/۱۳
۱۲ ۱۲۵۴۲۶/۷۰۵
۱۳ ۱۲۳۳۲۱/۰۷۵
۱۴ ۱۲۶۲۵۱/۲۲
۱۵ ۱۲۹۲۱۵/۵۹۵
۱۶ ۱۲۳۴۸۸/۱۴
۱۷ ۱۲۴۴۰۸/۷۳
۱۸ ۱۲۰۹۶۲/۷۴

۱۹ ۱۲۸۱۲۹/۶۷
۲۰ ۱۲۳۵۳۵/۷۹
۲۱ ۱۲۲۰۹۰/۸
۲۲ ۱۲۳۳۹۸/۲۳
۲۳ ۱۱۰۰۷۶/۶۵

۲۴ ۱۱۹۴۷۶/۷۰۵
۲۵ ۱۲۲۷۵۷/۹۴
۲۶ ۱۱۸۱۴۸/۲۷۵
۲۷ ۱۲۶۰۵۷/۹۳
۲۸ ۱۱۹۸۳۵/۵
۲۹ ۱۲۰۷۰۶/۶۳
۳۰ ۱۱۸۸۹۷/۷۶
میانگین ۱۲۳۰۹۸/۵۹۹۵

مقادیر مجموع انرژی مصرفی هر کدام از گلخانه ها به ترتیب از کمترین مقدار تا بیشترین مقدار انرژی مصرفی را می توان در جدول شماره ۳ مشاهده نمود. این مقادیر از گلخانه شماره ۲۳ برابر ۶۵/۱۱۰۰۷۶ مگاژول بر هکتار که کمترین مقدار انرژی مصرفی برای تولید محصول می باشد تا مقدار ۵۹۵/۱۲۹۲۱۵ مگاژول بر هکتار مصرف انرژی در گلخانه شماره ۱۵ که بیشترین مقدار مصرف انرژی در گلخانه های مورد مطالعه را دارا می باشد متغير است.

 

در نمودار شماره ۱ می¬توان تغییرات مصرف انرژی برای هر کدام از گلخانه ها به ترتیب نام گلخانه مشاهده نمود که روند تقریباً هم گرایی را می¬توان در آن به وضوح مشاهده کرد (عددی که مقادیر به سمت آن همگرا هستند را می¬توان همان مقدار متوسط مصرف انرژی در واحد سطح برای گلخانه های استان کرمانشاه به شمار آورد يعني ۷۱۸۲/۱۲۳۱۳۴مگاژول بر هکتار).

شکل ۱: روند تغييرات مصرف انرژي به تفكيك شماره گلخانه
محاسبه اندازه شاخص های انرژی، نیازمند داده های دیگری نیز هست كه عبارتند از انرژی خروجی از سیستم تولیدی و عملکرد محصول هر گلخانه. برای این منظور مقادیر عملکرد و محتوی انرژی خروجی و شاخص ها همه با هم در جدولی شماره ۴ آمده است كه برای هركدام از گلخانه ها این مقادیر آورده شده است. همچنین در جدول مقدار میانگین نیز برای همه گلخانه ها آمده است كه از متوسط ستون های عمودی تك تك گلخانه ها محاسبه شده است.

جدول ۴: عملکرد و انرژی خروجی و شاخص های ارزیابی انرژی به تفكيك هر گلخانه
شماره گلخانه عملکرد گلخانه
(Kg/ha) مقدار انرژی ورودی
(Mj/ha) انرژی خروجی

(Mj/ha) نسبت انرژی
(بدون بعد ) افزوده خالص انرژی (MJ/kg) بهره دهی انرژی (kg/Mj )
1 170220 128193/5 136176 1/062269148 7982/5 1/327836435
2 150643 124148/94 120514/4 0/970724357 -3634/54 1/213405447

۳ ۱۵۳۲۲۴ ۱۲۴۹۷۱/۶۸۵ ۱۲۲۵۷۹/۲ ۰/۹۸۰۸۵۵۷۸۳ -۲۳۹۲/۴۸۵ ۱/۲۲۶۰۶۹۷۲۹
۴ ۱۴۸۴۹۵ ۱۱۸۹۵۶/۵۴۴ ۱۱۸۷۹۶ ۰/۹۹۸۶۵۰۳۹۸ -۱۶۰/۵۴۴ ۱/۲۴۸۳۱۲۹۹۷
۵ ۱۴۵۴۳۰ ۱۱۷۸۶۸/۷۸ ۱۱۶۳۴۴ ۰/۹۸۷۰۶۳۷۵ -۱۵۲۴/۷۸ ۱/۲۳۳۸۲۹۶۸۸
۶ ۱۴۸۴۳۱ ۱۲۲۸۷۹/۷۷ ۱۱۸۷۴۴/۸ ۰/۹۶۶۳۴۹۴۶۵ -۴۱۳۴/۹۷ ۱/۲۰۷۹۳۶۸۳۱

۷ ۱۵۹۷۲۶ ۱۲۶۹۶۵/۵۸ ۱۲۷۷۸۰/۸ ۱/۰۰۶۴۲۰۷۹۵ ۸۱۵/۲۲ ۱/۲۵۸۰۲۵۹۹۴
۸ ۱۵۷۲۱۲ ۱۲۶۱۸۴/۵۲ ۱۲۵۷۶۹/۶ ۰/۹۹۶۷۱۱۸ -۴۱۴/۹۲ ۱/۲۴۵۸۸۹۷۴۹
۹ ۱۵۳۳۵۳ ۱۲۵۴۳۸/۳۸ ۱۲۲۶۸۲/۴ ۰/۹۷۸۰۲۹۲۱۲ -۲۷۵۵/۹۸ ۱/۲۲۲۵۳۶۵۱۶
۱۰ ۱۴۹۰۷۵ ۱۲۳۲۲۷/۰۷ ۱۱۹۲۶۰ ۰/۹۶۷۸۰۶۸۳ -۳۹۶۷/۰۷ ۱/۲۰۹۷۵۸۵۳۸
۱۱ ۱۶۳۹۸۷ ۱۲۷۹۳۷/۱۳ ۱۳۱۱۸۹/۶ ۱/۰۲۵۴۲۲۴۰۹ ۳۲۵۲/۴۷ ۱/۲۸۱۷۷۸۰۱۱

۱۲ ۱۵۴۴۰۰ ۱۲۵۴۲۶/۷۰۵ ۱۲۳۵۲۰ ۰/۹۸۴۷۹۸۲۵۳ -۱۹۰۶/۷۰۵ ۱/۲۳۰۹۹۷۸۱۷
۱۳ ۱۴۸۵۱۲ ۱۲۳۳۲۱/۰۷۵ ۱۱۸۸۰۹/۶ ۰/۹۶۳۴۱۶۸۳۷ -۴۵۱۱/۴۷۵ ۱/۲۰۴۲۷۱۰۴۶
۱۴ ۱۵۰۹۷۱ ۱۲۶۲۵۱/۲۲ ۱۲۰۷۷۶/۸ ۰/۹۵۶۶۳۸۶۷۶ -۵۴۷۴/۴۲ ۱/۱۹۵۷۹۸۳۴۶
۱۵ ۱۷۵۴۲۱ ۱۲۹۲۱۵/۵۹۵ ۱۴۰۳۳۶/۸ ۱/۰۸۶۰۶۷۰۴۹ ۱۱۱۲۱/۲۰۵ ۱/۳۵۷۵۸۳۸۱۲
۱۶ ۱۵۰۱۴۶ ۱۲۳۴۸۸/۱۴ ۱۲۰۱۱۶/۸ ۰/۹۷۲۶۹۹۰۷۹ -۳۳۷۱/۳۴ ۱/۲۱۵۸۷۳۸۴۸

۱۷ ۱۵۲۶۷۹ ۱۲۴۴۰۸/۷۳ ۱۲۲۱۴۳/۲ ۰/۹۸۱۷۸۹۶۲۲ -۲۲۶۵/۵۳ ۱/۲۲۷۲۳۷۰۲۷
۱۸ ۱۴۸۷۵۶ ۱۲۰۹۶۲/۷۴ ۱۱۹۰۰۴/۸ ۰/۹۸۳۸۱۳۶۹۳ -۱۹۵۷/۹۴ ۱/۲۲۹۷۶۷۱۱۷
۱۹ ۱۶۵۵۱۲ ۱۲۸۱۲۹/۶۷ ۱۳۲۴۰۹/۶ ۱/۰۳۳۴۰۳۱۱۴ ۴۲۷۹/۹۳ ۱/۲۹۱۷۵۳۸۹۳
۲۰ ۱۵۱۵۵۱ ۱۲۳۵۳۵/۷۹ ۱۲۱۲۴۰/۸ ۰/۹۸۱۴۲۲۴۶۹ -۲۲۹۴/۹۹ ۱/۲۲۶۷۷۸۰۸۶
۲۱ ۱۴۶۶۷۱ ۱۲۲۰۹۰/۸ ۱۱۷۳۳۶/۸ ۰/۹۶۱۰۶۱۷۶۷ -۴۷۵۴ ۱/۲۰۱۳۲۷۲۰۹
۲۲ ۱۴۹۹۲۰ ۱۲۳۳۹۸/۲۳ ۱۱۹۹۳۶ ۰/۹۷۱۹۴۲۶۲۸ -۳۴۶۲/۲۳ ۱/۲۱۴۹۲۸۲۸۵

۲۳ ۱۴۵۳۲۴ ۱۱۰۰۷۶/۶۵ ۱۱۶۲۵۹/۲ ۱/۰۵۶۱۶۵۸۶۳ ۶۱۸۲/۵۵ ۱/۳۲۰۲۰۷۳۲۸
۲۴ ۱۴۷۳۵۰ ۱۱۹۴۷۶/۷۰۵ ۱۱۷۸۸۰ ۰/۹۸۶۶۳۵۸۴۷ -۱۵۹۶/۷۰۵ ۱/۲۳۳۲۹۴۸۰۸
۲۵ ۱۴۸۳۲۵ ۱۲۲۷۵۷/۹۴ ۱۱۸۶۶۰ ۰/۹۶۶۶۱۷۷۱۹ -۴۰۹۷/۹۴ ۱/۲۰۸۲۷۲۱۴۹
۲۶ ۱۴۶۷۲۱ ۱۱۸۱۴۸/۲۷۵ ۱۱۷۳۷۶/۸ ۰/۹۹۳۴۷۰۲۸۱ -۷۷۱/۴۷۵ ۱/۲۴۱۸۳۷۸۵۲

۲۷ ۱۵۰۹۹۰ ۱۲۶۰۵۷/۹۳ ۱۲۰۷۹۲ ۰/۹۵۸۲۲۶۱۱۱ -۵۲۶۵/۹۳ ۱/۱۹۷۷۸۲۶۳۹
۲۸ ۱۴۶۸۶۴ ۱۱۹۸۳۵/۵ ۱۱۷۴۹۱/۲ ۰/۹۸۰۴۳۷۳۵ -۲۳۴۴/۳ ۱/۲۲۵۵۴۶۶۸۷
۲۹ ۱۴۵۱۲۵ ۱۲۰۷۰۶/۶۳ ۱۱۶۱۰۰ ۰/۹۶۱۸۳۶۱۴۸ -۴۶۰۶/۶۳ ۱/۲۰۲۲۹۵۱۸۵
۳۰ ۱۴۵۲۱۰ ۱۱۸۸۹۷/۷۶ ۱۱۶۱۶۸ ۰/۹۷۷۰۴۱۱۱۵ -۲۷۲۹/۷۶ ۱/۲۲۱۳۰۱۳۹۴
متوسط ۱۵۲۳۴۱/۴۶۶۷ ۱۲۳۰۹۸/۵۹۹۵ ۱۲۱۸۷۳/۱۷۳۳ ۰/۹۸۹۹۲۶۲۵۲ -۱۲۲۵٫۴۲۶ ۱/۲۳۷۴۰۷۸۱۵

انرژی خروجی هر گلخانه از حاصلضرب مقدار عملکرد محصول در محتوی انرژی يك كيلوگرم گوجه فرنگي گلخانه ای ( ۸/۰ مگاژول بر كيلوگرم ) محاسبه شده است و شاخص ها نیز از فرمول های آورده شده در قسمت مواد و روش ها محاسبه گردیده اند. قبل از شروع تجزیه و تحلیل نتایج بهتر است ابتدا روند تغييرات برخی از شاخصها را در نمودارهايي مشاهده شود تا مساله روشن تر و ملموس تر گردد. ابتدا در شکل ۲ مي توان روند تغييرات افزوده خالص انرژي را به تفكيك هر گلخانه مشاهده نمود كه در آن مي توان به وضوح دید كه كداميك از گلخانه ها از لحاظ افزایش مقدار محتویات انرژي در محدود مثبت قرار مي گیرند و كداميك از آنها در محدوده منفی قرار خواهند گرفت.

شکل ۲: روند تغييرات افزوده خالص انرژي به تفكيك هر گلخانه
با كمي دقت در نمودار فوق مي توان دید كه گلخانه شماره ۱۵ با افزایش بیشتری در افزوده خالص انرژي بهترین كارايي را در ميان همه گلخانه هاي دیگر از نظر افزایش خالص سطح انرژي دارد و گلخانه شماره ۲۷ نیز کمترین مقدار را دارد .به طور كلي مثبت بودن مقدار افزوده خالص انرژي (بالاتر بودن از سطح صفر نمودار) را مي¬توان به مثبت بودن بهره تبدیل انرژي، در گلخانه تعبیر نمود. همان طور كه از نمودار مشاهده مي شود تنها ۶ عدد از ۳۰ گلخانه مورد مطالعه مقداری بزرگتر از صفر دارند پس مي-توان گفت كه حدود ۲۰ درصد از گلخانه هاي استان به احتمالاً دارای افزوده خالص انرژي مثبت هستند و در حدود ۸۰ درصد آنها نیز دارای افزوده خالص انرژي منفی هستند.

با توجه به توضیحات فوق و همان طور که در جدول۴ مشاهده می گردد مقادیر شاخص های انرژی بسیار پایین و نامطلوب می باشد. بطوریکه مقادیر متوسط انرژی خروجی، افزوده خالص انرژی، نسبت انرژی و بهره دهی انرژی به ترتیب برابر است با : ۱۲۱۸۷۳٫۱۷ مگاژول بر هکتار، ۱۲۲۵٫۴۶- مگاژول بر هکتار، ۰٫۹۸۹۹۲ و ۱٫۲۳۷۴ کیلوگرم بر مگاژول هستند.
بنابراین با توجه به اين نتایج از نظر علمی می¬توان گفت که اکثریت گلخانه های استان کرمانشاه از نظر میزان مصرف، راندمان و کارایی انرژی توجیه پذیر و به صرفه نیستند. دلایل اصلی ایجاد چنین شرایط و وضعیتی در گلخانه های گوجه فرنگی استان کرمانشاه می¬توانند به شرح زیر باشند:
۱- ارزان بودن قیمت نهاده های انرژي در کشور ایران
۲- مصرف بي رويه و خارج از اصول كود ( به ویژه كود نیتروژن)
۳- عدم رعایت اصول صحیح ایزولاسیون گلخانه با محیط خارج
۴- عدم تناسب نوع رقم کاشته شده با شرایط فراهم شده توسط گلخانه دار ( به دلیل سطح پايين اطلاع رسانی و آموزش)
۵- سوء مدیریت در مصرف ساير نهاده های انرژی در گلخانه های استان کرمانشاه
پس از اشاره شدن به افزوده خالص انرژي در نمودار دیگری كه در ادامه آمده مي¬توان روند تغييرات مقدار نسبت انرژي را براي گلخانه هاي مورد مطالعه مشاهده نمود و پس از آن نیز در نمودار دیگری روند تغييرات در بهره دهی انرژي آمده است.

شکل ۳: روند تغییرات در نسبت انرژی به تفكيك گلخانه

شکل ۴: روند تغییرات در افزوده خالص انرژی به تفكيك گلخانه
همانطور كه از شكل شماره ۴ مشاهده مي شود روند تغييرات در این نمودار نیز همانند روند تغييرات در نسبت انرژي است كه این موضوع را مي توانیم در نمودار مقایسه¬ای زیر (شكل ۵ )كه براي هر سه شاخص با هم رسم شده است مشاهده نمود.

شکل ۵: نمودار مقایسه شاخص های انرژی به تفكيك گلخانه
همانطور كه از شکل ۵ مشخص است مي توان روند مشابه تغييرات در نسبت انرژي و بهره دهی انرژي را مشاهده نمود.

نتيجه گيري
در نمودار شکل ۵ مي¬توان به وضوح مشاهده کرد كه گلخانه شماره ۱۵، بالاترین بهره¬دهی انرژي، نسبت انرژي و افزوده خالص انرژي را دارد و مقادیر مربوط به بازدهی انرژي در همه حالات تنها با این تفاوت كه شیب بسیار تند تري را طی مي كند با سایر شاخص¬ها (نسبت انرژي و بهره دهی انرژي) روند تغييرات مشابهی دارد. اما در این مقاله هدف، سنجش روند تغييرات شاخص ها نیست بلکه هدف، تعيين مقدار انرژي مورد نیاز براي تولید جرم واحد محصول است.
متوسط عملکرد گوجه فرنگی استان در گلخانه¬های مورد مطالعه برابر با ۱۵۲۳۴۱٫۴۶۶۷ كيلوگرم در هکتار است و همچنین متوسط انرژی ورودی به گلخانه های مورد مطالعه برابر مقدار ۱۲۳۱۳۴٫۷۲۸۲ مگاژول بر هکتار است و از تقسیم این مقادیر خواهیم داشت:

بنابراین در استان کرمانشاه براي تولید هر كيلوگرم گوجه فرنگی گلخانه ای باید در حدود ۰٫۸۰۸۲ مگاژول انرژي صرف شود. كه اين مقدار در حدود ۰۸۲۸/۰ مگاژول بر كيلوگرم بیشتر از مقدار متوسط جهانی است بنابراین مي توان نتیجه گرفت كه عملکرد مصرف انرژی در استان کرمانشاه پايين تر از عملکرد جهانی مصرف انرژی در تولید این محصول در گلخانه است.
در گلخانه های مورد مطالعه متوسط مقادیر شاخص های بهره دهی انرژی، افزوده خالص انرژی و نسبت انرژی بترتیب برابر شدند با ۱٫۳۲۷ کیلوگرم بر مگاژول، ۱۲۲۵٫۴۲۶- مگاژول بر هکتار و ۰٫۹۸۹۹ که منفی بودن مقدار افزوده خالص انرژی و نسبت انرژی کمتر از یک نشان دهنده عدم کارایی مصرف انرژی در گلخانه های مورد مطالعه می باشد.
پیشنهادات:
۱- پیشنهاد می گردد که مطالعه ای در مورد اثر تغییرات انرژی نهاده های مصرفی به روی مقدار انرژی خروجی و شاخص های بهره دهی انرژی، نسبت انرژی و افزوده خالص انرژی انجام پذیرد تا مشخص گردد که با دامنه وسیع تغییرات انرژی هر یک از نهاده های مصرفی مقدار انرژی خروجی و شاخص های فوق چه تغییری خواهند داشت.
۲- گلخانه ها را از نظر اقتصادی ( میزان مصرف انرژی ) با یکدیگر مقایسه شوند.

۳- پیشنهاد می¬گردد در تحقیق دیگری اثر ارقام مختلف بذر گوجه¬فرنگی به روی عملکرد محصول(انرژی خروجی در واحد سطح ) مورد مطالعه قرار گیرد زیرا ممکن است برخی از ارقام بذر گوجه فرنگی عملکرد بیشتری در واحد سطح داشته باشند به طوری که مقادیر منفی افزوده خالص انرژی حاصل نگردد.
۴- نصب جداره دوم ( احداث گلخانه هاي دو لايه ) جهت كاهش كلي مصرف انرژي

۵- پايين آوردن دماي شب گلخانه ( بعد از غروب تا طلوع مجدد آفتاب ) تا حد تحمل گياه
۶- آموزش اصولي متقاضيان احداث گلخانه در مورد سيكل زندگي گياه، مصرف انرژي و نحوه جذب عناصر توسط گياه در خاك

فهرست منابع
۱٫ الماسی،م.و.ش. کیانی ،ن . لویمی . ۱۳۷۸ . مبانی مکانیزاسیون . انتشارات حضرت معصومه .
۲٫ الماسی ، جوادی ، رحمتی . ۱۳۸۴ . تعیین روشهای اندازه گیری و طبقه بندی شاخصها انرژی و استاندارد های مورد لزوم آن ، شماره ثبت ۱۱۸۶ . سازمان تحقیقات و آموزش کشاورزی.
۳٫ کوچکی ، ع . و . م . حسینی . ۱۳۷۳ . کارایی انرژی در اکوسیستمهای کشاورزی . انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد .
۴٫ کوچکی ، ع . ۱۳۶۸ غذا و انرژی در جامعه (نگرشی اکولوژیک بر نقش انرژی در تولید غذا ) . انتشارات جاوید .
۵٫ ماینارد . لورنز نات . ۱۳۶۴ . از باغچه منزل تا کشاورزی صنعتی .تصدیقی ، م . چاپخانه گلشن .
۶٫ Avlani,P.K.,And W. J Chanceller.1977.Energy Requirements For Wheat Production And Use In California, Transaction of the ASAE. 781-784.
7. Bakker, R. 1999. Effect of Greenhouse Construction on Future Energy Consumption in Greenhouse Rapport Landbouw Economisch Institute Lei, No. 1.99.06, 58pp.
8. Bender, M. 2001. Energy Ratios for Mixed Crops. Energy Agriculture. Vol.3. Pp 120-132.
9. Bridges. T. C., And E. M. Smith. 1979. A Method for Determining the Total Energy Input for Agricultural Practices. Transaction of the ASAE. 781-748.
10. Canakci, M., M. Topakci, I. Akinci and A. Ozmerzi, 2005. Energy Use Pattern of Some Field Crops and Vegetable Production: Case Study for Antalya Regions. Turkey. Energy Conversion and Management, Vol.46. Pp 366- 655.
11. Conforti, P. And M. Ciampietro. 1997. Fossil Energy Use in Agriculture: An International Comparison. Agriculture, Ecosystems and Environment, Vol.65. Pp 231- 243.
12. Elbatawi, I. E. A. K. Mohri, K. Namba. 1998. Utilization of Solar Energy for Heating a Greenhouse at Nighttime, Proceedings 26th International Symposium On Agricultural Engineering , Opatija , Croatia, 3-6 February 1998, 117-124
13. Galvani, E .And J. F. E .Scobedo. 2001. Energy Balance in Cucumber Crop in Greenhouse and Field Conditions. Bragantia, 60 (2):127-137.
14. Hatirli, S.2004. Energy Inputs and Yield in Greenhouse Tomato Production. University Of Suleyman Demirel. Faculty of Agriculture. Antalya. Turkey
15. Hulsbergen. K. J., B.Feil and W. Diepenbrock. 2002., Rates Of Nitrogen Application Required Achieving Maximum Energy Efficiency For Various Crops: Result Of A Long Term Experiment. Field Crops Research, Vol. 77. Pp. 113-135.
16. Hulsbergen. K. J., B.Feil, S. Biermann, G. 2001. A Method of Energy Balancing In Crop Production. Agriculture, Ecosystems and Environment, Vol. 86.
17. Kitani, D. Van, L. De Cock, D. N Lierde and L. De Cock. 1999 .Energy Consumption in Belgian Glasshouse Horticulture, No. An 83, 70 Pp.
18. Lierde, D. Van, L. De Cock Loewer .1977 .Beef Production of Beef with Minimum Grain and Fossil Energy Input. Vol.: (1, 2 And 3) Report to N. S. F.
19. Nieuwkoop , P .Van , N .Van Der Velden , A . P. Verhaegh and P. Van Nieuwkoop .1998. Energy Consumption in Greenhouses. Meddling Landbouw Economisch Institute, No. 624 ,
20. Pan, Q., Z. D. Huang, C. W. Ma and Y. C. Li .1999. Study on the Energy Conservation of Hubei – Type Multispan Plastic Greenhouse and Its Operation. Transaction Of The Chinese Society Of Agricultural Engineering , 15(2): 155-159
21. Pervanchon. 2002. Assessment of Energy Use in Arable Farming Systems By Means Of an Agro-Ecological Indicator. The Energy Indicator, Agriculture System,72,149-172
22. Pita, G. P. A., M. Pontes, A Vargues and L. F. M. Marcelis. 1998 Mediterranean Greenhouse Energy Balance. Second International Symposium On Models For Plant Growth, Environmental Control And Farm Management In Protected Cultivation, Wageningen, Netherlands , 25-28 August 1997 , Acta Horticulture, No . 456,375-382.
23. Saye, A., W .K. P. Van Loon, G. P. A. Bot, H. F. De Zwart, M .Teitel(Ed.) And B. J . Bailey.2000.T the Solar Greenhouse: A Survey of Energy Saving Methods. Proceedings Of The International Conference And British – Israeli Workshop On Greenhouse Techniques Toward The 3rd Millennium , Haifa , Israel , 5-8 September , 1999, Acta Horticulture , No .
Study and determination of energy consumption to produce tomato in the greenhouse of Kermanshah province
f.pashaee , M. H. Rahmati , P.pashaee

Abstract:
With increasing world population and limitation in extension of agricultural lands, only increasing yield per hectare can be a solution to provide nutrition of world people. Construction of greenhouse is one way to increase yield per area unite. However, energy limitation also is a problem to produce crops. So that in producing agricultural crops should be considered energy consumption value. Therefore, with considering high energy consumption in green house crops it was necessary to study and determine energy consumption in producing greenhouse crops. Thus, in order to determine value of energy consumption for producing one kilogram tomato and determination of energy indices in cultivating tomato at greenhouse in 2006, thirty tomato greenhouse was considered, in Kermanshah province. These greenhouses from aspect of energy consumption were studied and evaluated. The greenhouses were almost similar and their constructions were same and other used systems in these greenhouses were the same and just greenhouse management systems were different. To conduct this study at first, a question from was designed. Then interview has been done with greenhouse holder and these questionnaire forms have been filled for all greenhouses (30 greenhouses). Thus, requirement information to calculate energy consumption factors and energy indices were determined. In this study, excel software was used to draw different charts, graphs and Statistical analysis. Obtained results indicated that in chosen greenhouses, average consumption energy to produce one kilogram was 0.808 MJ. Average value of energy productivity, net energy gain and energy ratio respectively were 1.34, -1225.426 and 0.9899. Therefore, the above values of energy indices were indicated that energy efficiency is low at studied greenhouses in Kermanshah province. However, since prices of energy factors are low and price of produced tomato is high thus, cultivation and production of greenhouse tomato is economic in Kermanshah province.
Results of this study indicated that with changing greenhouse cultivation management and improvement of cultivation methods and use of suitable varieties of tomato seeds could optimize energy consumption and energy indices in tomato greenhouses of Kermanshah province.