الگوی مصرف انرژی و تحلیل حساسیت نهاده‌َهای انرژی برای تولید زعفران در ایران

سابقه و هدف: زعفران، یکی از گیاهان بومی و گران‌قیمت ایران است که کاشت آن سابقه‌ای بسیار قدیمی دارد. هدف از این پژوهش، تعیین الگوی مصرف انرژی و بررسی رابطه بین انرژی ورودی و عملکرد، برای تولید زعفران در غرب استان اصفهان می‌باشد. مواد و روش‌ها: در این تحقیق اطلاعات مورد نیاز به‌وسیله پرسش‌نامه و مصاحبه حضوری با کشاورزان جمع‌آوری شد. نهاده‌های مورد بررسی شامل نیروی کارگری، ماشین، سوخت دیزل، کودهای شیمیایی و آلی، آب آبیاری، الکتریسیته و انرژی بذر (پیاز) بودند. معادل انرژی هر یک از نهاده‌ها با ضرب مقدار مصرف نهاده‌ها در هم‌ارز انرژی آن محاسبه شد. براساس معادل‌های انرژی ورودی و خروجی، شاخص‌های انرژی مانند نسبت انرژی (بازده مصرف انرژی)، بهره‌وری انرژی و انرژی ویژه محاسبه گردید. بازده انرژی از تقسیم انرژی خروجی به انرژی ورودی بدست می‌آید. به منظور تعیین رابطه ریاضی بین ورودی‌های انرژی و عملکرد از تابع تولید کاب-داگلاس در این مطالعه استفاده شد. نتایج: براساس نتایج این تحقیق، پیاز مورد استفاده برای کشت (بذر) (54.11%) پرمصرف‌ترین نهاده در تولید زعفران می‌باشد و پس از آن کود دامی (13.51%) و برق (11%) است. نسبت انرژی‌های تجدیدپذیر در زعفران بیشتر از انرژی‌های تجدید‌ناپذیر مصرفی بود. دو روش برای محاسبه بازده مصرف انرژی در زعفران وجود دارد: اولی براساس کل خروجی زعفران مانند کلاله، برگ و پیاز است و دومی فقط کلاله زعفران در نظر گرفته می‌شود. به دلیل بازده بسیار پایین کلاله در زعفران، بازده مصرف انرژی در روش دوم نسبت به روش اول بسیار جزئی است. در این مطالعه، بازده مصرف انرژی تنها براساس کلاله زعفران 0.200 بود. مقدار R2 برای مدل کاب-داگلاس براساس مصرف انرژی 0.84 برآورد شد که نشان می‌دهد این مدل توانایی پیش‌بینی و توضیح 84% تغییرات عملکرد توسط 5 نهاده نیروی کارگری، آب آبیاری، ماشین‌ها، کودهای شیمیایی و حیوانی را دارد. نتایج تابع کاب-داگلاس نشان داد که انرژی ورودی نیروی انسانی، ماشین‌آلات، کودهای شیمیایی و حیوانی و آب برای آبیاری بر عملکرد تأثیر معنی‌داری دارد. نتایج حاصل از تحلیل حساسیت نشان داد که از بین انرژی‌های ورودی، انرژی نیروی انسانی بیشترین مقدار MPP را به خود اختصاص داد. همچنین انرژی نیروی انسانی بیشترین اثر (0.87) را در مقایسه با سایر منابع در تولید زعفران داشت. نتیجه‌گیری: نتایج این مطالعه نشان داد که کل انرژی مصرفی برای تولید محصول زعفران 138319 مگا ژول در هکتار بدست آمد. سهم انرژی‌های تجدیدپذیر برای تولید زعفران 16.46% بود. بازده مصرف انرژی، بهره‌وری انرژی، انرژی ویژه و انرژی خالص تولید زعفران به‌ترتیب 3.7، 0.24 کیلوگرم بر مگاژول، 4.8 کیلوگرم بر مگاژول و 377600 مگاژول بر هکتار بدست آمد.

This study aims to analyze the patterns of energy use in saffron cultivation and explore the relationships between energy inputs and yield in the west of Isfahan province, Iran. Methodology: This research gathered the necessary data through questionnaires and interviews with saffron farmers. The inputs analyzed in the study included human labor, machinery, diesel fuel, chemical and organic fertilizers, irrigation water, electricity, and seed energy. The energy equivalent for each input was determined by multiplying the input quantities by their respective energy coefficients. Based on the energy equivalents of both inputs and outputs, key energy indices such as energy ratio (energy use efficiency), energy productivity, and specific energy were calculated. The energy ratio (energy use efficiency) was calculated using the formula: Energy Ratio = Energy Output (MJ ha⁻¹) / Energy Input (MJ ha⁻¹). To establish a mathematical relationship between energy inputs and yield, the Cobb-Douglas production function was applied. The results of this study indicated that the total energy consumed in saffron production was 138,319 MJ/ha. Of this, renewable energy accounted for 16.46% of the total energy used. The key energy indices for saffron production were as follows: energy use efficiency was 3.7, energy productivity was 0.24 kg MJ⁻¹, specific energy was 4.8 MJ kg⁻¹, and net energy was 377,600 MJ ha⁻¹. These values provide a comprehensive overview of the energy dynamics involved in saffron cultivation, highlighting both the energy intensity and efficiency of the production process.