Document Type : Research Paper
Authors
1 Department , Agronomy, Faculty of Agriculture, Lorestan University of Khorramabad-Iran
2 Department of Agronomy, College of Agriculture, University of Zabol, Zabol, Iran
3 Unit of Agroecology, Department of Agronomy, Faculty of Agriculture, University of Zabol, Zabol, Iran
4 University of Rhode Island, Department of Mechanical, Industrial and Systems Engineering, 2 East Alumni Avenue, Kingston, RI 02881 USA
5 Department of Agronomy, College of Agriculture, University of Khorramabad, Khorramabad, Iran
Abstract
Keywords
مقدمه
استفاده روزافزون از محصولات فرعی مراتع نظیر بهره‌برداری از گیاهان دارویی عرصه‌های طبیعی، نقش این گیاهان را در چرخه اقتصاد جهانی پررنگ‌تر کرده است، به طوری که مصرف رو به تزاید این گیاهان، تنها اختصاص به کشورهای در حال توسعه ندارد (کنشلو و همکاران 2014). با توجه به اینکه بخش اعظم گونه‌های دارویی-صنعتی از طبیعت جمع‌آوری می‌شود افزایش تقاضا برای این گیاهان، باعث فشار بر بوم‌نظام‌های طبیعی این گیاهان شده و جمعیت وحشی بسیاری از گیاهان دارویی به شدت در حال کاهش است (چن و همکاران 2016). بنابراین به منظور حفظ ذخایر ژنتیکی این گونه‌های گیاهی ارزشمند در عرصه‌های طبیعی و تأمین نیاز بازار به این گیاهان در بلندمدت، لازم است به جای جمع‌آوری غیر اصولی و تخریب بوم‌نظام‌های طبیعی محل رویش آنها، اقدام به تولید این گیاهان در نظام‌های زراعی به شیوه پایدار نمود (لمبرت 2002).
گیاه موسیر (Allium hirtifolium Boiss) از مهمترین گونه‌های دارویی و صنعتی ایران است. بخش زیادی از نیاز صنایع غذایی و دارویی به این گیاه با ارزش هنوز از طبیعت استحصال می‌شود. برداشت بی‌رویه موجب تخریب رویشگاه‌های طبیعی و ایجاد خطر انقراض برای موسیر می‌شود (خیرخواه و همکاران 2016). به دلیل جوابگو نبودن میزان تولید موسیر در رویشگاه‌های طبیعی برای تامین نیاز صنایع غذایی و دارویی، احتمال انقراض آن بر اثر استفاده بی رویه وجود دارد، لذا محققین، کاشت و تولید گیاهان داروییِ در معرض خطر را در بوم‌نظام‌های زراعی ضروری می‌دانند (ابراهام و وسابالو 2015).
حفظ و ایجاد پایداری نیاز به ارزیابی وضعیت پایداری از طریق روش‌های صحیح و جامع دارد (کوئینترو-انگل و گونالز-اسودو 2018). برای تحقق کشاورزی پایدار تا‌کنون رویکرد‌‌ها و رهیافت‌های مختلفی نظیر کشاورزی کم‌نهاده، کشاورزی سنتی، کشاورزی اکولوژیکی، کشاورزی حفاظتی و نظایر آن مطرح شده است (ژانگ و همکاران 2018). از راه‌‌کارهای توسعه کشاورزی و پایداری، توجه به تعاملات انرژی و محیط زیست است. از روش‌های نوین در ارزیابی پایداری بر اساس برآورد کمی و کیفی انرژی، تحلیل‌های بیوترمودینامیک از جمله تحلیل امرژی است (ادوم 2007). استفاده از روش‌های جامع سنجش پایداری، با در نظر داشتن ابعاد اکولوژیکی، اقتصادی و اجتماعی، منجر به ارائه اطلاعات مفید در خصوص مدیریت صحیح بوم‌نظام‌های کشاورزی می‌شود (امیری و همکاران 2019).
مطالعاتی در خصوص بررسی پایداری بوم‌نظام‌های گیاهی با استفاده از تکنیک تحلیل امرژی در دنیا انجام شده است. لو و همکاران (2017) به ارزیابی تالاب‌های احیاء شده در چین به روش تلفیق ارزیابی اقتصادی و تحلیل امرژی پرداختند. آنها به این نتیجه رسیدند که تحلیل امرژی و ارزیابی اقتصادی، درک جامع و کاملی از وضعیت زیست‌محیطی و اقتصادی نظام‌ها را در بعد زمان و مکان بیان می‌کند. آنها همچنین بیان کردند شیوه تولید و خصوصیات نظام‌های کشاورزی، منجر به اثرات زیست‌محیطی و پایداری در مقیاس‌های مکانی و زمانی متفاوت خواهد شد. در مطالعه ارزیابی پایداری بین چهار نظام تولید محصولات گلخانه‌ای در ایران، گیاهی که طول دوره رشد طولانی‌تری داشت و بیشتر از انرژی‌های رایگان محیطی بهره‌مند شده بود، بر اساس شاخص‌های امرژی محاسبه شده، پایداری بیشتری نشان داد (اصغری پور و همکاران 2020). با مقایسه نظام‌های تولید مکانیزه و سنتی تولید کلزا در ایران بر اساس برآورد تابع تولید و تحلیل امرژی، بخش مهمی از ناپایداری نظام‌های مکانیزه، به کاهش شدید موادآلی خاک نسبت داده شد (امیری و همکاران 2020). نتایج مقایسه سه نظام تولیدی سیر، پیاز و گندم بر اساس تلفیق تحلیل امرژی و اقتصادی نشان داد که روند مطلوبیت در عملکرد اقتصادی و عملکرد زیست‌محیطی طی فرآیند تولید در نظام‌های مورد بررسی دارای تناقض است (یاسینی و همکاران، 2020). در تحقیقی مقایسه نظام‌های تولید مکانیزه، سنتی و روش حفاظتی تولید موسیر در ایران، حاکی از پایداری سیستم حفاظتی تولید موسیر بود (امیری و همکاران، 2021)
در این تحقیق به منظور ارزیابی و مقایسه پایداری تولید در دو بومنظام زراعی به شیوه حفاظتی و رویشگاه طبیعی تولید موسیر در شهرستان الشتر، استان لرستان سعی می‌شود که فعالیت‌های انسان در این دو نظام به زبان ترمودینامیک (امرژی) برگردانده شود تا ضمن اینکه پایداری به شیوه‌ای کارآمد، با شاخص‌های مختلف کمی و کیفی سنجیده می‌شود، به موارد قابل مدیریتی برسد که منجر به یافتن معرف‌ها و راهبردهایی جهت دستیابی به پایداری در بوم‌نظام‌های تولیدی کشاورزی شوند.
مواد و روش‌ها
توصیف مناطق مورد مطالعه
در این پژوهش، یک هکتار نظام زراعی تولید موسیر با شیوه مدیریت حفاظتی واقع در روستای کمرسیاه شهرستان الشتر با مختصات 1514/48 درجه شرقی و 4921/33 درجه شمالی و ارتفاع 1567 متر از سطح دریا و یک بومنظام طبیعیِ موسیر در منطقه ورتختان شهرستان الشتر در مختصات 2129/48 درجه شرقی و 4340/33 درجه شمالی با ارتفاع 2300 متر از سطح دریا در سال زراعی 1399-1398 تحلیل شد. انتخاب روش کشاورزی حفاظتی، به دلیل شباهت بیشتر این روش به شرایط رویشگاه طبیعی در مقایسه با سایر روش‌های متداول و مکانیزه تولید موسیر در نظام‌های زراعی بود (هاینس و نایدو 1998). میانگین بلند مدت بارندگی سالانه شهرستان الشتر 1/444 میلی‌متر و میانگین تبخیر سالانه 9/1428 میلی‌متر است. حداکثر و حداقل دمای مطلق ثبت شده در الشتر به‌ترتیب 2/42 و 2/24- درجه سانتیگراد است. آب و هوای منطقه، نیمه‌مرطوب با تابستان معتدل و زمستان سرد و 185 روز خشک است (سالنامه آماری استان لرستان 2016). بافت خاکِ سایت بوم‌نظام‌زراعی از نوع لومی‌رسی و بافت خاک رویشگاه طبیعی از نوع لومی‌شنی است. اسیدیته خاک نظام زراعی و نظام طبیعی به‌ترتیب 8/7 و 7/6 است. هدایت الکتریکی خاک بومنظام زراعی و طبیعی به‌ترتیب 2 و 6/1 dS m-1 است. مشخصات دو نظام زراعی حفاظتی و رویشگاه طبیعی گیاهان موسیر وحشی در جدول 1 ارائه شده است.
جمع‌آوری داده‌ها
برای انجام این مطالعه کلیه نهاده‌های محیطی رایگان و نهاده‌های استحصال شده از اقتصاد انسانی غیر‌رایگان اعم از تجدیدپذیر و تجدیدناپذیر در سال 1399-1398 برای هر دو نظام زراعی و طبیعی اندازه‌گیری و برآورد گردید. منابع محیطی تجدیدپذیر (R)، شامل نور خورشید، باد، باران، آب رودخانه و تبخیر و تعرق؛ منابع محیطی تجدیدناپذیر (N0)، شامل فرسایش و تلفات مواد آلی خاک؛ منابع خریداری شده تجدیدپذیر (FR)، شامل: 25 درصد پیازچه و 10 درصد نیروی کارگری؛ منابع خریداری شده تجدیدناپذیر (FN)، شامل ماشین آلات کشاورزی، سوخت فسیلی، 90 درصد نیروی کارگری و 75 درصد بذر مصرفی در نظر گرفته شد (اصغری پور و همکاران 2019). داده‌های خام منابع طبیعی تجدیدپذیر، از جمله تابش خورشید، بارش و باد، از ایستگاه هواشناسی الشتر به دست آمد.
در مطالعه حاضر میزان تغییرات مواد آلی خاک با توجه به شیوه تولید دو نظام متفاوت بود. بدین ترتیب که رویشگاه طبیعی بدون تلفات مواد آلی خاک و نظام حفاظتی نه تنها تلفات مواد آلی خاک نداشت بلکه افزایش مواد آلی خاک نیز مشاهده شد. روش اندازه‌گیری تغییرات موادآلی خاک در مطالعه امیری و همکاران (2019) آمده است. میزان فرسایش خاک با استفاده از مدل USLE‐M تخمین زده شد (کینل و ریس 1998). جریان خروجی (Y) رویشگاه طبیعی شامل محصول تازه موسیر و در نظام حفاظتی علاوه بر محصول تازه موسیر، شامل افزایش مواد آلی خاک نیز بود.
|
جدول 1- مقایسه شیوه تولید در نظام زراعی حفاظتی و رویشگاه طبیعی تولید موسیر |
||
|
دوره رشد (روز) |
رویشگاه‌طبیعی |
زراعی به شیوه حفاظتی |
|
روش آماده‌سازی زمین |
154 ( تاریخ رویش اول اسفندماه، تاریخ برداشت 30 تیرماه) |
264 ( کاشت 10 آبانماه و برداشت آخر تیرماه) |
|
روش کاشت |
- |
بدون شخم و تنها ایجاد خراش در خاک |
|
روش آبیاری |
- |
به صورت دستی |
|
روش داشت |
- |
غرقابی |
|
روش برداشت |
- |
به صورت دستی |
|
تغییرات ماده آلی طی فصل رشد (درصد) |
به صورت دستی |
به صورت دستی |
|
تناوب زراعی |
صفر |
1/0+ |
|
درآمد خالص (دلار) |
- |
نخود، موسیر، گندم |
|
وضعیت بقایای محصول قبلی در مزرعه |
1696 |
5027 |
|
دوره رشد (روز) |
پوشش مرتعی |
باقیمانده بقایای گیاه قبلی بیش از % 30 |
روش تحلیل محض امرژی
از ابزار‌های ترمودینامیکی جهت ارزیابی پایداری نظام‌های تولید، تحلیل امرژی است. امرژی به‌عنوان حافظه انرژی تلقی می‌شود (کمپل 2008). تحلیل امرژی دربرگیرنده بررسی‌های اقتصاددانان، اکولوژیست‌ها و ارزیابان انرژی از نظام‌ها است (کمپل و اهرت 2009). با تحلیل امرژی یک بومنظام، می‌توان با دیدگاهی طبیعت‌محور، تمام ورودیهای تجدیدپذیر و تجدیدناپذیر رایگان، انرژی‌های خریداری‌شده و خدمات را ارزیابی و پایداری بوم نظام تولیدی را از لحاظ مصرف انرژی تبیین کرد (یوئی و همکاران 2016). قوانین و روش‌های محاسبه امرژی در مطالعات متعددی ارائه شده است (اودوم 1996، اودوم و براون 2000).
اولین قدم در تحلیل امرژی، ترسیم دیاگرام انرژی بر مبنای نمادهای جریان انرژی معرفی شده توسط اودوم است (اودوم 1983). این دیاگرام‌ها مرزهای نظام‌ها، اجزاء اصلی، ارتباط بین آنها و جریان های مواد و انرژی‌های تجدیدپذیر یا تجدیدناپذیر، محلی یا وارداتی را نشان می‌دهد. شکل‌های 1 و 2 نمودار زبان مفهومی نظام‌های انرژی در بومنظام زراعی تولید موسیر و رویشگاه طبیعی موسیر وحشی را نشان داده است. دومین گام برای تحلیل امرژی، ایجاد جداول ارزیابی امرژی است (جدول‌های 3 و 4). تمامی جریان‌های ورودی (U) پس از تبدیل به یکی از سه واحد ژول، گرم و پول با ضرب در ضرایب تبدیل مربوطه (مقدار امرژی واحد هر ورودی یا UEV[1]) که در مطالعات قبلی به دست آمده است، به واحد یکپارچه ام‌ژول خورشیدی تبدیل شده است. روش محاسبه جریان منابع ورودی در سیستم زراعی حفاظتی و رویشگاه طبیعی تولید موسیر در جدول 2 ارائه شده است.
روش محاسبه شاخص و استانداردهای امرژی
با توجه به درصد تجدیدپذیری متفاوت جریان‌های ورودی، می‌توان با محاسبه انواع نسبت‌های ورودی و خروجی‌های هر نظام، شاخص‌های مختلفی را برای ارزیابی زیست‌محیطی، اقتصادی، اجتماعی و حتی کیفیت محصولات تولیدی بوم‌نظام‌ها به‌دست آورد و از این شاخص‌ها در تحلیل نظام‌ها بهره برد (اورتگا و همکاران 2005، لو و همکاران 2010، لو و همکاران 2018، جعفری و همکاران 2018، امیری و همکاران 2019).
در این مطالعه از شاخص‌های ارزش واحد امرژی (UEV)، امرژی ویژه (SE[2])، نسبت امرژی به پول (EMR[3])، درصد امرژی تجدیدپذیر ([4]%R)، راندمان استفاده از منابع یا نسبت عملکرد امرژی (EYR[5])، نسبت سرمایه‌گذاری امرژی (EIR[6]) ، کسر مبادله امرژی (EER[7])، نسبت بار محیط‌‌زیستی (ELR[8]) و شاخص امرژی سلامت تولید (EIPS[9]) برای مقایسه دو نظام مختلف تولید موسیر استفاده شد. مشخصات و فرمول محاسبه شاخص‌های امرژی مورد استفاده در این مطالعه در جدول 3 ارائه شده است.
|
جدول 2- روش محاسبه جریان منابع ورودی (ژول و کیلوگرم در هکتار) در سیستم زراعی حفاظتی و رویشگاه طبیعی تولید موسیر |
|
|
روش محاسبه |
آیتم‌ها |
|
انرژی خورشید در طول دوره رشد (J m-2) × (۱- سپیدایی) |
انرژی خورشید (J ha-1) |
|
ژئوتروپیک باد (m s-1)× طول دوره رشد (s) × ضریب کشش (002/0) |
باد، انرژی جنبشی (J ha-1) |
|
10000 × انرژی آزاد گیبس (J kg-1)× چگالی (kg m-3) × تبخیروتعرق (m yr-1) |
باران، انرژی پتانسیل شیمیایی (J ha-1) |
|
10000 × انرژی آزاد گیبس (J kg-1)× مقدار آب مصرفی (m3m-2) × (1000 kg m-3) |
انرژی آب رودخانه (J ha-1) |
|
10000 × انرژی آزاد گیبس (J kg-1)× مقدار تبخیر (m yr-1) × چگالی (kg m-3) |
تبخیر و تعرق (J ha-1) |
|
10000 × مقدار خاک فرسایش یافته در واحد سطح (g m-2 yr-1)× درصد ماده آلی خاک× محتوای انرژی مواد آلی خاک(kcal gr-1) × J kcal-14186 |
فرسایش خاک (J ha-1) |
|
10000 × عمق (m) × تراکم توده خاک (kg.m-3) × درصد تغییر ماده آلی خاک کاهش وزن ماده آلی خاک (kg ha-1) × 5400 (kcal kg-1) × 4186 (J kcal-1) |
تغییرات ماده آلی خاک (kg ha-1) |
|
Σ (ساعات کاری در طول سال / عمر اقتصادی / ساعت کار در مزرعه × فولاد) |
ماشین‌آلات کشاورزی (g ha-1) |
|
متوسط مقدار مصرفیkg ha-1) × ) ×107× 67/3 (J kg-1) |
سوخت ماشین‌آلات (J ha-1) |
|
متوسط مقدار مصرفی (kWh ha-1) × 106×6/3 (J kWh-1) |
الکتریسیته (J ha-1) |
|
شکل 1- دیاگرام جریان امرژی نظام‌های حفاظتی تولید موسیر در الشتر، استان لرستان
|
|
شکل 2- دیاگرام جریان امرژی رویشگاه طبیعی تولید موسیر در الشتر، استان لرستان
|
|
جدول 3- مشخصات شاخص‌های امرژی مورد استفاده برای ارزیابی نظام‌های حفاظتی و طبیعی تولید موسیر |
||
|
خصوصیات |
رابطه |
شاخص‌های مبتنی بر امرژی |
|
نسبت انرژی مورد نیاز برای ساخت یک محصول یا خدمات به انرژی موجود است. |
UEV = U /Output |
ضریب تبدیل Transformity (sej J-1) |
|
نسبت امرژی مورد نیاز برای ساخت یک محصول به زیست توده است. |
SE = U / Output |
امرژی ویژه Specific Emergy (sej g-1) |
|
سرمایه گذاری امرژی به ازای هر دلار سود خالص. |
EMR = U/net profit
|
نسبت امرژی به پول Emergy to Money ratio (sej $-1) |
|
این شاخص میزان وابستگی هر سیستم به انرژی های تجدیدپذیر را کمی می کند. |
%R = (R + FR)/ U ×100 |
درصد تجدیدپذیری امرژی Emergy Renewability |
|
نسبت کل امرژی را به امرژی خریداری‌شده محاسبه می‌کند. این نسبت، میزان ورودی منابع مصرف‌شده (کل خروجی) در هر واحد سرمایه گذاری به‌عمل آمده توسط سیستم را ارزیابی می کند. |
EYR = U / (FN + FR) |
نسبت عملکرد امرژی Emergy Yield Ratio |
|
نسبت منابع امرژی خریداری‌شده خارح از سیستم نسبت ورودیهای تجدیدپذیر محیطی. |
EIR = (FN + FR) / R |
نسبت سرمایه گذاری امرژی Emergy Investment Ratio
|
|
با تقسیم کل امرژی مصرفی در تولید بر امرژی دریافتی از بازار محاسبه می‌شود |
EER = U / YM |
نسبت تبادل امرژی Emergy Exchange Ratio
|
|
هر چه مقدار این شاخص بیشتر باشد ، فشار محیطی بر زمین کشت بیشتر و پایداری سیستم ضعیف است.معکوس پایداری را نشان می‌دهد. |
ELR = (FN + N0) /(R + FR) |
نسبت بار زیست محیطی Environmental Loading Ratio |
|
این شاخص اثر کودهای شیمیایی ، سموم دفع آفات و علف کش ها را برسلامت محصول ارزیابی می کند. |
EIPS=1 − [C / (FN + FR)] |
شاخص امرژی سلامت تولید Emergy index of agricultural product safety |
|
U = FN + FR + R+ N0 |
||
|
ارزش بازاری عملکرد اقتصادی YM: عملکرد اقتصادی E: |
||
|
مجموع امرژی علف کش، آفت کش و کود شیمیایی C: |
||
نتایج و بحث
ساختار استفاده از امرژی
جدول 4 جریان ورودیهای محیطی رایگان، خریداری‌شده و خروجی‌ها را بر اساس واحدهای فیزیکی برای دو نظام زراعی و رویشگاه طبیعی تولید موسیر نشان می‌دهد. شکل 3 ساختار دسته‌بندی‌شده ورودیهای امرژی دو نظام مختلف تولید موسیر مورد مطالعه را نشان می‌دهد. ورودی امرژی کل نظام زراعی و رویشگاه طبیعی موسیر، در این مطالعه به‌ترتیب 1016×60/8 و 1015×16/3 sej ha-1 تخمین زده شد. مقایسه مقادیر امرژی ورودی نظام‌های مورد مطالعه نشان می‌دهد که امرژی کل ورودی در نظام زراعی، بیش از 27 برابر رویشگاه طبیعی است. در تحلیل امرژی نظام تولید ذرت در چین، امرژی ورودی 1016×38/1 sej ha-1 محاسبه شد (ژانگ و همکاران 2012). همچنین در مطالعه جیانتی و همکاران (2011) در نظام تولید قهوه در عرصه‌های طبیعی برزیل جریان ورودی به نظام تولید 1015×25/8 sej ha-1 گزارش گردید.
جریان خروجی رویشگاه طبیعی فقط مربوط به تولید محصول موسیر بود، اما در نظام حفاظتی علاوه بر تولید محصول موسیر، افزایش مواد آلی خاک نیز از خدمات این بومنظام بشمار آمده و به عنوان بخشی از خروجی نظام حفاظتی است (جدول 4). مشابه این نتیجه در ارزیابی خدمات بومنظام تولید قهوه در عرصه‌های حفاظت شده برزیل مشاهده شد که یکی از خدمات با ارزش در نظام مربوطه، حفاظت خاک بیان شد (جیانتی و همکاران 2011). مقایسه جریان ورودی دو نظام مورد بررسی بیانگر دانسیته جریان امرژی ([10]ED) بیشتر در نظام زراعی نسبت به بومنظام رویشگاه طبیعی است. ED بیشتر، استرس بالای اعمال‌شده توسط نظام به محیط و پایداری کمتر را نشان می‌دهد (بیزیگالو و همکاران 2008).
|
جدول 4- جریان‌های ورودی از منابع طبیعی و اقتصادی در نظام‌های حفاظتی و طبیعی تولید موسیر (واحد در هکتار) |
|||||||
|
رویشگاه طبیعی |
نظام زراعی حفاظتی |
درصدتجدید پذیری |
|
واحد |
آیتم‌ها |
|
|
|
|
|
جریان‌های محیطی تجدیدپذیر (R) |
|||||
|
1013×55/3 |
1013×30/4 |
1 |
|
J |
انرژی خورشیدی |
|
|
|
1010×44/5 |
1010×92/5 |
1 |
|
J |
انرژی جنبشی باد |
|
|
|
109×95/9 |
1010×62/2 |
1 |
|
J |
انرژی شیمیایی باران |
|
|
|
1010×18/1 |
1010×98/2 |
1 |
|
J |
تبخیر و تعرق |
|
|
|
100×00/0 |
1010×83/3 |
1 |
|
J |
آب رودخانه |
|
|
|
105×82/3 |
105×82/3 |
|
|
جریان‌های محیطی تجدیدناپذیر (N0) |
|||
|
100×00/0 |
100×00/0 |
0 |
|
J |
تلفات مواد آلی خاک |
|
|
|
106×10/1 |
106×21/1 |
0 |
|
g |
فرسایش خاک |
|
|
|
|
|
|
|
جریان‌های خریداری شده (FR & FN) |
|||
|
108×27/6 |
109×10/1 |
1/0 |
|
J |
نیروی انسانی |
|
|
|
100×00/0 |
102×80/7 |
0 |
|
g |
ماشین آلات |
|
|
|
100×00/0 |
108×88/3 |
0 |
|
g |
سوخت‌های فسیلی و روغن |
|
|
|
100×00/0 |
108×20/3 |
25/0 |
|
Rial |
بذر |
|
|
|
|
|
|
|
خروجی‌ها |
|||
|
106×00/2 |
106×00/8 |
|
|
g |
عملکرد اقتصادی |
|
|
|
1010×25/3 |
1011×30/1 |
|
|
J |
|
||
|
106×20/4 |
|
|
g |
افزایش مواد آلی |
|
||
|
|
1010×49/9 |
|
|
J |
|
||
|
جدول 5- تحلیل امرژی و ساختار ورودی نظام‌های حفاظتی و طبیعی تولید موسیر (sej. ha-1) |
|||||
|
رویشگاه طبیعی |
نظام زراعی حفاظتی |
ضریب تبدیل امرژی |
آیتم‌ها |
|
|
|
جریان‌های محیطی تجدیدپذیر (R) |
|||||
|
1013×55/3 |
1013×30/4 |
100×00/1 |
انرژی خورشیدی |
|
|
|
1013×80/6 |
1013×40/7 |
103×25/1 |
انرژی جنبشی باد |
|
|
|
1014×24/2 |
1014×90/5 |
104×25/2 |
انرژی شیمیایی باران |
|
|
|
1014×40/3 |
1014×58/8 |
104×88/2 |
تبخیر و تعرق |
|
|
|
100×00/0 |
1015×38/1 |
104×61/3 |
آب رودخانه |
|
|
|
1014×75/3 |
1015×02/2 |
مجموع |
|
||
|
جریان‌های محیطی تجدیدناپذیر (N0) |
|||||
|
100×00/0 |
100×00/0 |
104×36/9 |
تلفات مواد آلی خاک |
|
|
|
1015×40/1 |
1015×54/1 |
109×27/1 |
فرسایش خاک |
|
|
|
1015×40/1 |
1015×54/1 |
مجموع |
|
||
|
|
|
جریان‌های خریداری شده (FR & FN) |
|||
|
1015×39/1 |
1015×44/2 |
106×22/2 |
نیروی انسانی |
|
|
|
100×00/0 |
1012×88/7 |
1010×01/1 |
ماشین آلات |
|
|
|
100×00/0 |
1013×34/3 |
104×60/8 |
سوخت‌های فسیلی و روغن |
|
|
|
100×00/0 |
1016×00/8 |
108×50/2 |
بذر |
|
|
|
1015×39/1 |
1016×25/8 |
|
مجموع |
|
|
|
1015×16/3 |
1016×60/8 |
مجموع کل |
|
||
شکل 3- ساختار امرژی ورودی برای نظام زراعی حفاظتی و رویشگاه طبیعی تولید موسیر
جریان‌های محیطی تجدیدپذیر (R)
جریان‌های محیطی قابل تجدید نورخورشید، باد، باران، تبخیر و تعرق و آب رودخانه هستند (جدول‌های 4 و 5). جریان‌های محیطی تجدیدپذیر به طور مستقیم از انرژی‌های نور خورشید منشعب می‌شوند. به منظور اجتناب از شمارش مضاعف، بزرگترین جریان انرژی محیطی تجدیدپذیر به اضافه انرژی خورشیدی که در فتوسنتز مورد استفاده قرار می‌گیرد به عنوان مجموع امرژی جریان‌های محیطی تجدیدپذیر در نظر گرفته شد (اصغری پور و همکاران 2019). در این مطالعه، بزرگترین ورودی رایگان محیطی در نظام زراعی آب رودخانه و در بومنظام رویشگاه طبیعی، آب باران بود. جریان انرژی تجدیدپذیر رایگان محیطی برای نظام زراعی و رویشگاه طبیعی در این مطالعه به‌ترتیب 1015×02/2 و 1014×75/3 1sej ha- بود. این منابع ورودی برای نظام زراعی و رویشگاه طبیعی به‌ترتیب 34/2 و 86/11 درصد ازکل امرژی‌های ورودی به هر نظام را تشکیل داد. کوچک بودن جریان امرژی تجدیدپذیر رایگان محیطی در رویشگاه طبیعی نسبت به بومنظام زراعی به‌دلیل بهره‌مندی کمتر از بارش باران به دلیل کوتاه بودن طول دوره رشد موسیر در رویشگاه طبیعی (جدول 1) و همچنین عدم آبیاری این نظام بود.
در مطالعه سوو و همکاران (2020) در چین جریان ورودی رایگان تجدیدپذیر محیطی نظام تولید برنج 1015×82/1 1sej ha- برآورد گردید. مقادیر R در مطالعه مونیلال و همکاران (2020) در تیمار شاهد و چهار تیمار اصلاحی افزودن ضایعات چغندرقند، بیوچار کود مرغی، بیوچار سبوس برنج و کود شیمایی به‌ترتیب ۱۰16×79/8، ۱۰17×27/1، ۱۰17×25/1، ۱۰16×47/8 و۱۰16×65/8 1sej ha- گزارش شد.
جریان‌های محیطی تجدیدناپذیر (N0)
دو منبع اصلی تجدیدناپذیر محیطی در این تحقیق، تلفات موادآلی خاک و فرسایش خاک بود (جدول 4). اندازه‌گیری تلفات مواد آلی و فرسایش خاک، در تحلیل انرژی بوم‌نظام‌های کشاورزی به دلیل نقش خاک در پایداری نظام، اجزاء با اهمیتی به شمار می‌آیند (پیلیکیاردی و همکاران 2014). در تولید محصولات زراعی یکساله، حدود سه چهارم مواد آلی اضافه شده به خاک به مصرف میکروارگانیزم‌های خاک می‌رسد و تنها یک چهارم باقیمانده در صورت رعایت اصول حفاظتی مدت بیشتری در خاک باقی می‌ماند (هاینس و نایدو 1998). لذا موادآلی خاک، منبعی تجدیدناپذیر در نظر گرفته می‌شود. N0 برای نظام‌های زراعی و رویشگاه طبیعی به‌ترتیب 79/1% و 15/44% از مجموع کل ورودی جریان امرژی را تشکیل داد. در مطالعه حاضر تلفات ناشی از فرسایش خاک در دو بومنظام زراعی و رویشگاه طبیعی مورد بررسی به‌ترتیب 106×21/1 و 106×1/11g ha- در سال زراعی محاسبه گردید (جدول 4). مقایسه مقادیر فرسایش خاک حاکی از تلفات بیشتر خاک در نظام زراعی نسبت به رویشگاه طبیعی بود. پیلیکیاردی و همکاران (2014) در بررسی بوم‌نظام‌های سنتی تولیدِ جو، گندم، نخود، خردل و علوفه یونجه در منطقه لداخ هندوستان به قابلیت بالای نظام‌های سنتی در نگهداری و بازسازی خاک به دلیل استفاده از شیوه‌های صحیح جهت پایداری نظام اشاره و مقدار فرسایش خاک را 103×8/6 1g ha- طی سال زراعی اعلام کردند. شیوه آبیاری (غرقابی) و شخم در جهت شیب زمین در نظام زراعی تولیدِ موسیر در مطالعه حاضر، دلیل فرسایش بیشتر این بومنظام نسبت به رویشگاه طبیعی بود.
خاکورزی به دلیل تاثیر بر میکروارگانیسم‌ها و خواص خاک، از عوامل تعیین کننده مقدار موادآلی خاک است (روسو و همکاران 2009). در بومنظام حفاظتی تولید موسیر، بنا به اصول کشاورزی حفاظتی که شاملِ رعایت تناوب مناسب، شخم حداقل یا عدم شخم و باقیمانده حداقل 30 درصد از بقایای محصول در داخل مزرعه بود (جدول 1)، نه تنها موجب تلفات موادآلی خاک نشد، بلکه افزایش مواد آلی خاک را به دنبال داشت (جدول 4). تلفات موادآلی خاک در مطالعه لو و همکاران (2009) در نظام‌های تولید گواوا، وامپی و پاپایا در چین به‌ترتیب ۱۰16×32/1، ۱۰15×93/8 و ۱۰15×51/6 1sej ha- بیان گردید که به‌ترتیب 36/21٪، 00/20٪ و 20/11٪ امرژی ورودی به نظام‌ها را شامل شدند.
جریان‌های ورودی خریداری شده (FN و FR)
مقدار ورودیهای خریداری شده در نظام زراعی و رویشگاه طبیعی در این مطالعه به‌ترتیب ۱۰16×25/8 و ۱۰15×39/1 1sej ha- بود. همانطور که در جدول 5 مشاهده می‌شود سهم بالایی از ورودی نظام زراعی مربوط به جریان‌های خریداری شده بود. علت اصلی بالا بودن سهم جریان‌های ورودی خریداری شده در بومنظام زراعی، هزینه بالای پیازچه بود، که در این مطالعه بر حسب وزن بذر مصرفی و بر اساس امرژی واحد پول ایران (ریال) محاسبه شد (اصغری پور و همکاران 2019). در زراعت گیاهانی که کاشت آنها با روش‌هایی غیر از دانه و به وسیله پیازچه، غده و غیره است، سهم بالایی از هزینه‌های تولید، مربوط به تهیه بذر است. در این مطالعه نیز علاوه بر بالا بودن وزن مصرفی بذر در بومنظام زراعی (جدول 4)، قیمت خرید پیازچه‌ها به دلیل کمیاب بودن، بالا است. قیمت هر گرم پیاز بذری موسیر در این مطالعه، 200 ریال در نظر گرفته شد. اگرچه تولید موسیر با استفاده از کاشت دانه، دارای هزینه اولیه کمتری است اما به دلیل مشکلاتی مانند نیاز به سرمادهی[11]، ریز بودن، کندی رشد و طولانی شدن دوره رویش (بیش از دو سال)، کمتر استفاده می‌شود (شریفی و همکاران 2015).
مقایسه ساختار و اجزاء جریان‌های ورودی خریداری شده دو نظام مورد بررسی، دارای اختلاف بود. شیوه تولید بومنظام زراعی مورد مطالعه مبتنی بر اصول کشاورزی حفاظتی بود و برنامه حاصلخیزی خاک در این شیوه تولید بر پایه تناوب صحیح و حفظ و افزایش موادآلی خاک در راستای ارتقاء پایداری است (تراویستا و همکاران 2019). در نظام زراعی مورد مطالعه، یکی از گیاهانی که در تناوب با موسیر قرار داشت، گیاه نخود (Cicer arietinum) بود (جدول 1) که جزء گیاهان لگومینوزه است. گیاهان لگومینوز از طریق تثبیت نیتروژن موجب حاصلخیزی خاک شده و نیاز به مصرف کودهای شیمیایی نیتروژنه را در زراعت به حداقل می‌رسانند (هریج و همکاران 2008). در نظام زراعی بیشترین سهم ورودیهای خریداری شده پس از بذر، مربوط به نیروی کارگری بود. در رویشگاه طبیعی، تنها جزء ورودی خریداری شده نیروی کارگری جهت جمع‌آوری موسیر با سهم 99/43% از کل ورودیهای نظام بود.
ورودیهای خریداری شده به دو دسته تجدیدپذیر و تجدیدناپذیر تقسیم بندی می‌شود. در نظام زراعی، از کل امرژی ورودیهای خریداری شده، 1016×02/2 1sej ha- از منابع تجدیدپذیر و 1016×23/6 1sej ha- از منابع تجدیدناپذیر تامین گردید. در رویشگاه طبیعی هم چون نیروی کارگری تنها ورودی خریداری شده بود، 90% امرژی خریداری شده تجدیدناپذیر و 10% تجدیدپذیر در نظر گرفته شد (جعفری و همکاران 2018). مقایسه مقادیر منابع تجدیدپذیر و تجدیدناپذیر هر کدام از نظام‌ها شدت وابستگی آن نظام به نوع منبع ورودی را نشان می‌دهد. مقدار وابستگی به منابع تجدیدناپذیر رویشگاه طبیعی 1015×25/11sej ha- محاسبه شد. از این‌رو وابستگی به منابع تجدیدناپذیر در نظام زراعی بیش از 49 برابر رویشگاه طبیعی است.
عملکرد و جریان کل امرژی (U)
امرژی ورودی و جریان خروجی هر سایت در جداول 4 و 5 بیان شده است. در مقدار مشابه از محصول تولیدی (برحسب J یا g)، نظامی کارآمدتر است که امرژی ورودی (برحسب sej) پایین‌تری داشته باشد. به‌عبارت‌دیگر در مقدار مشابه امرژی ورودی، خروجی بیشتری تولید شده باشد (اودوم 1996، براون و همکاران 2000). بر این اساس و با توجه به کل امرژی ورودی نظام‌ها، می توان کارامدی نظام رویشگاه طبیعی را تبیین نمود، چون هر واحد محصول تولید شده در نظام رویشگاه طبیعی، توسط مقدار کمتری از امرژی در مقایسه با نظام حفاظتی پشتیبانی شده است.
شاخص‌های امرژی
بحث با استفاده از شاخص‌های امرژی در بیان میزان تفاوت بین دو نظام تولید موسیر، از لحاظ ویژگی‌های کارکردی شامل: پایداری اکولوژیکی، کارایی استفاده از منابع، اثرات زیست‌محیطی، بهره‌وری اقتصادی و میزان رقابتی بودن در بازار مؤثر است. مقایسه شاخص‌های امرژی در نظام‌های مختلف، انعکاسی از شیوه مدیریتی و چگونگی اعمال روش‌های تولید، در بوم‌نظام‌های مورد بررسی است. روابط ریاضی و تعاریف شاخص‌های مورد بحث در جدول 3 و مقادیر شاخص‌های مبتنی بر امرژی در جدول 6 ارائه شده است.
|
جدول 6- شاخص‌های مبتنی بر امرژی در نظام‌های حفاظتی و طبیعی تولید موسیر |
||
|
رویشگاه طبیعی |
نظام زراعی حفاظتی |
|
|
104×74/9 |
105×82/3 |
)UEV( ارزش واحد امرژی |
|
109×58/1 |
109×05/7 |
)SE( امرژی مخصوص |
|
1012×86/1 |
1013×72/1 |
)EMR( نسبت امرژی واحد پول |
|
20/16 |
80/25 |
)R%( درصد تجدیدپذیری امرژی |
|
273/2 |
043/1 |
)EYR نسبت عملکرد امرژی ( |
|
708/3 |
932/40 |
)EIR( نسبت سرمایه گذاری امرژی |
|
156/0 |
062/1 |
)EER( کشر مبادله امرژی |
|
148/5 |
865/2 |
)ELR( نسبت بار زیست محیطی |
|
00/1 |
00/1 |
) EIPS ( شاخص امرژی سلامت تولید |
ارزش واحد امرژی (UEV)
ارزش واحد امرژی (UEV) یا ضریب تبدیل[12] شاخصی مؤثر برای ارزیابی بازده امرژی تولید محصول است (براون و اولگیاتی 2004). مقدار بالاتر UEV در تولید محصول یکسان، اثربخشی پایین امرژی از نظر اقتصادی و زیست‌محیطی را نشان می‌دهد (اودوم 1996، لو و همکاران 2010). مقدار UEVمحاسبه شده برای دو نظام مورد مطالعه در جدول 6 آمده است. مقدار UEV در نظام‌های تولید موسیر در نظام زراعی با مقدار ۱۰5×82/3 بیشتر از رویشگاه طبیعی با مقدار ۱۰4×74/9 sej J-1 بود (جدول 6). امرژی بالای ورودی بذر موجب بزرگ شدن UEV نظام زراعی نسبت به رویشگاه طبیعی شد.
در مطالعه مونیلال و همکاران (2020) مقادیر UEV در تیمارهای شاهد و اصلاحی مختلف تولید ذرت شامل افزودن ضایعات چغندرقند، بیوچار کود مرغی، بیوچار سبوس برنج و کود شیمایی به‌ترتیب ۱۰6×81/4، ۱۰6×69/9، ۱۰6×94/8، ۱۰6×01/4 و ۱۰7×41/3 sej J-1 گزارش شد. همچنین ژانگ و همکاران (2005) و کاوالت و اورتگا (2009) در مطالعه‌های خود UEV نظام‌های تولید سویا، در چین و برزیل را به‌ترتیب 104×37/8 و 105×01/1 sej J-1 بیان کردند.
شاخص امرژی مخصوص (SE)
شاخص امرژی مخصوص (SE)، یکی از مفاهیم اصلی تئوری انرژی و فاکتوری برای ارزیابی امرژی واحد بیوماس تولیدی در نظام است. SE مقدار امرژی پشتیبان کننده هر واحد بیوماس تولیدی را بر حسب واحد جرم، گرم یا کیلوگرم بیان می‌کند (اودوم 2000، ژانگ و همکاران 2012). هر چه بیوماس تولیدی نظامی به جریان امرژی پشتیبان‌کننده کمتری در واحد سطح، نیاز داشته باشد، به عبارتی دانسیته جریان امرژی کوچکتری داشته باشد، SE در آن نظام کمتر است (بیزیگالو و همکاران 2008). SE محاسبه شده در بوم‌نظام‌های موسیر مطالعه حاضر، به‌ترتیب در نظام زراعی و رویشگاه طبیعی به‌ترتیب 109×05/7 و 109×58/1 sej g-1 بود (جدول 6). مقایسه مقادیر SE مطالعه حاضر نشان داد برای هر واحد بیوماس تولید موسیر در بومنظام زراعی حدود پنج برابر جریان امرژی در رویشگاه طبیعی، مصرف شده است.
در آزمایش مقایسه شاهد و چهار تیمار اصلاحی افزودن ضایعات چغندرقند، بیوچار کود مرغی، بیوچار سبوس برنج و کود شیمایی در مطالعه مونیلال و همکاران (2020)SE به‌ترتیب 1010×73/1، 1010×49/3، 1010×22/3، 1010×44/1 و 1011×23/1 sej g-1 گزارش شد. در این مطالعه دلیل بزرگی SE شاهد، مربوط به عملکرد کم آن نسبت به تیمارهای اصلاحی است.
نسبت امرژی واحد پول (EMR)
نسبت امرژی واحد پول (EMR)، مقدار جریان امرژی پشتیبانی‌کننده هر واحد پول تولیدی در نظام را نشان می‌دهد. در میان شاخص‌های امرژی، به شاخصی که به ترسیم ارزش اقتصادی تولیدات نظام از دیدگاه امرژی کمک کند نیاز است (چن و همکاران 2017)، و این شاخص می‌تواند EMR باشد. EMR ویژگی‌های اقتصادی و جریانات زیست‌محیطی ورودی به بومنظام را به هم گره می‌زند. این شاخص جریانات زیست‌محیطی و خریداری شده وارد شده به نظام را در پول حاصل از تولید کالا (محصولات و خدمات) در یک زمان معین تجلی می‌دهد (لو و کمپل 2009). در این مطالعه EMRاز نسبت کل امرژی ورودی به سود خالص به دست آمده هر بومنظام محاسبه شد. در واقع EMR مقدار سرمایه‌گذاری امرژی در هر واحد پول از سود خالص (EI per NP[13]) را نشان می‌دهد (ژانگ و همکاران 2012).
مقادیر EMR مطالعه حاضر برای نظام‌های زراعی و رویشگاه طبیعی به‌ترتیب 1013×72/1 و 1012×86/1 sej $-1 محاسبه شد (جدول 6). مقایسه مقادیر EMR در تولید موسیر نشان داد که هر واحد سود خالص به دست آمده در بومنظام زراعی توام با جریان بیشتر امرژی در این نظام نسبت به رویشگاه طبیعی بود. مقدار EMR مربوط به رویشگاه طبیعی از نظام زراعی کوچکتر بود که عمدتا به جریان امرژی ورودی پایین این نظام نسبت به نظام زراعی در مطالعه حاضر مربوط بود. پایین بودن EMR رویشگاه طبیعی، ایجاد رغبت در برداشت هرچه بیشتر موسیر از این نظام را به دنبال دارد و بهره‌برداری بیشتر از توان رویشگاه طبیعی توام با بیم آسیب و تخریب رویشگاه طبیعی است.
ژانگ و همکاران (2012) در تحلیل امرژی چهار نظام تولید ذرت، پرورش اردک، پروش قارچ خوراکی، حوزچه گسترده و نیمه طبیعی پرورش ماهی EMR را به‌ترتیب 1013×36/1، 1013×22/8، 1013×04/5 و 1013×78/4 sej $-1محاسبه کردند. مقادیر EMR نظام‌های مورد بررسیِ ژانگ و همکاران حاکی از پایین بودن جریان امرژی حامی هر دلار به دست آمده در نظام زراعی (تولید ذرت) نسبت به بوم‌نظام‌های دامی (پرورش اردک)، باغبانی (تولید قارچ) و پرورش ماهی بود. به عبارتی امرژی صرف شده برای هر دلار به دست آمده در نظام زراعی کمتر از سایر بوم‌نظام‌های مورد مقایسه بود. وضعیت EMR نظام پرورش ماهی نیز به دلیل نیمه‌طبیعی بودن بهتر از دو بومنظام دامی و باغبانی بود. به‌نظر می‌رسد در درآمد خالص یکسان، نظامی که جریان ورودی امرژی کمتری داشته باشد، پایدارتر است.
شاخص درصد تجدیدپذیری امرژی (R%)
نسبت ورودیهای تجدیدپذیر به امرژی کل، درصد تجدیدپذیری امرژی (R%) گفته می‌شود (ژانگ و لونگ 2010). به‌طورکلی، نظام‌های تولیدی که کسر بیشتری از امرژی ورودی از منابع تجدیدپذیر تأمین شود یا فرآیندهای مرتبط با تولید در این نظام‌ها، از منابع تجدیدپذیر بیشتری استفاده کنند احتمالاً پایدارتر هستند. در بلندمدت، هر چه نظامی میزان کمتری از منابع تجدیدناپذیر در مقایسه با منابع تجدیدپذیر استفاده نماید، در رقابت اقتصادی نیز موفق‌تر خواهد بود (براون و اولگیاتی 2004).
مقادیر تجدیدپذیری امرژی نظام‌های زراعی و رویشگاه طبیعی تولید موسیر به‌ترتیب 80/25 و 20/16 درصد محاسبه شد (جدول 6). اگرچه در نظام زراعی مطالعه حاضر از کودهای شیمیایی استفاده نشده است اما در پژوهش‌های مرتبط سهم بالایی از امرژی تجدیدناپذیر در نظام‌های کشاورزی و زراعی را به کودهای شیمیایی نیتروژن، فسفر و پتاسیم مربوط می‌دانند (غالی و پرتر 2013). ورودی امرژی از منبع تجدیدپذیر (R و FR) دو نظام زراعی و رویشگاه طبیعی به‌ترتیب ۱۰16×17/2و ۱۰14×14/5sej ha-1 بود. کوچک بودن R% سایت رویشگاه طبیعی می‌تواند هشداری در بیان ناپایداری این نظام باشد. استفاده از روش‌های مدیریت منابع طبیعی از جمله روش‌های آبخیزداری می‌تواند بهره‌مندی بیشتر از منابع تجدیدپذیر محیطی را در رویشگاه طبیعی بالا ببرند.
در مطالعه مونیلال و همکاران (2020) مقادیر R% در تیمار شاهد و چهار تیمار اصلاحی افزودن ضایعات چغندرقند، بیوچار کود مرغی، بیوچار سبوس برنج و کود شیمایی به‌ترتیب 59، 38، 42، 61 و 62 درصد گزارش گردید. مقایسه R% قطعات زراعی تولید ذرت در آزمایش مونیلال و نظام‌های تولید موسیر در مطالعه حاضر نشان‌دهنده درصد تجدیدپذیری پایین جریان امرژی است. در نظام تجاری و معیشتی تولید کلزا در ایران R% به‌ترتیب 30/5 و 90/19 درصد محاسبه شد. تلفات بالای مواد آلی خاک از منبع تجدیدناپذیر، در اثر خاکورزی و شیوه تولید در بومنظام تجاری، عمده‌ترین دلیل کوچکی شاخص درصد تجدیدپذیری امرژی در نظام تجاری معرفی گردید (امیری و همکاران 2019).
راندمان استفاده از منابع یا نسبت عملکرد امرژی (EYR)
شاخص نسبت عملکرد امرژی (EYR) شاخصی فراگیر در بیان توانایی نظام در بهره‌برداری از منابع محیطی است. این شاخص از تقسیم امرژی ورودی کل بر امرژی ورودیهای خریداری‌شده‌ی به دست می‌آید. مقدار بالاتر این شاخص نمایانگر برگشت بیشتر امرژی به ازای امرژی سرمایه‌گذاری شده است (اودوم 1996). EYR توانایی یک نظام را در استفاده موثر از منابع محلی از طریق تمرکز بر منابع خریداری شده می‌سنجد (آگوستینهو و همکاران 2008). EYR بیشتر نشان‌دهنده وابستگی بیشتر نظام به منابع محیطی در مقایسه با منابع خریداری‌شده است. EYR بیشتر از 15 حاکی از پایداری بالا، 15-4 پایداری متوسط و EYR کمتر از 4 پایداری کم نظام را نشان می‌دهد (ژان و همکاران 2020). EYR نظام‌های زراعی و رویشگاه طبیعی تولید موسیر این مطالعه به‌ترتیب 043/1 و 273/2 بود (جدول 6). مقدار EYR در رویشگاه طبیعی گویای توانایی خوب این نظام در بهره‌برداری از جریانات امرژی محیط نسبت به ورودیهای خریداری شده‌ی در قیاس با بوم‌نظام‌زراعی مورد مطالعه بود. کاهش ورودی نیروی کار جهت برداشت موسیر در رویشگاه طبیعی منجر به بهبود هر چه بیشتر شاخص EYRدر این نظام خواهد شد.
در تعداد زیادی از ارزیابی‌های امرژی، شاخص EYR به‌عنوان یکی از شاخص‌های اصلی گزارش گردیده است. امیری و همکاران (2019) در نتیجه‌ای مشابه EYR را در نظام تولید تجاری و معیشتی کلزا 31/2 و 53/1 به دست آوردند. سو و همکاران (2020) مقدارEYR را در نظام سنتی تولید برنج و سبزیجات به روش فشرده به‌ترتیب 45/1 و 05/1 اعلام کردند. در مطالعه‌ای در چین EYR در مزرعه برنج و سبزیجات به‌ترتیب 15/1 و 05/1 (لو و همکاران 2010) و در شمال چین، EYR ذرت 20/1 محاسبه شد (ژانگ و همکاران 2012). در محصولات باغی موز، پاپایا، گواوا و وامپی EYR به‌ترتیب 04/1، 16/1، 31/1 و 30/1 (لو و همکاران 2009) گزارش‌شده است.
نسبت سرمایه‌گذاری امرژی (EIR)
نسبت سرمایه‌گذاری امرژی (EIR) اطلاعاتی در مورد چگونگی کارآیی نظام در استفاده‌‌ی امرژی ناشی از سرمایه‌گذاری را نسبت به امرژی‌های رایگان محیطی ارائه می‌دهد (اودوم 1996). EIR از نسبت ورودیهای خریداری‌شده به ورودیهای رایگان نظام به دست می‌آید. مقدار کمتر این شاخص نشان‌دهنده وابستگی بیشتر نظام به منابع محیطی است (ونگ و همکاران 2014). روند جریان امرژی ورودیهای خریداری شده نظام‌های زراعی و رویشگاه طبیعی به‌ترتیب 1016×25/8 و 1015×39/1 بود (جدول 6).
مقادیر EIR در مطالعه مونیلال و همکاران (2020) برای تیمارهای مختلفِ اصلاحی در تولید ذرت شامل شاهد و چهار تیمار افزودن ضایعات چغندرقند، بیوچار کود مرغی، بیوچار سبوس برنج و کود شیمایی به‌ترتیب 47/262/1، 37/1، 63/0 و 60/0 گزارش شد. EIR برای نظام‌های تولید کلزا در واحدهای تجاری و سنتی به‌ترتیب 00/9 و 94/8 بود (امیری و همکاران 2019). کاوالت و اورتگا (2009) در تحقیقی روی نظام‌های تولید سویا در برزیل میزان EIR را 25/1 محاسبه کردند. بزرگ بودن مقدار EIR بومنظام زراعی این مطالعه در مقایسه با مقادیر EIR گزارش شده قبلی در نظام‌های کشاورزی، ناشی از امرژی بالای نهاده بذر بود. انجام اصلاح ژنتیکی برای تامین بذر مزارع موسیر از طریق دانه (نه پیازچه) در آینده، کاهش جریان امرژی ورودی بذر را در این بوم‌نظام‌ها در پی خواهد داشت. کاهش ورودی بذر در نظام‌های تولید موسیر، EIR این بوم‌نظام‌ها را از طریق کاهش جریان ورودیهای خریداری شده، بهبود خواهد داد و از لحاظ اقتصادی نیز نیاز سرمایه‌گذاری اولیه جهت تولید زراعی موسیر، کاهش می‌یابد (شریفی و همکاران 2013).
کسر مبادله امرژی (EER)
شاخص کسر مبادله امرژی محصول (EERY) به‌عنوان پلی بین ارزیابی‌های امرژی و اقتصادی پیشنهادشده است (ادوم 1996). EER به عنوان نسبت بین کل امرژی صرف شده در تولید محصول (U) به قدرت خرید امرژی محصول تولیدی (YM) تعریف شده است (جدول 6). YM از ضرب پول دریافت شده (MY) در ضریب تبدیل پول به دست می‌آید. EER برای یک محصول نه تنها ارزش بازاری محصول را نشان می‌دهد بلکه بیانگر مفهوم قیمت و تفاوت ارزش پول در بازارهای مختلف است. به عبارتی توسط EER وضعیت نظام از نظر موازنه بین سود حاصل از فروش محصول در بازار و امرژی ورودی به آن، اندازه‌گیری می‌شود (لو و کمپل 2009). براون و اولگیاتی (2004) از EER به عنوان معیاری برای سنجش مزیت تجاری کالای تولیدی یک نظام، نسبت به نظام دیگر یاد و EER را شاخصی برای تعیین “برد” و “باخت” در تجارت معرفی کردند. به عبارتی با کمک EERمی‌توان مزیت بین فروشنده (تولیدکننده) و خریدار را در جریان مبادله کالای تولیدی سنجید؛ در یک وضعیت ایده آل مقدارEER برابر یک است (آگوستینهو و همکاران 2008). زمانی‌که مقدار EER بزرگتر از یک باشد بُرد با خریدار است، چون خریدار در قیاس با امرژی پولی که بابت خرید کالا پرداخته است، امرژی بیشتری دریافت نموده است و فروشنده (تولیدکننده) متضرر شده است و طی مبادله محصول، نسبت به مقدار منابع امرژی که صرف تولید شده، امرژی کمتری دریافت نموده است. مقادیر EER دو نظام زراعی و رویشگاه طبیعی این مطالعه به‌ترتیب 062/1 و156/0 برآورد شد (جدول 6). مقدار EER محاسبه‌شده در رویشگاه طبیعی کمتر از 1 بود که نشان‌دهنده بُرد خوب برای بهره‌بردار این نظام نسبت به بهره‌بردار (کشاورز) نظام زراعی است. اما EER بیشتر از یک نظام زراعی، سود بیشتر خریدار را نسبت به فروشنده نشان داد.
مقدار EER تولید گوشت در سه نظام پرواربندی گوسفند شامل نظام اختصاصی گوسفند-در مرتع، نظام گوسفند-گیاهان باغیِ دائمی و نظام گوسفند-گیاهان زراعیِ یکساله در مناطق مدیترانه‌ای کشور اسپانیا به‌ترتیب 78/11، 78/12 و 13/10، توسط رودریگوئز-اورتگا و همکاران (2017) گزارش شد. مصرف بیش از 10 برابری امرژی نسبت به امرژی پول دریافتی در بازار در قبال فروش گوشت گوسفند، در مطالعه گفته شده عدم تعادل بین کل امرژی ورودی و تبدیل آن به امرژی پول را نشان داد. مقادیر EER برای چهار زیربخش تولیدی مجصولات زراعی یکساله، باغ، مرتع و جنگل در مزرعه‌ای در برزیل به ترتیب 67/5، 03/6، 17/3 و 23/2 گزارش شد. بر مبنای این تحقیق کارآمدترین زیربخش تولیدی در جریان مبادله محصول در بازار، جنگل معرفی شد. مبنای بیان مزیت بیشتر زیر بخش جنگل، کوچکی مقدار EER جنگل نسبت به سایر زیر بخش‌های مورد مطالعه بود (آگوستینهو و همکاران 2008).
نسبت بار محیط‌‌زیستی (ELR)
نسبت بار زیست‌محیطی (ELR) فشار اعمال شده یک نظام بر محیط‌زیست را تحلیل می‌کند. این شاخص برای اندازه گیری میزان استفاده‌‌ی نظام از خدمات محیط و فشار وارده به محیط، در جریان تولید استفاده می‌شود (آگوستینهو و همکاران 2008). نسبت بالاتر این شاخص، به معنای استرس و فشار بیشتر بر محیط است. هرچه نسبت FR و Rبه FN و N0 بیشتر باشد ELR کوچکتر و بار محیطی کمتر خواهد شد. مقادیر ELR برای بوم‌نظام‌های زراعی و رویشگاه طبیعی موسیر به‌ترتیب 865/2 و 148/5 بود (جدول 6). در رابطه‌ی بین شاخص ELR یک نظام و پایداری آن، چنانچه ELR کمتر از 2 باشد، پایدار، ELR بین 2 الی 10 باشد نیمه پایدار و ELR بیشتر از 10 ناپایدار تلقی می‌گردد (براون و اولگیاتی 2004، ژان و همکاران 2020). بر پایه مقادیر شاخص ELR هر دو نظام زراعی و رویشگاه طبیعی نیمه پایدار شناخته شدند.
مقدار ELR در مطالعه مونیلال و همکاران (2020) برای تیمارهای مختلفِ تولید ذرت شامل شاهد و چهار تیمار اصلاحی افزودن ضایعات چغندرقند، بیوچار کود مرغی، بیوچار سبوس برنج و کود شیمایی به‌ترتیب 69/0، 63/1، 38/1، 64/0و 61/0 همگی کوچکتر از دو و پایدار گزارش شدند. بر اساس مقدار ELR در مطالعه مونیلال و همکاران پایدارترین نظام، شاهد تلقی گردید. با مقایسه ELR، پایداری 3 نظام تولید لوتوس خالص، لوتوس-میگو و لوتوس-ماهی بررسی و مقادیر ELR این نظام‌ها به‌ترتیب 3/2، 8/2 و 4/2 به دست آمد. نظام تولید لوتوس خالص، نسبت به دو نظام دیگر، پایدارتر شناخته شد. در مطالعه‌ای دیگر فشار وارد آمده بر محیط توسط مزرعه‌ای که با مدیریت متداول اداره شد، 68/5 برابر بیشتر از مزرعه اکولوژیک بود (آگوستینهو و همکاران 2008).
شاخص امرژی سلامت تولید (EIPS)
شاخص امرژی سلامت تولید (EIPS) امنیت محصولات را از نظر ورودی کودهای شیمیایی و علف‌کش ارزیابی می‌کند. هرچه EIPS بالاتر باشد، سلامت محصولات تولیدی بیشتر است (ژی و کین 2009). رابطه ریاضی محاسبه این شاخص در جدول 3 ارایه شده است. مقادیر به دست آمده EIPS برای نظام زراعی و رویشگاه طبیعی هر دو برابر یک بود (جدول 6). در مطالعه شا و همکاران (2015)، EIPS در جنوب شرقی تبت برای دو مدل تولیدی ترکیب تولید ذرت همراه با پرورش غاز و تولید متداول ذرت به‌ترتیب 86/0 و 70/0 محاسبه شد. در مقایسه دو مدل تولید تلفیقی برنج-اردک و تناوب گندم/برنج مقدار EIPS به‌ترتیب 00/1 و 34/0 گزارش شد (ژی و کین 2009).
نتیجه‌گیری و پیشنهادات
تولید محصول با کیفیت و سالم، دارای حداکثر سود اقتصادی و برخوردار از خدمات زیست‌محیطی از جمله جلوگیری از تخریب رویشگاه طبیعی، منع برداشت بی‌رویه گیاهان از طبیعت، کاهش قاچاق گیاهان ارزشمند و جلوگیری از زوال گونه‌های در معرض انقراض، از سیاست‌های ایجاد پایداری در نظام‌های تولید گیاهان به‌شمار می‌رود. این مطالعه با هدف تحلیل امرژی دو نظام تولید گیاه در معرض انقراضِ موسیر، شامل نظام زراعی به شیوه حفاظتی و رویشگاه طبیعی در شهرستان الشتر، استان لرستان انجام شد. با کمک تحلیل ساختار و شاخص‌های امرژی به مقایسه و تحلیل دو نظام مذکور پرداخته شد. در ذیل خلاصه نتایج و پیشنهادات راهبردی جهت تجقق تولید پایدار، برای استفاده متولیان و متخصصین کشاورزی، محیط‌زیست و منابع طبیعی، کشاورزان و مصرف‌کنندگان ارائه می‌گردد:
سپاسگزاری
بخشی از اعتبار مالی این تحقیق از محل پژوهه طرح پژوهشی با کد 996021199 مصوب 26/03/1399 معاونت محترم پژوهشی و فنـاوری دانشـگاه لرستان تامین شده است که بدین‌وسیله سپاسگزاری می‌شود.
[1]Unit Emergy Value
[2]Specific Emergy
[3]Emergy to Money Ratio
[4]Renewable Emergy Ratio
[5]Emergy Yield Ratio
[6]Emergy Investment Ratio
[7]Emergy Exchange Ratio of Yield
[8]Environmental Loading Ratio
10Emergy Index of Product Safety
[10]Emergy flow density
[11] Stratification
[12] Transformity
[13] Emergy investment per $ of net profit
)
