مجله پژوهش های راهبردی در علوم کشاورزی و منابع طبیعی

مجله پژوهش های راهبردی در علوم کشاورزی و منابع طبیعی

کاربرد شاخص بهره‌وری انرژی در سیاست‌گذاری داده‌محور و انتقال نوآوری در کشاورزی: بررسی موردی گندم در سامانه‌های خاک‌ورزی البرز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
2 گروه مهندسی بیوسیستم، دانشکده مهندسی کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
10.22047/srjasnr.2026.536428.1138
چکیده
افزایش نگرانی‌ها پیرامون بحران منابع پایه، کاهش بهره‌وری نهاده‌ها و پیامدهای محیط‌زیستی، لزوم بازنگری در نظام‌های تولید گندم ایران را دو چندان کرده ‌است. پژوهش حاضر با هدف ارزیابی تطبیقی شاخص بهره‌وری انرژی بین دو سامانه خاک‌ورزی مرسوم و حفاظتی در کشتزارهای گندم استان البرز و کاربرد آن در سیاست‌گذاری انجام شد. این کار، بر پایه رویکرد داده‌برداری میدانی با مقایسه شاخص‌های انرژی و ارزیابی چرخه زندگی4 انجام ‌شد. داده‌ها با استفاده از نرم‌افزارهای  Excel 2021 و IBM SPSS Statistics 26 و برای ارزیابی چرخه زندگی نرم‌افزار SimaPro v9.0  با روش IMPACT 2002+ واکاوی ‌شدند. نتایج نشان دادند که کاهش مصرف کود نیتروژن (7/38%) و سوخت دیزل (25%) بیشترین سهم را در کاهش بار محیط‌زیستی دارند. شاخص بهره‌وری انرژی از 23/1 به 37/1 و شدت مصرف انرژی از 18/22 به 94/19  مگاژول بر کیلوگرم گندم تغییرکرد. همچنین، شاخص‌های  ارزیابی چرخه زندگی  کاهش انتشار دی‌اکسیدکربن معادل ۲%، تأثیر بر سلامت انسان 23% و بوم‌نظام 19% را نشان دادند. بنابراین توسعه با بهره‌گیری‌ از شاخص‌های انرژی بر پایه پایش داده‌ها، همراه با آموزش هدفمند و آسان‌سازی دسترسی به فناوری‌های کشاورزی حفاظتی، می‌تواند دوره گذار به کشاورزی پایدار و تاب‌آور را در ایران شتاب بخشد و به‌عنوان راهبردی عملی در تصمیم‌سازی سیاست‌گذاران بخش کشاورزی مورد توجه قرارگیرد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

The Role of Energy Productivity Index in Data-Driven Policy and Innovation Transfer in Agriculture: A Case Study of Wheat in Tillage Systems of Alborz Province

نویسندگان English

Adel Taheri hajivand 1
Mahsa Abbasi 2
1 Department of Biosystem Engineering, Faculty of Agriculture Engineering, University of Tabriz, Tabriz, Iran
2 Department of Biosystem Engineering, Faculty of Agriculture Engineering, University of Tabriz, Tabriz, Iran
چکیده English

Rising concerns over resource crises, declining input productivity and environmental impacts have amplified the need to reform wheat production systems in Iran. This study aims to provide a comparative analysis of the energy productivity index and to elucidate the significance of data-driven, evidence-based policymaking by comparing conventional and conservation tillage systems in wheat farms of Alborz Province. Data were collected through field surveys, recording input consumption, energy inflows and outflows and environmental indicators and analyzed using validated coefficients and standard software. The results demonstrated that implementing conservation tillage led to a significant reduction (over 50%) in total energy consumption, saving fuel and nitrogen fertilizer, while markedly improving energy productivity and the output-input ratio. Furthermore, the share of renewable energy increased and negative environmental effects, including ecosystem damage and depletion of non-renewable resources were reduced. Life cycle assessment indicated that targeted management of fertilizer and fuel constitutes the most effective tools for minimizing the environmental footprint of wheat in the region. Thus, the development of energy indices and data-driven analysis, combined with targeted education and enhanced access to conservation mechanization technologies, can accelerate the transition to sustainable and resilient agriculture in Iran and serve as a practical strategy for informed policymaking in the agricultural sector.

کلیدواژه‌ها English

Conservation tillage
Data-driven policymaking
Energy productivity
Smart agriculture
Wheat
Abbasi, M. (2022). Energy analysis in wheat production: An Iranian perspective. Agricultural Sustainability Science, 22(3), 45–59.
Aminifard, M. H., Movahedi Naeini, S.A.R., Mosavi, F., Rahimi, J., Ale Shaybani, M., Ahmadi, A. & Bagheri, A. (2024). Comparative life cycle assessment (LCA) of wheat production under different irrigation systems in a semi-arid region. Journal of Environmental Management, 351, 119475. Retrieved from: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2024.119475
Anonymous. (2006). ISO 14040: Environmental management—Life cycle assessment—Principles and framework. Geneva, Switzerland: International Organization for Standardization.
Azizi, A., Rafiee, S., & Sharifi, M. (2015). Energy use efficiency of wheat production in Iran. Energy Reports, 1, 183–188. Retrieved from: https://doi.org/10.1016/j.egyr.2015.04.008
Bakhshi, M., Maleki, A., Keyhani, A., Rafiee, S. & Yoo, S. (2024). Environmental impacts of different wheat production systems using life cycle assessment: A case study from northwest Iran. Agricultural Water Management, 292, 1082355. Retrieved from: https://doi.org/10.1016/j.agwat.2024.1082355
Boschiero, M., De Laurentiis, V., Caldeira, C. & Sala, S. (2023). Comparison of organic and conventional cropping systems: A systematic review of life cycle assessment studies. Environmental Impact Assessment Review, 102, 107187. Retrieved from: https://doi.org/10.1016/j.eiar.2023.107187
FAO. (2023). FAOSTAT agricultural data. Rome, Italy: Food and Agriculture Organization. Retrieved from: https://www.fao.org/faostat/
González, P., Martínez, L. & Campos, J. (2019a). Life cycle assessment of conservation agriculture systems in semi-arid Mediterranean environments. Journal of Cleaner Production, 220, 458–474. Retrieved from: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.02.032
González, J., Romero, R. & Hernández, E. (2019b). Energy flow and environmental performance of conservation tillage systems in Mediterranean wheat farming. Journal of Cleaner Production, 225, 380–391. Retrieved from: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.03.231
Houshyar, E. & Grundmann, P. (2017). Environmental impacts of energy use in wheat tillage systems: A comparative life cycle assessment (LCA) study in Iran. Energy, 122, 11–24. Retrieved from: https://doi.org/10.1016/j.energy.2017.01.069
Karimi, M., Esfahanian, E. & Houshyar, E. (2024). Energy and environmental impacts assessment of different tillage practices in wheat production: Integrated application of artificial neural network and life cycle assessment. Journal of Cleaner Production, 434, 1401434. Retrieved from: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2024.1401434
Kassam, A., Friedrich, T., Derpsch, R. & Kienzle, J. (2021). Overview of the worldwide spread of conservation agriculture. Field Actions Science Reports, 24, 8–18.
Kitani, O. (1999). CIGR handbook of agricultural engineering, Volume V: Energy and biomass engineering. St. Joseph, MI: ASAE.
Lal, R. (2015). Sequestering carbon and increasing productivity by conservation agriculture. Journal of Soil and Water Conservation, 70(3), 55A–62A. Retrieved from: https://doi.org/10.2489/jswc.70.3.55A
Noč, M., Pečan, U., Zupanc, V., Pintar, M. & Glavan, M. (2025). Assessing plant soil water availability in drought conditions: A comparative analysis of conventional and minimum tillage, example from Slovenia. International Soil and Water Conservation Research. Retrieved from: https://doi.org/10.1016/j.iswcr.2025.07.003
Pishgar Komleh, S. H., Keyhani, A., Sefeedpari, P. & Rafiee, S. (2021). Environmental impact assessment of wheat production using different tillage systems: A case study from northwestern Iran. Journal of Cleaner Production, 279, 123837. Retrieved from: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.123837
Singh, G., Kumar, A. & Sharma, R. (2020). Energy use pattern and conservation tillage performance for wheat cultivation in Indo-Gangetic plains. Energy Reports, 6, 320–327. Retrieved from: https://doi.org/10.1016/j.egyr.2020.01.012
Zhao, W., Li, Q. & Zhang, S. (2021a). Energy efficiency and carbon footprint of wheat production in semi-arid China. Agricultural Systems, 189, 103051. Retrieved from: https://doi.org/10.1016/j.agsy.2021.103051
Zhao, X., Liu, H. & Zhang, L. (2021b). Energy balance and environmental assessment of no-till wheat under semi-arid conditions in China. Sustainability, 13(18), 10215. Retrieved from: https://doi.org/10.3390/su131810215