مقاله فارسی محصولات غله اي از نظر تئوري و عملي

محصولات غله اي از نظر تئوري و عملي
با محاسبه کارايي فتوسنتز ممکن است تا بيشينه محصول گياهان غله اي را بصورت تئوري تخمين بزنيم. آنگاه اينها با محصولات واقعي بدست آمده در مطلوب ترين شرايط ثبت شده در کشورهاي مختلف مقايسه شود. هچنين امکان دارد واکنش محصول ميانگين به کودهاي نيتروژني را تخمين بزنيم و از آنجا کارايي آن را بدست آوريم با توجه به شرايط محيطي. محصولات غله اي مشابه بقيه از طريق فتوسنتز تشکيل مي شوند اساسا تشکيل کربوهيدرات از آب و کربن دي اکسيد جوي بوسيله انرژي خورشيدي واکنش اصلي فتوسنتز به اين صورت نمايش داده مي شود
انرژي نور
کارايي نظري (تئو.ريک) اين واکنش به صورت زير محاسبه مي شود. تشکيل يک مستلزم شکافته شدن دو مولکول و يک مولکول مي باشد. براي شکافتن دو مولکول چهار کوانتا از طول موج و براي شکافتن يک مولکول چهار کوانتا از طول موج مورد نياز است.[1] بنابراين انرژي مورد نياز براي
تشکيل يک مي باشد. که ثابت
پلانک
Cسرعت نور جرم يک
بدين ترتيب انرژي نوري مورد نياز براي تشکيل 1 کيلوگرم گلوکزJ/kg107* 623/4 مي باشد. گرماي سوختن گلوکز برابرcal/g 3720 معادلJ/kg 107* 10226 مي باشد.
بدين ترتيب کارايي تبديل انرژي نوري (خورشيدي) به انرژي شيميايي 337/0 مي باشد. اين کارايي تنها وقتي کاربرد دارد که منبع نور تعداد کواتاي برابر رد طول موج مشخص تابش کند. باند موج تابش خورشيدي بصورت فتوسنتزيnm700- 400 مي باشد ، انرژي ساطع شده بر طبق نورتک رنگ از طول موجnm 575 [2]
کارايي تبديل اشعه فعال فتوسنتزي (PAR) به گلوکز مي باشد.
طيف انرژي خورشيدي در سطح زمين هم بالاتر ازnm 700 و هم پايين تر از 400nm گسترش مي يابد.
PAR ميانگين براي 45 درصد از اشعه لازمه کل را توجيه مي کند. (TAR) اين درصد با عرض جغرافيايي تغيير مي کند ، در عرض جغرافيايي بالاتر نور از ميان لايه اوزون عبور مي کند و تعداد (بخش) بيشتري از اشعه ماوراء بنفش جذب مي شود . کارايي تبديل TIR با انرژي گلوکز 126/0 مي باشد.
محدوديت نظري (ظاهري ) براي محصول غله اي محدوديت نظري براي محصول غله اي نامشخص است همانند اندازه هاي بازدارنده ضايعات فيزيولوژيکي گياهي در طول دوره جوانه زدن که بطور دقيق شناخته شده نيستند . اين ضايعات که شامل انعکاس ، تنفس، (بازگشت CO2 به اتمسفر) اشباع نور در برگ هاي بالاتر ، جذب توسط بافت هاي غير فعال و تبديل گلوکز به کبوهيدرات هاي پيچيده تر مانند پروتئين هاي و اسيدهاي چرب کارايي را به پايين تر از 6/12 درصد فتوسنتز کاهش مي دهد.
از اطلاعات داده شده توسط L.T. EVANS اين طور نتيجه گيري مي شود که بيشينه کارايي در گياهان غله اي C4 (ذرت، ذرت خوشه اي ، ارزن) دقيقا 5/4 درصد است. و
در گياهان C3 (گندم ، برنج ، جو ، چاودار) 3 درصد است. [3] مورتا و ماتسوشيما بيشينه کارايي براي برنج را در مناطق معتدل 4 درصد محاسبه مي کنند در حالي که رقم 3 درصد براي مناطق معتدل و فصل مرطوب استوايي و 5/2 درصد براي فصل خشک استوايي(حاره اي) محاسبه مي کنند. دوره جوانه زدن در مناطق استوايي (گرمسير) در حدود 30 روز و در مناطق معتدل در حدود 40 روز است.
TIR در طول دوره جوانه زدن ازcal/cm2/day 300 در فصل حاره اي مرطوب تاcal/cm2/day 550 در فصل خشک تفاوت مي کند[5] ميزان محتواي انرژي ماده خشک گياهان غله اي حدودا 8900 است. همانطور که بعد از خشک شدن دانه غله اي داراي ميان رطوبت در حدود 15 درصد مي باشد و ميزان انرژي غله مي تواندcal/g 3300 گرفته شود.
از اطلاعات ذکر شده در بالا برآوردهايي براي بيشينه محصولات برنج ، گندم، و ذرت مي توان بدست آورد. هملنطور که در جدول شماره يک نشان داده شده است. در عمل ، اين ظرفيت ذخيره انواع غلات است که عامل
بازدارنده است. اگر چه ، تفاوت عمده نيست ، بيشترين ميزان محصول اندازه گيري شده براي برنج در 1981 در اسکاتلند ، تنها 10 درصد کمتر از حد محصول در جدول 1 مي باشد.
محصولات غله اي بي سابقه
اطلاعات درباره بعضي محصولات برنج گندم و ذرت بدست آمده در زمين ها و مزارع تکي در جدول 2 داده شده است. محصول بازده اين بي سابقه ترين براي هر غله اي است . در رطوبت 15.5 درصد محاسبه شده و در قطعه زمنين 44درصد هکتاري بدست آمد. 475 ميلي متر بارش در دوره رشد توسط 350 ميلي متر آبياري تکميل شد در آفت کش و در علف کش مورد استفاده قرار گرفت. علاوه بر کودهاي شيميايي waraw 4 تن کود حيواني در هر هکتار بکار برده در 1983 ديکسون 448 کيلوگرم استعمال کرد. از طريق تزريق محصول 20 درصدي تيزاب آمونياک در عمق 250 ميلي متري قبل از بهار گندم زمستاني هوپرت هفت باز ازآپريل تا پولاي آبياري شد. آب در مقادير بيشتري از معمول
استفاده شد. زمين 17 هکتاري rennie در سال قبل از کاشت غله بي سابقه تحت کشت علف بود. مقادير زيادي از کود گوسفندي و گاوي به طيور (مرغي) تکنيل شد. علف کش ها و قارچ کشهاي متعددي استفاده شد. رني همچنين 1207 تن در هکتار گندم زمستاني درو کرد (رطوبت 14درصد) از يک مزرعه 5 هکتاري در همان سال محصول محاسبه شده کود و 10552 کيلوگرم برنج در هکتار در رطوبت 14درصد بوده بازده شاليزار در جدول 2 بر اين فرض محاسبه شده است که 100 کيلوگرم شلتوک معادل (اکيوالانت) برابر با 80 کيلوگرم برنج سبوس دار است. نيتروژن شيميايي (بيشتر بصورت اوره ) توسط 22 تن کود در هر هکتار تکميل شد. محصولات شاليزاري در ايستگاههاي تحقيقاتي ژاپن در محدده 2/10- 3/9 تن در هکتار مي باشند يک محصول شاليزاري با 9/10 تن در هکتار با رطوبت 14 درصد در يک شاليزار 12 هکتاري در کاليفرنياي در 1979 بدست آمد.
کشت متمرکز با مقياس وسيع محصولات
بيشترين محصولات ذرت و گندم بدست آمده به عنوان متوسط هاي ايالتي يا ملي در سال 1982 در جدول 3 آورده شده اند که همچنين بيشترين محصولات شاليزاري در سالهاي اخير را نيز نشان مي دهد.
به علت منطقه وسيع درو شده ، محصول ذرت ايالات متحده چشم گيرترين دستاورد در کشاورزي نوين و مدرن مي باشد. ميانگين سالهاي 52-1948 ، 45.2 تن در هکتار بود. 3 تن در هکتار براي اولين بار در سال 1957 بدست آمد. 4 تن د رهکتار در 1962 ، 5 تن در هکتار در 1967 ، 6 تن در هکتار 1972 و 7 تن در هکتار در 1982 اين افزايش با گسترش استفاده از آفت کشها و قارچ کشها براي گونه هاي دو رگه هاي جهش يافته ، کشت شده (پرورش يافته ) در خاکهاي مرغوب (درجه يک ) و در آب و هواي مرطوب ، بدست آمد.
محصولات غذايي جهاني:
متوسط محصول جهاني منطقه درو شده و ميزان محصول براي هر غله در 1982 در جدول 4 داده شده اند. گندم و برنج و ذرت
70درصد از منطقه گياهان غله اي و 80 درصد از مححصول به حساب مي آيند. بازده پايين ارزن به علت کاشت و پرورش در مناطق کم آب است. در جايي که ارزن آبياري و آفت کشي شده است، بازدهي و محصولات با ديگر بازدهي ها (محصولات) غلات ديگرقابل مقايسه هستند.
براي مثال بازدهي ارزن سال 1982 در مصر در 174000 هکتار، 65/3 تن در هکتار بوده ميزان جذب نيتروژن و کاربرد.
ميزان جذب نيتروژن گياهان غله اي از 18 کيلوگرم در هر تن غله براي برنج و ذرت تا 24 کيلوگرم براي گندم و جو متغير است. همانند مقدار برنج وذرت نيمي از محصولات غله جهان، ميانگين ميزان جذب 21 کيلوگرم در تن مي باشد. در حدود موسوم 3/2 نيتروژن براي پروتئين غله است تعادل پروتئين در ريشه برگها و ساقه مساحت منطقه اي درو شده گياهان غله اي جهان 735 ميليون هکتار مي باشد. مساحت براي تمام ديگر محصولات (شامل محصولات غير خوراکي) 340 ميليون هکتار راست در حدود 10 ميليون هکتار علف هاي (چمن) گردشي بر روي زمين
هاي مزروعي و 100 ميليون هکتار مرتع هاي (چراگاه) دائمي که آفت کش نيتروژني نيز دريافت مي کند مساحت کشت گياهان غله اي 55 درصد از مجموع اين مناطق است. ميزان متوسط کاربرد نيتروژن در 250 ميليون هکتار علفزارها (مراتع) احتمالا بطور قابل ملاحظه اي از مناطق زير کشت غلات بيشتر است، از طريق ديگر 120 ميليون هکتار از دانه هاي روغني (سويا) و حبوبات مقدار بسيار کمي نيتروژن دريافت مي کند.
با اين فرش که ، 60درصد نيتروژن آفت کش براي غلات بکار مي رود و اين که بازده پايه جهاني 1170 کيلوگرم در هکتار است (محصولي که بدون آفت کش بدست مي آيد گياهاني که تنها از نيتروژن موجود در باران استفاده مي کنند و توسط ريز جانداران ناهم زيست موجود در خاک حاصل شده اند) YAIRR جهاني بصورت زير تخمين زده مي شود:
YNMR فزاينده به يک شکل مشابه تخمين زده مي شود:
افزايش در مصرف نيتروژن 14.8 کيلوگرم در هکتار
YMMR نسبت واکنش محصول –نيتروژن جهاني) براي محدوده 49-34 کيلوگرم نتروژن در هکتار 3 واحد از محدوده 49-0 کيلوگرم نيتروژن در هکتار کمتر مي باشد. YNNR براي محدوده 39-0 کيلوگرم در هکتار ، 23 است. محتمل است که YMNR افزاينده کاهش پيدا مي کند همانطور که مصرف نيتروژن افزايش مي يابد.
در مناطق اروپاي غربي، ايالات متحده و ژاپن که غله بصورت متمرکز پرورش مي يابد. کاربرد (مصرف) نيتروژن در حدود 150 کيلوگرم در هکتار است. اگر متوسط مصرف جهاني به اين مقدار افزايش يابد و YNNR افزاينده سطح فصلي 19 باقي بماند ميانگين محصول دنيا 2233+19(150-48.6)=4160 کيلوگرم در هکتار خواهد بود.
اين پايين تر از ميزان محصولات غبه فعلي اروپايي غربي است اما شرايط آب و هوايي در اين منطقه مطلوب تر هستند نسبت به
خيلي از مناطق ديگر. اگر چه ممکن است پيشرفت در فناوري کش سرانجام ميانگين کارايي مصرف نيتروژن را افزايش دهد از طريق کاهش ضايعات جدا کردن و ولانيزه کرد، اما هر چه فناوري موثر تر و کاراتر هزينه و مخارج آن بيشتر.
اگر متوسط کارايي مصرف نيتروژن به 60 درصد افزايش يابد همانند خيلي از مناطق توليدي امروزه محصول جهان 55000 کيلوگرم در هکتار خواهد بود.
نيتروژن و انرژي توليد آفت کش هاي نيتروژن در حال حاضر بر پايه گاز طبيعي است.
معادله کلي در فرآيندهابر-بوش 3CH4+6H2O+4N2( 8NH3+2CO2+2C5 است. انرژي مورد نياز 2/45 ميلي گرم در هر کيلو گرم نيتروژن است از فرايند PARC انتظار مي رود تا در مقدار 41.2 mg/kgn آمونيا توليد کند. حد ترموديناميکي 22mg/kgn است.
آمونيا از روغن در گرماي 49mg/kgn و از زغال آن در 64 mg/kgn تولدي مي شود همچنين از ترکيب هيدروژن جوي با اس از انرژي
هيدرو، هسته اي يا ديگر منابع انرژي غير فسيلي توليد مي شود.
واکنش بدين صورت مي باشد:
3H2+N2( 2NH3- 43 KG
در بيشينه تئوريک کارايي الکتروليز 80% انرژي الکتريکي مورد نياز براي توليد هيدورژن 56/8 کيلووات ساعت در کيلوگرم نيتروژن است در و انرژي ظاهري مورد نياز براي واکنش 1.38 است با جمع کل 9.94K /Kgn مصرف برق در الکترسيته در دو گياه آمونياکي هيدروغني شده در نروژ 13k /kgn است که 10kw براي الکتروليز مي باشد.
نيتروژن و آبهاي زير زميني جدا کردن آفت کش نيتروژن دار غلظت NUs نيترات در آبهاي زير زميني درياچه اي رودخانه اي افزايش مي يابد و وجود نيترات بالاتر از يک غلظت مشخص در آب نوشيدني براي سلامتي خطرناک است توجيه شده است که آب مصرفي غني ممکن است باعث تشکيل نيترو سامين هاي سرطان زا شود.
اگر چه کميسيون تحقيقاتي آلودگي محيطي هيچ گونه سندي درباره رابطه نيترات با ايجاد سرطان در بخش هاي مختلف بدن انسان
پيدا نکرده است بيشينه غلظت نيترات موجود در آب 50 ميلي گرم در ليتر است.
افزايش غلظت نيترات در آبهاي زيرزميني موضوع بحث کنوني در دانمارک است. کشوري که دو سوم مساحت زمين هاي آن ميانگينkgN/ha 190دريافت مي کنند. (130kgازآفت کش هاي تجاري و kg 60 از کود) ميانگين غلظت No3 در 30-15 متري زير سطح زمين از 6/4 کيلوگرم (mg) در ليتر 55-1950 به 8/26 در 3-1980 افزايش يافت. بر طبق گزارشي در سال 1983 6 تا7 در صد از جمعيت دانمارک آبي با محتواي بيش از 50 ميلي گرم No3 در ليتر مصرف مي کنند.
نيترات از طريق دنيتريفيکيشن از آب زيستي از آب برطرف مي شود يا از طريق اسمزي برعکس يا مبادله يون. کميسيون تحقيقاتي آلودگي محيطي در نظر گرفت که کاهشي در مقادير نيترات در آب کم هزينه تر خواهد بود اگر توسط پاک سازي نيترات از آب بدست آيد. (محقق گردد) تا بوسيله محدوديت هايي در بخش کشاورزي .
غذاها (مخصوصا سبز يجات) توليد شده توسط کاشت متمرکز نيز داراي نيترات

فایل : 14 صفحه

فرمت : Word