Energy Consumption in Alfalfa Production: A Comparison Between Harvesting Systems

Öz

The purpase of this study was to determine the amount of input-output energy used in different harvest systems in baled alfalfa hay production in Tekirdağ province, Turkey. Data were collected from 176 alfalfa farms in 2019-2020. The simple random sampling method was used to determine survey volume. Harvesting systems consisting of different tool-machine combinations are used in alfalfa production. The capacities and features of the machines used are quite different from each other. In harvesting systems; baler type (rectangular/round), number and frequency of use of the conditioner rake were taken into account. Therefore, the studied population was divided into six groups based on different harvesting systems (H/1-6). In addition, according to the number of mowing (1,2,3,4,5,6); The energy consumption of the harvesting systems used was determined. While alfalfa production was taken into consideration in the first cutting process, the applications made after the cutting process were taken into account in the single mowing process. Results showed that the energy use efficiency, energy productivity and net energy varied according to the type of bale machine used and the number of conditioners. The total energy input and output in harvesting systems was highly variable. The highest share of input energy was recorded for diesel fuels-oil (38.77%) and N fertilizer (24.89%). The fuel energy of 3244.57 MJha-1 was calculated in the H6 system for the highest amount of fuel used per unit area. Due to the increase in the number of use of conditioner equipment and the number of mowing, energy consumption has also increased. When mowing six times; 1248.57 MJha-1 machine energy consumption was calculated in the harvesting system using rectangular baler, and 1751.07 MJha-1 machine energy consumption in the harvesting system using round baler. The highest total energy input (first cutting) was 8179.41 MJha-1, 8377.54 MJha-1 in the systems using round baler (H5-H6). The lowest specific energy was calculated 2.94 MJkg-1, 3.17 MJkg-1 in the systems using rectangular baler (H3-H4).

Anahtar Kelimeler

• Alfalfa
• Input enegy
• Output energy
• Energy efficiency
• Mowing
• Baler machine

Yonca Üretiminde Enerji Tüketimi: Hasat Sistemleri Arasında Bir Karşılaştırma

Öz

Bu çalışmanın temel amacı, Tekirdağ ilinde balya formunda yonca kuru otu üretiminde kullanılan farklı hasat sistemlerinin girdi ve çıktı enerjilerini belirlemektir. Veriler 2019 yılında 176 yonca işletmesinden toplanmıştır. Çalışılan işletme sayısını belirlemek için tesadüf örnekleme metodu kullanılmıştır. Hasat sistemleri, yonca üretiminde kullanılan farklı alet ve makina kombinasyonlarından oluşmaktadır. Kullanılan makinaların özellikleri ve kapasitesi birbirinden oldukça farklıdır. Hasat sistemlerinde; balya makinası (dikdörtgenler prizması/silindirik), şartlandırıcı tırmıkların kullanım sıklığı ve sayıları dikkate alınmıştır. Bu nedenle, çalışma gruplarında 6 farklı hasat sistemi oluşturulmuştur (H/1-6). İlave olarak, biçim sayısına göre (1,2,3,4,5,6) hasat sistemlerinin enerji tüketimleri de incelenmiştir. İlk biçim prosesi olarak yonca üretimi dikkate alınırken, tek biçim prosesi olarak kesme işleminden sonraki uygulamalar dikkate alınmıştır. Araştırma sonuçları enerji kullanım etkinliği, enerji üretkenliği, net enerji üretiminin balya makinası çeşidine, şartlandırıcı kullanım sayısına göre değiştiğini göstermiştir. Hasat sistemlerinde toplam girdi ve çıktı enerji değerleri oldukça değişken olmuştur. En yüksek enerji girdisi oranı yakıt (38.77%) ve azotlu gübrelemede (24.89%) kaydedilmiştir. En yüksek kullanılan yakıt miktarına karşılık olarak birim alan için toplam H6 sisteminde 3244.57 MJha-1 yakıt enerjisi hesaplanmıştır. Şartlandırıcı ekipman kullanım sayısının artışı ve biçim sayısının artmasına bağlı olarak enerji tüketimleri de artmıştır. Altı biçim yapıldığında; dikdörtgenler prizması şeklinde balya yapan balya makinası kullanılan hasat sisteminde 1248.57 MJha-1 makina enerjisi tüketimi, silindirik balya makinası kullanılan hasat sisteminde ise 1751.07 MJha-1 makina enerjisi tüketimi hesaplanmıştır. En yüksek toplam enerji girdisi (ilk biçim) silindirik balya makinasının kullanıldığı sistemlerde (H5-H6) 8179.41 MJha-1, 8377.54 MJha-1 olarak hesaplanmıştır. En düşük özgül enerji dikdörtgen balya makinası kullanılan sistemlerde (H3-H4) 2.94 MJkg-1, 3.17 MJkg-1 olarak hesaplanmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Yonca
• Hasat sistemleri
• Girdi enerjisi
• Çıktı enerjisi
• Enerji etkinliği

Kaynakça

1. Abbas, A., Yang, M, Yousaf, K., Khan, K.A, Iqbal T., Hassan S.G. (2018). Comperative analysis of energy use efficiency ın food grain production systems of Pakistan. Fresenius Environmental Bulletin, 27(2):1053-1059.
2. Anonim (2021a). Yonca Bitkisi; Erişim linki: https://tr.wikipedia.org/wiki/Yonca, Erişim tarihi: 20.04.2021.
3. Anonim (2021b). Yem Bitkileri (yonca), Erişim linki: https://www.amasyadsyb.org/sut/yembitki/15, Erişim tarihi: 15.10.2021.
4. Arıkan, M. (2011). Adana ilinde kolza üretiminde enerji kullanımı. (Yüksek Lisans Tezi) Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tarım Makinaleri Anabilim Dalı, Adana.
5. Asgharipour, M.R., Mousavinik, S.M., Enayat, F.F. (2016) Evaluation of energy input and greenhouse gases emissions from alfalfa production in the Sistan region, Iran. Energy Reports, 2:135-140.
6. Baran, M.F. (2016). Energy analysis of summery vetch production in Turkey: A case study for Kırklareli Province. American-Eurasian Journal of Agricultural & Environmental Sciences, 16(2): 209-215. DOI: 10.5829/idosi.aejaes.2016.16.2.12856
7. Baran, M.F. (2017). Energy and economic analysis of vetch production in Turkey: A case study from Thrace Region. Fresenıus Envıronmental Bulletin, 26(3):1996-1972.
8. Baran, M.F, Gökdoğan, O. (2014). Energy input-output analysis of barley production in Thrace Region of Turkey. American-Eurasian Journal of Agricultural & Environmental Sciences, 14 (11): 1255-1261. DOI: 10.5829/ idosi.aejaes.2014.14.11.21882

9. Baran, M.F., Gökdoğan, O. (2016a). Comparison of energy use efficiency of different tillage methods on the secondary crop silage production. Fresenıus Environmental Bulletin, 25(9): 3808-3814.
10. Baran, M.F., Gökdoğan, O. (2016b). Determination of energy balance of sugar beet production in Turkey: A case study for Kirklareli Province. Springer Energy Efficiency, 9(2): 487-494. DOI: 10.1007/s12053-015-9375-x
11. Baran, M.F, Gökdoğan, O. (2017). Determination of energy use efficiency of sesame production, Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi, 14(3): 73-79.
12. Baran, M.F., Gökdoğan, O., Yılmaz, Y. (2021). Determination of energy balance and greenhouse gas emissions (GHG) of cotton cultivation in Turkey: A case study from Bismil district of Diyarbakır province. Tekirdağ Ziraat Fakültesi Dergisi, 18 (2), 322-332.
13. Baran M.F., Karaağaç, H.A., Bolat, A., Çil, A., Çil, A.N. (2019). Yerfıstığı üretiminde enerji kullanım etkinliğinin belirlenmesi (Adana ili örneği). Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, (15): 103-111.
14. Baran, M.F., Karaağaç, H.A., Gökdoğan, O. (2016). Kışlık ara ürün sonrası (buğday - fiğ) ikinci ürün olarak yetiştirilen silajlık mısır üretiminde farklı toprak işleme ve ekim yöntemlerinin enerji bilançosu (2. Yıl Sonuçları). Adnan Menderes Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 13(1):1-6.
15. Bojaca, C.R., Schrevens, E. (2010). Energy assessment of peri-urban horticulture and its uncertainty: case study for Bogota, Colombia. Energy, 35(5): 2109-2118.
16. Çelen, İ. H. (2016). Tarımsal uygulamalarda enerji kullanımı üzerine bir değerlendirme. Electronic Journal of Vocational Colleges, 6(3): 18-29.
17. Erdoğan, Y. (2009). Tarımsal üretimde enerji girdi çıktı analizlerinde kullanılacak internet tabanlı bir yazılımın geliştirilmesi. (Yüksek Lisans Tezi) Çukurova Üniversitesi Ziraat Fakültesi, Adana.
18. Eren, Ö. (2011). Çukurova bölgesinde tatlı sorgum (Sorghum bicolor (L.) Moench) üretiminde yaşam döngüsü enerji ve çevresel etki analizi. (Doktora Tezi) Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tarım Makinaları Ana Bilim Dalı. Adana.
19. Farrell, A.E., Plevın, R.J., Turner, B.T., Jones, A.D., O’hare, M., Kammen, D.M., (2006). Ethanol can contribute to energy and environmental goals. Science, 311:506–508.
20. Gözübüyük, Z., Çelik, A., Öztürk, İ., Demir, O., Adıgüzel, M.C. (2012). Buğday üretiminde farklı, toprak işleme- ekim sistemlerinin enerji kullanım etkinliği yönünden karşılaştırılması. Tarım Makinaleri Bilimi Dergisi, 8(1):25-34.
21. Hedau, N.K., Tuti, M.D., Stanley, J., Mina, B.L., Agrawal, P. K., Bisht, J. K., Bhatt, J.C. (2014). Energy-use efficiency and economic analysis of vegetable cropping sequences under greenhouse condition, Energy Efficiency, 7:507–515. DOI 10.1007/s12053-013-9239-1
22. Hoeppner, J.W., Entz, M.H., McConkey, B.G., Zentner, R.P., Nagy, C.N. (2005). Energy use and efficiency in two Canadian organic and conventional crop production systems. Renewable Agriculture and Food Systems, 21(1): 60-67.
23. Keener, H.M., Roller, W.L. (1975). Energy Production By Field Crops. Asea Paper No: 75 –3021, St Joseph, Michigan 49085.
24. Koctürk, O.M., Engindeniz, S. (2009). Energy and cost analysis of sultana grape growing: A case study of Manisa, west Turkey. African Journal of Agricultural Research, 4(10): 938-943
25. Kökten, K., Kaplan, M., Gökdoğan, O., Baran, M.F. (2018). Determination of energy use efficiency of maize (Zea mays intendata) production in Turkey. Fresenius Environmental Bulletin, 27(3): 1973-1978.
26. Kökten, K., Tutar, H., Baran, M.F., Gökdoğan, O. (2017a). Energy balance of bitter vetch and forage pea production in Turkey. Fresenius Environmental Bulletin, 26(39): 2035-2040.
27. Kökten, K., Tutar, H., Gökdoğan, O., Baran, M.F. (2017b). Determination of energy balance of common vetch (Vicia Sativa L.), Hungarian vetch (Vicia pannonica C.) and Narbonne vetch (Vicia narbonensis L.) production in Turkey. Legume Research, 40(3): 491-496. DOI:10.18805/lr.v0i0.6842
28. Miran, B. (2002). Temel İstatistik. Ege Üniversitesi Basımevi, Bornova, İzmir
29. Mobtaker, H.G., Akram, A., Keyhani, A. (2012). Energy use and sensitivity analysis of energy inputs for alfalfa production in Iran. Energy for Sustainable Development, 16:84–89.
30. Mousavi-Avval, S.H., Rafiee, S., Jafari, A., Mohammadi, A., (2011). Energy flow modeling and sensitivity analysis of inputs for canola production in İran. Journal of Cleaner Production, 19: 1464-1470.
31. Pimentel, D., Oltenacu, P.A., Nesheim, M.C., Krummel, J., Allen, M.S., Chick, S. (1980). The potential for grass-fed livestock: resource contraints. Science, 207: 843-848.
32. Rathke, G.W., Dıepenbrock, W. (2006). Energy balance of winter oilseed rape (Brassica napus L.) cropping as related to nitrogen supply and preceding crop. European Journal of Agronomy, 24: 35–44.
33. Sabah M. (2010). Söke ovasında ikinci ürün yağlık ayçiçeği üretiminde enerji kullanımı. (Yüksek Lisans Tezi) Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tarım Makinaları Anabilim Dalı, Adana.
34. Singh, J.M. (2002). On farm energy use pattern in different cropping systems in Haryana, India. (MSc. Thesis) International Institute of Management University of Flensburg, Sustainable Energy Systems and Management, Germany.
35. Tan, F., (1997). Yonca hasadında farklı hasat sistemlerinin otun kuruma olgusu ve kalitesi üzerine etkilerinin saptanması. (Doktora Tezi) Trakya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Edirne.
36. Toruk, F. (2003). Effects of harvesting methods on field drying rates and cutting times of alfalfa. Bulgarian Journal of Agricultural Science, 9(5-6): 639-645.
37. TUIK, (2021) Bitkisel Üretim, erişim linki: https://data.tuik.gov.tr/Bulten/Index?p=Bitkisel-Uretim-Istatistikleri-2021-37249, Erişim tarihi: 15.12.2021.
38. Yılmaz, İ., Özalp A., Aydoğmuş, F. (2010). Antalya ili bodur elma üretiminde enerji kullanım etkinliğinin belirlenmesi: Elmalı ilçesi örneği. Akdeniz Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 23(2): 93-97.