ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΜΕΘΟ ΩΝ ΜΕΙΩΜΕΝΗΣ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΑΣ ΤΟΥ Ε ΑΦΟΥΣ ΣΤΗΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑ ΤΟΥ ΒΑΜΒΑΚΙΟΥ

ΠΡΟΟΠΤΙΚΕΣ ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΤΑ ΤΗΝ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΜΕΘΟ ΩΝ ΜΕΙΩΜΕΝΗΣ ΚΑΤΕΡΓΑΣΙΑΣ ΤΟΥ Ε ΑΦΟΥΣ ΣΤΗΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΑ ΤΟΥ ΒΑΜΒΑΚΙΟΥ Χ.Κ. Καβαλάρης, Π.Ν. Γουβιώτης και Θ.Α. Γέµτος Πανεπιστήµιο Θεσσαλίας, Τµήµα Γεωπονίας, Φυτικής και Ζωικής Παραγωγής, Εργαστήριο Γεωργικής Μηχανολογίας. Οδός Φυτόκου, Ν. Ιωνία Μαγνησίας Τ.Κ. 38446 e-mail: gemtos@agr.uth.gr ΠΕΡΙΛΗΨΗ Με την εφαρµογή µεθόδων µειωµένης κατεργασίας διασφαλίζεται η αειφορική διαχείριση του εδάφους και του νερού ενώ παράλληλα µπορούν να προκύψουν σηµαντικά οφέλη από την εξοικονόµηση ενέργειας. Σε ένα τριετές πείραµα µε βαµβάκι που ξεκίνησε το 1997 αξιολογήθηκαν τέσσερις µέθοδοι µειωµένης κατεργασίας σε σύγκριση µε την συµβατική κατεργασία του εδάφους. Κατά την διάρκεια των κατεργασιών, µε ένα σύστηµα δυναµοµέτρησης µετρήθηκαν οι δυνάµεις έλξης και η ροπή στον δυναµοδότη και εκτιµήθηκε η καταναλισκόµενη ενέργεια. Επιπλέον, υπολογίστηκαν οι εισροές της ενέργειας για τις υπόλοιπες καλλιεργητικές εργασίες (λίπανση, σπορά, άρδευση κ.λ.π). Η κατεργασία του εδάφους µε την συµβατική µέθοδο αποτελούσε το 5,3% των συνολικών εισροών. Επικεντρώνοντας στην ενέργεια που αφορά την κατεργασία και τη ζιζανιοκτονία διαπιστώνεται ότι µε την εφαρµογή µεθόδων µειωµένης κατεργασίας µπορεί να προκύψει εξοικονόµηση ενέργειας µέχρι και 57%. Παράλληλα όµως, προκύπτει και µια µείωση της παραγωγής η οποία συντελεί στην ελάττωση του συντελεστή της ενεργειακής παραγωγικότητας. Από τις µεθόδους που δοκιµάστηκαν, η συµβατική κατεργασία αποδείχτηκε η ενεργειακώς παραγωγικότερη ενώ η υποκατάσταση του αρότρου µε βαρύ καλλιεργητή αποτελεί µια βιώσιµη εναλλακτική πρόταση που επιπλέον συµβάλει στην αειφορική διαχείριση των φυσικών πόρων. 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Ο ρόλος της γεωργίας είναι ο χειρισµός και η τροποποίηση των φυσικών οικοσυστηµάτων κατά τρόπο ώστε να παράγονται αγαθά τα οποία είναι απαραίτητα για την επιβίωση του ανθρώπου. Με την προσθήκη ενέργειας σε ένα γεωργικό σύστηµα παραγωγής, είτε µε τη µορφή µηχανικού έργου είτε την µορφή γεωργικών εφοδίων, είναι δυνατή µια θεαµατική αύξηση των αποδόσεων. Για παράδειγµα, µε την προσθήκη 1500 kg ισοδύναµου πετρελαίου ανά εκτάριο σε µια παραδοσιακή καλλιέργεια ρυζιού και 700 kg ισοδύναµου πετρελαίου ανά εκτάριο σε µια καλλιέργεια καλαµποκιού, η απόδοση µπορεί να είναι µέχρι και πέντε φορές µεγαλύτερη [3]. Μέχρι και τις αρχές της δεκαετίας του 70, το κόστος της ενέργειας ήταν σχετικά χαµηλό και οι παραγωγοί δεν προβληµατίζονταν ιδιαίτερα για τη χρήση αυτής. Μετά τις δύο πετρελαϊκές κρίσεις ωστόσο του 1973 και του 1979, οι τιµές των υγρών καυσίµων αυξήθηκαν κατακόρυφα µε αποτέλεσµα η ενέργεια πλέον στην γεωργία να αποτελεί αγαθό του οποίου η χρήση έπρεπε να γίνεται µε σύνεση και ορθολογισµό. Η αύξηση των τιµών του πετρελαίου είχε επίσης άµεσο αντίκτυπο στις τιµές και άλλων γεωργικών εφοδίων όπως τα λιπάσµατα [16]. Το γεγονός αυτό σε συνδυασµό µε την εµφάνιση σοβαρών περιβαλλοντολογικών

προβληµάτων, όπως η υποβάθµιση της ποιότητας των εδαφών, η µείωση των υδατικών πόρων και η ρύπανση από την εκτεταµένη χρήση αγροχηµικών, επέβαλαν την ριζική αναθεώρηση του τρόπου διαχείρισης των γεωργικών οικοσυστηµάτων. Εναλλακτικά συστήµατα διαχείρισης άρχισαν να προβάλλονται και να µελετώνται ευρέως και να συγκρίνονται µε τα ήδη εφαρµοζόµενα. Μια σχετική απεξάρτηση των αγροτικών επιχειρήσεων από την ενέργεια θα µπορούσε να οδηγήσει στην διαµόρφωση ενός σταθερότερου γεωργικού εισοδήµατος. Παράλληλα, η ορθολογική χρήση της ενέργειας θα µπορούσε να σηµάνει τη βελτίωση της παραγωγικότητας και κατά συνέπεια την αύξηση του κέρδους για τον παραγωγό. Τα γεωργικά µηχανήµατα είναι µετά από τα λιπάσµατα και την άρδευση, ο τρίτος σηµαντικότερος παράγοντας εισροής ενέργειας στα αγροτικά συστήµατα παραγωγής [1]. Με την εφαρµογή µεθόδων µειωµένης κατεργασίας του εδάφους µπορεί να προκύψει σηµαντική µείωση των εισροών. Παράλληλα περιορίζονται σηµαντικά φαινόµενα όπως η διάβρωση και η συµπίεση των εδαφών [7], [22]. Από τη µελέτη του ηµερολογίου των εργασιών ενός αντιπροσωπευτικού βαµβακοπαραγωγού στην περιοχή της Καρδίτσας, υπολογίζεται ότι οι συνολικές εισροές ενέργειας κατά την διάρκεια της παραγωγικής διαδικασίας είναι 8.260 MJ/στρ [19]. Από την ποσότητα αυτή, η ενέργεια που αντιστοιχεί στην κατεργασία του εδάφους είναι 4,3% (3.500 MJ/ha) [19]. Η ενέργεια που χρησιµοποιείται για την κατεργασία του εδάφους αφορά σχεδόν αποκλειστικά την χρήση πετρελαίου. Με την εφαρµογή συµβατικών µεθόδων κατεργασίας καταναλώνονται περίπου 49 kg καυσίµου /ha [21]. Η κατανάλωση είναι κατά 51% µικρότερη όταν εφαρµόζεται µειωµένη κατεργασία που όµως περιλαµβάνει όργωµα και 84-76% µικρότερη όταν εφαρµόζεται µειωµένη κατεργασία που δεν περιλαµβάνει όργωµα [21]. Κατά την εφαρµογή ενός συστήµατος που χρησιµοποιεί ως εργαλεία κατεργασίας έναν περιστροφικό καλλιεργητή ο οποίος κατεργάζεται το έδαφος σε λωρίδες πριν τη σπορά και ένα σκαλιστήρι µετά το φύτρωµα, η κατανάλωση ενέργειας είναι 60% µικρότερη σε σχέση µε την ενέργεια που καταναλώνεται στην συµβατική κατεργασία [18]. Με την υιοθέτηση ενός συστήµατος ελάχιστης κατεργασίας όπου η µόνη καλλιεργητική επέµβαση ήταν η εφαρµογή σκαλίσµατος µετά την σπορά η εξοικονόµηση ενέργειας έφτανε µέχρι και 70% [18]. Περιορίζοντας τους δευτερογενείς καλλιεργητικούς χειρισµούς, µε τη χρήση εργαλείων που προετοιµάζουν την σποροκλίνη µε ένα µόνο πέρασµα, όπως είναι ο περιστροφικός καλλιεργητής, µπορεί να προκύψει µια εξοικονόµηση ενέργειας της τάξης του 20-40% [12]. Η εφαρµογή µειωµένης κατεργασίας µπορεί να έχει σηµαντική επίδραση στην απόδοση της καλλιέργειας Στις αρδευόµενες καλλιέργειες η απόδοση είναι γενικά υψηλότερη στην συµβατική κατεργασία, ενώ στις µη αρδευόµενες συνήθως δεν παρατηρούνται σηµαντικές διαφορές µεταξύ συµβατικής και µειωµένης κατεργασίας [14], [6]. Όταν όµως σε συστήµατα ακαλλιέργειας, η ζιζανιοκτονία είναι επιτυχής, η απόδοση του αρδευόµενου βαµβακιού µπορεί να είναι παρόµοια µε αυτή της συµβατικής κατεργασίας [2]. Μακροπρόθεσµα, το καθαρό όφελος από την εφαρµογή µεθόδων ακαλλιέργειας υπερβαίνει αυτό της συµβατικής µεθόδου, εξαιτίας της σταδιακής βελτίωσης των αποδόσεων, η οποία προκύπτει ως συνέπεια της βελτίωσης της δοµής του εδάφους καθώς και εξαιτίας του περιορισµού του κόστους χρήσης των γεωργικών µηχανηµάτων [8].

2. ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟ ΟΙ Το 1997 σε δύο πειραµατικούς αγρούς του Αγροκτήµατος του Πανεπιστηµίου Θεσσαλίας εγκαταστάθηκε ένα τριετές πείραµα µε σκοπό την διερεύνηση των επιπτώσεων από την εφαρµογή µεθόδων µειωµένης κατεργασίας στην κατανάλωση ενέργειας και στην ανάπτυξη καλλιεργειών βαµβακιού, καλαµποκιού και ζαχαροτεύτλων. Στην παρούσα δηµοσίευση παρουσιάζονται τα αποτελέσµατα για το βαµβάκι. Αξιολογήθηκαν οι εξής πέντε µέθοδοι προετοιµασίας της σποροκλίνης: 1) Συµβατική κατεργασία (Σ) η οποία περιελάµβανε όργωµα σε βάθος 25-30 cm και ένα µε τρία περάσµατα µε δισκοσβάρνα ή καλλιεργητή προετοιµασίας. 2) Μειωµένη κατεργασία µε βαρύ καλλιεργητή (ΒΚ) σε βάθος 20-25 cm ή υπεδαφοκαλλιεργητή σε βάθος 30-35 cm και 1-3 περάσµατα µε δισκοσβάρνα ή καλλιεργητή προετοιµασίας. 3) Μειωµένη κατεργασία µε περιστροφικό καλλιεργητή (ΠΚ) σε βάθος 12 cm και ένα µε δύο περάσµατα µε δισκοσβάρνα ή καλλιεργητή προετοιµασίας 4) Μειωµένη κατεργασία µε δισκοσβάρνα ( ) σε βάθος 8 cm. ύο µε τέσσερα συνολικά περάσµατα 5) Ακαλλιέργεια (Α). Απ ευθείας σπορά πάνω από τα φυτικά υπολείµµατα και καταστροφή της βλάστησης πριν από το φύτρωµα της καλλιέργειας µε εφαρµογή glyphosate. Το δεύτερο και τρίτο έτος, κατά την διάρκεια της κατεργασίας του εδάφους προσαρµόστηκε στον γ.ε. ένα σύστηµα δυναµοµέτρησης το οποίο είχε την δυνατότητα να µετρά και να καταγράφει σε φορητό Η/Υ τις δυνάµεις έλξης των µηχανηµάτων [15]. Επιπλέον το σύστηµα είχε την δυνατότητα µέτρησης και καταγραφής της ροπής και της γωνιακής ταχύτητας στο δυναµοδότη. Η µέση ωριαία ταχύτητα εργασίας υπολογίσθηκε µε χρονοµέτρηση. Με βάση την αντίσταση έλξης και την ταχύτητα εργασίας, για κάθε µηχάνηµα υπολογίστηκε η ισχύς στην έλξη. Επίσης µε βάση την ροπή και την γωνιακή ταχύτητα υπολογίστηκε η ισχύς στον δυναµοδότη. Ο µέσος συντελεστής µετάδοσης της ισχύος στο δυναµοδότη είναι 0,88 [11]. Ο συντελεστής µετάδοσης στην έλξη, για συµπαγές έδαφος είναι 0,54 ενώ για καλλιεργηµένο έδαφος 0,48 [20]. Πολλαπλασιάζοντας µε τους κατάλληλους συντελεστές υπολογίστηκε για κάθε µηχάνηµα η συνολική απαιτούµενη ισχύς (στην έλξη και στον δυναµοδότη) από τον κινητήρα του ελκυστήρα. Το γινόµενο της ισχύος µε την στρεµµατική απόδοση αποτελεί την ενέργεια που πρέπει να αποδώσει ο κινητήρας, για την παραγωγή της οποίας θα πρέπει να καταναλώσει µια ορισµένη ποσότητα καυσίµου. Ο µέσος συντελεστής θερµικής απόδοσης για έναν ντίζελ κινητήρα είναι 0,25 [5]. Ωστόσο για να παραχθεί και να µεταφερθεί το εν λόγω καύσιµο απαιτείται και πάλι η κατανάλωση ενέργειας. Ο συντελεστής απόδοσης για την άντληση, την επεξεργασία και τη διανοµή του πετρελαίου είναι 0,85 [5]. Ο συνολικός συντελεστής απόδοσης της ενέργειας του καυσίµου στον στροφαλοφόρο άξονα είναι 0,25 Χ 0,85 = 0,21. Επιπλέον, για την λειτουργία του ελκυστήρα απαιτείται µια ποσότητα λιπαντικού η ενέργεια του οποίου εκτιµάται στο 4% της ενέργειας του καυσίµου [5]. Τέλος, κατά τη χρήση γεωργικών µηχανηµάτων υφίσταται µια απόσβεση της ενέργειας των σταθερών στοιχείων των µηχανηµάτων, δηλαδή της ενέργειας που ενσωµατώνεται µε την κατασκευή, την µεταφορά και τη διανοµή τους καθώς και της ενέργειας που προστίθεται σε αυτά µε τις επισκευές. Για την κατασκευή των γεωργικών µηχανηµάτων απαιτούνται 86,77 MJ/kg προϊόντος ενώ για τη διανοµή τους χρειάζονται άλλα 8,8 MJ/kg [5] Ακόµη, για κάθε µηχάνηµα προτείνεται ένας συντελεστής ο οποίος πολλαπλασιαζόµενος µε την αρχική ενέργεια κατασκευής δίνει το ενεργειακό ισοδύναµο των επισκευών και συντήρησης για όλη την προβλεπόµενη διάρκεια ζωής του µηχανήµατος [4]. Ενέργεια για τη λίπανση

Η λίπανση περιελάµβανε κατά µέσο όρο για τα τρία έτη την προσθήκη 140 µονάδων Ν, 83 µονάδων P και 142 µονάδων Κ ανά ha. Στο άζωτο αντιστοιχούν 76,6 MJ/kg στο φώσφορο 16 MJ/kg και στο κάλιο 12,8 MJ/kg. [10]. Επίσης µετρήθηκε η ενέργεια (µεταβλητών και σταθερών στοιχείων) για την λειτουργία του λιπασµατοδιανοµέα. Ενέργεια για την εφαρµογή ζιζανιοκτόνων Εκτιµήθηκε τόσο η ενέργεια των σκευασµάτων όσο και η ενέργεια για την λειτουργία του ψεκαστικού Τα δύο πρώτα έτη χρησιµοποιήθηκαν 1 kg/ha prometryne και 1,9 kg/ha alachlor. Οι αντίστοιχες ενεργειακές περιεκτικότητες είναι 307,8 MJ/kg και 322,9 MJ/kg δ.ο [10]. Κατά το τρίτο έτος εφαρµόστηκαν 1,2 kg/ha prometryne, 1,2 kg/ha metolachlor και 2 kg/ha fluometuron. Οι αντίστοιχες ενεργειακές περιεκτικότητες εκτιµώνται σε 307,8 MJ/kg, 320,7 MJ/kg και 405,6 MJ/kg δ.ο [10]. Ενέργεια για τη σπορά. Για την σπορά χρησιµοποιήθηκαν 40 kg σπόρου /ha. Η ενέργεια που ενσωµατώνεται κατά την παραγωγή, την τυποποίηση και την διανοµή του σπόρου του βαµβακιού ισούται µε 44,32 MJ/kg [9]. Επίσης εκτιµήθηκε η ενέργεια (µεταβλητών και σταθερών στοιχείων) που καταναλώνεται κατά την λειτουργία της σπαρτικής. Ενέργεια για την άρδευση. Εφαρµόστηκαν κατά µέσο όρο 410 mm νερού ετησίως Για την εκτίµηση των ενεργειακών εισροών DE ha (σε MJ/ha) χρησιµοποιήθηκε η εξίσωση [17]. DE EU Qha EF EF EF = ha p l c TDH όπου EU η ενέργεια που απαιτείται για την άντληση 1000 m 3 νερού από βάθος 1 m, EF p ο συντελεστής απόδοσης της µονάδας ισχυοδότησης της αντλίας. Για την περίπτωση του αγροκτήµατος, όπου η αντλία λειτουργούσε µε ηλεκτροκινητήρα ο συνολικός συντελεστής απόδοσης της ηλεκτρικής ενέργειας υπολογίστηκε ίσος µε 0,18 (0,18 = 0,25 Χ 0,85 Χ 0,825, όπου 0,25 = συντελεστής απόδοσης κατά την µετατροπή της ορυκτής ενέργειας σε ηλεκτρική, 0,85 = συντελεστής απόδοσης του δικτύου διανοµής της ηλεκτρικής ενέργειας και 0,825 = συντελεστής απόδοσης του ηλεκτροκινητήρα). EF l είναι ο συντελεστής απόδοσης της αντλίας. Για την αντλία του αγροκτήµατος (βάθος άντλησης 80 m, παροχή 20 m 3 /h) εκτιµήθηκε ίσος µε 0,76. Q ha είναι η µέση ετήσια ποσότητα νερού για την άρδευση, EF c ο συντελεστής απόδοσης του συστήµατος διανοµής και µεταφοράς του νερού στον αγρό ο οποίος εκτιµήθηκε ίσος µε 0,91 [17] και TDH = το ολικό µανοµετρικό ύψος του νερού που για την περίπτωση άρδευσης µε σταλακτηφόρους αγωγούς ήταν ίσο µε 80m + 25m = 105m. Ενέργεια για τη συγκοµιδή και στελεχοκοπή Για την συγκοµιδή του βαµβακιού εκτιµήθηκε η ενέργεια των µεταβλητών καθώς και η απόσβεση της ενέργειας των σταθερών στοιχείων µιας δίσειρης βαµβακοσυλλεκτικής Η ενέργεια των µεταβλητών στοιχείων εκτιµήθηκε από στοιχεία της ειδικής κατανάλωσης καυσίµου [13]. Τέλος, µε βάση αποτελέσµατα δυναµοµετρήσεων εκτιµήθηκε η ενέργεια των µεταβλητών στοιχείων για την στελεχοκοπή. Στην ποσότητα αυτή προστέθηκε η αντίστοιχη απόσβεση της ενέργειας των σταθερών στοιχείων 3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΚΑΙ ΣΥΖΗΤΗΣΗ

Στον Πίνακα 1 παρουσιάζεται η πραγµατική απορροφόµενη ενέργεια (όπως αυτή προκύπτει από τις µετρήσεις της ελκτικής δύναµης και της ροπής στον δυναµοδότη) για τα διάφορα µηχανήµατα κατεργασίας του εδάφους. Τις υψηλότερες απαιτήσεις σε ενέργεια (266 MJ/ha) είχε το άροτρο και ακολουθούσαν ο υπεδαφοκαλλιεργητής (216 MJ/ha) και ο περιστροφικός καλλιεργητής (210 MJ/ha). Ο τελευταίος είχε ελάχιστες απαιτήσεις σε ισχύ έλξης αλλά αυξηµένες σε ισχύ στον δυναµοδότη. Ο βαρύς καλλιεργητής κατατάσσεται στην τέταρτη θέση µε 168 MJ/ha. Σηµαντικά µειωµένες ήταν οι πραγµατικές απαιτήσεις σε ενέργεια µε τον ελαφρύ καλλιεργητή (43 MJ/ha) και τη δισκοσβάρνα (23 MJ/ha). Για τα µηχανήµατα που χρησιµοποιήθηκαν για τις υπόλοιπες καλλιεργητικές εργασίες (σπαρτική, ψεκαστικό, λιπασµατοδιανοµέας) η πραγµατική απορροφόµενη ενέργεια ήταν ελάχιστη (<10 MJ/ha) και για τον στελεχοκόπτη ( 15 MJ/ha). Η ενέργεια των µεταβλητών στοιχείων (καυσίµου και λιπαντικών), ήταν περίπου δέκα φορές υψηλότερη από την πραγµατική απορροφόµενη ενέργεια γεγονός που οφείλεται κυρίως στον µικρό συντελεστή απόδοσης της ενέργειας κατά την καύση του πετρελαίου στον κινητήρα του γ.ε. Προσθέτοντας και την απόσβεση της ενέργειας των σταθερών στοιχείων τόσο των µηχανηµάτων όσο και του γεωργικού ελκυστήρα, υπολογίζεται η συνολική κατανάλωση ενέργειας. Όπως διαπιστώνεται, υπάρχει µια µεταβολή στην σειρά κατάταξης καθώς ο περιστροφικός καλλιεργητής εξαιτίας του υψηλότερου συντελεστή αποδόσεως της ισχύος µέσω του δυναµοδότη κατατάσσεται στην τέταρτη θέση. Στον Πίνακα 2 συνοψίζονται για κάθε µέθοδο κατεργασίας του εδάφους, οι εισροές της ενέργειας κατά τις διάφορες καλλιεργητικές επεµβάσεις. Στην συνέχεια µε βάση την απόδοση (σε σύσπορο βαµβάκι) υπολογίζεται η ενεργειακή παραγωγικότητα. Οι συνολικές εισροές ενέργειας κατά την διάρκεια της παραγωγικής διαδικασίας µε την συµβατική µέθοδο ανέρχονται περίπου στα 55.500 MJ/ha. Το σηµαντικότερο µερίδιο των εισροών (61,8%) κατέχει η άρδευση. Ακολουθεί η λίπανση µε µερίδιο 25,1% επί των συνολικών εισροών και τρίτη είναι η κατεργασία του εδάφους µε µερίδιο 5,3%. Το υπόλοιπο 7,9% αντιστοιχεί στις υπόλοιπες καλλιεργητικές εργασίες. Πίνακας 1. Κατανάλωση ενέργειας κατά την λειτουργία των γεωργικών µηχανηµάτων. Πραγµατική απορροφόµενη ενέργεια στην έλξη (MJ/ha) στο ΡΤΟ σύνολο Ενέργεια µεταβλητών στοιχείων (MJ/ha) Απόσβεση ενέργειας σταθερών στοιχείων (MJ/ha) Συνολική κατανάλωση ενέργειας (MJ/ha) Άροτρο 265,7 265,7 2.431 283 2.714 Βαρύς καλλιεργητής 168,1 168,1 1.525 90 1.615 Υπεδαφοκαλλιεργητής 216,3 216,3 1.976 229 2.205 Περιστρ καλλιεργητής 22,7 186,9 209,6 1.421 143 1.564 ισκοσβάρνα 22,7 22,7 237 64 301 Ελαφρύς καλλιεργητής 43,5 43,5 466 67 533 Σπαρτική 5,9 2,9 8,8 65 42 107 Στελεχοκόπτης 15,3 15,3 236 127 364 Ψεκαστικό 0,5 0,5 26 7 33 Λιπασµατοδιανοµέας 1,5 1,5 37 10 47 Βαµβακοσυλλεκτική 17 509 526 Πίνακας 2. Ενεργειακές εισροές και υπολογισµός της ενεργειακής παραγωγικότητας για τις πέντε µεθόδους κατεργασίας του εδάφους.

Σ ΒΚ ΠΚ Α Εισροές ενέργειας (MJ/ha) 1 κατεργασία 2.918 1.908 1.562 589 0 2 ζιζανιοκτονία 1.185 1.185 1.185 1.185 2.972 3 σπορά 1.880 1.880 1.880 1.880 1.880 4 λίπανση 13.917 13.917 13.917 13.917 13.917 5 άρδευση 34.294 34.294 34.294 34.294 34.294 6 συγκοµιδή 952 952 952 952 952 7 στελεχοκοπή 364 364 364 364 364 σύνολο 55.509 54.499 54.154 53.181 54.379 Απόδοση (σύσπορο) (kg/στρ) Ενεργειακή παραγωγικότητα (g/mj) 3.285 3.131 2.510 2.540 2.190 59,2 57,4 46,4 47,8 40,3 Κατά µέσο όρο για τα τρία έτη, η συνολική κατανάλωση ενέργειας για την συµβατική κατεργασία του εδάφους υπολογίσθηκε στα 2920 MJ/ha. Άλλοι ερευνητές αναφέρουν ότι η ενέργεια για την κατεργασία του εδάφους ισούται µε 3250 4530 MJ/ha [13], 3530 MJ/ha [19]. Η εξοικονόµηση της ενέργειας που προκύπτει µε την µείωση της εντατικότητας της κατεργασίας του εδάφους είναι 510 MJ/ha στην περίπτωση της εφαρµογής της µεθόδου ΒΚ µε υπεδαφοκαλλιεργητή και 1260 MJ/ha στην περίπτωση της εφαρµογής της µεθόδου µε βαρύ καλλιεργητή. Στην περίπτωση της εφαρµογής της µεθόδου του περιστροφικού καλλιεργητή η εξοικονόµηση ενέργειας ήταν ίση µε 1360 MJ/ha, στην περίπτωση της δισκοσβάρνας ίση µε 2330 MJ/ha και στην περίπτωση της ακαλλιέργειας ίση µε 2920 MJ/ha. Στην µέθοδο της ακαλλιέργειας ωστόσο, υπήρχε µια επιπλέον κατανάλωση ενέργειας της τάξης των 1790 MJ/ha για την χρήση και την εφαρµογή του glyphosate. Το καθαρό όφελος λοιπόν που προκύπτει ισούται µε 2920 1790 = 1130 MJ/ha. Επικεντρώνοντας στην ενέργεια που αφορά την κατεργασία και τη ζιζανιοκτονία διαπιστώνεται ότι µε την εφαρµογή µεθόδων µειωµένης κατεργασίας µπορεί να προκύψει εξοικονόµηση ενέργειας µέχρι και 57%. Στο σύνολο των εισροών, η εξοικονόµηση της ενέργειας µε την µέθοδο ΒΚ όταν χρησιµοποιείται υπεδαφοκαλλιεργητής είναι της τάξης του 0,9% και όταν χρησιµοποιείται βαρύς καλλιεργητής της τάξης του 2,4%. Στην µέθοδο του περιστροφικού καλλιεργητή η εξοικονόµηση της ενέργειας είναι της τάξης του 2,5%, στην µέθοδο της δισκοσβάρνας της τάξης του 4,2% και στην µέθοδο της ακαλλιέργειας της τάξης του 2,1%. Ωστόσο µε την εφαρµογή µεθόδων µειωµένης κατεργασίας διαπιστώθηκε ότι προκύπτει επίσης µια σηµαντική µείωση της αποδόσεως. Λαµβάνοντας υπόψη την απόδοση σε σύσπορο βαµβάκι, η ενεργειακή παραγωγικότητα στην µέθοδο της συµβατικής κατεργασίας ήταν 59,2 g/mj. Στην µέθοδο ΒΚ όταν χρησιµοποιείται βαρύς καλλιεργητής η ενεργειακή παραγωγικότητα δεν διέφερε από την συµβατική κατεργασία και ήταν ίση µε 58,8 g/mj ενώ όταν χρησιµοποιείται υπεδαφοκαλλιεργητής η παραγωγικότητα µειωνόταν εξαιτίας της αύξησης των εισροών και ήταν ίση µε 53,8 g/mj. Στις µεθόδους του περιστροφικού καλλιεργητή και της δισκοσβάρνας η ενεργειακή παραγωγικότητα ήταν ακόµη µικρότερη (46,4 g/mj και 47,8 g/mj αντίστοιχα) εξαιτίας της σηµαντικής µείωσης της απόδοσης. Τέλος, στην µέθοδο της ακαλλιέργειας η ενεργειακή παραγωγικότητα ήταν η µικρότερη (40,3 g/mj). Σε άλλη έρευνα αναφέρεται ότι η ενεργειακή παραγωγικότητα για την καλλιέργεια του βαµβακιού, λαµβάνοντας υπόψη όµως µόνο την απόδοση σε ίνα, είναι ίση µε 12 g/mj [19]. Πίνακας 3. Κατανάλωση καυσίµου κατά τις διάφορες καλλιεργητικές εργασίες

Κατανάλωση καυσίµου (l/ha) Σ ΒΚ ΠΚ Α 1 Πρωτογενής κατεργασία 62,9 43,3 36,7 9,8 2 ευτερογενής κατεργασία 15,9 14,5 8,1 10,1 3 Λίπανση 2,7 2,7 2,7 2,7 2,7 4 Σπορά 1,6 1,6 1,6 1,6 1,6 5 Ψεκασµοί 2,1 2,1 2,1 2,1 2,7 6 Συγκοµιδή 11,0 11,0 11,0 11,0 11,0 7 στελεχοκοπή 5,9 5,9 5,9 5,9 5,9 Σύνολο 102,0 81,1 68,2 43,2 23,9 Στον Πίνακα 3 παρουσιάζεται η κατανάλωση καυσίµου για κάθε καλλιεργητική εργασία. Ο υπολογισµός έγινε µε βάση την ενέργεια του καταναλισκόµενου καυσίµου και το ενεργειακό ισοδύναµο του πετρελαίου (38.66 MJ//l). Με τη συµβατική µέθοδο, καταναλώνεται για την κατεργασία του εδάφους το 77% του συνολικού πετρελαίου που χρησιµοποιείται σε µια πλήρη καλλιεργητική περίοδο. Με την µέθοδο ΒΚ όταν χρησιµοποιήθηκε υπεδαφοκαλλιεργητής, προέκυψε µια εξοικονόµηση πετρελαίου της τάξης του 9% ενώ όταν χρησιµοποιήθηκε βαρύς καλλιεργητής η εξοικονόµηση ήταν της τάξης του 27%. Με την µέθοδο του περιστροφικού καλλιεργητή η εξοικονόµηση πετρελαίου ήταν της τάξης του 33%, µε την µέθοδο της δισκοσβάρνας της τάξης του 58% και µε την µέθοδο της ακαλλιέργειας της τάξης των 77%. Σύµφωνα µε στοιχεία της Εθνικής Στατιστικής Υπηρεσίας η καλλιέργεια του βαµβακιού το 1997 καταλάµβανε έκταση 407.600 ha. Με την εφαρµογή µειωµένης κατεργασίας µε υπεδαφοκαλλιεργητή θα µπορούσε να προκύψει µια εξοικονόµηση πετρελαίου της τάξης των 3.710 τόνων ετησίως ενώ µε την χρήση βαρύ καλλιεργητή η εξοικονόµηση πετρελαίου ανέρχεται στους 11.200 τόνους ετησίως. Με την µέθοδο του περιστροφικού καλλιεργητή η εξοικονόµηση είναι της τάξης των 12.480 τόνων ετησίως, µε την µέθοδο της δισκοσβάρνας της τάξης των 22.530 τόνων ετησίως και µε την µέθοδο της ακαλλιέργειας της τάξης των 28.750 τόνων ετησίως. 4. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Η κατεργασία του εδάφους µε την συµβατική µέθοδο αποτελεί ένα σχετικά µικρό ποσοστό (5,3%) των συνολικών εισροών ενέργειας στην παραγωγή του βαµβακιού. Με την µείωση της εντατικότητας της κατεργασίας µπορεί να προκύψει µια µείωση των συνολικών εισροών ενέργειας της τάξης του 1,8 µε 4,2%. Η κατεργασία του εδάφους αποτελεί ένα πολύ κρίσιµο παράγοντα που όταν περιορίζεται µπορεί να επιφέρει µείωση της απόδοσης από 4,7% στην περίπτωση του βαρύ καλλιεργητή µέχρι και 33% στην περίπτωση της ακαλλιέργειας. Συγκρίνοντας τον συντελεστή της ενεργειακής παραγωγικότητας προκύπτει ότι οι πλέον αποδοτικές µέθοδοι ήταν η συµβατική κατεργασία και η µειωµένη κατεργασία µε βαρύ καλλιεργητή. Η δεύτερη µέθοδος ωστόσο µπορεί να προσφέρει σηµαντικά περιβαλλοντολογικά οφέλη βοηθώντας στην αειφορική διαχείριση του εδάφους. Με την εφαρµογή της µεθόδου του βαρύ καλλιεργητή µπορεί να προκύψει σε Εθνικό επίπεδο µια εξοικονόµηση πετρελαίου της τάξης των 11.200 τόνων ετησίως ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

1. Bowers W. (1992). Agricultural field equipment. In: R.C. Fluck (Editor), Energy in Farm Production. Energy in world agriculture, 6. Elsevier, Amsterdam, pp.117-129. 2. Denton, H.P. and Tyler D.D. (1997). Surface residue cover in West Tennessee no-till cotton fields. Proceedings of the 1997 Beltwide Cotton Conference. National Cotton Councill of America. pp 623-626. 3. Faidley, J.W. (1992). Energy and agriculture. In: R.C. Fluck (Editor), Energy in Farm Production. Energy in world agriculture, 6. Elsevier, Amsterdam, pp.117-129. 4. Fluck, R.C. (1985). Energy sequestered in repairs and maintenance of agricultural machinery. Trans. ASAE, 28: 738-744. 5. Fluck R.C. (1992). Energy in world agriculture. Vol 6, Energy in farm production. Elsevier Science Publishers. Amsterdam, The Netherlands. 6. Govindasamy, R. Cochran, M.J. McClelland, M. and Frans, R. (1994). Economics of alternative tillage prctices in Arkansas. Pr. of 1994 Cotton Research Meeting. pp191-93. 7. Haiquan Zhang, Hartge, K.H. and Ringe, H. (1997). Effectiveness of organic matter incorporation in reducing soil compactibility. Soil Sc. Soc Am. Journal. 61. pp.239-245. 8. Harman, W.L., Michels, G.J. and Wiese, A.F. (1989). A conservation tillage system for profitable cotton production in the Central Texas high plains. Agronomy J. 81. 615-18. 9. Heichel, G.H. (1980). Assessing the fossil energy costs of propagating agricultural crops. In: D. Pimentel (Editor), Handbook of Energy Utilization in Agriculture, CRC Press 27-33 10. Helsel, R.Z. (1992). Energy and alternatives for fertilizer and pesticide use. In: R.C. Fluck (Editor), Energy in Farm Production. Energy in world agriculture, 6. Elsevier, pp.177-201. 11. Hunt, D., (1995). Cost Determination. In: Farm Power and Machinery Management. Iowa State University Press 12. Kosutic S, Filipovic D, Gospodaric Z. (1998). Two years experiment with various tillage systems in Maize (Zea mays) production in Croatia. Proceedings of the International Congress of European Agricultural Engineers, Oslo 24-27 Aug. 1998. 13. Leach, G. (1976). Energy and food production. IPC Business Press Limited, England. 14. McConnell, J.S., Baker, W.H., Rothrock, C.S. and Frizzell, B.S. (1994). Reduced tillage and cover crops. Arkansas Experimental Station Special Report 166, pp 27-30. 15. Papathanasiou, I., Cavalaris, C., Karamoutis, C. and Gemtos, T.A. (2002). Design, Construction and testing of an instrumented tractor to measure forces on agricultural implements and energy consumption during fieldwork. 1 st Haicta s Conf., Athens 2002. 16. Pimentel, D. (1992). Energy inputs in production agriculture. In: R.C. Fluck (Editor), Energy in Farm Production. Energy in world agriculture, 6. Elsevier,, pp.13-29. 17. Sloggett, G. (1992). Estimating energy use in world irrigation. In: R.C. Fluck (Editor), Energy in Farm Production. Energy in world agriculture, 6. Elsevier, pp.203-217. 18. Smith, J.A., Yonts, C.D., Biere, D.A. and Rath, M.D. (1995). Field operation energy use for a Corn - Dry edible bean Sugar beet rotation. Transactons of the American Society of Agricultural Engineers 11(2) 219-234. 19. Tsatsarelis, C.A. (1991). Energy requirements for cotton production in central Greece. Journal of Agricultural Engineering Research, 50, pp 239-246. 20. Τσατασαρέλης, Α. Κ. (1995). ιαχείριση Γεωργικών Μηχανηµάτων. Αριστοτέλειο Πανεπιστήµιο Θεσ/νίκης. Υπηρεσία δηµοσιευµάτων (σ. 134). 21. Vilde, A. (1998). Energy consumption for soil tillage and ways of their reduction. Proc. of the International Congress of European Agricultural Engineers, Oslo 24-27 Aug. 1998. 22. Yoo, K.H., Touchton, J.T. and Walker, R.H. (1988). Runoff, sediment and nutrient losses from various tillage systems of cotton. Soil and Tillage. Research. 12. pp. 13-24.