دانلود مقاله محصولات غله ای از نظر تئوری و عملی

محصولات غله ای از نظر تئوری و عملی
با محاسبه کارایی فتوسنتز ممکن است تا بیشینه محصول گیاهان غله ای را بصورت تئوری تخمین بزنیم.

آنگاه اینها با محصولات واقعی بدست آمده در مطلوب ترین شرایط ثبت شده در کشورهای مختلف مقایسه شود.

هچنین امکان دارد واکنش محصول میانگین به کودهای نیتروژنی را تخمین بزنیم و از آنجا کارایی آن را بدست آوریم با توجه به شرایط محیطی.

محصولات غله ای مشابه بقیه از طریق فتوسنتز تشکیل می شوند اساسا تشکیل کربوهیدرات از آب و کربن دی اکسید جوی بوسیله انرژی خورشیدی واکنش اصلی فتوسنتز به این صورت نمایش داده می شود
انرژی نور
کارایی نظری (تئو.ریک) این واکنش به صورت زیر محاسبه می شود.

تشکیل یک مستلزم شکافته شدن دو مولکول و یک مولکول می باشد.

برای شکافتن دو مولکول چهار کوانتا از طول موج و برای شکافتن یک مولکول چهار کوانتا از طول موج مورد نیاز است.[1] بنابراین انرژی مورد نیاز برای تشکیل یک می باشد.

که ثابت
پلانک
Cسرعت نور جرم یک
بدین ترتیب انرژی نوری مورد نیاز برای تشکیل 1 کیلوگرم گلوکزJ/kg107* 623/4 می باشد.

گرمای سوختن گلوکز برابرcal/g 3720 معادلJ/kg 107* 10226 می باشد.

بدین ترتیب کارایی تبدیل انرژی نوری (خورشیدی) به انرژی شیمیایی 337/0 می باشد.

این کارایی تنها وقتی کاربرد دارد که منبع نور تعداد کواتای برابر رد طول موج مشخص تابش کند.

باند موج تابش خورشیدی بصورت فتوسنتزیnm700- 400 می باشد ، انرژی ساطع شده بر طبق نورتک رنگ از طول موجnm 575 [2]
کارایی تبدیل اشعه فعال فتوسنتزی (PAR) به گلوکز می باشد.

طیف انرژی خورشیدی در سطح زمین هم بالاتر ازnm 700 و هم پایین تر از 400nm گسترش می یابد.

PAR میانگین برای 45 درصد از اشعه لازمه کل را توجیه می کند.

(TAR) این درصد با عرض جغرافیایی تغییر می کند ، در عرض جغرافیایی بالاتر نور از میان لایه اوزون عبور می کند و تعداد (بخش) بیشتری از اشعه ماوراء بنفش جذب می شود .

کارایی تبدیل TIR با انرژی گلوکز 126/0 می باشد.

محدودیت نظری (ظاهری ) برای محصول غله ای محدودیت نظری برای محصول غله ای نامشخص است همانند اندازه های بازدارنده ضایعات فیزیولوژیکی گیاهی در طول دوره جوانه زدن که بطور دقیق شناخته شده نیستند .

این ضایعات که شامل انعکاس ، تنفس، (بازگشت CO2 به اتمسفر) اشباع نور در برگ های بالاتر ، جذب توسط بافت های غیر فعال و تبدیل گلوکز به کبوهیدرات های پیچیده تر مانند پروتئین های و اسیدهای چرب کارایی را به پایین تر از 6/12 درصد فتوسنتز کاهش می دهد.

از اطلاعات داده شده توسط L.T.

EVANS این طور نتیجه گیری می شود که بیشینه کارایی در گیاهان غله ای C4 (ذرت، ذرت خوشه ای ، ارزن) دقیقا 5/4 درصد است.

و در گیاهان C3 (گندم ، برنج ، جو ، چاودار) 3 درصد است.

[3] مورتا و ماتسوشیما بیشینه کارایی برای برنج را در مناطق معتدل 4 درصد محاسبه می کنند در حالی که رقم 3 درصد برای مناطق معتدل و فصل مرطوب استوایی و 5/2 درصد برای فصل خشک استوایی(حاره ای) محاسبه می کنند.

دوره جوانه زدن در مناطق استوایی (گرمسیر) 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 ای مرطوب تاcal/cm2/day 550 در فصل خشک تفاوت می کند[5] میزان محتوای انرژی ماده خشک گیاهان غله ای حدودا 8900 است.

همانطور که بعد از خشک شدن دانه غله ای دارای میان رطوبت در حدود 15 درصد می باشد و میزان انرژی غله می تواندcal/g 3300 گرفته شود.

از اطلاعات ذکر شده در بالا برآوردهایی برای بیشینه محصولات برنج ، گندم، و ذرت می توان بدست آورد.

هملنطور که در جدول شماره یک نشان داده شده است.

در عمل ، این ظرفیت ذخیره انواع غلات است که عامل بازدارنده است.

اگر چه ، تفاوت عمده نیست ، بیشترین میزان محصول اندازه گیری شده برای برنج در 1981 در اسکاتلند ، تنها 10 درصد کمتر از حد محصول در جدول 1 می باشد.

محصولات غله ای بی سابقه اطلاعات درباره بعضی محصولات برنج گندم و ذرت بدست آمده در زمین ها و مزارع تکی در جدول 2 داده شده است.

محصول بازده این بی سابقه ترین برای هر غله ای است .

در رطوبت 15.5 درصد محاسبه شده و در قطعه زمنین 44درصد هکتاری بدست آمد.

475 میلی متر بارش در دوره رشد توسط 350 میلی متر آبیاری تکمیل شد در آفت کش و در علف کش مورد استفاده قرار گرفت.

علاوه بر کودهای شیمیایی waraw 4 تن کود حیوانی در هر هکتار بکار برده در 1983 دیکسون 448 کیلوگرم استعمال کرد.

از طریق تزریق محصول 20 درصدی تیزاب آمونیاک در عمق 250 میلی متری قبل از بهار گندم زمستانی هوپرت هفت باز ازآپریل تا پولای آبیاری شد.

آب در مقادیر بیشتری از معمول استفاده شد.

زمین 17 هکتاری rennie در سال قبل از کاشت غله بی سابقه تحت کشت علف بود.

مقادیر زیادی از کود گوسفندی و گاوی به طیور (مرغی) تکنیل شد.

علف کش ها و قارچ کشهای متعددی استفاده شد.

رنی همچنین 1207 تن در هکتار گندم زمستانی درو کرد (رطوبت 14درصد) از یک مزرعه 5 هکتاری در همان سال محصول محاسبه شده کود و 10552 کیلوگرم برنج در هکتار در رطوبت 14درصد بوده بازده شالیزار در جدول 2 بر این فرض محاسبه شده است که 100 کیلوگرم شلتوک معادل (اکیوالانت) برابر با 80 کیلوگرم برنج سبوس دار است.

نیتروژن شیمیایی (بیشتر بصورت اوره ) توسط 22 تن کود در هر هکتار تکمیل شد.

محصولات شالیزاری در ایستگاههای تحقیقاتی ژاپن در محدده 2/10- 3/9 تن در هکتار می باشند یک محصول شالیزاری با 9/10 تن در هکتار با رطوبت 14 درصد در یک شالیزار 12 هکتاری در کالیفرنیای در 1979 بدست آمد.

کشت متمرکز با مقیاس وسیع محصولات بیشترین محصولات ذرت و گندم بدست آمده به عنوان متوسط های ایالتی یا ملی در سال 1982 در جدول 3 آورده شده اند که همچنین بیشترین محصولات شالیزاری در سالهای اخیر را نیز نشان می دهد.

به علت منطقه وسیع درو شده ، محصول ذرت ایالات متحده چشم گیرترین دستاورد در کشاورزی نوین و مدرن می باشد.

میانگین سالهای 52-1948 ، 45.2 تن در هکتار بود.

3 تن در هکتار برای اولین 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 این افزایش با گسترش استفاده از آفت کشها و قارچ کشها برای گونه های دو رگه های جهش یافته ، کشت شده (پرورش یافته ) در خاکهای مرغوب (درجه یک ) و در آب و هوای مرطوب ، بدست آمد.

محصولات غذایی جهانی: متوسط محصول جهانی منطقه درو شده و میزان محصول برای هر غله در 1982 در جدول 4 داده شده اند.

گندم و برنج و ذرت 70درصد از منطقه گیاهان غله ای و 80 درصد از مححصول به حساب می آیند.

بازده پایین ارزن به علت کاشت و پرورش در مناطق کم آب است.

در جایی که ارزن آبیاری و آفت کشی شده است، بازدهی و محصولات با دیگر بازدهی ها (محصولات) غلات دیگرقابل مقایسه هستند.

برای مثال بازدهی ارزن سال 1982 در مصر در 174000 هکتار، 65/3 تن در هکتار بوده میزان جذب نیتروژن و کاربرد.

میزان جذب نیتروژن گیاهان غله ای از 18 کیلوگرم در هر تن غله برای برنج و ذرت تا 24 کیلوگرم برای گندم و جو متغیر است.

همانند مقدار برنج وذرت نیمی از محصولات غله جهان، میانگین میزان جذب 21 کیلوگرم در تن می باشد.

در حدود موسوم 3/2 نیتروژن برای پروتئین غله است تعادل پروتئین در ریشه برگها و ساقه مساحت منطقه ای درو شده گیاهان غله ای جهان 735 میلیون هکتار می باشد.

مساحت برای تمام دیگر محصولات (شامل محصولات غیر خوراکی) 340 میلیون هکتار راست در حدود 10 میلیون هکتار علف های (چمن) گردشی بر روی زمین های مزروعی و 100 میلیون هکتار مرتع های (چراگاه) دائمی که آفت کش نیتروژنی نیز دریافت می کند مساحت کشت گیاهان غله ای 55 درصد از مجموع این مناطق است.

میزان متوسط کاربرد نیتروژن در 250 میلیون هکتار علفزارها (مراتع) احتمالا بطور قابل ملاحظه ای از مناطق زیر کشت غلات بیشتر است، از طریق دیگر 120 میلیون هکتار از دانه های روغنی (سویا) و حبوبات مقدار بسیار کمی نیتروژن دریافت می کند.

با این فرش که ، 60درصد نیتروژن آفت کش برای غلات بکار می رود و این که بازده پایه جهانی 1170 کیلوگرم در هکتار است (محصولی که بدون آفت کش بدست می آید گیاهانی که تنها از نیتروژن موجود در باران استفاده می کنند و توسط ریز جانداران ناهم زیست موجود در خاک حاصل شده اند) YAIRR جهانی بصورت زیر تخمین زده می شود: YNMR فزاینده به یک شکل مشابه تخمین زده می شود: افزایش در مصرف نیتروژن 14.8 کیلوگرم در هکتار YMMR نسبت واکنش محصول –نیتروژن جهانی) برای محدوده 49-34 کیلوگرم نتروژن در هکتار 3 واحد از محدوده 49-0 کیلوگرم نیتروژن در هکتار کمتر می باشد.

YNNR برای محدوده 39-0 کیلوگرم در هکتار ، 23 است.

محتمل است که YMNR افزاینده کاهش پیدا می کند همانطور که مصرف نیتروژن افزایش می یابد.

در مناطق اروپای غربی، ایالات متحده و ژاپن که غله بصورت متمرکز پرورش می یابد.

کاربرد (مصرف) نیتروژن در حدود 150 کیلوگرم در هکتار است.

اگر متوسط مصرف جهانی به این مقدار افزایش یابد و YNNR افزاینده سطح فصلی 19 باقی بماند میانگین محصول دنیا 2233+19(150-48.6)=4160 کیلوگرم در هکتار خواهد بود.

این پایین تر از میزان محصولات غبه فعلی اروپایی غربی است اما شرایط آب و هوایی در این منطقه مطلوب تر هستند نسبت به خیلی از مناطق دیگر.

اگر چه ممکن است پیشرفت در فناوری کش سرانجام میانگین کارایی مصرف نیتروژن را افزایش دهد از طریق کاهش ضایعات جدا کردن و ولانیزه کرد، اما هر چه فناوری موثر تر و کاراتر هزینه و مخارج آن بیشتر.

اگر متوسط کارایی مصرف نیتروژن به 60 درصد افزایش یابد همانند خیلی از مناطق تولیدی امروزه محصول جهان 55000 کیلوگرم در هکتار خواهد بود.

نیتروژن و انرژی تولید آفت کش های نیتروژن در حال حاضر بر پایه گاز طبیعی است.

معادله کلی در فرآیندهابر-بوش 3CH4+6H2O+4N2 8NH3+2CO2+2C5 است.

انرژی مورد نیاز 2/45 میلی گرم در هر کیلو گرم نیتروژن است از فرایند PARC انتظار می رود تا در مقدار 41.2 mg/kgn آمونیا تولید کند.

حد ترمودینامیکی 22mg/kgn است.

آمونیا از روغن در گرمای 49mg/kgn و از زغال آن در 64 mg/kgn تولدی می شود همچنین از ترکیب هیدروژن جوی با اس از انرژی هیدرو، هسته ای یا دیگر منابع انرژی غیر فسیلی تولید می شود.

واکنش بدین صورت می باشد: 3H2+N2 2NH3- 43 KG در بیشینه تئوریک کارایی الکترولیز 80% انرژی الکتریکی مورد نیاز برای تولید هیدورژن 56/8 کیلووات ساعت در کیلوگرم نیتروژن است در و انرژی ظاهری مورد نیاز برای واکنش 1.38 است با جمع کل 9.94K /Kgn مصرف برق در الکترسیته در دو گیاه آمونیاکی هیدروغنی شده در نروژ 13k /kgn است که 10kw برای الکترولیز می باشد.

نیتروژن و آبهای زیر زمینی جدا کردن آفت کش نیتروژن دار غلظت NUs نیترات در آبهای زیر زمینی دریاچه ای رودخانه ای افزایش می یابد و وجود نیترات بالاتر از یک غلظت مشخص در آب نوشیدنی برای سلامتی خطرناک است توجیه شده است که آب مصرفی غنی ممکن است باعث تشکیل نیترو سامین های سرطان زا شود.

اگر چه کمیسیون تحقیقاتی آلودگی محیطی هیچ گونه سندی درباره رابطه نیترات با ایجاد سرطان در بخش های مختلف بدن انسان پیدا نکرده است بیشینه غلظت نیترات موجود در آب 50 میلی گرم در لیتر است.

افزایش غلظت نیترات در آبهای زیرزمینی موضوع بحث کنونی در دانمارک است.

کشوری که دو سوم مساحت زمین های آن میانگینkgN/ha 190دریافت می کنند.

(130kgازآفت کش های تجاری و kg 60 از کود) میانگین غلظت No3 در 30-15 متری زیر سطح زمین از 6/4 کیلوگرم (mg) در لیتر 55-1950 به 8/26 در 3-1980 افزایش یافت.

بر طبق گزارشی در سال 1983 6 تا7 در صد از جمعیت دانمارک آبی با محتوای بیش از 50 میلی گرم No3 در لیتر مصرف می کنند.

نیترات از طریق دنیتریفیکیشن از آب زیستی از آب برطرف می شود یا از طریق اسمزی برعکس یا مبادله یون.

کمیسیون تحقیقاتی آلودگی محیطی در نظر گرفت که کاهشی در مقادیر نیترات در آب کم هزینه تر خواهد بود اگر توسط پاک سازی نیترات از آب بدست آید.

(محقق گردد) تا بوسیله محدودیت هایی در بخش کشاورزی .

غذاها (مخصوصا سبز یجات) تولید شده توسط کاشت متمرکز نیز دارای نیترات هستند.

میانگین روزانه ورودی نیترات از غذا در انگلستان در حدود 60 میلیگرم است.

نوشیدن 5/1 لیتر آب دارای mg/l 50 مقدار 75 میلی گرم اضافی ایجاد می کند این تصاویر اهمیت شناخت بیشتر درباره تاثیرات محتمل آفت کشها و تولید دستگاههایی برای غلظت های نیتروژن در گیاهان که به عنوان غذا استفاده می شوند را نشان می دهد .

معقولانه است که نتیجه گیری کنشیم که جدا کردن نیتروژن بعید است به عنوان برطرف نشدنی در آید برای استفاده مقادیر زیاد نیتزوژن در مناطق بسیار وسیع .

2233 کیلوگرم در هکتار2-1980محصول غله جهانی733 میلیون هکتار2-1980مساحت غله زارهای جهانی5904 میلیون تن2-1980مصرف نیتروژن جهانی 1984 کیلو در هکتار6-1974محصول غله جهانی279 کیلوگرم در هکتار2-1980—6-1974افزایش محصول8/33 کیلوگرم در هکتار6-1974مصرف نیتروژن جهانی