Published June 2, 2021 | Version v1
Publication Open

Optimization of energy consumption and its effect on the energy use efficiency and greenhouse gas emissions of wheat production in Turkey

Creators

  • 1. University of Veterinary and Animal Sciences
  • 2. Akdeniz University

Description

Abstract This study aimed to model energy use, energy efficiency, and greenhouse gas emissions in rain-fed wheat production by using a nonparametric data envelopment analysis (DEA) method. Data were collected through face-to-face interviews with 140 wheat farmers in 4 districts of Antalya Province. The energy inputs (independent variables) were human labor, seeds, chemical fertilizers, herbicides, and diesel fuel, and the energy output was the dependent variable. The results showed that the average energy consumption and the output energy for the studied wheat production system were 21. 07GJ ha −1 and 50. 99 GJ ha −1 , respectively, and the total GHG emissions were calculated to be 592.12 kg CO 2 eq ha −1 . Chemical fertilizer has the highest share of energy consumption and total GHG emissions. Based on the results from DEA, the technical efficiency of the farmers was found to be 0.81, while pure technical and scale efficiencies were 0.65 and 0.76, respectively. The results also highlighted that there is a potential opportunity to save approximately 14% (2.93 GJ ha −1 ) of the total energy consumption and consequently a 17% reduction in GHG emissions by following the optimal amounts of energy consumption while keeping the wheat yield constant. Efficient use of energy and reduction in GHG emissions will lead to resource efficiency and sustainable production, which is the main aim of the green economy.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تهدف هذه الدراسة إلى نمذجة استخدام الطاقة وكفاءة الطاقة وانبعاثات غازات الدفيئة في إنتاج القمح المطري باستخدام طريقة تحليل غلاف البيانات غير البارامترية (DEA). تم جمع البيانات من خلال مقابلات وجهاً لوجه مع 140 مزارع قمح في 4 مناطق في مقاطعة أنطاليا. كانت مدخلات الطاقة (المتغيرات المستقلة) هي العمل البشري والبذور والأسمدة الكيميائية ومبيدات الأعشاب ووقود الديزل، وكان ناتج الطاقة هو المتغير التابع. وأظهرت النتائج أن متوسط استهلاك الطاقة والطاقة المنتجة لنظام إنتاج القمح المدروس كان 21. 07GJ ha -1 و 50. 99 جيجا جول هكتار -1 ، على التوالي، وتم حساب إجمالي انبعاثات غازات الدفيئة ليكون 592.12 كجم من ثاني أكسيد الكربون 2 مكافئ هكتار -1 . تمتلك الأسمدة الكيميائية أعلى حصة من استهلاك الطاقة وإجمالي انبعاثات غازات الدفيئة. واستنادا إلى نتائج إدارة مكافحة المخدرات، تبين أن الكفاءة التقنية للمزارعين هي 0.81، في حين أن الكفاءة التقنية البحتة والكفاءة على نطاق واسع كانت 0.65 و 0.76، على التوالي. كما سلطت النتائج الضوء على وجود فرصة محتملة لتوفير ما يقرب من 14 ٪ (2.93 جيجا هكتار −1 ) من إجمالي استهلاك الطاقة وبالتالي انخفاض بنسبة 17 ٪ في انبعاثات غازات الدفيئة من خلال اتباع الكميات المثلى لاستهلاك الطاقة مع الحفاظ على إنتاجية القمح ثابتة. سيؤدي الاستخدام الفعال للطاقة وخفض انبعاثات غازات الدفيئة إلى كفاءة استخدام الموارد والإنتاج المستدام، وهو الهدف الرئيسي للاقتصاد الأخضر.

Translated Description (French)

Résumé Cette étude visait à modéliser la consommation d'énergie, l'efficacité énergétique et les émissions de gaz à effet de serre dans la production de blé pluvial en utilisant une méthode d'analyse non paramétrique de l'enveloppe des données (DEA). Les données ont été recueillies par le biais d'entretiens en face à face avec 140 producteurs de blé dans 4 districts de la province d'Antalya. Les intrants énergétiques (variables indépendantes) étaient le travail humain, les semences, les engrais chimiques, les herbicides et le carburant diesel, et la production d'énergie était la variable dépendante. Les résultats ont montré que la consommation moyenne d'énergie et l'énergie de sortie pour le système de production de blé étudié étaient de 21. 07GJ ha −1 et 50. 99 GJ ha −1 , respectivement, et les émissions totales de GES ont été calculées à 592,12 kg de CO 2 éq ha −1 . Les engrais chimiques représentent la part la plus élevée de la consommation d'énergie et des émissions totales de GES. Sur la base des résultats de la DEA, l'efficacité technique des agriculteurs s'est avérée être de 0,81, tandis que les efficacités techniques et d'échelle pures étaient de 0,65 et 0,76, respectivement. Les résultats ont également mis en évidence qu'il existe une possibilité d'économiser environ 14 % (2,93 GJ ha −1 ) de la consommation totale d'énergie et, par conséquent, une réduction de 17 % des émissions de GES en suivant les quantités optimales de consommation d'énergie tout en maintenant le rendement du blé constant. L'utilisation efficace de l'énergie et la réduction des émissions de GES conduiront à une utilisation efficace des ressources et à une production durable, ce qui est le principal objectif de l'économie verte.

Translated Description (Spanish)

Resumen Este estudio tuvo como objetivo modelar el uso de energía, la eficiencia energética y las emisiones de gases de efecto invernadero en la producción de trigo de secano mediante el uso de un método de análisis de envolvente de datos no paramétricos (DEA). Los datos se recopilaron a través de entrevistas presenciales con 140 productores de trigo en 4 distritos de la provincia de Antalya. Los insumos de energía (variables independientes) fueron mano de obra humana, semillas, fertilizantes químicos, herbicidas y combustible diesel, y la producción de energía fue la variable dependiente. Los resultados mostraron que el consumo medio de energía y la energía de salida para el sistema de producción de trigo estudiado fueron de 21. 07GJ ha −1 y 50. 99 GJ ha −1 , respectivamente, y las emisiones totales de GEI se calcularon en 592,12 kg de CO 2 eq ha −1 . Los fertilizantes químicos tienen la mayor proporción del consumo de energía y las emisiones totales de GEI. Con base en los resultados de la DEA, se encontró que la eficiencia técnica de los agricultores fue de 0,81, mientras que las eficiencias técnicas y de escala puras fueron de 0,65 y 0,76, respectivamente. Los resultados también destacaron que existe una oportunidad potencial de ahorrar aproximadamente el 14% (2,93 GJ ha-1 ) del consumo total de energía y, en consecuencia, una reducción del 17% en las emisiones de GEI al seguir las cantidades óptimas de consumo de energía mientras se mantiene constante el rendimiento del trigo. El uso eficiente de la energía y la reducción de las emisiones de GEI conducirán a la eficiencia de los recursos y la producción sostenible, que es el objetivo principal de la economía verde.

Files

s43621-021-00035-w.pdf.pdf

Files (696.5 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:c305a9583485021ab9bf7ae7cd4493e5
696.5 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحسين استهلاك الطاقة وتأثيره على كفاءة استخدام الطاقة وانبعاثات غازات الدفيئة من إنتاج القمح في تركيا
Translated title (French)
Optimisation de la consommation d'énergie et de ses effets sur l'efficacité énergétique et les émissions de gaz à effet de serre de la production de blé en Turquie
Translated title (Spanish)
Optimización del consumo de energía y su efecto en la eficiencia energética y las emisiones de gases de efecto invernadero de la producción de trigo en Turquía

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3172398082
DOI
10.1007/s43621-021-00035-w

Is supplement to
https://openalex.org/W4378625608 (Other)
https://openalex.org/W2977883531 (Other)
https://openalex.org/W2801360836 (Other)
https://openalex.org/W2736559621 (Other)
https://openalex.org/W2393998096 (Other)
https://openalex.org/W2360317231 (Other)
https://openalex.org/W2352291457 (Other)
https://openalex.org/W2277194173 (Other)
https://openalex.org/W2126538897 (Other)
https://openalex.org/W2120745168 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1018779240
  • https://openalex.org/W1897431764
  • https://openalex.org/W1964549391
  • https://openalex.org/W1964965997
  • https://openalex.org/W1970405052
  • https://openalex.org/W1974394235
  • https://openalex.org/W1991626857
  • https://openalex.org/W1992237552
  • https://openalex.org/W1994227400
  • https://openalex.org/W1997760983
  • https://openalex.org/W2002063995
  • https://openalex.org/W2006360762
  • https://openalex.org/W2020272145
  • https://openalex.org/W2026953511
  • https://openalex.org/W2027810339
  • https://openalex.org/W2031081917
  • https://openalex.org/W2035088309
  • https://openalex.org/W2035192336
  • https://openalex.org/W2040313284
  • https://openalex.org/W2040810500
  • https://openalex.org/W2053649894
  • https://openalex.org/W2055542013
  • https://openalex.org/W2070421675
  • https://openalex.org/W2072780483
  • https://openalex.org/W2073092731
  • https://openalex.org/W2093521297
  • https://openalex.org/W2101245019
  • https://openalex.org/W2106466314
  • https://openalex.org/W2122253496
  • https://openalex.org/W2129497909
  • https://openalex.org/W2166401237
  • https://openalex.org/W2170029810
  • https://openalex.org/W2313871234
  • https://openalex.org/W2315893212
  • https://openalex.org/W2566312991
  • https://openalex.org/W2890261903
  • https://openalex.org/W2945217077
  • https://openalex.org/W2950408117
  • https://openalex.org/W2951289714
  • https://openalex.org/W2997883724
  • https://openalex.org/W3002038368
  • https://openalex.org/W3109416471