Iranian Journal of Irrigation & Drainage

Iranian Journal of Irrigation & Drainage

Energy Efficiency Analysis in Two Sprinkler Irrigation Systems for Potato Production in the Dehgolan Plains, Kurdistan Province

Document Type : Original Article

Authors
1 Ph.D student of Irrigation, Department of Water Sciences and Engineering, Faculty of Agriculture, University of Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran.
2 Professor, Department of Water Science and Engineering, Faculty of Agriculture, Bu-Ali Sina University, Hamadan, Iran.
3 Expert, Water Research Laboratory, Faculty of Agriculture, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran.
4 Master's student, Department of Electrical Engineering, Faculty of Engineering, University of Kurdistan, Sanandaj, Iran.
Abstract
Potato, is a strategic agricultural crop, holds a significant position in many parts of the world. On the other hand, agricultural production is highly influenced by the consumption of input resources. The aim of this study was to evaluate the energy consumption pattern of potato production under two sprinkler irrigation systems: the classic solid-set system with movable sprinklers (System A) and the Wheel move rain irrigation system (System B). Required data, including total input resources, machine operation hours, and human labor, were randomly collected from 40 selected farms in Dehgolan Plain, Kurdistan Province, during the 2021–2022 cropping season using structured questionnaires. At the end of the irrigation season, the amount of electricity consumed per hectare was obtained from the regional electricity company of Dehgolan. The total input energy in Systems A and B was calculated as 130,698.06 and 161,423.77 MJ/ha, respectively. The output energy in Systems A and B was estimated at 136,800 and 147,600 MJ/ha, respectively. Accordingly, the energy use efficiency index was calculated as 1.04 for System A and 0.91 for System B. The share of direct energy consumption was 83,551.15 MJ/ha in System A and 114,010.38 MJ/ha in System B. The share of renewable energy, which is one of the indicators of sustainability in agro-ecosystems, was 15,631.88 MJ/ha in System A and 17,054.56 MJ/ha in System B. Overall, based on the results obtained from the Dehgolan region, the classic sprinkler irrigation system with movable sprinklers (System A) was found to be to be more efficient in terms of energy consumption compared to the Wheel move rain irrigation system (System B).
Keywords

سلامی، ز.، جنت­رستمی، س.، اشرف زاده.، اف و پورمحمد، ی. 1399. تأثیر رویکرد پیوندی آب، انرژی و غذا در مدیریت یکپارچه منابع آب شبکه آبیاری و زهکشی سفیدرود. آب و خاک، 34(1): 11-25. doi: 10.22067/jsw. v34i1.81897
بی‌نام. 1390. گزارش تحلیلی شرکت بهینه‌سازی مصرف سوخت، شرکت ملی نفت ایران.
طایی، ف.، خلیلیان, صادق و ده کیانی، م. 1402. تحلیل تاثیر تقاضای محصول‌های کشاورزی بر مصرف‌ انرژی. اقتصاد کشاورزی. 17(1): 163-135. doi: 10.22034/iaes.2023.555173.1924
طهماسبی.، پ، و  زارع ابیانه.، ح. 1404. مقایسه‌ بهره‌وری انرژی در سامانه‌های آبیاری سطحی و بارانی در کشت گندم و یونجه (مطالعه موردی: پایاب سد مخزنی سورال، استان کردستان). فناوری­های پیشرفته در بهره­وری آب.doi: 10.22126/atwe.2025.11936.1160
طهماسبی، پ. 1403. اصول مدیریت منابع آب. انتشارات قلم محقق. 12-8.
طهماسبی، پ.، مقدم­نیا، آ.، گل­محمدی قانع، پ.، فتحی، آ.، کریمی، ب.، و قدرشناس، ه. 1404. ارزیابی کارایی انرژی مصرفی مزارع سیب‌زمینی و گندم تحت سامانه آبیاری بارانی (مطالعه موردی: پایاب سد مخزنی سورال، استان کردستان)، نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران. 15(3): 19-37. doi: 10.22125/iwe.2025.501965.1852
طهماسبی، پ، دالوند، ف، حسینی، س ا، کریمی، ب و قدرشناس، ه. 1403. بررسی مقایسه‌ای کارایی انرژی دو سامانه آبیاری بارانی در کشت گندم (مطالعه موردی: دشت‌های دهگلان، استان کردستان). آب و خاک 38(6). 697-683.
عباسی، ف، عباسی، ن و توکلی، ع. 1396. بهره‌وری آب در بخش کشاورزی؛ چالشها و چشم ‏اندازها. آب و توسعه پایدار. 4(1): 141-144.
غلامی، ز.، ابراهیمیان، ح.، و نوری، ح. 1394. بررسی بهره وری انرژی آب و بهره وری اقتصادی انرژی در سامانه های آبیاری بارانی و سطحی در شرایط بهره برداری از آب زیرزمینی (مطالعه موردی: دشت قزوین). مجله تحقیقات مهندسی کشاورز. 16(3): 44-31. https://sid.ir/paper/28231/fa
قاسمی مبتکر، ح. 1398. بررسی روند مصرف انرژی در دو سامانه آبیاری غرقابی و تحت‌فشار: مطالعه موردی یک مزرعه صد هکتاری در همدان. مهندسی بیوسیستم ایران. 50(4): 809-801. doi: 10.22059/ijbse.2019.281690.665189
قدمی فیروزآبادی، ع و اکبری، م. 1402. تاثیر آبیاری قطره‌ای نواری (تیپ) بر میزان عملکرد و بهره‌وری آب محصول گندم و شوری خاک در شرایط زارعین (مطالعه موردی: استان همدان). نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 17(5): 831-842.
الماسی، م.، کیانی، س.، و لویمی، ن. 1387. مبانی مکانیزاسیون کشاورزی. ایران: انتشارات جنگل. ۲۴۸.
نراقی، ن.، مقدسی, ر. و محمدی نژاد، امیر. 1400. مطالعه ارتباط غیر خطی مصرف انرژی و تورم در بخش کشاورزی. اقتصاد و توسعه کشاورزی. 35(3): 272-259.
هدایتی، س.، بهمنی .، طهماسبی، پ.، دالوند، ف.، و حسینی، ا. 1404. بررسی تغییرات مکانی- زمانی ویژگی‌های کیفی آب مورد استفاده در بخش کشاورزی دشت ملایر. مجله علوم ومهندسی آبخیزداری ایران. ۱۹ (68) :۷۸-92.
هدایتی، س.، بهمنی، ا.، طهماسبی، پ.، دالوند، ف.، حسینی، س، ا. 1404. بررسی تغییرات مکانی- زمانی ویژگی‌های کیفی آب مورد استفاده در بخش کشاورزی دشت ملایر. مجله علوم ومهندسی آبخیزداری ایران. ۱۹ (68): 78-92. URL: http://jwmsei.ir/article-۱-۱۱۷۴-fa.html
وزارت جهاد کشاورزی. 1401. آمارنامه کشاورزی، سال 1400 ، محصولات زراعی (جلد اول) انتشارات معاونت برنامه ریزی و اقتصادی، مرکز آمار، فناوری و اطلاعات و ارتباطات، تهران، ایران. صفحه 46.
Allali, K., Dhehibi, B., Kassam, S. N. and Aw-Hassan, A. 2017. Energy consumption in onion and potato production within the province of El Hajeb (Morocco): towards energy use efficiency in commercialized vegetable production. Journal of Agricultural Science. 9(1): 118-127.
Bathaei, A. and Štreimikienė, D. 2023. Renewable energy and sustainable agriculture: Review of indicators. Sustainability. 15(19): 14307.
Djaman, K., Irmak, S., Koudahe, K. and Allen, S. 2021. Irrigation management in potato (Solanum tuberosum L.) production: A review. Sustainability. 13(3): 1504. doi:10.3390/su13031504
Eyvazov, A. and Aghayev, F. 2025. The Correlation Between Important Farm Indicators in Potato (Solanum tuberosum L.), Eggplant (Solanum melongena L.) Samples. Advanced Studies in Biology. 17(1): 1-10.
FAO. 2002. Irrigation Manual Module 11. Financial and Economic Appraisal of Irrigation Projects. Available online
FAOSTAT. 2021. Potatoes, production quantity (tons) for 267 countries. Food and Agriculture Organization of the United Nations.
FAO. 2024. FAOSTAT Statistical Database. Food and Agriculture Organization of the United Nations. Retrieved from http://www.fao.org/faostat/en/#data
Hamedani, S. R., Shabani, Z. and Rafiee, S. 2011. Energy inputs and crop yield relationship in potato production in Hamadan province of Iran. Energy. 36(5): 2367-2371.
Han, D., Yu, D. and Cao, Q. 2020. Assessment on the features of coupling interaction of the food-energy-water nexus in China. Journal of Cleaner Production, 249: 119379.
Kaab, A., Khanali, M., Shadamanfar, S. and Jalalvand, M. 2024. Assessment of energy audit and environmental impacts throughout the life cycle of barley production under different irrigation systems. Environmental and Sustainability Indicators. 22: 100357.
Kitani, O., Jungbluth, T., Peart, R. M. and Ramdani, A. 1999. CIGR handbook of agricultural engineering. Energy and biomass engineering. 5: 330.
Ozkan, Burhan, Akcaoz, Handan . and Fert, Cemal. (2004). Energy Input Output Analysis in Turkish Agriculture. Renewable Energy. 29. 39-51. 10.1016/j.renene.2003.11.007. https://doi.org/10.1016/S0960-1481(03)00135-
Pimentel, D., Pimentel, M. and Food, E. 1996. Society (Niwet, CO. Colorado Press.
Purwanto, A., Sušnik, J., Suryadi, F. X. and de Fraiture, C. 2021. Quantitative simulation of the water-energy-food (WEF) security nexus in a local planning context in indonesia. Sustainable Production and Consumption. 25: 198-216.
Sánchez-Sutil, F. and Cano-Ortega, A. 2021. Smart control and energy efficiency in irrigation systems using LoRaWAN. Sensors. 21(21): 7041.
Vahedi, A. and Zarifneshat, S. 2021. Evaluation energy flow and analysis of energy economy for irrigated wheat production in different geographical regions of Iran. Journal of Agricultural Machinery. 11(2): 505-523
Zhao, Y., Wang, Q., Jiang, S., Zhai, J., Wang, J., He, G., ... . and Zhu, Y. 2020. Irrigation water and energy saving in well irrigation district from a water-energy nexus perspective. Journal of cleaner production,. 267: 122058. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.122058