برای رسیدن به یک تجزیه و تحلیل علمی در سامانه¬های تولید محصولات کشاورزی، لازم است تا از جنبه های مختلف سامانه¬ی تولید شناخت پیدا کرده و از چگونگی عملکرد اجزای تشکیل دهنده¬ی آن آگاه شد. این تحقیق به بررسی الگوی مصرف انرژی، هزینه¬ها و اثرات زیست محیطی تولید شلتوک برنج در استان گلستان پرداخته است. اطلاعات از طریق پرسشنامه و مصاحبه حضوری با 173 شالی¬کار گلستانی جمع آوری شد. نتایج نشان که داد مجموع مصرف انرژی در مزارع برای تولید شلتوک برنج 1/99060 مگاژول بر هکتار می¬باشد. نهاده-های مورد بررسی شامل نیروی کارگری، ماشین¬ها، سوخت دیزل، بذر، آب آبیاری، سموم شیمیایی، کودهای شیمیایی، کود آلی و الکتریسیته بودند. کل انرژی ورودی به مزارع شالی برای تولید برنج دانه بلند پر محصول 1/108392 مگاژول بر هکتار و در تولید برنج دانه بلند مرغوب 3/89835 مگاژول بر هکتار برآورد گردید. نهاده سوخت دیزل با 7/38 درصد از کل انرژی ورودی به مزارع شالی به عنوان پرمصرف ترین نهاده انرژی در تولید شلتوک برنج به دست آمد. پس از سوخت دیزل بیشترین سهم از کل انرژی ورودی در تولید شلتوک برنج مربوط به نهاده¬های الکتریسیته و ماشین¬ها به ترتیب با 3/29 و 2/19 درصد می¬باشد. نسبت کارآیی انرژی برای تولید شلتوک برنج در منطقه مورد مطالعه 10/1 و برای تولید برنج دانه بلند مرغوب 94/0 و برای برنج دانه بلند پر محصول 24/1 به¬دست¬آمد. نتایج تحلیل رگرسیونی و تحلیل حساسیت نهاده¬های ورودی بر عملکرد شلتوک نشان داد که تأثیر نهاده های نیروی انسانی، سموم شیمیایی و کودهای شیمیایی بر عملکرد به ترتیب بیشتر از سایر نهاده¬ها بود. میانگین کارآیی فنی کشاورزان شالی¬کار برنج دانه بلند مرغوب و برنج دانه بلند پر محصول با استفاده از مدل بازگشت به مقیاس متغیر ورودی محور در تحلیل پوششی داده¬ها به ترتیب 95/0 و 94/0 بود. طبق نتایج به¬دست آمده از بهینه¬سازی انرژی می¬توان در حدود 14 درصد از کل انرژی ورودی در تولید برنج دانه بلند مرغوب و همچنین 16/18 درصد از کل انرژی ورودی در تولید برنج دانه بلند پر محصول را بدون هیچ کاهشی در میزان عملکرد ذخیره کرد. نهاده انرژی الکتریسیته بیشترین سهم را از کل انرژی ذخیره شده به خود اختصاص داد. شاخص زیست محیطی برای تولید یک تن شلتوک (واحد کارکردی) برنج دانه بلند مرغوب و برنج دانه بلند پر محصول به ترتیب 747/1 و 222/1 به¬دست آمد. همچنین شاخص تخلیه منابع نیز برای تولید یک تن برنج دانه بلند مرغوب 808/1 و برای برنج دانه بلند پر محصول 192/1 محاسبه گردید. در میان گروه¬های تأثیر مورد مطالعه گروه تأثیر تخلیه منابع آبی بیشترین پتانسیل را در ایجاد اثرات سوء زیست محیطی داشت. پس از گروه تأثیر تخلیه منابع آبی، بیشترین پتانسیل آسیب به محیط زیست در تولید یک تن شلتوک برنج در منطقه در بین گروه¬های تأثیر مورد مطالعه مربوط به گروه تأثیر اسیدیته بود. نتایج مقایسه مدل شبکه عصبی مصنوعی و مدل رگرسیونی برای پیش بینی میزان تولید برنج دانه بلند مرغوب و دانه بلند پر محصول نشان داد که مدل شبکه عصبی مقدار خروجی را با دقت بیشتری برآورد می¬کند. میانگین نسبت منفعت به هزینه برای تولید شلتوک برنج در منطقه 89/1 و به تفکیک برنج دانه بلند مرغوب و پر محصول به ترتیب 86/1 و 92/1 شد.