تعیین الگوی بهینه کشت با هدف حداقل سازی آب مجازی و حداکثرسازی سود اقتصادی محصولات (مطالعه موردی: دشت عمرانی در خراسان رضوی)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی نقشه برداری ، دانشکده مهندسی عمران

2 دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی، دانشکده مهندسی عمران، گروه مهندسی نقشه برداری

3 استادیار گروه مهندسی ژئوتکنیک و آب، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی

چکیده

این مطالعه با هدف تعیین الگوی کشت بهینه و در عین حال حداقل‌سازی آب مجازی مصرفی و حداکثرسازی سود اقتصادی محصولات کشاورزی در منطقه دشت عمرانی گناباد واقع در استان خراسان رضوی انجام شد. در ابتدا برای تمامی ‌اهداف مسئله تابع هدف مناسب ارائه و محدودیت‌های مسئله نیز براساس منابع در دسترس و سیاستهای محلی و منطقه ای مشخص شد. سپس با استفاده از برنامه‌ریزی خطی و چندهدفه، الگوی کشت بهینه متناظر با هر هدف شناسایی شد. در ادامه با توجه به نتایج به دست آمده و در محیط GIS، تخصیص محصولات به قطعات ‌زمین با در نظر داشتن حداقل سازی تغییر الگوی کشت موجود انجام شد. بررسی نتایج نشان داد که در بهترین سیاست شامل ترکیب دو هدف حداقل‌سازی آب مجازی و حداکثرسازی سود می توان، میزان آب مجازی مصرفی را بیش از 57 درصد کاهش داد که بسیار قابل توجه است و حتی با همین مقدار آب مجازی می توان با تغییر در الگوی کشت به سود بالاتری دست یافت. بنابراین باید زمینه تغییر الگوی کشت محصولات از الگوی کشت جاری به الگوهای کشت بهتر فراهم شود. به هر میزان که به الگوی کشت بهینه نزدیک شویم، اهداف مطالعه نیز به طور مؤثرتری محقق خواهند شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Determining the optimal cultivation pattern by considering the concept of virtual water and economic benefits (Case Study: Omrani Plain in Khorasan Razavi)

نویسندگان [English]

  • Mahdi Kolahi 1
  • Farhad Hosseinali 2
  • Mojtaba Karimaei Tabarestani 3
1 department of surveying engineering,faculty of civil engineering
2 Department of Surveying Engineering, Faculty of Civil Engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University
3 Dept. of civil engineering, Shahid Rajaee Teacher Training University
چکیده [English]

This study is conducted with the aim of determining the optimal cultivation pattern based on the concept of virtual water and considering the objectives of minimizing virtual water consumption and maximizing economic profit of the products in Omrani plain of Gonabad as a case study. At first, the optimization problems are defined by defining appropriate objective equations, and limitations based on different constrains such as available water or local and regional policies. Then, by using linear and multi-objective programming in MATLAB software, the appropriate cultivation pattern was determined. Next, using GIS, the optimal crops were allocated to different farmland in the region. Results showed that the best policy was a combination of the two-objective including minimizing virtual water and maximizing economic profits. In this case, the amount of virtual water consumption in the region was reduced by more than 57% which is considerable. Also, even with this consumption of virtual water, the higher economic benefit is achievable if the pattern of cultivation is changed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Virtual water
  • optimal cultivation pattern
  • economic benefits
  • linear programming
آبابایی، ب. و رمضانی اعتدالی، ه. 1395. برآورد اجزاء ردپای آب در تولید محصول گندم در سطح کشور. آب و خاک. 29(6): 1458-1468.
اسدی، ج. و صابریان، ج. 1394. بهینه سازی مصرف آب با اصلاح الگوی کشت به کمک مدل تحلیل سلسله مراتبی در GIS . اولین همایش مدیریت تقاضا و بهره وری مصرف آب.
بنی حبیب، م.ا.، آزادخراسانی، م.م.، اولادقره گوز، م. و محمدی، ع. 1398. بهینه سازی تبادل آب مجازی در شرایط مختلف کشش قیمتی محصولات کشاورزی (مطالعه موردی: حوضه دریاچه ارومیه). تحقیقات منابع آب ایران. 15(4): 121-136.
تمامگر، ا. 1394. تعیین الگوی بهینه کشت دشت عمرانی-بیمرغ شهرستان گناباد. .پایان نامه دکتری دانشگاه فردوسی مشهد.
توکلی شیرازی، ن. و اکبری، غ. 1391. مدیریت بهینه منابع آب با بهره جویی از مفاهیم کاربردی آب مجازی. نهمین کنگره بین الملی مهندسی عمران.
درویشی، م. و رمضانی، ا. 1399. بررسی الگوی کشت محصولات کشاورزی با استفاده از سنجش ازدور و سیستم اطلاعات مکانی با رویکرد قطعه مبنا.
دهقانی، ع., امیرتیموری، س. و زارع مهرجردی، م.ر. 1398. کاربرد الگوریتم جامعه مورچگان در بهینه سازی الگوی کشت (شهداد، شهرستان کرمان).
رحیمی­پور انارکی، م.ر., محمدی، ع.، رفیعیان، م.، ارجمندی، ر. و کریمی، س. 1399. ارزیابی آب مجازی و ردپای آب محصولات کشاورزی (مطالعه‌ی موردی: شهرستان قلعه‌گنج).
شهیدی، ع. و مروّت نشان، ع. 1395. مدیریت آب کشاورزی با رویکرد آب مجازی از طریق تکنیک بهینه‌سازی ژنتیک (GA)(مطالعه موردی: دشت بیرجند). نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 10(6): 714-722.
عارفی نیا، ع. و احمدآلی، خ. 1400. بهینه‌سازی چندهدفه الگوی کشت مبتنی بر ردپای آب در استان‌های شرق کشور. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 15(1): 188-198.
علیزاده بدرش، م. و حسینعلی، ف. 1401. تحلیل مکان مبنا و چندجانبه نوع کشت در قطعات مزروعی دشت قیقاج. اطلاعات جغرافیایی (سپهر). 31(122): 110-87.
فتح اله زاده عطار، ن. و منتصری، م. 1394. معرفی آب مجازی و تعیین الگوی کشت با اعمال اثر آب مجازی براساس سه دیدگاه اقتصادی، عملکرد واحد محصول و عملکرد انرژی مطالعه موردی (دشت ارومیه). کنفرانس بین المللی توسعه با محوریت کشاورزی ، محیط زیست و گردشگری.
قدوسی، ح. و داوری، ح. 1395. تحلیل انتقادی آب مجازی از منظر سیاست‌گذاری. آب و توسعه پایدار, 3(1): 47-58.
قربانی، خ.، مفتاح هلقی، م.، کرامت زاده، ع. و سالاری جزی، م. 1399. بهینه سازی الگوی کشت با استفاده از برنامه ربزی آرمانی (مطالعه موردی: حوضه آبریز قره سو). مجله پژوهش‌های حفاظت آب و خاک. 27(1): 163-180.
گنجی خرم دل، ن.، عبدوس، م. و حسینی موغاری، س.م. 1398. به کارگیری الگوریتم فراکاوشی چرخه آب به منظور تعیین الگوی بهینه کشت زراعی در مقایسه با الگوریتم ژنتیک و مدل برنامه ریزی خطی ( مطالعه موردی: شبکه آبیاری ورامین). نشریه علوم آب و خاک. 23(3): 211-21.
موسوی، س. ن.، اکبری، س. م.ر.، سلطانی، غ. و زارع مهرجردی، م. 1388. آب مجازی؛ راهکاری نوین در جهت مقابله با بحران آب. همایش ملی مدیریت بحران آب.
میرزاوند، م. و ایمانی، ر. 1394. تعیین الگوی کشت بهینه بر اساس مفهوم آب مجازی و سوددهی اقتصادی برای مقابله با کم آبی، مطالعه موردی: دشت کاشان، استان اصفهان. منابع آب و توسعه, سال سوم(4): 5-17.
ودیعی، ع. 1390. مطالعه نقش تعاونی های روستایی در افزایش بهره وری و درآمد کشاورزان شهرستان گناباد. پایان نامه کارشناسی ارشد دانشگاه فردوسی مشهد.
یوسفی نژاد، م. 1395. بررسی آب مجازی و مدیریت منابع آب. انتشارات شرکت مدیریت منابع آب ایران.
Abu-Sharar, Taleb M., Al-Karablieh, Emad K. and Haddadin, Munther J. 2012. Role of Virtual Water in Optimizing Water Resources Management in Jordan. Water Resources Management. 26(14): 3977-3993.
Esmailpour Estarkhi, H., Karimi, M., Alimohammadi Sarabi, A. and Davari, K. 2017. Planning of Agricultural Crops Cultivation Using Spatial Optimization Methods. Engineering Journal of Geospatial Information Technology. 5(2). 19-33.
Han, M. Y., Chen, G. Q., Mustafa, M. T., Hayat, T., Shao, Ling, Li, J. S., Xia, X. H. and Ji, X. 2015. Embodied water for urban economy: A three-scale input–output analysis for Beijing 2010. Ecological Modelling. 318: 19-25.
Jain, S., Ramesh, D. and Bhattacharya, D. 2021. A multi-objective algorithm for crop pattern optimization in agriculture. Applied Soft Computing, 112: 107772.
Nasrabadi, T., Arab, E. and Pourasghar, F. 2015. Investigating the proportion of wheat planted area in Iran with wheat yield and water demand by focusing on virtual water approach. Journal of Environmental Studies. 41(3): 529-543.
Sun, J. X., Yin, Y. L., Sun, S. K., Wang, Y. B., Yu, X. and Yan, K. 2021. Review on research status of virtual water: The perspective of accounting methods, impact assessment and limitations. Agricultural Water Management. 243: 106-117.
Tamamgar, A. 2019. Determining the optimal cultivation pattern of Omrani plain of Gonabad by linear planning