بهینه سازی بهره‌وری آب و کارایی انرژی در انتخاب الگوی کشت

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری آبیاری و زهکشی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

2 استاد گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

3 دانشیار گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

4 استاد گروه اقتصاد کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

5 استاد گروه زراعت و اصلاح نباتات، دانشکده کشاورزی،دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

در قرن حاضر تولید پایدار محصولات زراعی از اصلی­ترین چالش­های فرا روی بشر است. مقدار مصرف آب، انرژی و درآمد خالص به عنوان اجزا مهم پایداری نظام­های کشاورزی از الویت ویژه و اهمیت خاصی برخوردار است. این مقاله با استفاده از مدل­های برنامه­ریزی خطی و چند هدفه با هدف حداکثرسازی سه شاخص سود ناخالص، بهره­وری آب و کارایی انرژی به تعیین الگوی کشت مزارع کوچک مقیاس در محدوده مشهد- چناران پرداخته است. داده­های مورد نیاز از طریق تکمیل 79 پرسشنامه به روش نمونه­گیری تصادفی طبقه­بندی شده در قطعات زراعی کمتر از 5 هکتار در سال زراعی 93-92 جمع­آوری شد. نتایج نشان داد که تعیین الگوی کشت با استفاده از برنامه­ریزی خطی با هدف بهره­وری آب باعث کاهش 27 درصدی تقاضای آب کشاورزی در محدوده مطالعاتی شد. در الگوی کشت حاصله درآمد خالص کشاورزان 88/2 برابر خواهد شد و بهره­وری انرژی نیز 28 درصد بهبود یافت. الگوی کشت مبتنی بر همزمانی سه هدف مذکور به روش­های مقید و وزنی نسبت به نتایج مدل­های برنامه­ریزی خطی تنوع محصول بیش­تری ولی موجب تشدید بحران کسری مخزن آبخوان محدوده طرح ­گردید. با توجه به شرایط محدودیت منابع آبی در منطقه و سیاست­گذاری­های کشور در بخش کشاورزی به ترتیب الگوهای کشت با اهداف بهره­وری حداکثری آب و روش وزنی اهداف سه­گانه پیشنهاد می­گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Optimizing Water Productivity and Energy Efficiency in Selecting Crop Pattern

نویسندگان [English]

  • Mohammad Karimzadeh 1
  • Amin Alizadeh 2
  • Hossein Ansari 3
  • Mohammad Ghorbani 4
  • Mohammad Banayan Aval 5
1 ph.D Student of Water Engineering Department Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad., Mashhad., Iran
2 Professor of Water Engineering Department Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad., Mashhad., Iran
3 Associate Professor. of Water Engineering Department Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad., Mashhad., Iran
4 Professor of Agricultural Economics Deparment, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad., Mashhad., Iran
5 Professor, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad., Mashhad., Iran
چکیده [English]

Considering the importance of agriculture in developing countries, it is quite necessary to apply a programmed planning pattern based on different goals. His study used the linear and multi objective programming patterns following three main purposes such as maximizing the gross margin, water productivity and energy efficiency to determine the crop pattern of the small farms in Mashhad – Chenaran span. To gather data, a questionnaire was given to 79 farmers in farms below 5 hectare in planting year 92-93. The result showed that determining the crop pattern using a linear program aiming at water benefit will decrease water demand about 27 percent in this study zone. His will increase the income of the farmers and also the water benefit about 2/88 time and 28 percent respectively. The crop pattern based on three purposes mentioned above following weighting and constrained methods  like linear programming patterns has a stable agricultural index . It also enjoys more variety of products than linear programming patterns but it will intensify the paucity of the storage aquifer in the study zone. With respect to the paucity of water sources in the district and the policies of the country in the realm of agriculture, the crop patterns aimed at maximized water productivity and weighting method, the triple purposes mentioned above is recommended

کلیدواژه‌ها [English]

  • Energy
  • Mathematical Programing
  • Weighting Multi Objective
  • Mashhad-Chenaran
امینی فسخودی،ع و نوری، ه. 1390 . ارزیابی پایداری و تعیین الگوی کشت سیستمهای زراعی بر اساس بهینه سازی بهره برداری از منابع آب و خاک با استفاده از الگوهای غیرخطی برنامه ریزی ریاضی . مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب و خاک، شماره 55 . صفحه 109-99
بریم­نژاد،و و یزدانی،س. 1383 . تحلیل پایداری در مدیریت منابع آب در بخش کشاورزی با استفاده از برنامه­ریزی کسری. مطالعه موردی استان کرمان، مجله پژوهش و سازندگی در زراعت و باغبانی. شماره 2. صفحه16-63.
زمانی،ا.،  قادرزاده،ح.، مرتضوی،س.ا.  1393. تعیین الگوی کشت با تاکید بر مصرف بهینه‌ی انرژی و کشاورزی پایدار مطالعه موردی شهرستان سقز استان کردستان. دانش کشاورزی و تولید پایدار دوره. 24. 1: 31- 43.
کهنسال،م.ر  و فیروز زارع،ع. 1378. تعیین الگوی بهینه کشت همسو با کشاورزی پایدار با استفاده از برنامه­ریزی فازی کسری با اهداف چندگانه (مطالعه موردی استان خراسان شمالی) اقتصادکشاورزی و توسعه. 71-62
کهنسال،م.ر و سروری،ع.ا. 1392. تعیین الگوی بهینه کشت محصولات عمده زراعی استان خراسان رضوی با استفاده از برنامه­ریزی خطی چندهدفه فازی و تابع عضویت هذلولی. اقتصادکشاورزی و توسعه. 82 :131 -151.
محمدیان،ف.، شاهنوشی،ن.، قربانی،م و عاقل،ح. 1389. تدوین الگوی زراعی پایدار در دشت فریمان تربت جام. اقتصاد کشاورزی. 2:1-42.
میرزایی،آ.، کوپایی،م. و کرامت زاده،ح. 1386. اثر سیات گذاری قیمت آب بر تخصیص آب(مطالع موردی: دشت تجن مازندران). ششمین کنفرنس اقتصاد کشاورزی ایران. دانشگاه فردوسی مشهد
Cohon,J.L. 1978. Multi objective programming and planning. Academic Press, New York.
De Jonge,A. 2004. co-efficiency improvement of a crop protection product: the perspective of the crop protection industry. Crop Protection. 23.12: 1177-86.
De Fraiture,C., Giorgano,M., Jiao,Y. 2008. Biofuels and implications for agricultural water use: blue impacts of green energy. Water Policy.10:67–81
El-Ghonemy.,A.M.K. 2012. Water esalination systems powered by renewable energy sources: review. Renew Sustain Energy Rev. 16:1537–1556.
Erdal,G., Esengun,K., Erdal,H and Gunduz,O. 2007. Energy use and economical analysis of sugarbeet production in Tokat Province of Turkey, Energy 32:35–41.
Francisco,S.R and Mubarik,A. 2006. Resource allocation tradeoffs in Manila's peri-urban vegetable production systems: An application of multiple objective programming Agricultural System. 87: 147–158
Hu,Y., Paul Moiwo,J., Yang,Y., Han,S.h and Yang,Y. 2010. Agricultural water-saving and sustainable groundwater management in Shijiazhuang Irrigation District, North China Plain. Journal of Hydrology. 393: 219-232.
Marler,R.T., Arora,J.S. 2004. Survey of multi-objective optimization methods for engineering. Struct Multidisc Optim. 26: 369–395
Mousavi-Avval,S., Rafiee,A., Jafari,A and Mohammadi,A. 2011. Improving energy use efficiency of canola production using data envelopment analysis (DEA) approach, Energy. 36: 2765-2772.
Romero,C., Amador,F., Barco,A. 1987. Multiple Objectives in Agricultural Planning: A Compromise Programming Application. American Journal of Agricultural Economics,69-78 .
Sethi,L.N., Panda,S.N and Nayak,M.K. 2006. Optimal crop planning and water resources allocation in a coastal groundwater basin, Orissa, India. Journal of agricultural water management. 83:209-220
Thankappan,S., Midmore,P and Jenkins,T. 2006. Conserving energy in smallholder agriculture: Amulti-objective programming case-study of northwest India Ecological. Economics. 56: 190-208.
Yamane,T. 1967. Elementary sampling theory. 2nd edition. Prentice. New York