نشریه آبیاری و زهکشی ایران

نشریه آبیاری و زهکشی ایران

تعیین الگوی بهینه کشت با استفاده از برنامه‌ریزی غیرخطی تحت سناریوهای مختلف اقلیمی و سطوح مختلف تأمین آب (مطالعه موردی واحد عمرانی دشت ناز، شبکه آبیاری و زهکشی تجن)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، گروه علوم و مهندسی آب، واحد قائمشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، قائمشهر، ایران.
2 استادیار گروه علوم و مهندسی آب، واحد قائم شهر، دانشگاه آزاد اسلامی، قائم شهر، ایران
3 خیابان معلم معلم 18 ساختمان ایمان طبقه یک واحد 3
چکیده
مدیریت بهینه منابع آب در کشاورزی، به‌ویژه در شرایط محدودیت منابع آب، از چالش‌های مهم برنامه‌ریزی کشاورزی است. هدف این پژوهش، تعیین الگوی کشت بهینه و بررسی اثر شرایط اقلیمی و سطوح مختلف تأمین آب بر سود و بهره‌وری آب با استفاده از مدل برنامه‌ریزی غیرخطی در واحد عمرانی دشت ناز شبکه آبیاری و زهکشی تجن، استان مازندران، بود. سه سناریوی اقلیمی سال خشک (۱۳۹۵–۱۳۹۶)، سال نرمال (۱۳۸۸–۱۳۸۹) و سال تر (۱۳۹۷–۱۳۹۸) و چهار سطح تأمین آب ۱۰۰، ۸۰، ۶۰ و ۴۰ درصد در نظر گرفته شد. تابع هدف، حداکثرسازی سود خالص بود و محدودیت‌های آب، اراضی و روابط غیرخطی عملکرد–آب در مدل لحاظ شد. نتایج نشان داد با کاهش تأمین آب از ۱۰۰ به ۴۰ درصد، سطح زیرکشت شالی و ذرت در سناریوی خشک به‌ترتیب ۲۷٫۲ و ۲۶٫۵ درصد کاهش یافت، در حالی که سطح زیرکشت گندم، کلزا و سویا افزایش یافت. همچنین عملکرد محصولات با کاهش آب کاهش یافت، عملکرد شالی در سال نرمال ۳۶٫۶ درصد و عملکرد گندم و کلزا حدود ۱۴ درصد کاهش داشت. بیشترین سود خالص در سال تر و تأمین کامل آب، ۹۵۴٫۱ میلیارد ریال و کمترین سود در سال نرمال و تأمین ۴۰ درصد آب، ۱۵۱٫۲ میلیارد ریال بود. در سناریوی خشک، سود خالص از ۳۵۸٫۴ به ۲۴۱٫۶ میلیارد ریال کاهش یافت، اما بهره‌وری اقتصادی آب از ۳۲٫۱ به ۵۱٫۵ هزار ریال بر مترمکعب افزایش پیدا کرد. در سال نرمال و تر نیز این شاخص با کاهش آب از ۲۰٫۲ به ۳۱٫۸ و از ۸۵٫۷ به ۱۴۱٫۸ هزار ریال بر مترمکعب افزایش یافت. در مجموع، نتایج این پژوهش نشان داد که مناسب است، کاهش آب موجب کاهش سود و عملکرد محصولات می‌شود، اما اصلاح الگوی کشت و تخصیص آب به محصولات با بازده اقتصادی بالاتر، امکان افزایش بهره‌وری اقتصادی آب را فراهم می‌کند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Determination of Optimal Cropping Pattern Using Nonlinear Programming under Different Climate Scenarios and Water Supply Levels: A Case Study of Dasht-e Naz Operational Unit, Tajen Irrigation and Drainage Network

نویسندگان English

Mojtaba Malek Mahmoudi 1
ali bagheri 2
davood Akbari Nodehi 3
1 Ph.D. Candidate, Department of Water Science and Engineering, QaS.C., Islamic Azad University, Qaemshahr, Iran.
2 Assistant Professor, Dept. of Water Science and Engineering, Qaemshahr Branch, Islamic Azad University, Qaemshahr, Iran.
3 هیات علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد قایمشهر
چکیده English

Optimal management of water resources in agriculture, particularly under water scarcity, is a major challenge in agricultural planning. This study aimed to determine the optimal cropping pattern and investigate the effects of climatic conditions and different water supply levels on profit and water productivity using a nonlinear programming model in the Dasht-e Naz irrigation unit of the Tajan Irrigation and Drainage Network, Mazandaran Province, Iran. Three climatic scenarios, including dry year (2016–2017), normal year (2009–2010), and wet year (2018–2019), and four water supply levels of 100%, 80%, 60%, and 40% were considered. The objective function was to maximize net profit, while constraints related to water resources, land availability, and nonlinear crop yield–water relationships were incorporated into the model. The results showed that reducing water supply from 100% to 40% in the dry-year scenario decreased the cultivated areas of rice and maize by 27.2% and 26.5%, respectively, while the cultivated areas of wheat, rapeseed, and soybean increased. Crop yields also decreased with reduced water availability; rice yield decreased by 36.6% under normal-year conditions, while wheat and rapeseed yields decreased by approximately 14%. The highest net profit, 954.1 billion rials, was obtained under the wet-year scenario with full water supply, while the lowest profit, 151.2 billion rials, occurred under the normal-year scenario with 40% water supply. Under the dry-year scenario, net profit decreased from 358.4 to 241.6 billion rials, whereas economic water productivity increased from 32.1 to 51.5 thousand rials per cubic meter. Under normal and wet conditions, this indicator increased from 20.2 to 31.8 and from 85.7 to 141.8 thousand rials per cubic meter, respectively. Overall, the results indicated that although reduced water supply decreases crop yields and total profit, adjusting the cropping pattern and allocating water to crops with higher economic returns can improve economic water productivit

کلیدواژه‌ها English

Optimal cropping pattern
Climate scenarios
Water resource constraints
Economic water productivity
Agricultural water allocation

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 07 شهریور 1405