بررسی الگوی کشت بهینه متناسب با آب قابل برنامه‌ریزی و تعادل‌بخشی آبخوان‌ها (مطالعه موردی محدوده مطالعاتی قم-کهک)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دکترای تخصصی، دکتری آبیاری و زهکشی و پژوهشگر، قم، ایران.

2 استادیار گروه اقتصاد کشاورزی، دانشگاه سید جمال الدین اسدآبادی، قم، ایران.

3 کارشناسی ارشد، رئیس گروه حفاظت منابع آب زیرزمینی شرکت آب منطقه ای استان قم، قم، ایران.

4 کارشناسی ارشد، معاون حفاظت و بهره برداری شرکت آب منطقه ای استان قم، قم، ایران.

چکیده

سهم بالای مصرف آب کشاورزی در مقایسه با سایر بخش‌ها و بحران جدی کم آبی سال‌های اخیر، اصلاح و پیشنهاد الگوی بهینه کشتی که مصرف آب را کاهش و بهره‌وری استفاده از آن را افزایش دهد، از الزامات اکثر دشت‌های ممنوعه و بحرانی کشور است. مطالعه حاضر با هدف ارائه الگوی بهینه کشت متناسب با آب قابل برنامه‌ریزی کشاورزی (منابع آب زیرزمینی) ابلاغی وزارت نیرو در سطح آبخوان محدوده مطالعاتی قم –کهک و جبران کسری تجمعی درازمدت آبخوان و تاکید بر شاخص‌های پایداری کشاورزی در افق برنامه‌ریزی بیست ساله صورت گرفته است. برای شبیه‌سازی رفتار مولفه‌های بارندگی از خروجی‌های سناریو A2 مدل اقلیمی HADCM3 بهره گرفته و با استفاده از معادله پیوستگی بیلان، حجم آب قابل تخصیص به بخش زراعی در هر سال برآورد گردید. سپس با بکارگیری مدل‌های برنامه‌ریزی آرمانی فازی، الگوهای زراعی پایدار در چارچوب محدودیت‌های فنی ارائه شد. نتایج نشان داد که اجرای الگوهای زراعی پیشنهادی علاوه بر جبران کسری 536 میلیون مترمکعبی و تعادل‌بخشی آبخوان محدوده مطالعاتی در طی افق برنامه‌ریزی، سبب خواهد شد که اشتغال نیروی کار و بهره‌وری فیزیکی مصرف منابع آبی، کودها و سموم شیمیایی به‌ترتیب 7/10، 106، 1/4 و 8/8 درصد افزایش و مصرف منابع آبی، کودها و سموم شیمیایی به‌ترتیب 2/48، 9/3 و 8 درصد کاهش، یابد. لذا به مسئولان منطقه‌ای پیشنهاد می‌شود اجرای الگوهای زراعی پیشنهادی را در اولویت قرار دهند که این امر نیازمند تدوین الزامات قانونی، سیاست‌های تشویقی و تنبیهی و برگزاری دوره‌های آموزشی و ترویجی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Optimum Cropping Pattern Proportional to Allocable Water and Balancing Aquifer (Case Study of Qom-Kahak Study Area)

نویسندگان [English]

  • Saeed Emamifar 1
  • Farshad Mohammadian 2
  • Reza Mohammadi Ahmad Abadi 3
  • Mojtaba Ali-Madadi 4
1 PhD in Irrigation and Drainage and Researcher, Qom, Iran.
2 Assistant Professor, Department of Agricultural Economics, Sayed Jamaleddin Asadabadi University, Qom, Iran.
3 Head of the Underground Water Resources Protection Group In the regional water company of Qom province, Qom, Iran.
4 M.Sc., Vice conservation and utilization in the regional water company of Qom province, Qom, Iran.
چکیده [English]

The high share of agricultural water consumption compared to other sectors and the serious crisis of dehydration in recent years reform and offer optimal crop pattern that reduces water consumption and increases the efficiency of its use, the requirements of most forbiddens and critical plains of the country. The purpose of this study was to provide optimal cropping pattern in relation to Allocable Water agriculture communicated by the Ministry of Energy and the long-term cumulative accumulation deficit of aquifers and the emphasis on agricultural sustainability indicators in the twenty-year planning horizon, Qom-Kahak study area. To simulate rainfall component behavior, outcomes of A2 scenario for the HADCM3 climatic model were used and using the continuity equation balance,the volume of water allocated to the crop sector was estimated each year. Then, using fuzzy utopian planning models, sustainable agriculture patterns were presented within the framework of technical constraints. The results showed that the implementation of the proposed agronomic models will in addition to offset the deficit of 536 million cubic meters and aquifer balance in the study area over the planning horizon, It will increase labor force and physical productivity of water, fertilizers and pesticides consumption will increase by 10.7%, 106%, 4.1% and 8.8% respectively, and water resources, fertilizers and chemicals consumption will reduce by 48.2%, 3.9%, 8 respectively.. Therefore, it is suggested to regional authorities to prioritize the implementation of proposed agro-projects, which requires the development of legal requirements, incentive and punitive policies, and conducting training and extension courses.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Allocable Water
  • Optimal cropping pattern
  • Fuzzy Goal programming
  • Climate Change
  • Aquifer
باولی، م.، عادلی، ک.، محمدیان، ف.، دل انگیزان، س. 1394. تعیین الگوی بهینه کشت در راستای توسعه پایدار کشاورزی (مطالعه موردی: دشت ماهیدشت). نشریه اقتصاد کشاورزی و توسعه. سال بیست و سوم. شماره 90.
بیات ورکشی، م.، فصیحی، ر. 1397. تحلیل نتایج ریزمقیاس­نمایی فراسنج­های آب وهوایی برای آیندة ایران. جغرافیا و پایداری محیط. شماره 26. ص 87-73.
جعفرزاده،ا.، خاشعی سیوکی،ع.، شهیدی، ع. 1395. طراحی یک مدل تصمیم گیری چندهدفه به منظور تعیین الگوی کشت بهینه تحت تأثیر پدیده تغییر اقلیم (مطالعه موردی: دشت بیرجند). نشریه- تحقیقات آب و خاک ایران، دورة 47 ، شمارة 4،  ص 849-859.
رفیعی، و.، شوریان، م.، عطاری، ج. 1396. برنامه­ریزی الگوی کشت بهینه محصولات کشاورزی با استفاده از ترکیب مدل شبیه­سازی SWAT و الگوریتم بهینه سازی جستجوی هارمومونی. نشریه تحقیقات منابع آب ایران. سال سیزدهم. شماره سه.
سیمانی منابع آب استان قم. 1395. شرکت آب منطقه­ای استان قم. مدیریت مطالعات پایه منابع آب
شکری، ح.؛ نجارجی، م.، جعفری نیا، ر.، مختاری، ش. و علی­زاده، ح.، 1398. بهینه­سازی الگوی کشت و منابع آب در سطوح مختلف آبیاری برای مناطق گرم و خشک (مطالعه­ی موردی، دشت­های دهلران استان ایلام). نشریه تحقیقات آب و خاک ایران. دوره5. شماره 6. ص 1361-1351.
صداقت، م. 1385. زمین و منابع آب (آب­های زیرزمینی). انتشارات دانشگاه پیام نور، چاپ پنجم. 368 صفحه.
عظیمی‌فرد، س.، مهرجردی، م.، بشر‌آبادی، ح. 1392. بررسی پایداری منابع آب در شهرستان قوچان: رویکرد برنامه‌ریزی کسری، نشریه دانش کشاورزی و تولید پایدار، جلد 23، شماره3.
علیزاده، ا.، مجیدی، ن.، قربانی، م.، محمدیان، ف. 1391.  بهینه سازی الگوی کشت با هدف تعادل بخشی منابع آب زیرزمینی (مطالعه موردی: دشت مشهد- چناران). مجله آبیاری و زهکشی ایران، 1 (6): ص55-68.
عوض­یار، م.، احمدپور برازجانی، م .، ضیایی، س. 1397. بهینه سازی الگوی کشت جهت افزایش بازده آبیاری در اراضی پایاب سد ملاصدرا در استان فارس. مجله مهندسی منابع آب. سال یازدهم.
محمدیان، ف.، شاهنوشی، ن.، قربانی، م.، عاقل، ح. 1389. تدوین الگوی زراعی پایدار در دشت فریمان- تربت جام، فصلنامه اقتصاد کشاورزی، 4 (2): ص 1-42.
محمدیان، ف.، علیزاده، ا.، نی­ریزی، س.، عربی، ا. 1386. طراحی الگوی زراعی پایدار با تاکید بر مبادله آب مجازی، مجله آبیاری و زهکشی ایران، 2 (1): ص 109-126.
مردانی، م.، بابایی، م.، صبوحی، م.،آسمانی، ا. 1392. تعیین الگوی بهینه کشت با استفاده از برنامه‌ریزی آرمانی فازی: مطالعه موردی استان خراسان رضوی، مجله تحقیق در عملیات و کاربردهای آن، سال دهم، شماره اول (پپاپی 36)،ص 67-77.
مطالعات بهنگام سازی بیلان منابع آب محدوده­های مطالعاتی حوزه آبریز دریاچه نمک.1392. گزارش بیلان منابع آب محدوده مطالعاتی قم- کهک.
نچارجی، م.، شکری، ح.، جعفری‌نیا، ر.، مختاری، ش.، علیزاده، ح، ع. 1397. بهینه‌سازی الگوی کشت و منابع آب در سطوح مختلف آبیاری برای مناطق گرم و خشک (مطالعه‌ی موردی، دشت‌های دهلران استان ایلام). نشریه تحقبقات آب و خاک ایران.
نصابیان،ش.، محمدی،ح.، کیخا،ع،ر. 1393. تاثیر اصلاح الگوی کشت بر کاهش کود و آب فعالیت­های کشاورزی(مطالعه مورد استان فارس). نشریه تکنولوژی محیط زیست. دوره شانزدهم. شماره سه.
Alabdulkader, A. M., Al-Amoud, A. I.,  andAwad, F. S. 2012. Optimization of the cropping pattern in Saudi Arabia using a mathematical programming sector model. Agricultural Economics/Zemedelska Ekonomika, 58 (2).
Ashofteh, P.-S., Bozorg-Haddad, O., and Mariño, M.A. 2015. Risk analysis of water demand for agricultural crops under climate change. Journal of Hydrologic Engineering, 20 (4), Doi: 10.1061/(ASCE)HE.1943-5584.0001053, 04014060.
Joodavi,A. Zare,Mand Mahootchi,M.2015. Development and application of a stochastic optimization model for groundwater management: crop pattern and conjunctive use consideration. Stoch Environ Res Risk Assess. DOI 10.1007/s00477-015-1049-x.
Kumar,V and Yadav,s,m. 2019. Optimization of Cropping Patterns Using Elitist-Jaya and Elitist-TLBO Algorithms. Water Resources Management .Volume 33, Issue 5, pp 1817–1839.
Li, Y. P., Huang, G. H., Wang, G. Q., and Huang, Y. F. 2009. FSWM: a hybrid fuzzy-stochastic water-management model for agricultural sustainability under uncertainty. Agricultural water management, 96 (12), 1807-1818.
Najafabadi, M, M. Ziaee. S, Nikouei, A and Borazjani, M. A. 2019. Mathematical programming model (MMP) for optimization of regional cropping patterns decisions. Agricultural Systems. Volume 173, July 2019, Pages 218-232.
Shirdeli, A. and Dastvar, S. 2014. An optimization technique for cropping patterns and land consolidation: A case study for irrigation network. Management Science Letters. 4(9), 2087-2092.
Yang, X. G., Liu, Z. J. and Fu, C.2011. The possible effect of climate warming on northern limits of cropping system and crop yield in China.Agricultural Sciences in China, 10, 585-594.
Zeng, X., Kang, S., Li, F., Zhang, L., and Guo, P.2010. Fuzzy multi-objective linear programming applying to crop area planning. Agricultural Water Management, 98(1), 134-142.
Osma S, Elkholy M and Kansoh RM. 2017. Optimization of the cropping pattern in Egypt. Alexandria Engineering Journal 56:557-566.