نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 گروه زراعت، دانشکده کشاورزی دانشگاه زابل
2 گروه زراعت، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زابل، زابل، ایران
3 گروه اقتصاد کشاورزی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، اصفهان، ایران
چکیده
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
نویسندگان [English]
Abstract
Background and Objective: One of the major problems at present time is the pollution of aquatic and terrestrial ecosystems due to the introduction of pollutants of human origin. Agricultural management to maximize resources utilization and reduce environmental impacts, in addition to protecting resources, will increase the incomes of local farmers.
Materials and Methods: The present research, using nonlinear multi-objective programming (MOP) with aimed to maximize net profit and minimize environmental impacts, including the aquatic ecotoxicity, terrestrial ecotoxicity, terrestrial acid/nutrition, land occupation, aquatic acidification and aquatic eutrophication through optimum cropping pattern for the east of Lorestan Province.
Results: In the proposed MOP cropping pattern, urea under cultivation of sugar beet increased by 22% and bean 2% compared to the current pattern and urea under cultivation of canola reduced by 50%, potato 34%, chickpea 21%, barley 4% and lentil 3% compared to the current pattern. The implementation of this model in the region reduced the emissions of heavy metals and pesticides into the aquatic ecosystem (19669315 ton) and terrestrial ecosystem (57807822 ton), SO2 to the air (3627 ton) and PO4 to the soil (1003 kg) compared to the existing situation.
Conclusion: According to the results of this study, the conservation of ecosystems is necessary to optimize the cropping pattern. Using the proposed model, in addition to selecting the appropriate model and optimizing the use of water and land resources, we can take steps to increase profits and reduce environmental impacts on the ecosystem.
کلیدواژه‌ها [English]
مقدمه
توسعه کشاورزی در مواجه با نیاز روزافزون غذا برای جمعیت در حال رشد امری اجتنابناپذیر است، ولی در کنار آن پیامدهای نامطلوب زیست‌محیطی از جمله سمیت آب، سمیت خشکی، اسیدی شدن/غنی شدن خشکی، اشغال زمین، اسیدی شدن آب و غنی شدن آب رخ میدهد که نیازمند چارهجویی است (پریچزل و همکاران 2017، جعفری و همکاران 2018 و امیری و همکاران 2019 و 2020). مطالعه جنبههای محیطی تولید محصولات کشاورزی بر کیفیت اکوسیستم از اهمیت بالایی برخوردار است (مک ویلیام و همکاران 2014). جهت دستیابی به پایداری در بخش کشاورزی لازم است تا منابع تولید از جمله آب و زمین به بهترین وجه ممکن استفاده شوند تا ضمن کاهش مصرف منابع، سودآوری و رفاه کشاورزان افزایش یابد (مردانی نجفی و همکاران 2019).
محققان ابزارهای پژوهشی مختلف را توسعه دادهاند تا ضمن تحلیل چرخه تولید محصول پیشنهاد‌هایی برای بهبود تمام مراحل تولید به جهت ارتقاء کارایی محیطی داشته باشند (یو و همکاران 2016 و کراپ و همکاران 2019). ارزیابی چرخه حیات (LCA[1]) از روشهای ارزیابی اثرات محیطی است که بر مبنای ارزیابی اثرات ناشی از تولید یک محصول، فرآیند و یا یک فعالیت به‌وسیله تشخیص و کمی‌سازی انرژی و مواد استفاده شده، و ضایعات و پسماندهای تولیدی یافته است (نس و همکاران 2007، رفیعی و همکاران 2016، اسماعیلزاده و همکاران 2020). ترکیب LCA با دیگر روشهای مدیریتی از جمله برنامهریزی چندهدفه (MOP[2]) به تصمیمگیر کمک خواهد کرد تا بتواند نتایج کاربردیتر و تفسیر پذیرتر از تحقیق ارائه دهد (یو و همکاران 2016). این روش پس از محاسبه کارایی واحدهای تولیدی، اثرات محیطی تولید محصول را در حالتی نشان میدهد که تمام واحدها با تعدیل اثرات محیطی به صورت کارا عمل کنند (خوشنویسان و همکاران 2015). بنابراین، استفاده از رهیافت‌های برنامهریزی ریاضی از جمله MOP برای ارائه الگوی کشت بهینه از مزیتهای قابل توجهی برخوردار است (گروت و همکاران 2012، شی و همکاران 2018 و نی و همکاران 2019).
الگوی کشت به تعیین نظام کشت مبتنی بر بهرهبرداری بهینه از منابع و عوامل تولید (مردانی نجفی و همکاران 2019)، متناسب با پتانسیل‌های منطقهای (مانوس و همکاران 2010 و لوندبرگ و همکاران2015) و مزیت اقتصادی (هویت و همکاران 2009 و مردانی نجفی 2019) با رعایت اصول پایداری تولید محصولات کشاورزی (مصلح و همکاران 2017) و ملاحظات محیطی (امامزاده و همکاران 2016 ، پدرو مونزونیس و همکاران 2016) در راستای سیاستهای کلان کشور (گالن مارتن و همکاران 2015) و تأمین امنیت غذایی (لوندبرگ و همکاران 2015) می‌پردازد. این تعریف به پتانسیل‌های منطقهای در استفاده از عوامل تولید، نگرشی متفاوت از تعیین الگوی کشت و چگونگی ارتباط مناطق مختلف برای تولید محصولات کشاورزی اشاره دارد. اهمیت و ضرورت برنامهریزی منطقهای کشت را میتوان ناشی از لزوم استفاده بهینه از ظرفیتهای تولید منطقهای و ارائه راهکارهایی جهت نیل به توازن عرضه و تقاضا در تصمیم‌گیری‌ها و تخصیص منابع تولید کشاورزی دانست (دلموت و همکاران 2013، مردانی نجف‌آبادی و همکاران 2019). افزایش یا کاهش سطح زیر کشت محصولات در مناطق مختلف باید با توجه به محدودیت منابع، زمینهای حاصلخیز کشاورزی و اثرات زیست‌محیطی صورت گیرد. این مسئله لزوم طراحی یک مدل فراگیر الگوی کشت محصولات کشاورزی را آشکار میکند. بنابراین مدل تصمیم‌گیری چندهدفه برداری در تعیین الگوی کشت از متغیرهای تصمیم، توابع هدف و محدودیتها را شامل میشود و هدف تصمیمگیر ماکزیمم کردن یا مینیم کردن توابع هدف است. از آن جاییکه این مسائل به ندرت راه‌حل منحصر به فرد دارند، تصمیمگیر جوابی را از میان مجموعه جوابهای کارا انتخاب میکند (لوئیس و همکاران 2017 و فرانسیسکو و علی 2006).
در زمینه بهینهسازی تخصیص زمینهای قابل‌کشت در مناطق مختلف دنیا مطالعات زیادی انجام شده است. در بسیاری از این مطالعات از مدل برنامهریزی چندهدفه استفاده شده است (ژی و همکاران 2018). در مطالعه مانوس و همکاران (2010) به طراحی یک مدل برای تعیین الگوی کشت مناطق شمالی مصر پرداخته و از مدلهای برنامهریزی چندهدفه جهت حل آن استفاده کردند. نتایج کلی حاصل از این مطالعه بیانگر توانایی بیشتر مدلهای چندهدفه نسبت به مدلهای تک هدفه بود. در بررسی مصلح و همکاران (2017) تعیین الگوی کشت با مدلهای برنامهریزی چندهدفه در شهرکرد گزارش شد. در حالت بهینه سطح زیر کشت در برنامهریزی چندهدفه، سیبزمینی نسبت به یونجه و ذرت سطح بیشتری به خود اختصاص داد. پارساپور و همکاران (2017) در مطالعهای نشان دادند که با اجرای الگوی کشت بهینه در اراضی شهرستان فریمان تربیت جام مصرف مواد زیان‌آور از جمله کودها و سموم شیمیایی نیز به حداقل خود خواهد رسید.
سطح زیر کشت زراعت‌های آبی شرق استان لرستان (شامل شهرستانهای ازنا، الیگودرز و دورود) به ترتیب 47991 هکتار، با تولید 960830 هزار تن محصولات زراعی است (سازمان جهاد کشاورزی استان لرستان 1395). در زراعت آبی گندم، عدس، جو، نخود، لوبیا، سیبزمینی و چغندرقند جزء محصولات تولیدی هستند. نبود الگوی کشت مناسب در منطقه، باعث کاهش عملکرد محصولات، تخریب محیط و آلودگی محیطی اکوسیستم این منطقه شده است (سازمان جهاد کشاورزی استان لرستان 1395). بنابراین تلفیق LCA با MOP در منطقه شرق لرستان با لحاظ کردن حداکثر سود خالص، کاهش اثرات محیطی بر کیفیت اکوسیستم از جمله کاهش کاربری زمین و یوتریفیکاسیون و محدودیتهای زمین و آب برای تخصیص بهینه به محصولات کشاورزی برای ارائه الگوی کشت مناسب، از مزیت قابل توجهی برخوردار است. در این مطالعه با توجه به اهمیت تعیین الگوی کشتی که تأمین‌کننده اهداف چندگانه تصمیم گیران است، سعی شده با استفاده از روش برنامهریزی ریاضی، امکان برقراری مصالحهای بین تأمین افزایش بازده خالص و کاهش سمیت آب، سمیت خشکی، اسیدی شدن/غنی شدن خشکی، اشغال زمین، اسیدی شدن آب و غنی شدن آب بهعنوان مشکلات محیطی بر اکوسیستم بررسی شود؛ به این امید که اطلاعات سودمندی جهت تدوین استراتژی‌های مناسب برای کاهش اثرات محیطی بر اکوسیستم در منطقه شرق لرستان فراهم آورد.
مواد و روشها
این مطالعه به منظور بهینهسازی الگوی کشت در راستای افزایش سود خالص و کاهش اثرات محیطی موثر بر کیفیت اکوسیستم با استفاده از تلفیق تکنیک‌های LCA و MOP در شرق استان لرستان و در سطح شهرستانهای ازنا، الیگودرز و دورود اجرا شد (شکل 1). این منطقه بین "22 '10◦32 تا "44 '74 ◦33 عرض شمالی و "21 '80◦49 تا "19 '96 ◦50 طول شرقی قرار گرفته است. اقلیم حاکم بر این منطقه در تمام طبقهبندی‌های اقلیمی نیمهمرطوب با تابستان معتدل و زمستان بسیار سرد است. میانگین دمای سالانه ازنا، الیگودرز و دورود به‌ترتیب 8/12، 6/11 و 3/14 درجه‌ی سانتی‌گراد، و میانگین بارش سالیانه به ترتیب 304، 264 و 375 میلیمتر است. این سه شهرستان رتبه اول تا سوم تولید محصولات زراعی استان لرستان را دارند. دادههای مورد نیاز پژوهش، از طریق بررسی نشریه‌ها، سالنامه‌های آماری کشاورزی سال 96-1395 و مصاحبه با کارشناسان هر شهرستان و بررسی میدانی و تکمیل پرسشنامه از کشاورزان منطقه گردآوری شد. برای تعیین حجم نمونه از فرمول کوکران استفاده شد (معادله 1).
|
(معادله 1)
|
که در آن n: حجم نمونه، N: حجم جمعیت آماری کشاورزان منطقه، Z: درصد خطای معیار ضریب اطمینان قابل قبول که 95 درصد در نظر گرفته شد. P: نسبتی از جمعیت کشاورزان دارای صفت معین، q: نسبتی از جمعیت فاقد صفت معین، d درجه اطمینان یا خطای استاندارد با سطح خطای ۵ درصد (یامان 1967).
شکل 1- موقعیت منطقه مورد مطالعه (منبع: مطالعه حاضر)
ارزیابی چرخه حیات (LCA)
براساس تعریف استاندارد ایزو 14040، LCA ابزاری است برای سنجش پیامدهای محیطی یک محصول، فرآیند یا عملیات ویژه در طی چرخه حیات آن یا به عبارت دیگر آغاز تا انجام روند شکل‌گیری آن محصول یا فرآیند LCA دارای چهار مرحله تعیین هدف و حوزه مطالعه، صورتبرداری، ارزیابی اثر و تفسیر نتایج است (والیانت و همکاران 2019).
در مرحله تعیین هدف و حوزه مطالعه، اهداف، محصول نهایی مورد انتظار، مرزهای سیستم، واحد کارکردی و در نهایت پیش فرضهای مطالعه مشخص میشود. مرزهای سیستم به وسیله ورودیها و خروجیهای نظام تولیدی مشخص میشود (سهل و پوتینگ 2013 و گوسن و همکاران 2017). در این مطالعه هدف از LCA بررسی اثرات محیطی ناشی از تولید گندم، جو، لوبیا، نخود، عدس، چغندرقند، سیبزمینی و کلزا در کشت آبی اراضی ازنا، الیگودرز و دورود و تعیین نقاط بحرانی تولید آنها و ارائه راهکارهای مناسب برای کاهش اثرات محیطی مربوطه بود. مرز سیستم در این مطالعه "دروازه مزرعه" و یک تن محصول تولیدی به عنوان "واحد عملکردی" تعیین شد.
بعد از تعریف هدف و مرز سیستم، صورتبرداری زنجیره تولید هر محصول جداگانه صورت گرفت. این مرحله از LCA نسبت به مراحل دیگر بیشتر زمان‌بر است. بخش اول مرحله صورتبرداری شامل استخراج مواد اولیه، فرآوری و حمل‌ونقل آنها و بخش دوم شامل دادههای ثانویه برای تحلیل اثرات محیطی است که از پایگاه دادهای Ecoinvent 3.0 گرفته شد (آی پی سی سی 2006 و کوپر و همکاران 2011). در مرحله ارزیابی اثرات در LCA باید طبقات اثر و روشهای ارزیابی آنها برای هر محصول مشخص گردد. برای برآورد این اثرات، دادههای مرحله صورتبرداری وارد نرم‌افزار SimaPro version 8.3 گردید و در این نرم‌افزار براساس سطوح استاندارد در پایگاه دادهای Ecoinvent3.0 اثرات محیطی بر کیفیت اکوسیستم به روشImpact 2002+ محاسبه شد (نمیک و همکاران 2010). فاکتورهای مشخص سازی برای محاسبه سمیت آبی مربوط به انتشار آلایندهها به هوا، آب و خاک است. این فاکتورها سمیت را در آبهای سطحی و آبهای جاری نشان میدهد و به صورت انتشار تری اتیلن گلایکول به آب محاسبه میشود. شاخص سمیت خاکی نیز مانند سمیت آبی به انتشار فلزات سنگین در آب، خاک و هوا مربوط میشود و به صورت معادل تری اتیلن گلایکول در خاک محاسبه میشود. اسیدیسازی آبی از انتشار آلایندهها به آب ناشی شده و به صورت معادل SO2 منتشر شده به هوا بیان میشود. فاکتورهای مشخص‌سازی برای یوتریفیکاسیون آبی از انتشار آلایندهها به آب به دست آمده و محاسبه آن به صورت معادل PO4 منتشر شده در آب است. فاکتور مشخص‌سازی اسیدیسازی خاکی تنها بر اساس آلایندههای منتشر شده در خاک بوده و به صورت SO2 منتشر شده در هوا محاسبه میشود (هومبرت و همکاران 2011). شاخص کاربری زمین در روش IMPACT 2002+ مستقیما از روش اکو-ایندیکاتور99[3] اقتباس شده و اشاره به زمینهای قابل کشت کاربری شده و همچنین تغییر کاربری زمین دارد و بصورت زمین قابل کشت بر حسب مترمربع بیان میشود (جومو و همکاران 2015).
برنامهریزی چندهدفه (MOP)
ساختار اصلی برنامهریزی ریاضی، مبتنی بر مطالعات اخیر صورت گرفته در خصوص تعیین الگوی منطقهای کشت می‌باشد (برای نمونه: (پال و همکاران 2003، بیسوا و پال 2005 ، گالن مارتن و همکاران ۲۰۱۵ و امامزاده و همکاران 2016). این الگو شامل قسمت‌های توابع هدف و محدودیتهای مربوط به آن بوده که متعاقباً بررسی میگردد.
الف) اهداف مدل
اهداف متفاوتی از مدل کشت ارائه شده میتوان متصور شد. به علت انعطاف در مدل و تقابل آن با افراد تصمیمگیر میتوان اهداف متفاوت اقتصادی و محیط زیستی در مدل مورد نظر گنجانده شود. فرم جبری این اهداف به ترتیب اهمیت آنها در معادله 2 تا 7 تبیین میگردد (جدول 1):
|
(معادله 2) |
|
|
(معادله 3) |
|
|
(معادله 4) |
|
(معادله 5) |
|
|
(معادله 6) |
|
|
(معادله 7) |
|
|
(معادله 8) |
در این روابط Z1 حداکثر سود؛ Z2 حداقل سمیت آبی، Z3سمیت خاکی، Z4اسیدیسازی خاکی، Z5 کاربری زمین، Z6اسیدیسازی آبی و Z7 یوتریفیکاسیون است.
دستیابی به اهداف اصلی الگوی کشت با توجه به تعریفی که از آن در قسمت قبل شد، مستلزم توجه به اهداف متفاوت و گاهاً متضادی شامل حداکثرسازی سود خالص و حداقلسازی سمیت آبی و خاکی، اسیدیسازی آبی و خاکی، کاربری زمین و یوتریفیکاسیون است. معیارهای اندازهگیری در اهداف مذکور کاملا متفاوت است. بهعنوان نمونه هدف حداکثرسازی سود که با واحد پولی اندازهگیری شده متفاوت از هدف حداقلسازی تخلیه لایه ازون با واحد وزنی است. استفاده از روشهای MOP مستلزم استفاده از روشهای همگونسازی است. در مطالعه حاضر جهت متجانس کردن اهداف برنامهریزی غیرخطی فازی چندهدفه از الگوی جونز و بارنز (2000) استفاده شد.
محدودیتهای الگو شامل محدودیت زمین، محدودیت آب و محدودیت خاص روش حل مقید MOP شامل محدودیت سطح بازده برنامهای مشخص و میزان معین از مصرف آب است. برای تشکیل توابع عضویت اهداف یاد شده، ابتدا باید مقادیر بهینه یا آرمانی برای هر یک از اهداف را تعیین نمود.
ب) محدودیتهای مدل
1-مجموعه محدودیت مربوط به مقدار زمین قابل دسترس: در این مجموعه محدودیت مقدار کل زمین تخصیص داده شده به محصولات در شرایط آبی نباید از کل زمین قابل کشت برای محصولات برای هر شهرستان (در هر منطقه) و در هر ماه بیشتر باشد.
|
(معادله 9) |
2- مجموعه محدودیت مربوط به حداکثر و حداقل مقدار زمین: در این مجموعه محدودیت حداکثر و حداقل مقدار زمین جهت کشت هر محصول در هر شهرستان ارائه شده است.
|
(معادله10) |
|
|
(معادله11) |
3-مجموعه محدودیت مربوط به آب در منطقه: در این مجموعه محدودیتها به موازنه سطوح متفاوت میزان مصرف آب آبیاری به تفکیک ماه، شهرستان، محصولات در الگوی کشت آبی و منابع آبی پرداخته شد. در این میان توجه به عدم انحراف مدل از مقدار آب قابل دسترس برای منابع و ماههای مختلف مد نظر قرار گرفت.
|
(معادله12) |
|
|
(معادله13) |
مقدار آب خالص مورد نیاز برای کشت یک هکتار از محصول j برای شهرستان d با استفاده از نرم افزار Cropwat8 محاسبه شد.
4- مجموعه مربوط به عوامل اقتصادی: در این مجموعه محدودیت سود خالص نباید از سود خالص شرایط کنونی محصولات اصلی کشاورزی منطقه کمتر شود.
)(معادله4
5- مجموعه مربوط به سمیت آبی: در این مجموعه محدودیت سمیت آبی نباید از سمیت آبی در شرایط کنونی محصولات اصلی کشاورزی منطقه بیشتر شود.
(معادله15)
6- مجموعه مربوط به سمیت خاکی: در این مجموعه محدودیت سمیت خاکی نباید از سمیت خاکی در شرایط کنونی محصولات اصلی کشاورزی منطقه بیشتر شود.
(معادله 16)
7-مجموعه مربوط به اسیدیسازی خاکی: در این مجموعه محدودیت اسیدیسازی خاکی نباید از اسیدیسازی خاکی در شرایط کنونی محصولات اصلی کشاورزی منطقه بیشتر شود
.
(معادله 17)
8-مجموعه مربوط به کاربری زمین: در این مجموعه محدودیت کاربری زمین نباید از کاربری زمین در شرایط کنونی محصولات اصلی کشاورزی منطقه بیشتر شود.
(معادله 18)
9-مجموعه مربوط به اسیدیسازی آبی: در این مجموعه محدودیت اسیدیسازی آبی نباید از اسیدیسازی آبی در شرایط کنونی محصولات اصلی کشاورزی منطقه بیشتر شود.
(معادله 19)
10-مجموعه مربوط به یوتریفیکاسیون: در این مجموعه محدودیت یوتریفیکاسیون نباید از یوتریفیکاسیون در شرایط کنونی محصولات اصلی کشاورزی منطقه بیشتر شود.
(معادله 20)
|
جدول 1- فهرست نمادهای مورد استفاده در مدل برای تعریف مجموعه‌ها و متغیرها |
||
|
شرح |
نماد |
نوع |
|
سطح دوم تقسیمات سیاسی (شهرستان) |
مجموعه |
|
|
گروه اصلی محصولات |
||
|
ماههای سال |
||
|
مقدار زمین تخصیص داده شده به محصول j در شهرستان d به محصولات آبی |
متغیر |
|
|
مقدار آب تخصیص داده شده به ماه m برای شهرستان d |
|
|
|
سود خالص کل برای کشت محصول j برای شهرستان d |
||
|
سمیت آبی برای کشت محصول j برای شهرستان d |
||
|
سمیت خاکی برای کشت محصول j برای شهرستان d |
||
|
اسیدیسازی خاکی برای کشت محصول j برای شهرستان d |
||
|
کاربری زمین برای کشت محصول j برای شهرستان d |
||
|
اسیدیسازی آبی برای کشت محصول j برای شهرستان d |
||
|
یوتریفیکاسیون برای کشت محصول j برای شهرستان d |
|
|
|
تابع هدف و مربوط به سود خالص کل در الگو |
||
|
سمیت آبی کل برای کشت محصول j برای شهرستان d |
||
|
تابع هدف و مربوط به سمیت آبی |
||
|
سمیت خاکی کل برای کشت محصول j برای شهرستان d |
||
|
تابع هدف و مربوط به سمیت خاکی |
||
|
اسیدیسازی خاکی کل برای کشت محصول j برای شهرستان d |
||
|
تابع هدف و مربوط به اسیدیسازی خاکی |
||
|
کاربری زمین کل برای کشت محصول j برای شهرستان d |
||
|
تابع هدف و مربوط به کاربری زمین |
||
|
اسیدیسازی آبی کل برای کشت محصول j برای شهرستان d |
||
|
تابع هدف و مربوط به اسیدیسازی آبی |
||
|
یوتریفیکاسیون آبی کل برای کشت محصول j برای شهرستان d |
||
|
تابع هدف و مربوط به یوتریفیکاسیون |
||
پس از مشخص شدن الگوی مورد استفاده برای بهینهسازی فعالیتها در چارچوب تامین اهداف یاد شده، باید محدودیتها و معیارهای تصمیم‌گیری برای رسیدن به اهداف مشخص در هر گزینه را مشخص کرد (جدول 2). به طور کلی، این فرآیند ذهنی است و کاملاً مشخص و مستند نیست. وابسته به ترجیحات تصمیمگیر، بر حسب اهمیت اهداف رقیب وزنهایی به معیارهای تصمیم‌گیری داده میشود (چاکرابورتی و همکاران 2002).
|
جدول2- فهرست نمادهای مورد استفاده در مدل برای تعریف پارامترها |
|
|
شرح |
نماد |
|
ضریب کاربری زمین برای محصول j، ماه m در شهرستان d |
|
|
مقدار زمین قابل کشت در شهرستان d محصولات آبی |
|
|
حداکثر سطح زیر کشت هر محصول در منطقه |
|
|
حداقل سطح زیر کشت هر محصول در منطقه |
|
|
راندمان آبیاری محصول j در شهرستان d، |
|
|
مقدار آب خالص مورد نیاز برای کشت یک هکتار از محصول j برای شهرستان d |
|
|
مقدار آب قابل دسترس در ماه m برای شهرستان d |
|
|
سود خالص شرایط کنونی برای کشت محصول j برای شهرستان d |
|
|
سمیت آبی شرایط کنونی برای کشت محصول j برای شهرستان d |
|
|
سمیت خاکی شرایط کنونی برای کشت محصول j برای شهرستان d |
|
|
اسیدیسازی خاکی شرایط کنونی برای کشت محصول j برای شهرستان d |
|
|
کاربری زمین شرایط کنونی برای کشت محصول j برای شهرستان d |
|
|
اسیدیسازی آبی شرایط کنونی برای کشت محصول j برای شهرستان d |
|
|
یوتریفیکاسیون شرایط کنونی برای کشت محصول j برای شهرستان d |
|
با فرض اینکه مناطق (شهرستانها) و که j شماره معیار (هدف) مورد نیاز را مشخص میکند و همچنین مقداری است که معیار j برای بهربردار n اختیار میکند، آنگاه روش کار برای به دست آوردن تابع عضویت شاخص j را برای منطقه n در شرایطی که کمترین مقدار شاخص به عنوان حد آرمانی در نظر گرفته میشود (در اینجا، حداکثرسازی سود، حداقلسازی اسیدیسازی آبی، اسیدیسازی خاکی، سمیت آبی، سمیت خاکی، کاربری زمین، و یوتریفیکاسیون) را میتوان بصورت زیر تعریف نمود (برنگر و وردیر-چوچان ۲۰۰۷ و مردانی نجف آبادی و همکاران 2019):
(معادله 22)
که در آن تابع (n) jʎ درجه برخورداری nامین بهره‌بردار را نسبت به معیار j اندازه گیری میکند. به همین ترتیب اگر بیشترین مقدار اهداف به عنوان حد آرمانی تعریف شود (در اینجا، بازده برنامهای و اشتغال) تابع عضویت (n) jʎ به‌صورت زیر تعریف خواهد شد:
(معادله 23)
توابع یاد شده توابعی افزایشی از درجه برخورداری الگو بوده و مقادیر بین صفر و یک اختیار میکنند. در مطالعه حاضر این توابع عضویت برای رتبه‌بندی اهداف مدنظر بهره‌برداران مطالعه جاری استفاده شد و با استفاده از روش میانگین وزنی هندسی برای توابع عضویت اهداف مناطق بصورت زیر تعیین گردید:
(معادله 24)
مقادیر وزن اهداف باید حداکثر و حداقل باشد و بر این اساس وزن اهداف بصورت زیر تعریف میگردد (چیاپرو 1966):
(معادله 25)
در روابط فوق wj تابعی معکوس از میانگین سطح اهداف نسبت به j است. تابع لگاریتمی نیز بیانگر آن است که اولویت هر الگوی بهینه تابعی غیر خطی از اهداف مورد استفاده است.
به دلیلی غیر خطی بودن تابع مسافت مرکب آرمانی جاری، از روش برنامهریزی غیرخطی برای حل آن استفاده شد. به این ترتیب، با توجه به فازی‌سازی اهداف مطالعه و تلاش تحقق یک آرمان کلی براساس حداکثر کردن مقدار تابع مسافت مرکب آرمانی آنها، ساختار مدل تصمیم‌گیری به شکل یک مدل برنامهریزی غیرخطی فازی چندهدفه که امکان مصالحه چند هدف را به‌طور توام، مشروط بر محدودیت منابع فراهم مینماید طراحی شد. در نهایت الگوریتمهای ریاضی الگوی برنامهریزی منطقهای مورد استفاده در محیط بسته نرم افزاری GAMS v24.1.2 توسعه داده شد (گمز 2010).
نتایج و بحث
اثرات محیطی محصولات آبی در الگوی کشت جاری منطقه
اثرات محیطی محصولات آبی کشت شده در الگوی جاری منطقه بر کیفیت اکوسیستم در جدول 3 نمایش داده شده است. بیشترین اثرات محیطی موثر بر کیفیت اکوسیستم در نظامهای آبی در مزارع کلزا، لوبیا، نخود، گندم و عدس مشاهده شد. فیگیریرو و همکاران (2017) با بررسی اثرات زیست‌محیطی نظامهای تولید محصولات کشاورزی بیان کردند که با افزایش میزان مصرف نهاده اثرات زیست‌محیطی نیز افزایش مییابد
.
|
جدول 3- اثرات زیست‌محیطی بر سلامت انسان در الگوی کشت جاری محصولات آبی |
|||||||
|
محصول |
NB ($.ha-1) |
AC (kg TEG water ha-1) |
TE (kg TEG soil ha-1) |
TA (kg SO2 eq ha-1) |
LO (m2org.arable ha-1) |
AA (kg SO2 eq ha-1) |
AE (kg PO4 P-lim ha-1) |
|
گندم |
395 |
93/5E+10 |
58/5E+10 |
03/1E+06 |
23/2E+07 |
43/1E+05 |
64/5E+02 |
|
جو |
304 |
87/3E+10 |
44/3E+10 |
16/8E+05 |
60/3E+07 |
15/1E+05 |
32/5E+02 |
|
عدس |
294 |
54/8E+10 |
50/7E+10 |
73/9E+05 |
22/8E+07 |
35/1E+05 |
96/6E+02 |
|
نخود |
280 |
11/1E+11 |
76/9E+10 |
26/16E+06 |
06/1E+08 |
77/17E+05 |
32/9E+02 |
|
چغندرقند |
455 |
71/1E+10 |
86/1E+10 |
08/5E+05 |
77/1E+04 |
13/7E+04 |
04/5E+02 |
|
سیب زمینی |
282 |
20/3E+10 |
43/5E+10 |
78/7E+05 |
07/1E+05 |
13/1E+05 |
16/1E+03 |
|
کلزا |
114 |
21/21E+11 |
94/1E+11 |
98/1E+05 |
21/6E+04 |
67/1E+04 |
25/2E+03 |
|
لوبیا |
336 |
16/2E+11 |
07/2E+11 |
36/9E+05 |
07/7E+07 |
88/1E+05 |
18/2E+03 |
|
NB: سود خالص، AC: سمیت آبی، TE سمیت خاکی، TA: اسیدیسازی خاکی، LO: کاربری زمین، AA: اسیدیسازی آبی،AE: یوتریفیکاسیون |
|||||||
همچنین بیشترین سود خالص در محصولات آبی به‌ترتیب مربوط به چغندرقند، گندم، لوبیا، جو بود. به‌طور کلی، نتایج مطالعه آثار زیست‌محیطی نظامهای آبی منطقه، بیانگر این بود که محصولاتی که سود بالایی دارند اثرات محیطی قابل توجهی ایجاد میکنند. توجه صرف به اهداف اقتصادی در طراحی الگوی کشت باعث افزایش مصرف سموم و کودهای شیمیایی میشود (مردانی و نجف آبادی 2019)، که این امر اثرات محیطی از جمله سمیت آبی و خاکی، اسیدیسازی و یوتریفیکاسیون در بوم نظامهای کشاورزی را تشدید خواهد کرد (آکوستا آلبا و همکاران 2019). از این رو تعیین الگوی کشت سودآور ضمن استفاده بهینه از منابع و کاهش مصرف آب و کودهای شیمیایی، مشکلات محیطی را به حداقل می‌رساند (ال-گفی و همکاران 2017). بنابراین رویکرد نوین طراحی الگوی کشت منطقه باید با لحاظ کردن اثرات محیطی بر کیفیت اکوسیستم از جمله کاهش انتشار آلایندهها به هوا، خاک و آب تعیین شود.
سطح زیر کشت محصولات آبی در الگوهای کشت با اهداف مختلف
اثرات محیطی محصولات آبی در الگوهای کشت مختلف پیشنهادی به تفکیک محصول و اهداف مورد مطالعه در جدول 4 ارائه شده است. مجموع سطح زیر کشت الگوهای کشت محصولات آبی در تمامی اهداف نسبت به الگوی جاری محصولات آبی کمتر بود. در الگوی کشت MOP محصولات آبی، سطح زیر کشت چغندرقند 22 و لوبیا 2 درصد نسبت به الگوی جاری افزایش یافت (جدول 4). ارزیابی الگوی MOP نسبت به الگوی جاری به تفکیک شهرستان نشان داد سطح زیر کشت چغندرقند در الگوی MOP نسبت به الگوی جاری الیگودرز 96 درصد، ازنا 5 درصد و دورود 4 درصد افزایش داشت (جدول 5).
|
جدول 4- سطح زیر کشت محصولات کشاورزیدر الگوی کشت آبی در شرق استان لرستان به تفکیک اهداف مورد مطالعه (واحد: هکتار) |
|||||||||
|
Current |
MNB |
MAC |
MTE |
MTA |
MLO |
MAA |
MAE |
MOP |
|
|
گندم |
26761 |
26839 |
26534 |
26637 |
26592 |
26878 |
26673 |
26885 |
26732 |
|
جو |
2898 |
2770 |
2811 |
2702 |
2702 |
2707 |
2702 |
2697 |
2782 |
|
عدس |
703 |
921 |
1064 |
1064 |
1020 |
703 |
1064 |
762 |
682 |
|
نخود |
623 |
478 |
507 |
464 |
464 |
465 |
464 |
464 |
491 |
|
چغندرقند |
3380 |
3645 |
4111 |
4102 |
4105 |
4128 |
4102 |
4066 |
4118 |
|
سیب زمینی |
3038 |
1518 |
1992 |
1975 |
1975 |
1995 |
1975 |
1975 |
1995 |
|
کلزا |
209 |
104 |
104 |
104 |
212 |
104 |
104 |
104 |
104 |
|
لوبیا |
10379 |
11480 |
10430 |
10470 |
10520 |
10419 |
10470 |
10495 |
10559 |
|
کل |
47991 |
47754 |
47553 |
47517 |
47590 |
47427 |
47517 |
47447 |
47462 |
|
CU:الگوی جاری، MNB: حداکثرسازی سود خالص، MAC: حداقلسازی سمیت آبی، MTE: حداقلسازی سمیت خاکی، MTA: حداقلسازی اسیدیسازی خاکی، MLO: حداقلسازی کاربری زمین، MAA: حداقلسازی اسیدیسازی آبی،MAE: حداقلسازی یوتریفیکاسیون، MOP: برنامه ریزی چندهدفه |
|||||||||
این افزایش سطح زیر کشت چغندرقند در الگوی MOP در تمام اهداف مورد بررسی مشاهده شد که نشان دهنده کم بودن طبقات اثر این محصول در بین محصولات کشت آبی منطقه بر کیفیت کوسیستم بود. همچنین افزایش سطح زیرکشت لوبیای الیگودرز در الگوی MOP نسبت به الگوی جاری 4 درصد بود، ولی سطح زیر کشت لوبیای ازنا و دورود در الگوی MOP نسبت به الگوی جاری به ترتیب 2 و یک درصد کاهش یافت. سطح زیر کشت لوبیای دورود در تمامی اهداف بجز هدف حداکثرسازی سود با کاهش روبه رو شد، زیرا عملکرد و سود بیشتر نظامهای پرنهاده قادر به جبران اثرات محیطی بر کیفیت اکوسیستم نبود (گوسن و همکاران 2017 و فانتین 2017). از دیگر موارد قابل توجه الگوی کشت بهینه پیشنهادی کاهش 50 درصدی سطح زیر کشت کلزا، 34 درصدی سیبزمینی، 21 درصدی نخود، 4 درصدی جو و 3 درصدی عدس در الگوی MOP نسبت به الگوی جاری بود (جدول 4). این کاهش‌ها در الگوی کشت MOP در تمامی اهداف مشاهده شد که بیانگر بالا بودن شاخصهای اثرات محیطی موثر بر کیفیت اکوسیستم و پایین بودن سود این محصولات نسبت به سایر محصولات منطقه است (جدول 3). تغییرات سطح زیر کشت محصولات آبی در الگوی MOP سه شهرستان مورد مطالعه آهنگ منظمی نداشت (جدول 5)، به‌طوریکه در الگوی MOP سطح زیر کشت سیبزمینی دورود و الیگودرز 50 درصد و ازنا 6 درصد نسبت به الگوی جاری کاهش یافت. همچنین سطح زیر کشت نخود در الگوی MOP دورود و الیگودرز 50 درصد کاهش و در ازنا 38 درصد نسبت به الگوی جاری افزایش یافت.
|
جدول 5- برنامهریزی منطقهای پیشنهادی در الگوی کشت محصولات آبی نسبت به الگوی کشت جاری به تفکیک شهرستان |
||||||||||
|
شهرستان |
کشت |
Current |
MNB |
MAC |
MTE |
MTA |
MLO |
MAA |
MAE |
MOP |
|
ازنا |
گندم |
11500 |
11482 |
11407 |
11509 |
11509 |
11504 |
11509 |
11509 |
11472 |
|
جو |
750 |
783 |
863 |
754 |
754 |
759 |
754 |
754 |
780 |
|
|
عدس |
146 |
158 |
73 |
73 |
73 |
73 |
73 |
73 |
73 |
|
|
نخود |
203 |
268 |
297 |
254 |
254 |
255 |
254 |
254 |
281 |
|
|
چغندر |
1200 |
1067 |
1266 |
1257 |
1257 |
1260 |
1257 |
1257 |
1254 |
|
|
سیب زمینی |
1077 |
538 |
1012 |
995 |
995 |
1015 |
995 |
995 |
1015 |
|
|
کلزا |
63 |
31 |
31 |
31 |
31 |
31 |
31 |
31 |
31 |
|
|
لوبیا |
4882 |
5494 |
4582 |
4892 |
4892 |
4871 |
4892 |
4892 |
4878 |
|
|
الیگودرز |
گندم |
8500 |
8572 |
8579 |
8579 |
8535 |
8579 |
8579 |
8579 |
8466 |
|
جو |
900 |
738 |
720 |
720 |
720 |
720 |
720 |
720 |
774 |
|
|
عدس |
500 |
650 |
579 |
579 |
535 |
553 |
579 |
579 |
509 |
|
|
نخود |
350 |
175 |
175 |
175 |
175 |
175 |
175 |
175 |
175 |
|
|
چغندر |
650 |
1047 |
1225 |
1225 |
1228 |
1280 |
1225 |
1225 |
1280 |
|
|
سیب زمینی |
1800 |
900 |
900 |
900 |
900 |
900 |
900 |
900 |
900 |
|
|
کلزا |
26 |
13 |
13 |
13 |
13 |
13 |
13 |
13 |
13 |
|
|
لوبیا |
4800 |
5212 |
4927 |
4927 |
4977 |
4876 |
4927 |
4927 |
4998 |
|
|
دورود |
گندم |
6761 |
6786 |
6548 |
6548 |
6548 |
6749 |
6548 |
6797 |
6794 |
|
جو |
1248 |
1249 |
1228 |
1228 |
1228 |
1228 |
1228 |
1222 |
1228 |
|
|
عدس |
57 |
112 |
413 |
413 |
413 |
104 |
413 |
110 |
100 |
|
|
نخود |
70 |
35 |
35 |
35 |
35 |
35 |
35 |
35 |
35 |
|
|
چغندر |
1530 |
1532 |
1620 |
1620 |
1620 |
1589 |
1620 |
1584 |
1584 |
|
|
سیب زمینی |
161 |
80 |
80 |
80 |
80 |
80 |
80 |
80 |
80 |
|
|
کلزا |
120 |
60 |
60 |
60 |
60 |
60 |
60 |
60 |
60 |
|
|
لوبیا |
679 |
773 |
651 |
651 |
651 |
673 |
651 |
676 |
683 |
|
|
CU:الگوی جاری، MNB: حداکثرسازی سود خالص، MAC: حداقلسازی سمیت آبی، MTE: حداقلسازی سمیت خاکی، MTA: حداقلسازی اسیدیسازی خاکی، MLO: حداقلسازی کاربری زمین، MAA: حداقلسازی اسیدیسازی آبی،MAE: حداقلسازی یوتریفیکاسیون، MOP: برنامه ریزی چندهدفه
|
||||||||||
سطح زیر کشت عدس در الگوی MOP الیگودرز و دورود به ترتیب 74 و 2 درصد نسبت به الگوی جاری افزایش و در ازنا سطح زیر کشت عدس 50 درصد نسبت به الگوی جاری کاهش یافت. سطح زیر کشت جو در الگوی MOP ازنا 4 درصد نسبت به الگوی جاری افزایش یافت و در الیگودرز و دورود به‌ترتیب 14 و 2 درصد کاهش یافت. سانچیس و فیجو- بلو (2009) گزارش کردند محصولاتی که اثرات زیست‌محیطی بالایی دارند میزان سطح زیر کشت آنها در الگوی کشت بهینه کاهش مییابد. نتایج حاصل از این مطالعه حاکی از اختلاف زیاد الگوی MOP محصولات نسبت به الگوی جاری بود. جهت کاهش اثرات ناشی از تولید محصولات بر اکوسیستم باید سطح کشت محصولات کشاورزی که اثرات محیطی بالایی دارند کاسته شده و در عوض با تغییراتی در الگوی کشت، استراتژی به سوی تولید محصولاتی با اثرات کمتر بر اکوسیستم تغییر داده شود. تدوین الگوی کشت میتواند بهره‌وری از ظرفیتهای بخش کشاورزی را به حداکثر برساند و در عین حال پیامدهای مخرب تولید محصول را تقلیل دهد (وست و همکاران 2019). همچنین با توجه به مغایرت الگوی پیشنهادی با الگوی جاری هر سه شهرستان میتوان اظهار کرد که طراحی یک الگوی کشت مناسب برای هر منطقه به‌طور مجزا امری ضروری است و نمیتوان الگوی کشت یک منطقه را به مناطق دیگر تعمیم داد.
متغیرهای مهم در تعیین الگوی کشت محصولات آبی
جدول‌های 6 سود خالص و طبقات اثر موثر بر کیفیت اکوسیستم برای کشت محصولات کشاورزی آبی را به تفکیک مدلهای مورد بررسی برای شهرستانهای مورد مطالعه نشان میدهد. سود خالص کلیه الگوهای محصولات آبی به جز الگوی حداکثرسازی سود خالص در حد الگوی جاری باقی ماند. در الگوی حداکثرسازی سود محصولات آبی به ازای 4754285 دلار سود خالص بیشتر در کل منطقه، میزان سمیت آبی 4.11E+09 kg TEG water، سمیت خاکی 4.11E+12 kg TEG soil، اسیدیسازی خاکی 4.04E+04 kg SO2 eq اسیدیسازی آبی 5.73E+03 kg SO2 eq و یوتریفکاسیون 1.32E+02 kg PO4 P-lim نسبت به وضع موجود کاهش یافت (جدول 6). پان و همکاران (2014) اظهار کردند یکی از سیاستهای مورد استفاده در زمینه بهبود نقش اقتصادی بخش کشاورزی و کاهش اثرات محیطی تهیه و اجرای الگوی کشت مناسب است. نتایج نشان داد در کلیه الگوهای طبقات اثر موثر بر کیفیت اکوسیستم محصولات آبی، امکان کاهش اثرات وجود دارد. بیشترین کاهش سمیت آبی در کشت آبی مربوط به الگوها با اهداف حداقلسازی سمیت آبی، سمیت خاکی و اسیدیسازی آبی بود که با اجرای این الگوها سمیت آبی به میزان 2.60E+10 kg TEG water نسبت به الگوی جاری کاهش خواهد یافت. بیشترین کاهش سمیت خاکی در کشت محصولات آبی مربوط به الگوها با اهداف حداقلسازی سمیت خاکی و اسیدیسازی آبی با کاهش6.55E+10 kg TEG soil و اسیدیسازی خاکی با کاهش6.35E+10 kg TEG soil نسبت به الگوی جاری بود. همچنین در الگوی MOP میزان سمیت آبی محصولات آبی به میزان 1.97E+10 kg TEG water و سمیت خاکی به میزان5.78E+10kg TEG soil نسبت به الگوی جاری کاهش یافت. سمیت اکولوژیک در اکوسیستمهای آبی و خاکی عمدتا مربوط به انتشار فلزات سنگین، انرژی مصرف شده در تولید نهادهها و مصرف نهادههای شیمیایی از جمله کودهای شیمیایی و آفتکشها است (لیانگ و همکاران 2018). بنابراین با اجرای الگوی MOP انتشار فلزات سنگین و آفتکشها به اکوسیستم آبی 19669315 تن و اکوسیستم خاکی 57807822 تن کاهش خواهد یافت. بیشترین کاهش اسیدیسازی خاکی و اسیدیسازی آبی در کشت محصولات آبی در الگوها با اهداف حداقلسازی سمیت خاکی و اسیدیسازی آبی و اسیدیسازی خاکی با کاهش 4.00E+05 و 5.22E+04 kg SO2 eq نسبت به الگوی جاری مشاهده شد. SO2 موجود در هوا به صورت باران اسیدی به سطح زمین میرسد که دارای اثرات زیانباری برای گیاهان و حیوانات بوده و به اکوسیستم و ساختمان‌ها خسارت وارد میکند (بوریز و همکاران 2018). میزان اسیدیسازی آبی در الگوی MOP محصولات آبی به میزان 3.54E+04 و اسیدیسازی خاکی به میزان 2.81E+05 kg SO2 eq نسبت به الگوی جاری کاهش یافت. بنابراین اجرای الگوی MOP در منطقه از انتشار 3627 تن SO2 به هوا میکاهد. بیشترین کاهش کاربری زمین در الگوی کشت محصولات آبی در مدلهای با هدف حداقلسازی کاربری زمین با 9.24E+05 m2org.arable و حداکثرسازی سود 5.36E+07 m2org.arable مشاهده شد. بیشترین کاهش یوتریفیکاسیون در کشت محصولات آبی مربوط به الگوها با هدف‌های حداقلسازی یوتریفیکاسیون، اسیدیسازی آبی و اسیدیسازی خاکی مشاهده شد، که نشان میدهد با اجرای این الگوها میزان انتشار PO4- در منطقه به ترتیب 1153، 1137 و 1111 کیلوگرم کاهش مییابد. همچنین در مدلMOP نیز میزان 1003 کیلوگرم انتشارPO4- در منطقه کاهش یافت (جدول 6). سرانه اراضی زراعی برای تغذیه مردم جهان 24/0 هکتار است (ترامبرند و همکاران 2019). بنابراین در آینده زمین زراعی بیش از سایر منابع محدود کننده تولید غذا در جهان خواهد بود (کارلسون و روسی2019). در نتیجه افزایش بهرهبرداری از آن از اهمیت ویژهای برخودار است (تیچنور و همکاران 2019). لذا بهینه سازی الگوی کشت باعث بهینهسازی مصرف کودهای شیمیایی، کاهش هزینه‌ها و کاهش یوتریفیکاسیون خواهد شد (مردانی نجف آبادی 2019). لازم است برای به دست آوردن سود بیشتر و کاهش اثرات محیطی موثر بر اکوسیستم سطح زیر کشت بیشتری را به چغندرقند و لوبیا نسبت به سایر محصولات از جمله نخود، سیبزمینی و کلزا در الگوی کشت محصولات آبی اختصاص داد. نتایج مطالعات دیگر نیز نشان داد که در طراحی الگوی کشت، اهداف تولیدکننده نقش مهمی در انتخاب نوع و سطح زیرکشت گیاه زراعی دارد (وست 2019). به بیانی دیگر الگوی کشتی که براساس اهداف اقتصادی طراحی شود مانند الگوی جاری در منطقه تنها اهداف سودمحور را سرلوحه اهداف خود قرار خواهد داد. در حالیکه با اجرای الگوی کشت پیشنهادی اثرات سوء مواد آلاینده بر آب، خاک و هوا و هزینههای مربوط به تولید از جمله کودهای شیمیایی در بلندمدت میتواند کاهش مییابد.
|
|
جدول 6 - متغیرهای مهم در تعیین الگوی کشت محصولات آبی به تفکیک اهداف و شهرستانهای مورد مطالعه |
|||||||||||
|
توضیحات |
شهرستان |
متغییر |
|
|||||||||
|
Current |
MNB |
MAC |
MTE |
MTA |
MLO |
MAA |
MAE |
MOP |
|
|||
|
NB ($) |
ازنا |
922/8 E+08 |
924/8 E+08 |
922/8 E+08 |
922/8 E+08 |
922/8 E+08 |
922/8 E+08 |
922/8 E+08 |
922/8 E+08 |
922/8 E+08 |
|
|
|
الیگودرز |
623/7 E+08 |
648/7 E+08 |
623/7 E+08 |
623/7 E+08 |
623/7 E+08 |
623/7 E+08 |
623/7 E+08 |
623/7 E+08 |
623/7 E+08 |
|
||
|
دورود |
934/4 E+08 |
950/4 E+08 |
934/4 E+08 |
934/4 E+08 |
934/4 E+08 |
934/4 E+08 |
934/4 E+08 |
934/4 E+08 |
934/4 E+08 |
|
||
|
جمع |
148/2 E+09 |
152/2 E+09 |
148/2 E+09 |
148/2 E+09 |
148/2 E+09 |
148/2 E+09 |
148/2 E+09 |
148/2 E+09 |
148/2 E+09 |
|
||
|
AC (kg TEG water) |
ازنا |
86/5 E+11 |
81/5 E+11 |
8/5 E+11 |
8/5 E+11 |
8/5 E+11 |
82/5 E+11 |
8/5 E+11 |
8/5 E+11 |
81/5 E+11 |
|
|
|
الیگودرز |
05/4 E+11 |
94/3 E+11 |
91/3 E+11 |
91/3 E+11 |
93/3 E+11 |
92/3 E+11 |
91/3 E+11 |
91/3 E+11 |
94/3 E+11 |
|
||
|
دورود |
79/2 E+11 |
75/2 E+11 |
73/2 E+11 |
73/2 E+11 |
73/2 E+11 |
75/2 E+11 |
73/2 E+11 |
75/2 E+11 |
75/2 E+11 |
|
||
|
جمع |
27/1 E+12 |
25/1 E+12 |
24/1 E+12 |
24/1 E+12 |
25/1 E+12 |
25/1 E+12 |
25/1 E+12 |
25/1 E+12 |
25/1 E+12 |
|
||
|
TE (kg TEG soil) |
ازنا |
35/6 E+11 |
27/6 E+11 |
26/6 E+11 |
25/6 E+11 |
25/6 E+11 |
28/6 E+11 |
25/6 E+11 |
25/6 E+11 |
27/6 E+11 |
|
|
|
الیگودرز |
63/4 E+11 |
20/4 E+11 |
17/4 E+11 |
17/4 E+11 |
19/4 E+11 |
18/4 E+11 |
17/4 E+11 |
17/4 E+11 |
20/4 E+11 |
|
||
|
دورود |
83/2 E+11 |
75/2 E+11 |
73/2 E+11 |
73/2 E+11 |
73/2 E+11 |
75/2 E+11 |
73/2 E+11 |
75/2 E+11 |
75/2 E+11 |
|
||
|
جمع |
38/1 E+12 |
32/1 E+12 |
32/1 E+12 |
32/1 E+12 |
32/1 E+12 |
32/1 E+12 |
32/1 E+12 |
32/1 E+12 |
32/1 E+12 |
|
||
|
TA (kg SO2 eq) |
ازنا |
60/9 E+06 |
54/9 E+06 |
54/9 E+06 |
51/9 E+06 |
51/9 E+06 |
55/9 E+06 |
51/9 E+06 |
51/9 E+06 |
54/9 E+06 |
|
|
|
الیگودرز |
24/6 E+06 |
08/6 E+06 |
99/5 E+06 |
99/5 E+06 |
99/5 E+06 |
99/5 E+06 |
99/5 E+06 |
99/5 E+06 |
06/6 E+06 |
|
||
|
دورود |
68/5 E+06 |
64/5 E+06 |
63/5 E+06 |
63/5 E+06 |
63/5 E+06 |
65/5 E+06 |
63/5 E+06 |
64/5 E+06 |
64/5 E+06 |
|
||
|
جمع |
15/2 E+07 |
13/2 E+07 |
12/2 E+07 |
11/2 E+07 |
11/2 E+07 |
13/2 E+07 |
11/2 E+07 |
11/2 E+07 |
12/2 E+07 |
|
||
|
LO (m2org.arable) |
ازنا |
60/1 E+08 |
60/1 E+08 |
60/1 E+08 |
60/1 E+08 |
60/1 E+08 |
59/1 E+08 |
60/1 E+08 |
60/1 E+08 |
60/1 E+08 |
|
|
|
الیگودرز |
02/1 E+08 |
02/1 E+08 |
02/1 E+08 |
02/1 E+08 |
02/1 E+08 |
01/1 E+08 |
02/1 E+08 |
02/1 E+08 |
02/1 E+08 |
|
||
|
دورود |
26/7 E+07 |
26/7 E+07 |
26/7 E+07 |
26/7 E+07 |
26/7 E+07 |
26/7 E+07 |
26/7 E+07 |
26/7 E+07 |
26/7 E+07 |
|
||
|
جمع |
34/3 E+08 |
34/3 E+08 |
34/3 E+08 |
34/3 E+08 |
34/3 E+08 |
34/3 E+08 |
34/3 E+08 |
34/3 E+08 |
34/3 E+08 |
|
||
|
AA (kg SO2 eq) |
ازنا |
37/1 E+06 |
36/1 E+06 |
36/1 E+06 |
36/1 E+06 |
36/1 E+06 |
36/1 E+06 |
36/1 E+06 |
36/1 E+06 |
36/1 E+06 |
|
|
|
الیگودرز |
03/9 E+05 |
84/8 E+05 |
72/8 E+05 |
72/8 E+05 |
72/8 E+05 |
82/8 E+05 |
72/8 E+05 |
72/8 E+05 |
82/8 E+05 |
|
||
|
دورود |
93/7 E+05 |
87/7 E+05 |
85/7 E+05 |
85/7 E+05 |
85/7 E+05 |
88/7 E+05 |
85/7 E+05 |
87/7 E+05 |
87/7 E+05 |
|
||
|
جمع |
06/3 E+06 |
03/3 E+06 |
02/3 E+06 |
01/3 E+06 |
01/3 E+06 |
03/3 E+06 |
01/3 E+06 |
01/3 E+06 |
03/3 E+06 |
|
||
|
AE (kg PO4 P-lim) |
ازنا |
40/9 E+03 |
26/9 E+03 |
25/9 E+03 |
20/9 E+03 |
20/9 E+03 |
27/9 E+03 |
20/9 E+03 |
20/9 E+03 |
26/9 E+03 |
|
|
|
الیگودرز |
23/7 E+03 |
49/6 E+03 |
40/6 E+03 |
40/6 E+03 |
43/6 E+03 |
47/6 E+03 |
40/6 E+03 |
40/6 E+03 |
50/6 E+03 |
|
||
|
دورود |
63/4 E+03 |
50/4 E+03 |
52/4 E+03 |
52/4 E+03 |
52/4 E+03 |
51/4 E+03 |
52/4 E+03 |
50/4 E+03 |
50/4 E+03 |
|
||
|
جمع |
13/2 E+04 |
03/2 E+04 |
02/2 E+04 |
01/2 E+04 |
01/2 E+04 |
02/2 E+04 |
01/2 E+04 |
01/2 E+04 |
03/2 E+04 |
|
||
|
|
CU : الگوی جاری، MNB: حداکثرسازی سود خالص، MAC: حداقلسازی سمیت آبی، MTE: حداقلسازی سمیت خاکی، MTA: حداقلسازی اسیدیسازی خاکی، MLO: حداقلسازی کاربری زمین، MAA: حداقلسازی اسیدیسازی آبی،MAE: حداقلسازی یوتریفیکاسیون، MOP: برنامه ریزی چندهدفه NB: سود خالص، AC: سمیت آبی، TE سمیت خاکی، TA: اسیدیسازی خاکی، LO: کاربری زمین، AA: اسیدیسازی آبی،AE: یوتریفیکاسیون
|
|||||||||||
نتیجهگیری
در این مطالعه الگوی بهینه برای کشت‌های آبی منطقه شرق لرستان بر اساس تاثیرات شاخصهای محیطی موثر بر کیفیت اکوسیستم ارزیابی شد. نتایج این مطالعه نشان داد با در نظر گرفتن الگوی MOP بر اساس مسائل اقتصادی و محیطی سطح زیر کشت محصولات آبی کلزا، سیب زمینی، نخود، جو کاهش قابل توجهای داشت. به بیان دیگر برای دستیابی به اهداف کسب حداکثر سود و دریافت حداقل اثرات محیطی بر کیفیت اکوسیستم سطح زیر کشت کلزا، سیب زمینی، نخود، جو و عدس در نظامهای آبی کاهش و سطح زیر کشت چغندرقند، لوبیا و گندم در سیستمهای آبی افزایش یابد.مطالعهی شاخصهای اقتصادی، سمیت اکوسیستم، اسیدیسازی، کاربری زمین و یوتریفیکاسیون در الگوی کشت ازنا، الیگودرز و دورود نشان داد که تاکید بر معیارهای مختلف نتایج متفاوتی را در بر دارد. لذا تصمیم‌گیری و استفاده از شاخصهای مختلف باید منطبق بر اهمیت هر گزینه در منطقه مورد مطالعه صورت گیرد. لحاظ کردن الگوی بهینه به دست آمده در این مطالعه به کشاورزان این امکان را میدهد که همزمان با حفظ درآمد اقتصادی، ملاحظات محیطی را نیز برای کاهش اثرات سوء بر اکوسیستم را در الگوی کشت رعایت کنند. بنابراین تعیین الگوی کشت بهینه با تلفیق LCA و MOP در منطقه میتواند به عنوان یک رویکرد پایدار در مدیریت اثرات محیطی بر کیفیت اکوسیستم مطرح باشد که ریسکهای اقتصادی و محیطی را کاهش داده، و در عین حال وضعیت مطلوبی از لحاظ اقتصادی برای منطقه فراهم کند.
سپاسگزاری
این مطالعه در قالب رساله دکتری تخصصی و با حمایت مالی معاونت پژوهشی دانشگاه زابل با پژوهانه شماره 8-9517 انجام گردید.
)