مدیریت پایدار منابع آب بر اساس بهینه سازی عوامل زراعی، زیست محیطی و اقتصادی با استفاده از برنامه‌ریزی کسری چند هدفه : مطالعه موردی دشت فریمان تربت جام

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشگر سازمان جهاد دانشگاهی خراسان رضوی

2 سازمان جهاد دانشگاهی خراسان رضوی

3 گروه اقتصاد کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

مطالعه حاضر به دنبال تعیین الگوی بهینه کشت و میزان بهینه برداشت با تاکید بر پایداری منابع آب و بهینه‌سازی عوامل اقتصادی و زیست محیطی در محدوده مطالعاتی فریمان ـ تربت‌جام است. در ابتدای این مطالعه، با محاسبه بیلان منابع آب زیرزمینی در سال‌های تر، خشک و نرمال آبی، وضعیت پایداری منابع آب با استفاده از شاخص‌های پایداری مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به اینکه مطالعه حاضر به دنبال طراحی الگوی بهینه کشت با تاکید بر پایداری کشاورزی و منابع آب همراه با حداکثر کردن بازده برنامه‌ای می‌باشد، بایستی به سمت استفاده از مدل‌های برنامه‌ریزی چند‌هدفه و از جمله برنامه‌ریزی چند هدفه کسری پیش رفت. اهداف تعریف شده در مدل، حداکثر نمودن شاخص‌های پایداری شامل نسبت بازده برنامه‌ای به مصرف منابع آبی‌، کودها و سموم شیمیایی است. با اجرای الگوی بهینه کشت پیشنهادی، میزان مصرف آب، کودهای شیمیایی و سموم شیمیایی به ترتیب به اندازه 10، 11/5 و 52/12 درصد نسبت به الگوی کشت فعلی کاهش و بازده برنامه‌ای به میزان 6/0 درصد افزایش خواهد یافت. همچنین شاخص پایداری منابع آب، کودهای شیمیایی و سموم شیمیایی نسبت به الگوی کشت فعلی 78/11، 02/6 و 15 درصد افزایش یافته است. جهت رسیدن به پایداری کمی منابع آب، از شاخص پایداری نسبت آب مصرفی در بخش کشاورزی به آب تجدیدپذیر استفاده شد. با توجه به اینکه با اجرای الگوی بهینه کشت پیشنهادی سالانه 10 درصد از مصرف آب کاسته می‌شود لذا در دوره میان مدت 8 ساله می‌توان میزان آب مصرفی کشاورزی در محدوده مطالعاتی را به اندازه 7/0 آب تجدیدپذیر کاهش داد و به پایداری کمی و کیفی منابع آب دست یافت. 
 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Sustainable Management of Water Resources Based on Optimizing of Agricultural, Environmental and Economic Factors Using Multi Objective Linear Fractional Programming Approach: Fariman-Torbat Jam Plain

نویسندگان [English]

  • Sara Parsapour 1
  • Sahar Soltani 2
  • Naser Shahnoushi 3
چکیده [English]

This study aimed to determine the optimal cropping pattern and the optimal amount of water usage emphasizing on sustainability of water resources and optimizing the economic and environmental factors in Fariman‌-Torbatjam plain. In the first section of this research, the status of sustainability of water resource were analyzed using the sustainability indices and calculation the water balance of underground water in wet, normal and dry water years. Considering that the study aimed to propose the optimal crop pattern by emphasizing on agricultural sustainability and water resource along with maximizing gross margin, the Multi Objective Programming Models like Multi Objective Fractional Programming must be employed. The defined goals of this model are maximizing sustainable indices which involve the ratio of gross margin to water resource usage, chemical fertilizers and pesticides. By implementation of the optimal cropping pattern, the usage of water, chemical fertilizers and chemical pesticides compared to the current crop pattern will decrease by 10, 5.11 and 12.52 percent respectively and gross margin will be increased by 0.6 percent. Also, sustainability index of water, chemical fertilizers and chemical pesticides compared to current cropping pattern, will be increased by 11.78, 6.02 and 15 percent. In order to achieve to the quantitative sustainability of water resources, the ratio of water usage in agricultural sector to renewable water was used. With the implementation of the proposed optimum model, the water consumption will be reduced by 10 percent yearly, then the amount of water usage in agricultural sector in sudied area will be decreaesd by 0.7 of renewable water in 8 years, and then the quantitative and qualitative of sustainability of water resources will be achieved.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fariman-Torbat Jam Plain
  • Multi Objective Fractional Programming Model
  • Optimal Cropping Pattern
  • Renewable Water
  • Sustainability of Water Resources

مراجع

Alizadeh A, Majidi N, Ghorbani M and Mohammadian F. 2012. Cropping Pattern Optimization with Target Balancing of Ground Water Resources : Case Study of Mashhad-Chenaran Plain, Iran. Iranian Journal of lrrigation and drainage, 6(1): 55-68. (In Persian).
Asano T, Burton F, Leverenz H, Tsuchihashi R and Tchobanoglous G, 2006. Water reuse: issues, technologies, and applications. Publisher: McGRAW-HILL.
Azimifard S, Zare Mehrjardi M.R and Mehrabi Basharabadi H.2012. Sustainability of Water Resources in Quchan County: Fractional Programming Approach. Journal of Sustainable Agriculture and Production Science, 23(3):1-11. (In Persian).
Doppler W, Amer Z.S, Emad K.A and Heinz P.W.2002. The impact of water price strategies on the allocation of irrigation water: the case of the Jordan Valley. Agricultural Water Management, 55:171-182.
Hosseinzad J., Namvar A., Hayati B. and Pishbahar E. 2014. Determination of Crop Pattern with Emphasis on Sustainable Agriculture in the Lands Below the Alavian Dam and its Network. Journal of Sustainable Agriculture and Production Science,24(2):41-54. (In Persian).
Lara P and Stancu-Minasian I. 1999. Fractional programming: a tool for the assessment of sustainability. Agricultural Systems, 62:131-141.
Mohammadian F, Shahnoushi N,  Ghorbani M and H Aghel .2009. Choosing a Potential Crop Pattern by Using AHP Analysis Model (Case Study: Torbat-e-Jam Plain). Journal of Sustainable Agriculture Science, 19(1):168-194. (In Persian).
Nazemi A.M. 2000. Sustainable development of water resources- Aspects of Integrated Management. The first national conference on Mitigation of Water Crises, Zabol University. (In Persian).
Pourzand F and Zibaei M. 2012. Application of game theory for the optimal groundwater extraction in Firozabad plain. Journal of Sustainable Agricultural Economics, 5(4): 1-24. (In Persian).
Rahnama M.R. 2014. National studies of Land Use Planning Khorasan Razavi Province. Governor of Khorasan Razavi. (In Persian).
Salazar R, Szidarovszky F, Coppola E and Rajano A, 2006. Application of game theory for a groundwater conflict in Mexico. Journal of Environmental Management, 54: 560-571.
Samani J. 2003. Report of Water Resources Management  and Sustainable Development.Iran Resources Management Company. (In Persian).
Xevi E and Khan S, 2005. A multi-objective optimization approach to water management. Journal of Environmental Management, 77: 269–277.
Zenga X, Kang SH, Li F, Zhang L and Guo P, 2010. Fuzzy multi-objective linear programming applying to crop area planning. Journal of Agricultural Water Management, 98(1): 134–142.
دانش کشاورزی وتولید پایدار
دوره 27، شماره 1
اردیبهشت 1396
صفحه 147-163

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار