نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران

نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران

بهینه‌سازی الگوی کشت محصولات زراعی و باغی عمده در استان یزد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
بیتا مروج الاحکامی 1
محمد اکرامی 2
شجاعت زارع 3
محمدرضا وظیفه شناس 4
سید علیرضا اسمعیل زاده حسینی 5
محمد حسن رحیمیان 6
1 استادیار، بخش تحقیقات خاک و آب، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان یزد، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، یزد، ایران.
2 استادیار بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان یزد، سازمان تحقیقات ، آموزش و ترویج کشاورزی
3 استادیار، بخش تحقیقات اقتصادی، اجتماعی و ترویج کشاورزی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان خراسان رضوی، سازمان تحقیقات،
4 استادیار، بخش تحقیقات اصلاح و تهیه نهال و بذر، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان یزد، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج
5 استادیار، بخش تحقیقات گیاه پزشکی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان یزد، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی،
6 استادیار مرکز ملی تحقیقات شوری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، یزد، ایران.
10.22125/iwe.2023.383494.1707
چکیده
در مطالعه حاضر با هدف ارایه مناسب‌ترین الگوی کشت محصولات زراعی و باغی، اطلاعات پایه شامل اطلاعات هواشناسی بلندمدت، فنولوژی و ضریب گیاهی، ویژگی‌های فیزیکی خاک و مدیریت آبیاری جمع‌آوری شد. نیاز آبی گیاهان بر پایه تبخیر-تعرق گیاهی و بارش موثر مناطق موردنظر تعیین شد. بر اساس نیاز آبی تعیین شده و اطلاعات موجود در خصوص هزینه تولید، درآمد و آب دردسترس، مدل بهینه‌سازی الگوی کشت برای شش سناریوی متفاوت ارایه شد. سناریوی اول مبتنی بر ایجاد حداکثر درآمد و کاهش سطح زیرکشت، سناریوی دوم و سوم ایجاد حداکثر درآمد با حداقل سطح زیرکشت و مطابق با برنامه 5 ساله اول به ترتیب برای محصولات اصلی و محصولات اصلی بدون لحاظ سبزی و صیفی‌جات، سناریوی چهارم و پنجم ایجاد حداکثر درآمد با محدودیت منابع با حداقل سطح زیرکشت مطابق با برنامه 10 ساله اول به ترتیب برای محصولات اصلی و محصولات اصلی بدون لحاظ سبزی و صیفی و سناریوی ششم ایجاد حداکثر درآمد با لحاظ محدودیت منابع بوده است. نتایج نشان داد بیشترین بهره‌وری اقتصادی به ترتیب مربوط به سناریوی چهارم و پنجم، سناریوی ششم، سناریوی دوم و سوم و سناریوی اول بوده است. بر اساس نتایج مدل بهینه‌سازی مبتنی بر سناریوی چهارم سطح زیرکشت گندم و جو برای کلیه شهرستان‌ها کاهش یافته و ضمن حفظ سطح زیرکشت انار، افزایش سطح زیرکشت پسته در شهرستان-های استان یزد پیشنهاد شده است. از جمله پیشنهادات این مدل با اعمال سناریوی چهارم، افزایش سطح زیرکشت زعفران در کلیه شهرستان‌های استان یزد می‌باشد.
کلیدواژه‌ها
بهره وری
عملکرد
آب مصرفی
الگوی کشت
موضوعات

عنوان مقاله English

Optimization of Cropping Pattern of Major Agricultural and Horticultural Crops in Yazd Province

نویسندگان English

Bita Moravejalahkami 1
MOHAMMAD EKRAMI 2
Shojaat Zare 3
Mohammad Reza Vazifeshenas 4
Seyyed Alireza Esmaeilzadeh-Hosseini 5
Mohammad Hassan Rahimian 6
1 Assistant Professor, Soil and Water Research Department, Yazd Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Yazd, Iran.
2 Department of Soil Conservation and Watershed Management Research, Yazd Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO)
3 Assistant Professor, Economic, social and extension Research Department, Khorasan Razavi Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Mashhad, Iran.
4 Assistant Professor, Improvement Plant and Seed Department, Yazd Agricultural and Natural Resources Research and Education Center Research, AREEO, Yazd, Iran.
5 Assistant Professor, Plant Protection Research Dept., Yazd Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, Yazd, Iran.
6 Ph.D. in Water Engineering, Researcher of National Salinity Research Center, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Yazd, Iran
چکیده English

In this study for determining the most proper cropping patterns of agricultural and horticultural crops, the basic information, including long-term climate data, crop phenology, crop coefficients, physical soil characteristics, and irrigation management, were collected. Crop water need was determined based on crop evapotranspiration and effective precipitation for the intended area. An optimization cropping pattern model was presented based on crop water needs and available information about production cost, income, and available water for six scenarios. The first scenario was based on maximum income and reducing the cultivation area; the second and third scenarios were based on minimum cultivation area and the first 5-year program for main crops and main crops without vegetables, respectively; the fourth and fifth scenarios were based on minimum cultivation area and the first 10-year program for main crops and main crops without vegetables respectively, and the sixth scenario was based on maximum income considering the limited resources. The results showed that the most value of economic productivity parameter is related to the fourth, fifth, sixth, second, third, and first scenarios, respectively. Based on the results of the optimized model and fourth scenario, the cultivation area of wheat and barley was reduced for all the cities of Yazd province, also keeping the cultivation area of pomegranate, increasing the cultivation area of pistachio was proposed in Yazd province. Additionally, the model based on the fourth scenario suggested increasing the saffron cultivation area for all cities of Yazd province.

کلیدواژه‌ها English

Productivity
yield
used water
cropping pattern
احسانی کلی­کند، س.، نظری، ب.، رمضانی اعتدالی، ه. و ستوده نیا، ع. 1397. تعیین الگوی کشت بهینه با هدف سازگاری با کم آبی و افزایش درآمد کشاورزان در شرایط تحویل حجمی. نشریه مدیریت آب در کشاورزی، 5(1): 71-78.
اسعدی، م. ع. و نجفی علمدارلو، ح. 1398. ارزیابی اقتصادی الگوی بهینه کشت در راستای کاهش استفاده از منابع آب زیرزمینی دشت دهگلان. مجله تحقیقات اقتصاد و توسعه کشاورزی ایران (مجله علوم کشاورزی ایران)، 50(1): 29-43.
اکرامی، م.، مهدوی، ر.، رضایی، م.، وقارفرد، ح. و برخورداری، ج. 1400. محاسبه نیاز آبی و ارایه الگوی کشت باغی کم­آبخواه و سازگار با مناطق خشک به منظور کاهش آسیب­پذیری خشکسالی کشاورزی(مطالعه موردی: حوزه آبخیز پیشکوه استان یزد). نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران، 12(46): 314-337.
پوران، ر. و راغفر، ح. 1400. بررسی الگوی کشت محصولات زراعی استانهای سمنان و ایلام با تاکید بر نقش آب مجازی در بهره­وری آب. آب و توسعه پایدار. 8(1): 97-106.
ثانی، ف. و دشتی، ق. 1400. تعیین الگوی کشت بهینه سازگار با کم آبی تحت شرایط عدم قطعیت با رویکرد برنامه­ریزی آرمانی استوار. نشریه دانش آب و خاک، 31(1): 15-30.
جعفرزاده، ا.، خاشعی سیوکی، ع. و شهیدی، ع. 1395. طراحی یک مدل تصمیم­گیری چندهدفه به منظور تعیین الگوی کشت بهینه تاثیر پدیده تغییر اقلیم (مطالعه موردی: دشت بیرجند). تحقیقات آب و خاک ایران، 47(4): 849-859.
حسینی، آ.، مهرگان، ن. و ابراهیمی، م. 1395. تعیین الگوی کشت بهینه محصولات زراعی با تاکید بر بیشینه کردن منافع اجتماعی و واردات خالص آب مجازی (مطالعه موردی دشت بهار همدان). تحقیقات اقتصاد کشاورزی، 8(3): 123-144.
حیدری، ن. 1398. بررسی و تحلیل قوانین و اسناد فرادست پیرامون انتخاب الگوی کشت مناسب در عرصه کشاورزی ایران. نشریه علمی ترویجی مدیریت اراضی، 7(1): 27-43.
رحیمیان، م. ح.، حاجی حسینی، ع.، اسپرس، ر. و بیرامی، ح. 1396. تدوین سند بهره‌وری آب کشاورزی در استان یزد، گزارش علمی فنی به شماره ثبت 53298، مرکز ملی تحقیقات شوری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، یزد، ایران،  129 صفحه.
زارع، شجاعت. 1388. بررسی راهکارهای اجرایی  مدل سازی  و اجرای الگوی کشت در سطح کشور. مجموعه مقالات اولین هم­اندیشی الگوی کشت محصولات زراعی و باغی کشور، 5-6 خرداد، 1388، تهران، ایران، 541-564.
سایبان، ف.، عبدشاهی، ع. و مردانی، م. 1397. تعیین الگوی بهینه کشت محصولات کشاورزی با هدف حداکثرسازی سودناخالص کشاورزان شهرستان بهبهان. فصلنامه علمی تخصصی رویکردهای پژوهشی کارآفرینانه در کشاورزی، دانشگاه علوم و منابع طبیعی خوزستان، 4: 53-63.
سالیانی، ط. 1375. طراحی الگوی کشت در طرح­های توسعه منابع آب. نشریه اقتصاد کشاورزی و توسعه، 4(15): 91-93.
سیاسر، ه. و هنر، ت. 1396. بهینه­سازی تخصیص آب و الگوی کشت محصولات غالب کشاورزی با استفاده از الگوریتم ژنتیک. سومین کنفرانس بین المللی مهندسی کشاورزی و منابع طبیعی. تهران.
طباطبایی، س. م.، شهیدی، ع. 1396. بررسی افزایش بهره­وری اقتصادی آب با تغییر الگوی کشت در روستای مزرعه­نو در اردکان-یزد. نشریه پژوهش آب در کشاورزی، 31(1): 119-128.
گودرزیان، پ.، عرفانی­فرد، س. ی. و صادقی، ح. 1392. شناسایی و طبقه­بندی سامانه­های اگروفارستری موجود در استان فارس(مطالعه موردی: شهرستان کازرون). نشریه دانش کشاورزی و تولید پایدار، 23(1): 55-70.
لاله­زاری، ر.، معاضد، ه.، برومندنسب، س. و حقیقی، ع. 1394. توسعه مدل ریاضی و بهینه­سازی تخصیص آب کشاورزی بر اساس رتبه­بندی نامغلوب. نشریه حفاظت منابع آب و خاک، 5(1): 17-30.
مردانی، م.، نیکویی، ع.، ضیائی، س. و احمدپور، م. 1395. تدوین الگوی منطقه­ای کشت محصولات زراعی و باغی در استان اصفهان: رویکرد برنامه­ریزی ساختاری چندهدفه. نشریه اقتصادی و توسعه کشاورزی، 30(3): 188-206.
میرزایی، ع.، جمشیدی، س.، آزرم، م.، لیانی، ق. 1396. تعیین الگوی کشت بهینه بخش مرکزی شهرستان سیرجان با توجه به پایداری منابع آب و محیط زیست. تحقیقات اقتصاد کشاورزی، 9 (4): 283-304.
نظری، ب.، لیاقت، ع. و پارسی نژاد، م. 1400. ارزیابی اثر توسعه سیستم­های آبیاری، سناریوهای الگوی کشت و کم­آبیاری بر بهره­وری آب در شبکه آبیاری قزوین به روش پویایی سیستم­ها.علوم و مهندسی آبیاری، 44(4): 93-108.
وفابخش، ج.، محمدزاده ، آ.، بازرگان، ک. و نویدی، م. ن. 1398. مطالعه تطبیقی الگوی کشت و تناسب اراضی محصولات زراعی و باغی عمده در حوضه آبریز ارومیه. نشریه بوم شناسی کشاورزی، 3(11): 779-805. 
 
Allen, R.G., L.S. Pereira, D. Raes and M. Smith. 1998. Crop Evapotranspiration – Guidelines for computing crop water requirements, FAO Irrigation and Drainage Paper 56, FAO, 1998, ISB 92-5-104219-5.
Amini Fasakhodi, A., Nouri, S.H., and Amini, M. 2010. Water resources sustainability and optimal cropping pattern in farming systems; a multi-objective fractional goal programming approach. Water Resources Management 24: 4639- 4657
 
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.1943-584.0001053, 04014060.
Barati, Kh., . Abedi Koupai, J., Darvishi, E., . Azari, A. and Yousefi, A.2020.    Cropping Pattern Optimization Using System Dynamics Approach and Multi-Objective Mathematical Programming. J. Agr. Sci. Tech. (2020), 22(5): 1397-1412.
Brouwer, C. and Heibloem, M. 1986.  Irrigation water needs (Chapter 4). Irrigation Water Management: Irrigation Water Needs. FAO Training manual no. 3. 
Matthews, R. B., Rivington, M., Muhammed, S., Newton, A. C. and Hallett, P. D. 2013.  Adapting crops and cropping systems to future climates to ensure food security: The role of crop modelling. Global Food Security, 2: 24-28.
Mirzaei Bafti, M.,  Rahmani, S. and Parhizkar, A.2019.  The Economic Value of Irrigation Water, Cropping Pattern, and Farmer Gross Margin Under Drought Conditions: The case of the Qazvin plain. Journal of Hydrosciences and Environment, 3(6):32-42.  Available online at http://jhe.usb.ac.ir/
Mohammadi, H., Sargazi, A., Dehbashi, V., and Poudineh, M. 2016. Optimization of cropping pattern with an emphasis on social benefits in the rational exploitation of water (A case study of Fars Province). Journal of Environmental Science and Technology 17: 107-115
Pasula, S. R., Gudem, S.S., Gaddam, S. J. and Sampath, P. V. 2022. Optimizing cropping patterns under the influence of climate change. EGU General Assembly: https://doi.org/10.5194/egusphere-egu22-11145.
Rath A, Samantaray S and Swain PC, 2019. Optimization of the cropping pattern using Cuckoo Search Technique. In Smart Techniques for a Smarter Planet. Pp. 19-35. In: Mishra MK, Mishra BSP, Patel YS and Misra R (eds). Smart Techniques for a Smarter Planet. Springer- Switzerland.
Singh, D., Jaiswal, C., Reddy, K., Singh, R. and Bhandarkar, D. 2001. Optimal cropping pattern in a canal command area. Agricultural Water Management, 50: 1-8.
Sugihardjo, Sutrisno, J., Setyono, P. and Suntoro. 2018. Climate change and farmers’ cropping patterns in Cemoro watershed area, Central Java, Indonesia. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science: doi :10.1088/1755-1315/129/1/012033.
Tan, Q and Zhang, T. 2018. Robust fractional programming approach for improving agricultural water-use efficiency under uncertainty. Journal of Hydrology, 564: 1110-1119.
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.