بهینه سازی الگوی کشت با استفاده از برنامه ربزی آرمانی (مطالعه موردی: حوضه آبریز قره سو)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیأت علمی دانشگاه

2 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان-گروه مهندسی آب

10.22069/jwsc.2020.16875.3223

چکیده

سابقه و هدف: با توجه به رشد روزافزون تقاضای آب در بخش های مختلف از یک طرف و کاهش نزولات جوی و عدم توازن مکانی و زمانی آن از طرف دیگر باعث شده که کمبود آب یکی از مشکلات اساسی کشاورزان مناطق مختلف باشد که برداشت بی‌رویه از منابع آب زیرزمینی و خطر افت سطح سفره‌های آب زیرزمینی را در پی خواهد داشت. بر این اساس برنامه‌ریزی جهت استفاده بهینه از منابع آب موجود با معرفی الگوی کشت مناسب با در نظر گرفتن سود حداکثری و مصرف حداقلی آب ضروری است. لذا در این پژوهش ضمن مقایسه دو روش برنامه ریزی خطی معمولی و برنامه ریزی آرمانی، الگوی کشت بهینه و میزان برداشت بهینه از منابع آب زیرزمینی در شهرستان های گرگان و کردکوی واقع در استان گلستان که بخش اعظمی از آن‌ها در حوضه آبریز قره‌سو قرار گرفته است، معرفی می-گردد.
مواد و روش: حوضه آبریز قره‌سو واقع در استان گلستان به علت دارا بودن بخش مهمی از اراضی کشاورزی و همچنین قطب مهم کشاورزی استان، به عنوان منطقه مطالعاتی در این پژوهش در نظر گرفته شده‌اند. پس از تهیه اطلاعات مربوط به سطح زیرکشت، هزینه تولید و قیمت فروش محصولات عمده کشاورزی، نیاز خالص آبیاری با لحاظ راندمان آبیاری و با استفاده از نرم‌افزار NETWAT محاسبه شد. با جمع آوری اطلاعات مربوط به پتانسیل برداشت آب زیرزمینی، الگوی کشت بهینه و میزان برداشت بهینه آب زیرزمینی با دو روش برنامه ریزی خطی متعارف و آرمانی با در نظر گرفتن محدودیت بازار فروش و همچنین لحاظ کردن آرمان‌های افزایش سود و کاهش مصرف آب تعیین و با یکدیگر مقایسه گردید.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که با لحاظ الگوی کشت بهینه پیشنهادی حاصل از مدل برنامه‌ریزی خطی متعارف می‌توان مصرف آب را در دو شهرستان گرگان و کردکوی به ترتیب 6/19 و 8/8 درصد کاهش و سود حاصل از تولید محصولات کشاورزی را در شهرستان‌های گرگان و کردکوی به ترتیب 6/12 و 4/10 درصد افزایش داد. مدل برنامه‌ریزی خطی متعارف کاشت محصولاتی از قبیل گندم، برنج، سیب‌زمینی و ذرت علوفه‌ای را در شهرستان گرگان و محصولات گندم، برنج، سویای بهاره دیم و پنبه تابستانه در شهرستان کردکوی را پیشنهاد می‌دهد در صورتیکه مدل برنامه‌ریزی آرمانی الگوی کشت بهینه را با افزایش 5 درصد سود در هر دو شهرستان، همراه با کاهش 46 و 47 درصد مصرف آب به ترتیب در دو شهرستان گرگان و کرکوی ارائه می‌دهد. نتایج مدل برنامه‌ریزی آرمانی نشان داد که بیشترین کشت در شهرستان گرگان می بایست گندم، برنج، گوجه‌فرنگی، کلزا و در شهرستان کردکوی گندم، برنج و سویای بهاره دیم باشد.
نتیجه‌گیری: نتایج مدل برنامه ریزی خطی به کار رفته در این تحقیق متعارف و آرمانی جهت معرفی الگوی کشت بهینه در شهرستان‌های گرگان و کردکوی نشان داد که الگوی فعلی کشت در وضعیت بهینه نیست ولی می‌توان با استفاده از نتایج این پژوهش مصرف آب را که یک کالای ارزشمند در این منطقه است تا 46 درصد در شهرستان گرگان و 47 درصد در شهرستان کردکوی کاهش داد و این کاهش مصرف آب نه تنها با کاهش سود بلکه با افزایش سود 5 درصدی در هر دو شهرستان نیز همراه خواهد بود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Crop pattern optimization by using Goal programming (case study: Gharesoo basin)

نویسندگان [English]

  • khalil ghorbani 1
  • maryam meftah halaghi 2
  • Ali Keramatzadeh 2
  • Meysam Salarijazi 3
1 Faculty Member
2 Gorgan university of Agricultural sciences and natural resources
3 Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources
چکیده [English]

Background and objective:
Water scarcity is one of the major problems for farmers in arid and semi-arid areas, and theexcessive groundwater resources harvesting cause a decrease in groundwater level in aquifers. Therefore, planning for the optimal use of water resources by introducing appropriate cropping patterns, taking into account the maximum profit and minimum water consumption, is necessary. In this study, two methods of conventional linear and goal programming for the ideal planning of appropriate cropping pattern and the optimal harvesting of groundwater resources is presented in Gogan and Kordkuy cites located in Golestan province.
Materials and methods:
The cities of Gorgan and Kordkuy located in Golestan province, which are important agricultural sites, are considered as a study area in this research. After providing information on the area of cultivation, the cost of production and the price of sales of major agricultural products, net irrigation demand was calculated considering irrigation efficiency using NETWAT software. The mentioned data besides information on the potential of groundwater harvesting in both linear and goal programming were compared considering market constraints and the goals of increasing profits and reducing water use to optimize the cropping pattern and groundwater harvesting values.
Results:
The results showed that by using linear programming, water consumption in Gorgan and Kordkuycould be reduced by 19.6 and 8.8 percent, respectively, and the profit from agricultural production in Gorgan and Kordkuy cities will experience increase equal to 12.6 and 10.4 percent. Linear planning suggests that the products such as wheat, rice, potatoes and forage corn in Gorgan city and wheat, rice, rainfed spring soybean and summer cotton in Kordkuy while the goal programming suggests the optimized cropping pattern with an increase of 5 percent in profit and with a 45 percent reduction in water consumption. The results of goal programming showed that the cropping pattern in Gorgan city should be wheat, rice, tomato, and rapeseed while it should be wheat, rice and rainfed spring soybean in Kordkuy.
Conclusion:
The outcomes of linear and goal programming hn this study for determination of optimal cropping pattern in Gorgan and Kordkuy cities show there is no optimal cropping pattern in the current condition. The results of this study indicate the possibility of a reduction in water consumption, as a valuable item in the study area, equal to 46 and 47 percent in Gorgan and Kordluy cities respectively with 5 percent increase in of profit in both cities.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Linear programming
  • Goal programming
  • optimum crop pattern