بررسی اثرات رفاهی کاهش سطح آب زیرزمینی بر شالی‌کاران استان گلستان

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد اقتصاد کشاورزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 دانشیار اقتصاد کشاورزی، دانشگاه تهران

4 دانش‌آموخته دکتری، گروه زمین‌شناسی مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

چکیده

چکیده
سابقه و هدف: رشد فزاینده جمعیت و در پی آن، نیاز روزافزون به تولید محصولات کشاورزی و همچنین توسعه صنایع، گسترش شهرنشینی همراه با ارتقاء بهداشت و رفاه عمومی سبب افزایش تقاضای آب شده و برداشت بی‌رویه از منابع آب زیرزمینی را در پی داشته است. آمار نشان می‌دهد که حدود 46% از تولیدات محصولات زراعی جهان از اراضی آبی به دست می‌آید ولی در ایران در سال زراعی 1402-1401 از حدود 83 میلیون تن انواع محصولات زراعی برداشت شده، 75 میلیون تن (16/90%) متعلق به اراضی آبی است. منابع آب زیرزمینی یکی از مهم‌ترین منابع تـأمین آب در نواحی که با کمبود آب سطحی مواجه است، می‌باشد. برداشت بی-رویه، خشکسالی‌های متوالی، حفر چاه‌های غیرمجاز و نبود قوانین بازدارنده، منابع آب زیرزمینی کشور را در برخی مناطق، با بحران مواجه نموده و تشدید افت سطح آب زیرزمینی در آبخوان‌ها، بیش از نیمی از دشت‌های کشور را در زمره دشت‌های ممنوعه قرار داده است. برداشت بیش از اندازه از آب زیرزمینی در بخش کشاورزی و کاهش سطح آبخوان‌ها در سال‌های اخیر در اکثر آبخوان‌های کشور به ویژه استان گلستان، یکی از چالش‌های پیش‌روی مدیران و سیاست‌گذاران می‌باشد. از آنجایی‌که اقتصاد استان گلستان متکی بر بخش کشاورزی است و نهاده آب نیز به عنوان نهاده‌ی اصلی در تولید محصولات کشاورزی جایگاه ویژه‌ای در توسعه پایدار بخش کشاورزی دارد، لذا کاهش سطح منابع آب زیرزمینی علاوه بر پیامدهای محیط زیستی باعث کاهش رفاه کشاورزان در استان گلستان می‌گردد. در استان گلستان حدود 86% از منابع آب زیرزمینی به کشت برنج (شلتوک) اختصاص دارد. بر این اساس در این مطالعه به بررسی اثرات رفاهی کاهش سطح آب زیرزمینی بر شالی‌کاران استان گلستان پرداخته شد.
مواد و روش‌ها: در این مطالعه جهت بررسی اثرات رفاهی کاهش سطح آب زیرزمینی بر شالی‌کاران استان گلستان، پس از تخمین تابع عرضه و تقاضای آب مصرفی در استان گلستان، میزان رفاه از طریق مساحت بین منحنی عرضه و تقاضای آب محاسبه شد. تابع تقاضای آب از تابع تولید محصول برنج و تابع عرضه آب نیز از هزینه نهایی استحصال آب استخراج شد. جهت تخمین تابع تولید برنج و تابع هزینه استحصال آب، فرم‌های مختلف تابعی (تابع لگاریتمی- خطی، خطی-لگاریتمی، تابع کاب-داگلاس، تابع ترانسندنتال، تابع ترانسلوگ و تابع درجه دوم) تخمین زده شد. مناسب‌ترین شکل تابع نیز از طریق آزمون‌های اقتصاد سنجی انتخاب گردید. در این مطالعه اطلاعات هزینه تولید محصول برنج (شلتوک) (168 شالی‌کار) و اطلاعات چاه‌های آب کشاورزی (131 چاه عمیق با کشت غالب شلتوک) در سال زراعی 1402-1401 از طریق پرسشنامه جمع‌آوری گردید و به دلایل قابلیت‌های کاهش جانبداری، تعمیم‌پذیری نتایج، پایایی نتایج آماری و کاهش هزینه و زمان از روش نمونه‌گیری تصادفی طبقه‌ای در این مطالعه استفاده گردید و بخشی از اطلاعات که شامل اطلاعات منابع آبی استان گلستان، حوضه های آبخیز استان از طریق گزارش‌های سازمان جهاد کشاورزی و اطلاعات شرکت آب منطقه‌ای استان گلستان جمع‌آوری شد. جامعه‌آماری پرسشنامه هزینه تولید برنج، کل شالی‌کاران استان گلستان و جامعه‌آماری پرسشنامه چاه‌های آب، کل چاه‌های عمیق (با نظر به اینکه در استان گلستان چاه‌های عمیق سهم عمده‌ی برداشت (حدود 60%) منابع آب زیرزمینی را دارند و همچنین بیشترین کاهش در سطح منابع آب زیرزمینی در چاه‌های عمیق اتفاق می‌افتد) که بیشتر از 95% کاربرد در مصارف کشاورزی و کشت غالب شلتوک (برنج) دارند می‌باشد. با توجه به تفاوت اقلیم در محدوده مورد مطالعه جهت طبقه‌بندی در روش نمونه‌گیری تصادفی طبقه‌ای از شاخص دومارتون استفاده شد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد تابع تولید کاب-داگلاس به عنوان تابع تولید برتر و تابع درجه دوم به عنوان تابع برتر هزینه استحصال آب چاه انتخاب گردید. بر اساس نتایج تابع تولید برتر (تابع تولید کاب-داگلاس)، کشش جزئی تولید نهاده آب معادل 73/0 محاسبه شد که بیانگر این است که اگر یک درصد مقدار آب مصرفی افزایش یابد، 73/0% تولید برنج (شلتوک) در استان گلستان افزایش می‌یابد. همچنین با توجه به نتایج تابع تولید برتر (کاب-داگلاس) و تابع برتر هزینه استحصال آب چاه (درجه دوم)، اثر کاهش در سطح سفره‌های آب زیرزمینی در استان گلستان بر رفاه کشاورزان شالی‌کار محاسبه گردید. نتایج بررسی اثرات رفاهی نشان داد که به ازای کاهش یک متر سطح آب زیرزمینی، رفاه شالی‌کاران معادل 420 میلیون ریال کاهش می‌یابد. با توجه به اینکه، سطح و حجم آب زیرزمینی در آبخوان‌های عمیق استان گلستان به طور میانگین در سال 1402 نسبت به سال 1401 به ترتیب، 71/2 متر و 31 میلیون متر مکعب کاهش داشته است و به ازای هر متر کاهش سطح آب زیرزمینی در آبخوان‌های عمیق استان گلستان معادل 46/11 میلیون متر مکعب حجم آب زیرزمینی کاهش می‌یابد، میزان کاهش حجم آب هر چاه عمیق به ازای یک متر کاهش سطح آب زیرزمینی معادل 3773 متر مکعب و مقدار کاهش رفاه به ازای هر متر مکعب 111316 ریال می‌باشد. براساس میانگین مصرف آب برنج (8369 متر مکعب در هر هکتار)، متوسط مقدار کاهش رفاه به ازای هر هکتار معادل 61/931 میلیون ریال می‌باشد.

نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد کاهش سطح آب زیرزمینی باعث کاهش رفاه شالی‌کاران در استان گلستان می‌شود. با توجه به نتایج مطالعه، برداشت بیش از حد از منابع آب زیرزمینی سبب افت سطح آب و به تبع آن کاهش رفاه کشاورزان می‌گردد که بایستی از طریق اجرای سیاست‌های مناسب در جهت کاهش مصرف آب زیرزمینی اقدام شود. اضافه برداشت از آب‌های زیرزمینی منجر به افزایش هزینه استحصال و کاهش سود کشاورزان می‌شود. با آگاه کردن کشاورزان از هزینه‌های اضافی برداشت بی‌رویه آب و زیانی که در مجموع متوجه آن‌ها می‌شود، می‌توان دیدگاه کشاورزان را نسبت به مصرف بی‌رویه اصلاح کرد و با معرفی روش‌های آبیاری مدرن و آب اندوز به جای روش‌های سنتی از مصرف بیش از حد منابع آب زیرزمینی جلوگیری کرد. همچنین دولت باید در طرح‌های حفظ و تغذیه سفره آب زیرزمینی توجه بیشتری نموده و با در نظر گرفتن رفاه کاهش یافته بهره‌برداران، حداقل به این میزان سالیانه در حفظ و تغذیه سفره‌های آب زیرزمینی سرمایه‌گذاری کند. همچنین پرداخت یارانه نکاشت و خرید حقابه آب زیرزمینی از کشاورزان از جمله طرح‌های مؤثر برای حفظ منابع آب زیرزمینی می‌باشند. اگر این سیاست‌ها توسط دولت به‌درستی اجرا شوند، می‌توانند ضمن حفظ معیشت کشاورزان، به کاهش فشار بر منابع آب زیرزمینی کمک نمایند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluating the Welfare Effects of Groundwater Level Decline on Rice Farmers in Golestan Province

نویسندگان [English]

  • Seyed Mostafa Hosseini 1
  • Ali Keramatzadeh 2
  • Farshid Eshraghi 3
  • Masoud Enayat 4
1 MSc student of Agricultural Economics, Gorgan University of Agricultural Science and Natural Resources, Gorgan, Iran.
2 Assistant Professor of Agricultural Economics, Gorgan University of Agricultural Sciences & Natural Resources,, Gorgan, Iran.
3 Associate Professor of Agricultural Economics, Department of Agricultural Economics, University of Tehran,Tehran, Iran
4 Ph.D. Graduate, Department of Engineering Geology, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
چکیده [English]

Abstract
Background and objectives: The rapid population growth, along with the increasing need for agricultural production, industrial development, urban expansion, and the improvement of public health and welfare, has led to a significant rise in water demand and has consequently resulted in the excessive extraction of groundwater resources. Statistics indicate that about 46% of the world's crop production comes from irrigated lands, whereas in Iran, out of approximately 83 million tons of various crops harvested in the 2022-2023 agricultural year, 75 million tons (90.16%) were obtained from irrigated lands. Groundwater resources are one of the most important sources of water supply in areas facing surface water shortages. Excessive harvesting, continues droughts, illegal well drilling, and the lack of preventive laws have put the country's groundwater resources in crisis in some areas, and the intensification of the decline in groundwater levels in aquifers has placed more than half of the country's plains in the category of forbidden plains. Excessive harvesting of groundwater for agriculture and the decline in aquifer levels in recent years, have posed significant challenges for policymakers and managers, particularly in most of the country's aquifers, especially in Golestan Province. Since Golestan's economy relies heavily on agriculture and water is a key input in agricultural production, playing a vital role in the sustainable development of the sector, the depletion of groundwater resources not only has environmental consequences but also reduces the welfare of farmers in Golestan Province. In Golestan Province, about 86% of groundwater resources are allocated to rice (paddy) cultivation. Accordingly, this study evaluated the welfare effects of declining groundwater levels on Paddy farmers in Golestan Province.

Materials and methods: In this study, to investigate the welfare effects of groundwater level reduction on Paddy farmers in Golestan Province, after estimating the supply and demand function of water consumption in Golestan Province, the level of welfare is calculated through the area between the water supply and demand curves. The water demand function is derived from the rice production function, while the water supply function is extracted from the marginal cost of water extraction. To estimate the rice production function and the water extraction cost function, various functional forms (log-linear, linear-log, Cobb-Douglas, transcendental, translog, and quadratic functions) were estimated. The most suitable functional form was selected through econometric tests. In this study, rice production cost data (from 168 Paddy farmers) and agricultural well data (131 deep wells with rice as the dominant crop) for the 2022-2023 crop year were collected via questionnaires. To reduce bias, enhance generalizability, ensure statistical reliability, and minimize costs and time, stratified random sampling was employed. Additionally, part of the data, including water resource information for Golestan Province and watershed basins, was gathered from reports by the Agricultural Jihad Organization and the Golestan Regional Water Company. The statistical population for the rice production cost questionnaire included all Paddy farmers in Golestan Province, while the well water questionnaire targeted all deep wells (considering that deep wells account for about 60% of groundwater extraction in Golestan Province and experience the most significant decline in groundwater levels). Over 95% of these wells are used for agricultural purposes, primarily for rice cultivation. Due to climatic variations in the study area, the De Martonne index was used for stratification in the stratified random sampling method.

Results: The results indicated that the Cobb-Douglas function was selected as the superior production function, while the quadratic function was chosen as the superior cost function for well water extraction. Based on the results of the best production function (Cobb-Douglas production function), the elasticity of water input was calculated to be 0.73, indicating that a 1% increase in water consumption leads to a 0.73% increase in rice production (paddy) in Golestan Province. Using the superior production function (Cobb-Douglas) and the superior groundwater extraction cost function (quadratic function), the impact of declining groundwater levels on the welfare of Paddy farmers in Golestan Province was estimated. The findings on welfare effects revealed that for every one-meter decline in groundwater levels, the welfare of Paddy farmers decreases by 420 million Rials. Given that the average groundwater level and volume in Golestan Province's deep aquifers decreased by 2.71 meters and 31 million cubic meters, respectively, in 2023 compared to 2022, and for every one-meter drop in groundwater levels in deep aquifers, the groundwater volume decreases by 11.46 million cubic meters. The amount of water loss per deep well per meter of groundwater level decrease is 3,773 cubic meters, and the amount of welfare loss per cubic meter is 111,316 rials. Based on the average water consumption of Paddy farmers of 8,369 cubic meters per hectare, the average amount of welfare loss per Paddy farmer per hectare is 61.931 million rials.

Conclusion: The results showed that as well depth increases, water extraction costs increased, with each additional meter of well depth (decline in water table) increasing extraction costs by 4.02 million rials. For every one-meter drop in groundwater levels, farmers' welfare decreases by 420 million rials. Thus, the decline in groundwater levels reduces the welfare of Paddy farmers in Golestan Province. The study's findings indicate that excessive groundwater extraction leads to a drop in water levels and, consequently, a decline in farmers' welfare. Appropriate policies must be implemented to reduce groundwater consumption. Over-extraction of groundwater increases extraction costs and reduces farmers' profits. By raising farmers' awareness of the additional costs and overall losses caused by unsustainable water extraction, their perspective on excessive water use can be reformed. Introducing modern and water-efficient irrigation methods instead of traditional practices can help prevent overconsumption of groundwater resources. The government should also pay more attention to plans to preserve and nourish groundwater aquifers and, taking into account the reduced welfare of users, invest at least this amount annually in preserving and nourishing groundwater aquifers. Subsidy payments for fallow land and purchasing groundwater rights from farmers are among the effective schemes for preserving groundwater resources. If these policies are properly implemented by the government, they can help reduce pressure on groundwater resources while safeguarding farmers' livelihoods.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Price Elasticity of Demand
  • Elasticity of production
  • Groundwater
  • Social welfare
  • The cost of water extraction