پیش‌بینی اقلیمی استوکستیکی عملکرد چهار گیاه گندم، جو، سیب‌زمینی و ذرت دانه‌ای در استان‌های آذربایجان شرقی و غربی در راستای توسعه برنامه ریزی کشاورزی

Abstract

سابقه و هدف: برآورد کارآمد عملکرد محصول در تصمیم‌گیری‌های مربوط به سیاست‌گذاری‌ها و برنامه‌ریزی کشاورزی از اهمیت چشمگیری برخوردار است. همچنین از دغدغه‌های اصلی کشورهای در حال توسعه، آگاهی از میزان عملکرد محصول با دید کلی از عوامل موثر بر عملکرد می‌باشد. هدف تحقیق پیش‌بینی عملکرد برخی از محصولات کشاورزی با رویکرد اقلیمی و استوکستیکی است. روش ترکیبی براساس مفاهیم دو رویکرد استوکستیکی و اقلیمی است. مواد و روش‌ها: کارایی سه رویکرد پیش‌بینی عملکرد محصولات گندم، جو، سیب‌زمینی، ذرت‌دانه‌ای در استان‌های آذربایجان شرقی و غربی (شهرستان‌های جلفا، تبریز، مراغه، اهر، میانه، ماکو، خوی، ارومیه، مهاباد، تکاب) در طی دوره آماری 1366- 1395 مورد ارزیابی قرار گرفت. تخمین عملکرد محصول با رویکرد اقلیمی براساس داده‌های معنی‌دار اقلیمی با تحلیل رگرسیون انجام گرفت، به‌طوری‌که تعیین داده‌های موثر بر عملکرد محصولات بر اساس معنی‌داری ضریب همبستگی عملکرد محصولات و داده‌های هواشناسی انجام گرفت. در تحلیل سری زمانی از مدل خود همبسته تجمعی میانگین متحرک (ARIMA) استفاده شد. در رویکرد استوکستیکی، مدلسازی سری زمانی براساس تحلیل اولیه، شناسایی مدل، تخمین پارامتر و آزمون نکویی برازش مدل انجام گرفت. از روش تفاضل-گیری برای ایستایی سری‌های زمانی استفاده شد. در رویکرد نهایی داده‌های هواشناسی براساس رویکرد استوکستیکی برآورده شدند و سپس با تحلیل رگرسیون، عملکرد محصولات تخمین زده شدند. یافته ها: داده‌های هواشناسی موثر در هر دو استان شامل مجموع ساعات آفتابی، کمینه رطوبت نسبی، دمای بیشینه، دمای کمینه، میانگین سرعت باد، بیشینه رطوبت و متوسط دما بودند. بررسی وجود روند و نرمال بودن سری‌های زمانی از مراحل اولیه تحلیل بودند که نمودار احتمال سری زمانی حاکی از نرمال بودن سری‌ها بود. مدل‌هایی که آزمون نکویی برازش شامل نرمال و مستقل بودن باقی‌مانده-ها را گذراندند شامل استان آذربایجان شرقی: گندمARIMA(0,1,1) ، جوARIMA(1,1,1)، سیب‌زمینیARIMA(0,1,2)، ذرت دانه‌ای ARIMA(3,1,2)، آذربایجان غربی: گندم ARIMA(0,1,3)، ذرت دانه‌ای ARIMA(1,1,1) بودند. مقایسه متوسط آماره‌های خطا برای تمام محصولات در هر دو استان حاکی از کاهش 08/47 درصد RMSE از روش تحلیل رگرسیون به روش استوکستیک و 16/26 درصد از روش توام به استوکستیک، 53/49 درصد MAE از روش تحلیل رگرسیون به روش استوکستیک و 32/30 درصد از روش توام به استوکستیک بود. نتایج حاصل از شبیه‌سازی در اکثر موارد دارای بیش‌برآورد هستند مگر روش‌های تحلیل رگرسیون و توام رگرسیون- استوکستیک محصولات ذرت دانه‌ای و سیب‌زمینی که دارای کم‌برآورد هستند. همچنین اگر از خطای (NRMSE-MARE) سه روش شبیه‌سازی برای کل محصولات میانگین گرفته شود، میزان خطای مربوط به گندم بیشترین و سیب‌زمینی کمترین خواهد بود، به‌طوری که میزان کاهش NRMSE از گندم به سیب‌زمینی 68/44 درصد و MARE 66/41 درصد بود. نتیجه گیری: تامین غذا برای جمعیت در حال رشد بدون توسعه کشاورزی پایدار امکان‌پذیر نیست. افزایش معنی‌دار روند داده‌های میانگین سرعت باد، دمای کمینه و بیشینه در نتایج می‌تواند ناشی تغییرات اقلیمی باشد که یکی از اثرات آن در بیلان آبی دریاچه ارومیه کاملا آشکار شده است. با توجه به تحقیقات بسیار اندک در زمینه برآورد عملکرد محصولات با رویکرد استوکستیک در ایران، مدلسازی وابستگی زمانی و روند پردازش سری زمانی منجر به بهبود نتایج شده است. روش ترکیبی زمانی که پارامترهای دخیل در آن با دقت بالایی برآورد شوند از کارایی بالایی برخوردار است. با توجه به نتایج در روش توام باید محدوده‌ای از دقت در برآورد عملکرد محصول مدنظر قرار گیرد که استفاده از این محدوده کارایی روش توام را افزایش می‌دهد. بهینه‌سازی تخمین ضرایب، کارایی روش را نیز افزایش می‌دهد.

Keywords

• پیش‌بینی
• رویکرد
• ترکیبی
• arima