بهینه‌سازی چندهدفه ی الگوی کشت با تأکید بر منافع اقتصادی و تأمین امنیت زنجیره‌ی غذایی (مطالعه موردی: گنبد کاووس-سدگلستان)

Abstract

سابقه و هدف: یکی از عوامل اصلی توسعه اقتصادی و اجتماعی هر کشوری، ذخایر و پتانسیل‌های آبی است. شناخت همه‌جانبه و جامع منابع آب پیش‌نیاز بهره‌برداری بهینه و پایدار از این منابع محسوب می‌شود. در کشور ایران به علت کمبود بارندگی در اکثر حوضه‌های آبریز و محدود بودن منابع آب، برنامه‌ریزی مدون به‌منظور شناخت امکانات و محدودیت‌های منابع آب باهدف بهره‌برداری بهینه بسیار ضروری و اجتناب‌ناپذیر است. امروزه یکی از راهکارهای اساسی جهت مدیریت منابع آب در بخش کشاورزی، انتخاب الگوی کشت مناسب و تعیین استراتژی‌های تخصیص بهینه‌ی آب کشاورزی است که در شرایط محدود بودن منابع آب و فراوانی اراضی قابل‌کشت، هدف می‌بایست افزایش کارایی مصرف آب، استفاده‌ی بهینه از منابع آب محدود و حصول بیشترین سود اقتصادی باشد.مواد و روش‌ها: این پژوهش بر روی الگوی کشت منطقه گنبدکاووس استان گلستان؛ شبکه آبیاری سد گلستان برای کشت ‌محصولات پاییزه (چهار محصول عمده گندم، کلزا، جو و تریتیکاله) در سال‌های زراعی 1396-1397 الی 1399-1400 انجام شد. بهینه‌سازی چندهدفه با اهداف افزایش سود خالص اقتصادی و کاهش آب مصرفی با روش الگوریتم ژنتیک نامغلوب (NSGA- II) انجام شد. ابتدا با روش بهینه‌سازی دوهدفه و در نظر گرفتن حداقل مقادیر الگوی کشت با گام‌های محاسباتی مختلف حداکثر سود خالص و همچنین میزان آب ذخیره شده محاسبه شد.در مرحله بعد با روش بهینه‌سازی تک‌هدفه سود خالص حاصل از آب ذخیره شده بهینه‌سازی شد. در نهایت از طریق تجمیع مقادیر سود خالص اقتصادی دوهدفه و تک‌هدفه بهترین گام محاسباتی انتخاب شد. یافته‌ها: نتایج نشان داد که مقادیر گام محاسباتی برای هر سال یکسان نیست و مقادیر حداکثرسود خالص حاصل از رعایت حداقل مقدار مجاز الگوی کشت و آب ذخیره شده ( بهینه‌سازی دو‌هدفه) و مقادیر حداکثرسود خالص حاصل از بهینه‌سازی آب ذخیره شده در مرحله قبل ( بهینه‌سازی تک‌هدفه) با گام‌های محاسباتی مختلف با سود هر سال محاسباتی در نظر گرفته شد. نتایج حاصل از حداکثر سود خالص و آب ذخیره شده براساس مقدار مجاز حداقل الگوی کشت، بهینه‌سازی دوهدفه(سود خالص ماکزیمم و آب ذخیره شده ماکزیمم) و نتایج حاصل از بهینه‌سازی تک‌هدفه مقادیر آب ذخیره شده تجمیع شد. با توجه به تجمیع سود خالص از بهینه‌سازی گام‌های محاسباتی دوهدفه و تک‌هدفه بهترین سود خالص اقتصادی به دست آمد.. همچنین با وجود کمتر شدن سطح زیرکشت و آب تخصیصی در سال‌های زراعی 1398-1399 و 1399-1400 مشاهده می‌شود سود خالص نسبت به سال‌های قبل افزایش یافته است. در سال 1400-1399 با توجه به این که آب کمتری نسبت به سال‌های قبل تخصیص داده شده و سطح زیرکشت الگوی کشت بهینه به مقدار ناچیز از سطح زیرکشت سال هدف کمتر شد (85/83 هکتار) بالاترین سود خالص با اختلاف 138 درصد افزایش سود بدست آمد، که این مسئله به دلیل میزان افزایش قیمت محصولات نسبت به هزینه‌ها می‌باشد که افزایش درآمد بیش از افزایش هزینه‌ها بود. نتیجه گیری: نتایج تحقیق حاضر نشان داد برای حصول سود اقتصادی بیشتر با مدیریت مصرف آب تخصیصی بهینه استفاده از روش‌های بهینه‌‌سازی چند هدفه نسبت به روش‌های تک‌هدفه عملکرد بهتری دارد. همچنین در نظر گرفتن گام‌های محاسباتی توسط مسئولان و تشکل‌های آببران برای مدیریت ذخیره آب تخصیصی و دستیابی به حداکثر سود خالص اقتصادی باعث افزایش اشتغال، مهاجرت معکوس و دستیابی به سطح رفاه اجتماعی بالاتر خواهد شد. با توجه به رعایت حداقل کشت استراتژیک گندم و افزایش کشت‌های دانه روغنی کلزا و علوفه‌ای گیاه تریتیکاله مدل حاضر از لحاظ تأمین امنیت زنجیره‌ی غذایی و دیدگاه پدافند غیر عامل عملکرد بهینه و مناسب دارد.

Keywords

• آب مصرفی
• سود خالص
• الگوریتم ژنتیک نامغلوب
• کشت استراتژیک