توسعه يك مدل برنامه‌ريزي غيرخطي براي تعيين الگوي كشت بهينه در شرايط كم‌آبياري

Development of a nonlinear programming model optimal cropping pattern based on deficit irrigation scenarios

بهبود كارايي مصرف آب و عملكرد شبكه­ هاي آبياري در شرايط كم­ آبياري، مستلزم تعيين سطوح مناسب كم­آبياري است. اين تحقيق با هدف توسعه يك مدل برنامه ­ريزي غيرخطي براي تعيين الگوي كشت بهينه در شرايط كم­ آبياري انجام شد. يك مدل غيرخطي با تابع هدف شاخص بهره ­وري آب اقتصادي (سود خالص به ميزان آب مصرفي) با يك مدل رشد گياهي تركيب و توسعه‌يافته و با استفاده از داده ­ها و اطلاعات شبكه آبياري شهيد چمران اهواز، مدل توسعه‌يافته اجرا و مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه بيشترين سطح زيركشت در تمامي سناريوهاي كم­ آبياري مربوط به محصول گندم مي­باشد و براي سناريوهاي 10، 20 و 30 درصد كم­آبياري به­ترتيب مقادير 674، 949 و 1362 هكتار از اراضي شبكه را شامل مي­گردد. افزايش سطح زيركشت شبكه، در سناريوي 30 درصد كم ­آبياري نسبت به سناريوي آبياري كامل 92 درصد برآورد گرديد. كمترين سطح زيركشت نيز مربوط به محصول آفتابگردان با مساحت 189 هكتار (در سناريوي 10 درصد كم ­آبياري) است. آناليز نتايج بيانگر آن است كه در سناريوي 10 درصد كم ­آبياري، مقدار شاخص بهره­ وري آب اقتصادي شبكه با مديريت الگوي كشت مي­تواند تا 19 درصد افزايش نسبت به آبياري كامل را داشته باشد. درحالي‌كه در سناريو 20 درصد و 30 درصد كم­آبياري، با اجراي الگوي كشت بهينه مربوطه، مقادير اين شاخص به ترتيب معادل 21 و 23 درصد افزايش برآورد مي­گردد. همچنين بررسي­ها حاكي از آن دارد كه تركيب متفاوت از سناريوهاي كم‌آبياري براي محصولات الگوي كشت مي­تواند نتايج متفاوت­ تري را حاصل نمايد. بر اين اساس در الگوي كشتي كه در آن براي محصولات لوبيا و باقلا 10 درصد، براي محصولات آفتابگردان و سيب‌زميني 20 درصد و براي محصول گندم 30 درصد كم ­آبياري اعمال گردد، شاخص بهره ­وري آب اقتصادي شبكه مي­تواند به حداكثر ميزان 15250 ريال بر مترمكعب افزايش يابد.

Obtaining appropriate levels of deficit irrigation is necessary to improve water productivity and performance of irrigation networks in deficit irrigation conditions. This study was carried out to develop a nonlinear programming model for determination of an optimal cropping pattern in deficit irrigation conditions. A non-linear model with the objective function of economical water productivity index (Net profit to water consumption ratio) was combined with a crop growth model and it was evaluated using the data of Shahid Chamran irrigation network. Results showed that the highest cultivation area in all scenarios is related to wheat crop. The wheat cultivation area for the 10, 20 and 30 percent deficit irrigation were estimated to be 674, 949 and 1362 ha, respectively. The increased cultivation area in 30 percent deficit irrigation scenario was estimated 92 percent as compared to the full irrigation scenario. The lowest cultivation area in the network was for sunflower with an area of 189 hectares (in 30 percent scenario). The results of this study for the 10 percent scenario indicated that the overall economical water productivity of the network can be increased up to 19% by managing cropping pattern as compared to the full irrigation scenario. While in the 20 and 30 percent deficit irrigation scenarios, the economical water productivity index values increased 21 and 23 percent respectively by implementing optimal cropping pattern. Also studies show that the different combinations of deficit irrigation scenarios for the crops could present different results. Accordingly, the overall water productivity of the network can be increased to a maximum of 15250 Rls/m3, if 10 percent for broad bean and bean, 20 percent for sunflower and potatoes and 30 percent deficit irrigation for wheat are considered.