نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1
گروه علوم و مهندسی آب- دانشکده کشاورزی- دانشگاه فردوسی مشهد- مشهد- ایران
2
گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
3
گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران.
4
گروه ریاضی کاربردی، دانشکده علوم ریاضی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران
چکیده
در کشورهای خشک و نیمه خشک مانند کشور ایران به دلیل پراکنش نامناسب زمانی و مکانی بارندگی، تولید مواد غذایی با تکیه بر کشاورزی فاریاب صورت میگیرد و بخش زیادی از منابع آبی این اقلیمها، به کشاورزی اختصاص دارد. لذا انتخاب راهکارهایی که باعث کاهش مصرف شده و استفاده بهینه آب در این بخش را به دنبال داشته باشد، اولویت دارد. به این منظور در این پژوهش، از تناوب زراعی بهعنوان عامل مؤثر در معادله بهینه‌سازی، برای محاسبه ماتریس ضریب تأثیر تناوب کشت، از نظر کشاورزان خبره از طریق پرسشنامه استفاده شده است. درایههای این ماتریس، ضرایب تأثیر کشت هر محصول پس از محصول دیگر را نشان میدهد. ضریب تأثیر تناوب در مدل بهینه‌سازی تخصیص آب با هدف بیشینهسازی سود اقتصادی، برمبنای الگوریتم ژنتیک و استفاده از مدل گیاهی AquaCrop plug- in ارائه شد. برای این منظور کدنویسی سی شارپ (C#) در محیط Visual Stadioبرای بهینه‌سازی تناوب‌های سه، چهار، پنج، شش و هفت ساله با محصولات گندم، سویا، گوجه فرنگی، سیب زمینی، ذرت، یونجه، جو و چغندرقند در یک مطالعه موردی تحلیلی انجام شد. همچنین اثر تناوب کشت بر عملکرد محصول و تخصیص آب بر میزان سود مورد انتظار از واحد زراعی توسط یک معادله ارزشیابی بررسی شد. نتایج بهینه‌سازی تناوب‌ها نشان داد بهترین سود اقتصادی محاسبه شده مربوط به تناوب چهار ساله (چغندرقند، ذرت، سیب زمینی و گوجه فرنگی) است. همچنین بهینهترین تناوب برای کاهش حجم آب تخصیص یافته برای تناوب هفت ساله بود که به میزان 45/9 درصد کاهش یافت. لذا بهینه‌سازی تناوب زراعی، پارامتری مؤثر در میزان عملکرد محصولات مختلف، افزایش سود و صرفهجویی آب در درازمدت می‌باشد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Development of the framework of an irrigation management optimization model considering crop rotation
نویسندگان [English]
-
Mohammad Ali Boush
1
-
, Kamran Davary
2
-
Seyed Mohammadreza Naghedifar
2
-
Hussin banjad
3
-
Sedigheh Sadeghi
4
1
department of science and Water engineering , Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
2
department of science and Water engineering , Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
3
department of science and Water engineering , Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
4
Department of Applied Mathematics, Faculty of Mathematical Sciences, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
چکیده [English]
In arid and semi-arid countries such as Iran, the uneven spatial and temporal distribution of rainfall necessitates a reliance on irrigated agriculture for food production. Consequently, a substantial portion of water resources in these areas is devoted to agricultural use. Identifying strategies that reduce water consumption and enhance its efficiency in agriculture is, therefore, a top priority. This study employs crop rotation as a key variable in an optimization framework to calculate a matrix of impact coefficients based on insights from expert farmers. The entries of this matrix quantify the impact coefficients of sequential crop planting. The impact coefficient of crop rotation is integrated into a water allocation optimization model designed to maximize economic profitability, utilizing a genetic algorithm and the AquaCrop plug-in program. For this purpose, C# coding within the framework of Visual Studio was carried out to optimize three-, four-, five-, six-, and seven-year rotations with wheat, soybean, tomato, potato, corn, alfalfa, barley, and sugar beet. Moreover, the impact of crop rotation on crop yield and water allocation as well as the expected profitability per unit area was assessed using a valuation formula. Rotation Optimization results indicated that the four-year rotation yielded (sugar beet, corn, potato, tomato) the highest economic profit and the seven-year rotation emerged as the most effective in reducing allocated water volume (9.45%). Therefore, crop rotation optimization is a significant parameter for enhancing crop yield, boosting profitability, and achieving long-term water savings.
کلیدواژه‌ها [English]
-
AquaCrop
-
Economic Profitability
-
Deficit irrigation
-
Genetic Algorithm
)