بهينه سازي برنامه زراعي و تخصيص آب با كاربرد تكنيك هاي استاكلبرگ و فراابتكاري در منطقه سيستان

سابقه و هدف: آب به‌عنوان يكي از مهم‏ترين نهاده‏هاي توليدات محصولات كشاورزي جايگاه مهمي در توسعه پايدار بخش كشاورزي و توسعه اقتصادي ساير بخش‌ها دارد. كمبود آب يكي از مشكلات اصلي بيشتر كشورهاي جهان است. تعيين الگوي كشت بهينه محصولات كشاورزي و برنامه‏ريزي تخصيص آبياري در شرايط كم‌آبي حاكم بر حوضه‏هاي آبريز كشور از اهميت بسزايي برخوردار است. هدف از اين مطالعه بهينه‏سازي تخصيص آب و تعيين الگوي كشت بهينه محصولات كشاورزي در پنج شهرستان منطقه سيستان طي سناريوهاي مختلف مديريتي است.مواد و روش‎ها: در اين مطالعه براي مواجهه با شرايط مختلف آبي، با استفاده از يك رويكرد برنامه‏ريزي دو سطحي و چارچوب بازي استاكلبرگ و استفاده از الگوريتم ژنتيك مدلي جهت بهينه‌سازي تخصيص آب بين مناطق تحت آبياري و محصولات زراعي و همچنين تعيين سطح زير كشت بهينه براي محصولات زراعي در 5 شهرستان منطقه سيستان (شامل هامون، هيرمند، زهك، نيمروز و زابل) توسعه داده شد. محصولات منتخب شامل گندم، جو، پياز، خربزه، هندوانه و يونجه مي‏باشد. مسئله در قالب نه سناريو شامل سه سناريوي راندمان آبياري، سه سناريو شرايط اقليمي و سه سناريو شرايط كم‎آبياري اجرا و با سناريو پايه مقايسه شد. يافته‎ها: در بين محصولات مورد بررسي بيشترين آب به محصول خربزه به دليل نياز آبي كم و ارزش اقتصادي بالا نسبت به ساير محصولات و كمترين آب به محصول يونجه به دليل نياز آبي بالا تخصيص داده شد. همچنين محصول خربزه با 13503.5 هكتار بيشترين سطح زيركشت و يونجه با 4.85 هكتار كمترين سطح زيركشت را در مجموع پنج شهرستان به خود اختصاص داده‎اند. كل سطح زيركشت به ‌دست‌آمده توسط مدل 18240.32 هكتار است. مقدار ضريب جيني 0.0053 به دست‎ آمد كه مقداري كوچك و نزديك صفر است و نشان مي‎دهد تخصيص آب بين مناطق عادلانه بوده است. مقدار سود كل به دست آمده در حالت سناريو پايه 1013×5.06 ريال است كه با اعمال سناريوهاي راندمان آبياري 50 و 70 درصد ميزان سود به ترتيب 12 و 34 درصد و سطح زير كشت 27 و 47 درصد نسبت به حالت پايه افزايش يافته است. و در شرايط اقليمي نرمال و ترسالي نيز ميزان سود كل به ترتيب 28 و 54 درصد و سطح زير كشت 40 و 65 درصد نسبت به حالت پايه افزايش يافته است. اعمال سناريو كم‎آبياري ميزان سود را نسبت به حالت پايه كاهش داد اما كاهش سود با صرفه‎جويي حجم زيادي از آب آبياري همراه است و اين حجم آب ذخيره‌شده منجر به افزايش سطح زير كشت محصولاتي كه صرفه اقتصادي بالاتري دارند، شده است بنابراين با اعمال سناريوهاي مختلف، الگوي كشت به سمت محصولاتي با نياز آبي كمتر و ارزش اقتصادي بيشتر متمايل مي‌شود.نتيجه‎گيري: بر اساس نتايج به‌دست‌آمده مشاهده شد محصولاتي كه داراي ارزش اقتصادي بالاتر و نياز آبي كمتر بودند آب بيشتري به آن‌ها تخصيص داده‌شده است بنابراين محصولات زراعي كه نسبت به آب مصرفي سود كمتري را حاصل مي‌كنند و همچنين محصولاتي كه داراي نياز آبي بالايي هستند از الگوي كشت حذف و محصولات باصرفه اقتصادي بالاتر و نياز آبي كمتر در الگوي كشت جايگزين شده‏اند كه اين مي‎تواند راهكار مناسبي براي مواجهه با شرايط كمبود آب باشد. افزايش راندمان آبياري باعث افزايش سود كل شده است لذا صرفه‎جويي در مقدار آب مصرفي گياهان از طريق بهبود تكنولوژي آبياري و افزايش راندمان آبياري توصيه مي‎شود. از مدل پيشنهادي در اين مطالعه مي‎توان به‌منظور برنامه‎ريزي صحيح و كارآمد براي كشاورزي و مديريت منابع آب در شرايط مختلف استفاده نمود.