Determination of Optimum Cropping Pattern for Groundwater Stability

Document Type : Research Paper

Authors

1 PhD. Student of Irrigation and Drainage, Department of Water Science and Engineering, College of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran

2 Professor, Water Engineering Department, Ferdowsi University of Mashhad.

3 Professor, Department of Agricultural Economics, College of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran

4 Research Scientist, Water Research Center, Sultan Qaboos University, Muscat, OmanVerified email at squ.edu.om

Abstract

Groundwater is the largest source of freshwater available on Earth, which has been threatened with extinction in many countries due to overdraft. Determining the optimal cropping pattern along with a reduction in water resources allocation that does not lead to a reduction in farmers' income can be an appropriate strategy for groundwater sustainability. In the present study, a method has been proposed that, in addition to the sustainability of groundwater, minimizes farmers' loss of income. For this purpose, four groundwater use scenarios were first defined and groundwater level changes were calculated for each scenario using Neyshabur Decision Support System model. Also, economic productivity of water was estimated using a questionnaire for 242 agricultural wells and 9 dominant plants in Neyshabur plain, in 2016. To minimize farmers' income reduction, water was reallocated to different crops and the areas of cultivation were determined based on the ratio of economic productivity percentages of each crop. Due to changes in groundwater level and existing conditions, the scenario in which groundwater use was set equal to renewable water (414.9 M.m3) was selected as the best scenario. Implementation of this scenario would reduce the allocation of 227.5 M.m3 for groundwater sustainability. The results showed that the reduction of water allocation would result in a decrease of 27061 hectares of cultivated land area and a decrease of about 83.5 billion Tooman (local currency) in revenue. In order to compensate for the decrease in income, alternative crops of pistachio and saffron were suggested due to their higher economic efficiency and lower water consumption. In the proposed pattern, 18,000 hectares of saffron or 4473 hectares of pistachio replace the current crops that have the highest percentage of cultivated land in summer vegetables and sugar beet.

Keywords

References

  1. امور منابع آب نیشابور. 1396. گزارش کارشناسی بازدید از شکاف­های دشت نیشابور، صفحه‌های 2تا3.
  2. ایزدی ع.، داوری ک.، علیزاده ا. و قهرمان ب.1387. کاربرد مدل داده­های ترکیبی در پیش­بینی سطح آب زیرزمینی.  مجله آبیاری و زهکشی ایران، دوره 2، شماره2، صفحه‌های 133 تا 143.
  3. بانژاد ح.، و سیفی آ. 1385. کنترل سطح آب زیرزمینی به وسیله تغییر الگوی کشت در دشت همدان – بهار. صفحه‌های 1 تا 7. مجموعه مقالات اولین همایش ملی مدیریت شبکه­های آبیاری و زهکشی 12 الی 14 اردیبهشت، دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران، اهواز.
  4. بنی‌اسدی م.، زارع مهرجردی م.، مهرابی بشرآبادی ح.، میرزایی خلیل آباد ح.، رضایی استخرویه ع.، و حسن‌وند م. 1396. بررسی تغییر الگوی کشت و میزان استخراج منابع آب زیرزمینی با اعمال سیاست­های کاهش مصرف آب در دشت ارزوئیه استان کرمان. مجله اقتصاد کشاورزی، جلد 11، شماره 3، صفحه‌های 111 تا 129.
  5. جوان ج. و فال سلیمان م. 1387. بحران آب و لزوم توجه به بهره­وری آب کشاورزی در نواحی خشک(مطالعه موردی دشت بیرجند)، مجله جغرافیا و توسعه، شماره 11، صفحه‌های 115 تا 138.
  6. جودوی ع.، ضیایی ع.، داوری ک.، ایزدی ا.، شفیعی م.، مجیدی م.، انصاری ح. و قلی زاده سرابی ش. 1395. پیش­بینی وضعیت منابع آب در حوزه­های آبریز با ارائه سامانه پشتیبان تصمیم (DSS) توسط مدل‌سازی هم‌زمان منابع آب سطحی و زیرزمینی: مطالعه موردی حوزه آبریز نیشابور، صفحه‌های 275تا 288. مجموعه مقالات همایش علل و راهکارهای مقابله با بحران کمی و کیفی منابع آب کشور، فرهنگستان علوم، تهران،
  7.  جهاد کشاورزی. 1396. اداره تولیدات گیاهی. آمار‌نامه سال‌های 1395و 1396. نیشابور.
  8. حسنی م. و گلکار ا. 1395. ارزیابی معیارهای الگوی کشت از منظر بهره‌وری آب. فصل‌نامه اندیشکده تدبیر آب ایران، چاپ اول. صفحه‌های 1 تا 25.
  9. حسین زاده م.، بنی حبیب م. و اولاد قره گوز م. 1391.  بهینه‌سازی تخصیص آب و الگوی کشت محصولات کشاورزی با استفاده از برنامه‌ریزی غیرخطی مطالعه موردی استان تهران. صفحه‌های ا تا 7. سومین همایش ملی مدیریت جامع منابع آب، 20 و 21 شهریور، دانشگاه علوم و منابع طبیعی ساری، ساری.
  10. شرکت سهامی آب منطقه­ای خراسان.1397. بانک اطلاعات معاونت مطالعات پایه منابع آب، آمار کمی منابع آب زیرزمینی (چاه، چشمه و قنات) و سطحی محدوده مطالعاتی نیشابور با کد 4738.
  11. عباسی ع. و قدمی م. 1386. تأثیر بهینه­سازی الگوی کشت در کاهش مصرف آب و افزایش درآمد، مطالعه موردی: دشت فریمان - تربت جام. صفحه‌های 1 تا 13. مجموعه مقالات ششمین کنفرانس اقتصاد کشاورزی ایران، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج.
  12. کرامت زاده ع.، چیذری ا.، یوسفی ع. و بلالی ح. 1386. تخصیص بهینه آب و اولویت­بندی مناطق مختلف در مصرف آب )مطالعه موردی سد بارزو). مجله اقتصاد کشاورزی، دوره 1، شماره 2، صفحه‌های 1 تا 23.
  13. منصوری ه. و کهنسال م. 1386. تعیین الگوی بهینه کشت زراعی براساس دو دیدگاه اقتصادی و زیست محیطی. مجله اقتصاد کشاورزی دوره 1، شماره 3، ویژه‌نامه ششمین کنفرانس اقتصاد کشاورزی ایران، صفحه‌های 13 تا 20.
  14. ولایتی س. و توسلی س. 1370، م‍ن‍اب‍ع‌ و م‍س‍ائ‍ل‌ آب‌ اس‍ت‍ان‌ خ‍راس‍ان، م‍وس‍س‍ه‌ چ‍اپ‌ و ان‍ت‍ش‍ارات‌ آس‍ت‍ان‌ ق‍دس‌ رض‍وی‌، مشهد.
    1. Alizadeh, A., Majidi, N., Ghorbani, M. and Mohammadian, F. 2012. Cultivation pattern optimization to balance groundwater resource (case study: Mashhad-Chenaran plain). Iran Irrigation and Drinage, 1: 55- 68.
    2. Rawabdeh, H., Shatanawi, M., Scardigno, A. and Todorovic, M. 2010. Optimization of the cropping pattern in Northern and Southern part of the Jordan Valley under drought conditions and limited water availability. Economics of Drought and Drought Preparedness in a Climate Change Context. Options Méditerranéenes Série A, 95: 199-206.
    3. Khashei-siuki, A, Ghahreman, B. and Kouchakzadeh, M. 2010. Application of Agricultur water allocationand management by PSO optimization technic (Case study: Nayshabur Plaine) Journal of Water and Soil, 1: 292-303.
Journal of Water Research in Agriculture
Volume 33, Issue 3
November 2019
Pages 507-518

Files

Share

How to cite

Statistics