تغییر الگوی کشت بهینه با توجه به ریسک و محدودیت¬های جدید اعمالی شرکت¬آب¬منطقه¬ای  ¬استان¬کردستان (مطالعه موردی مزرعه 200 هکتاری در دشت دهگلان)

تقی زاده, سپیده; نوید, حسین; فعله گری, رضا; فاخری فرد, احمد

فهرست نشریات دارای اعتبار وزارت علوم، تحقیقات و فناوری

تعداد نشریات	45
تعداد شماره‌ها	1,489
تعداد مقالات	18,178
تعداد مشاهده مقاله	58,798,356
تعداد دریافت فایل اصل مقاله	20,283,816

تغییر الگوی کشت بهینه با توجه به ریسک و محدودیت¬های جدید اعمالی شرکت¬آب¬منطقه¬ای ¬استان¬کردستان (مطالعه موردی مزرعه 200 هکتاری در دشت دهگلان)

دانش کشاورزی وتولید پایدار

مقاله 6، دوره 23، شماره 1، اردیبهشت 1392، صفحه 71-84 اصل مقاله (254.36 K)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

سپیده تقی زاده^* ¹؛ حسین نوید²؛ رضا فعله گری³؛ احمد فاخری فرد⁴

¹دانشجوی دکتری گروه مهندسی ماشین¬های کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

²دانشیار گروه مهندسی ماشین¬های کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

³مدرس موسسه آموزش عالی ایرانمهر

⁴استاد گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

چکیده

با توجه به نامناسب بودن پراکندگی زمانی و مکانی ریزشهای جوی در ایران و پایین بودن راندمان آبیاری در کشاورزی، آب به عنوان محدود کنندهترین عامل تولید در کشاورزی مطرح میباشد. به علت گستردگی پهنه‌ی مرزی کشورمان و تنوع اقلیمی مناطق گوناگون، رسیدن به الگوی کشت مناسب که از آن بتوان حداکثر بهره‌برداری را از عوامل ونهادههای تولید به‌ویژه عامل محدود کننده‌ی آب به‌دست آورد ضرورتی انکار ناپذیر است. دشت دهگلان دارای 802 حلقه چاه عمیق و نیمه عمیق میباشد که با مشکل افت سطح آب زیرزمینی روبهرو بوده است. استفاده بیرویه از منابع آب و خشکسالی سالهای اخیر، شرکت آب منطقهای استان کردستان را برآن داشته است که جهت حفظ منابع آبی، محدودیتهایی برای جلوگیری از اضافه برداشت آب چاهها اعمال نماید. مدل موتاد- هدف، حالتی از برنامهریزی ریاضی است که ریسک را وارد تصمیم گیریهای مربوط به برنامهریزی برای فعالیتهای مزرعه میکند. ویژگی اصلی این مدل آن است که ریسک به وسیلة انحراف منفی از یک مقدار بازده (درآمدناخالص)، به صورت مجموع حاصلضرب بازدهیهای انتظاری فعالیتهای جداگانه محاسبه میشود. در این مطالعه، به تجزیه تحلیل الگوی کشت بهینه در شرایط ریسک و در نظر گرفتن محدودیت اعمالی شرکت آب منطقهای کردستان، در سال زراعی 88-1387 پرداخته شده است. نتایج حاصل نشان داد در صورتی که زارع از الگوی کشت بهینه در زمان اعمال محدودیت آب استفاده کند در حداکثر ریسک تنها 2000 هزار ریال نسبت به حالتی که محدودیت آب اعمال نشده است، زیان خواهد دید.

کلیدواژه‌ها

الگوی کشت بهینه؛ دشت دهگلان؛ ریسک؛ مدل موتاد- ¬هدف؛ منابع آب

اصل مقاله

مقدمه

رشد روز افزون جمعیت ومحدودیت منابع موجود، بشر را وادار ساخته است تا با مدیریت صحیح منابع موجود وتخصیص بهینه منابع محدود به نیازهای نامحدود بشری به بهترین نحو ممکن پاسخ دهد. به سبب فعالیت جمع کثیری از جمعیت کشورهای در حال توسعه به خصوص ایران در بخش کشاورزی، اقتصاد این کشورها بطور چشمگیری وابسته به کشاورزی است. برای حفظ منابعی پایدار در کشاورزی انتخاب یک الگوی کشت بهینه که در آن علاوه بر داشتن شرط حداکثر درآمد ممکن برای کشاورز به استفاده صحیح و اصولی از منابع نیز توجه شود ضروری است.آب مهمترین فاکتور برای حفظ تولیدات کشاورزی و تغذیه انسان میباشد (استر و همکاران 2006). تولیدات کشاورزی در سراسر دنیا با توجه به کمیت و کیفیت مقدار آب در دسترس برای آبیاری محدود میشود (تیاگی و همکاران 2005). افزایش تولید محصولات کشاورزی برای تامین غذای لازم برای جمعیت در حال رشد در جهان و به خصوص در بسیاری از کشورهای در حال توسعه فشار زیادی به منابع آبی آورده است (والس و بتچلر 1997). بنابراین نگرشی جدید در خصوص مدیریت منابع آب در بخش کشاورزی ضروری بنظر میرسد. کمبود آب به صورت بالقوه یک موضوع بسیار پر تنش در عرصه سیاست است (آلن 2001). سیاست آبی کشورها در زمینه مدیریت منابع آب کشاورزی عمدتا شامل تهیه یک برنامه زمانی برای عرضه آب موجود در دورههای مختلف کشت گیاهان و تخصیص مناسب آب در طی دوره رشد میباشد (حورایی و ازیز 2001). در اوریسا (هندوستان)، دولت منطقه به منظور توسعه پایدار استراتژیهای مدیریت پایدار آب و زمین در مناطق مرطوب، به برنامهریزی و مدیریت منابع آب مطابق الگوی کشت تولید محصول پرداخته است (ستی و همکاران2006). کشور ایران با متوسط نزولات جوی 260 میلی‌متر در سال از کشورهای خشک جهان و دارای منابع آب محدود است. با توجه به رشد جمعیت در ایران، سرانه منابع آب تجدید‌شونده سالانه که در سال 1335 هفت‌هزار مترمکعب بوده، در سال 1375 به دو هزار مترمکعب کاهش یافته و پیش‌بینی می‌شود که تا سال 1400 به حدود 800 مترمکعب کاهش یابد که پایین‌تر از مرز کم آبی (هزار مترمکعب) می‌باشد. با توجه به تقسیم‌بندی سازمان ملل متحد، در سال مزبور ایران نه‌تنها شرایط تنش و فشار ناشی از کمبود آب را تجربه خواهدکرد، بلکه وارد شرایط کمیابی شدید آب می‌گردد. در سال‌های خشک، از هم‌اکنون شاهد کمبود و بحران آب هستیم که می‌تواند خسارات اقتصادی، تنش‌های اجتماعی- سیاسی و مخاطرات بهداشتی به‌بار آورد (بینام 1388). جدول 1 تفاوت مصرف آب را برای سه محصول در ایران و متوسط جهانی را نشان می دهد (منوچهری 1386).

جدول 1- مقایسه آب مصرفی محصولات کشاورزی در ایران و جهان

	مصرف جهان (M³/ha)	مصرف ایران (M³/ha)
گندم	6500-4500	6400
محصولات جالیزی	10500-7000	17900
چغندر	7500-5500	14000-10000

یکی از اهداف بلند مدت مدیریت راهبردی آب کشور تعادل برقرار کردن بین تقاضای آب موجود با کمترین هزینه ممکن میباشد (بینام 1386). به طور کلی، علاوه بر مدیریت باروری خاک، دواستراتژی عمده زراعی شناخته شده برای افزایش بهرهوری مصرف آب عبارتند از: مدیریت آب و خاک ومدیریت الگوی کشت (وندرئن و همکاران 2000). در سالهای اخیرتحقیقات زیادی در زمینه تعیین الگوی بهینه کشت با در نظر گرفتن منابع آب موجود انجام شدهاست. بهعنوان مثال صفوی و همکاران (2010) با استفاده از برنامهریزی دینامیک فازی به برنامه ریزی مطلوب کشت محصولات با توجه به محدودیت منابع آب سطحی و زیرزمینی منطقه نجف آباد اصفهان که از مناطق نسبتاً کم آب ایران محسوب میشود پرداختند. ادیمو و همکاران (2010) و ادیمو و اتینو (2010) برای به حداکثر رساندن سود خالص کل و میزان تولید محصولات کشاورزی با به حداقل رساندن مجموع آب آبیاری مورد استفاده در آفریقای جنوبی که یکی از کشورهای کم آب جهان میباشد از مدل برنامهریزی کشت بهینه چند منظوره[1] و تک منظوره[2]به همراه الگوریتم دیفرانسیل تکاملی[3] استفاده کردند. نتایج تحقیقات نشان داد که استفاده از مدل کشت بهینه تک منظوره میتواند نتایج بهتری نسبت به استفاده از مدل کشت چندمنظوره ارائه دهد. زایدینگ

و همکاران (2010) بهمنظور مدیریت منابع آب کشاورزی لیانگژو، استان گانسو (در شمال غرب چین) با استفاده از برنامهریزی خطی چندمنظوره فازی[4] به برنامهریزی کشت بهینه منطقه پرداختند. نتایج بهدست آمده از تحقیق نشان داد که راهحلهای ارائه شده توسط برنامهریزی خطی چندمنظوره فازی در مقایسه با برنامهریزی خطی چندمنظوره می تواند رضایت بیشتری در تصمیمگیران با درنظر گرفتن اولویتهای مدیریت در برنامه ایجاد کند و در برنامهریزی و ارائه راه حلهای جایگزین برای پشتیبانی تصمیم گیری بهتر مورد استفاده قرار گیرد. میناودین و همکاران (1997) به ارائه مدل برنامه ریزی آبیاری ماهانه بهمنظور تعیین الگوی بهینه کشت با در نظر گرفتن منابع آبهای زیرزمینی موجود در ساکهاتایی[5] تایلند پرداختند. در این مدل دو هدف، حداکثر کردن سود خالص اقتصادی و حداکثر استفاده بهینه از منابع آب موجود مورد توجه قرار داشتند. جهت تعیین الگوی کشت با توجه به محدودیت منابع از دهه 1960 تاکنون بطور وسیعی از برنامه ریزی خطی استفاده شده است. هدف برنامه ریزی خطی به حداکثر رساندن تابعهدف با در نظر گرفتن تعدادی از محدودیتها (منابع) و متغیرهای تصمیم (فعالیتها) بطور همزمان میباشد (چیذری و قاسمی 1378). غلامی (1382) بااستفاده ازبرنامه ریزی خطی به تعیین تناوب زراعی بهینه با هدف تعیین الگوی بهینه تناوب زراعی برای به دست آوردن درآمدخالص ومقایسه آن باوضع موجود، درمزرعهای 110هکتاری درشهرستان بجنورد پرداخت. در تولید محصولات کشاورزی بدست آوردن ترکیبی از محصولات که بتواند بیشترین درآمد را از مصرف هزینه ثابتی برای زارع داشته باشد و یا کمترین هزینه ایجاد یک درآمد ثابت را در بر داشته باشد، اهمیت ویژهای دارد (ترکمانی و عبدشاهی 1379). علاوه بر این فعالیت در بخش کشاورزی به علت اتکای زیاد به طبیعت و وابستگی آن به عوامل و شرایط جوی و محیطی، فعالیتی همراه با ریسک محسوب شده و علاوه بر آن کشاورزان با مجموعهای از انواع ریسک و نااطمینانی در قیمت محصولات مواجهاند که درآمد آنها را بی ثبات میکند (ویس 1991). ترکمانی (1996) از تحقیقات خود نتیجه گرفت که شدت ریسک با سطح توسعه کشورها معمولاً رابطه منفی دارد، بطوری که در کشورهای جهان سوم تحمل ریسک ناشی از عوامل اقتصادی و طبیعی برای کشاورزان سختتر است. راندهیر و کریشنامورسی (1993) به این نتیجه رسیدند که کشاورزان اکثراً یک درآمد مطمئن، هرچند پایین را، به درآمد بالا و بی ثبات ترجیح میدهند. لین و همکاران (1974) و پاریس (1979) دریافتند که بی توجهی به ریسک در مدل قدیمی برنامه ریزی خطی مزرعه اغلب باعث نتایجی شده که با آنچه کشاورزان در عمل انجام میدهند متفاوت است. به منظور رفع این مشکل و توجه به عامل ریسک، در برنامه بهینه مرزعه مدلهای متعددی ارائه و استفاده شده است، که از آن جمله میتوان به برنامهریزی غیر خطی، مدل فوکوس- لاس^{^[6]}، مدل ریسک نهایی محدود شده، مدل موتاد^{^[7]}، مدل موتاد پیشرفته و مدل موتاد هدف[8]، اشاره نمود. مدل موتاد- هدف در دو دهه اخیر برای تعیین الگوی بهینه کشت بطور گسترده استفاده شده است، بطوری که محققینی چون حورایی و ازیز (2001) برای تعیین الگوی کشت بهینه تحت شرایط کمآبی، کهخا و همکاران (2005) برای تحلیل ریسک در مزارع استان فارس با استفاده از روشهای برنامهریزی ریسکی و دانشور کاخکی و همکارن (2009) برای الگوی کشت دانههای روغنی از مدل موتاد هدف استفاده کردهاند. دشت دهگلان (ئیلان) در استان کردستان واقع است واز طرف شرق به دشت قروه و از سه طرف دیگر به ارتفاعات محدود شده ودارای وسعتی در حدود 627 کیلومتر مربع با شیب ملایم به طرف شمال وشرق گسترش یافته است. دهگلان از نظر کشاورزی غنی و دارای 159963 هکتار اراضی دیم و 14485هکتار آبی میباشد و از چاه های عمیق ونیمه عمیق برای تامین آب این دشت استفاده میشود.

هدف پژوهش حاضر بررسی نهادههای تولید بخصوص محدودیت جدی آب و استفاده از روش برنامه ریزی توام با ریسک در طراحی الگوی کشت زراعی برای یک مزرعه 200 هکتاری در روستای بلبان آباد است. همچنین مقایسهای بین الگوی کشت بهینه قبل و بعد ازمحدودیت منابع آب اعمال شده توسط شرکت آب منطقهای کردستان، انجام شده و زیان وارده محاسبه گردیده است.

مبانی نظری روش تحقیق

مدل موتاد تقریبی خطی از روش برنامهریزی درجه دوم توام با ریسک (QRP)^{^[9]} است که نخستین بار توسط هیزل در سال 1971 ارائه گردید ( فروتن 1381). در این روش، جهت تعیین ریسک هر طرح، بهجای واریانس درآمد از حداقل انحرافات مطلق (MAD)^{^[10]} بازده محصولات از میانگین استفاده میگردد. حداقل شدن مجموع انحرافات منفی بازده ناخالص فعالیتها در هر سال از میانگین بازدههای آن، بر این فرض استوار است که زارع ترجیحات خود را با توجه به میانگین درآمد انتظاری و واریانس درآمد طرحهای مختلف درجه بندی میکند (تاور1983). در حالی که بعضی اوقات زارع در تصمیم گیری، کمترین درآمد مورد انتظار را جهت رفع نیازهای ضروری خود و خانواده خویش، بازپرداخت وام و همچنین حفظ موقعیت اقتصادی خویش در نظر میگیرد، اما بجای حداقل نمودن واریانس درآمد هر سطح از درآمد انتظاری، به دنبال حداکثر کردن درآمد انتظاری خویش در هر سطح مشخص از واریانس درآمد میباشد. به عبارت دیگر هر زارع سعی میکند تا با توجه به درجه ریسک یا خطر پذیری خویش، به حداکثر نمودن درآمد انتظاری خود بپرازد. بر این اساس تاور (1983) مدل موتاد- هدف را ارائه نمود که در آن درآمد مورد انتظار هر طرح به شرط محدودیت روی انحرافات کل از یک هدف درآمدی ثابت، ماکزیمم میگردد. به عبارت دیگر، در این مدل ریسک بجای انحرافات منفی از میانگین، برحسب انحرافات منفی از یک هدف درآمدی ثابت اندازهگیری میشود. مزیت مدل موتاد- هدف بر مدل موتاد در این است که میانگین درآمد، نیازهای اساسی خانوار زارع را به طور کامل تامین نمیکند در حالیکه درآمدهای هدف این قابلیت را دارا میباشد (ترکمانی و عبدشاهی 1379). بنابراین میتوان گفت مدل موتاد- هدف،حالتی از برنامه ریزی ریاضی است که ریسک را وارد تصمیمگیریهای مربوط به برنامه ریزی برای فعالیتهای مزرعه میکند. تابع مطلوبیت فرض شده برای مدل موتاد- هدف به شکل زیر است:

]1[

که در آن t وz سطح درآمد هدفاند. از آنجا که تابع مطلوبیت بالا، صعودی و مقعر درz (و شکسته شده درt) است، پس فرد موردنظر ریسک گریز است. میتوان به بیان دیگر نیز تابع مطلوبیت را به صورت رابطه 2 تعریف کرد:

]2[

U(z)=a +bz+c(z−t) اگر z ≤ T

]3[

z >T اگر U=a + bz

که درآنc وb،a ضرایب تابع و بزرگتر از صفر، Tدرآمدمورد هدف و z متغیرتصادفی میباشد. این تابع، تصمیم گیرندهای را توصیف میکند که نسبت به بازده کمتر از T ریسک گریز است، اما نسبت به بازده بالاتر از T بیاعتناست )کرباسی ١٣٧٩) .(

این مدل را به طور خلاصه به صورت رابطه 4 میتوان نمایش داد.

که درآنE(z) بازده برنامههای انتظاری، بازده انتظاری فعالیتj ام، متغیر تصمیم، احتمال وقوع پیشامد درحالت یا سال h و λ پارامتر ریسک است. مقدارT نیز درآمد خالص کل یا همان هدف مورد انتظار و Yمیانگین انحراف از هدف است )خلیلیان و موسوی ١٣٨٣(. دراین فرمول تابع هدف، بازده مورد انتظاررا حداکثر میکند. معادله١ محدودیتهای تکنیکی را لحاظ مینماید و معادله 2 درآمد رادرحالت ریسک اندازهگیری میکند و درصورتی که کمتر از T باشد، ازطریقY مربوط، به معادله 3 انتقال مییابد. معادله ٣ نیز مجموع انحرافات منفی را بعد از وزن دادن، براساس احتمال وقوع آنها (P) اندازهگیری میکند.

این فرمولبندی،مجموعه جوابهای کارای λ (ریسک) و E (بازده) را برای مقدار معینی از درآمد هدف ایجاد میکند. ازآنجا که مدل موتاد- هدف، تابع هدف ومحدودیتهای خطی دارد با الگوریتم برنامه ریزی خطی قابل حل است. چون کشاورزان یا تصمیم گیرندگان اغلب تمایل دارند بازده خود را حداکثر کنند، استفاده ازمدل موتاد- هدف میتواند بسیار مفید باشد. ازجمله امتیازات مهم دیگر مدل، این است که پاسخهای آن از نوع تصادفی درجه دوم (SSD) است، یعنی برای تصمیم گیرندگان ریسک گریز به طورتصادفی، کارا هستند. روش موتاد- هدف این نقص را دارد که درآن λ و Tهر دو باید مشخص شوند، اگرچه اینکار امکانپذیر و برطرف شدنی است. ازسوی دیگر،مدل موتاد- هدف برای آزمون مبادلات ریسک - بازده^{^[11]}نسبت به سایر روشها پذیرفتنیتر است (سلطانی و همکاران ١٣٧٨(.

	Maximize

	c


]4[	(h=1,2,…,s)

مواد و روشها

دشت دهگلان دارای 802 حلقه چاه عمیق ونیمه عمیق میباشد. خاکهای این منطقه مانند خاک های استان کردستان جوان بوده ومراحل پیدایش خاک را بطور کامل سپری نکرده وچون اکثر این خاکها در تپه ماهورها پدید آمدهاند دارای زهکشی طبیعی خوبی بوده و خطر از نظر شوری آن را تهدید نمیکند. معیشت 60 درصد ساکنین این دشت از بخشهای کشاورزی تامین میشود. در شکل 1 موقعیت جغرافیایی این منطقه مشاهده میشود. از مهمترین محصولات کشاورزی دشت دهگلان میتوان به گندم، جو، سیب زمینی، کلزا و یونجه اشاره نمود. از مشکلات این دشت که ادامه روند فعالیتهای کشاورزی در آن را متوقف ساختهاست تشدید روند افت سطح آبهای زیرزمینی و کاهش حجم ذخایر آبی این منطقه است. براساس آخرین آمار و اندازه گیریهای انجام شدهی ماهانه، چاههای مشاهدهای در دهگلان8 متر نسبت به سال پایه مطالعات (۷۷-1376) افت سطح آب داشته اند (بی نام، 1387). استفاده بی رویه از منابع آب و خشکسالی سالهای اخیر شرکت آب منطقهای استان کردستان را برآن داشته است که جهت حفظ منابع آبی، محدودیت هایی برای جلوگیری از اضافه برداشت آب چاهها اعمال نماید. یکی از راهکارهایی که شرکت برای این منظور ارائه کرده است، خرید و نصب کنتورهای هوشمند آب و برق است که در طول شبانه روز دبی آب برداشتی را کنترل می کند. هدف از نصب این کنتورها کاهش آب مصرفی کشاورزان به 30درصد مقدار فعلی میباشد.

محدودیتهای در نظر گرفته برای مزرعه شامل زمین، آّب (پاییزه، بهاره، تابستانه)، ماشین آلات (پاییزه و بهاره)، سرمایه و نیروی کار میباشد.

این پژوهش در دو مرحله انجام گرفت. الف- استفاده از مدل برنامهریزی توام با ریسک، بدون در نظر گرفتن محدودیت اعمالی شرکت آب منطقهای کردستان. ب- استفاده از مدل برنامهریزی توام با ریسک، با در نظر گرفتن محدودیت اعمالی شرکت آب منطقهای کردستان.

الف- تعیین الگوی کشت با مدلهای توام با ریسک و تعیین اثر ریسک بر تصمیمگیری

براساس مدل موتاد- هدف ارائه شده در قسمت قبل، الگوی بهینه کشت با توجه به ریسک تولید تعیین گردید. همانطور که در جدول 2 مشاهده میشود، متغیرهای تصمیم در مدل موتاد- هدف در برگیرنده پنج متغیر، بترتیب فعالیتهای کشت گندم، جو، ذرت علوفهای، سیب زمینی و کلزا مربوط به سالهای 88 – 1382 میباشند. در مدل موتاد- هدف، هدف حداکثر کردن درآمد انتظاری کل طرح در هر سطح مشخص از ریسک میباشد. مدل موجود شامل پنج محدودیت مربوط به موجودی منابع قابل دسترس میباشد که عبارتند از محدودیتهای زمین، آب، سرمایه، نیروی کار و ماشینآلات که محدودیتهای آب، نیروی کار و ماشینآلات به چند بخش که بیانگر زمانهای بحرانی نیاز محصولات به این منابع است، تقسیم شدهاند. برای مثال محدودیت آب در منطقه در سه زمان حساس یعنی اوایل پاییز (5 مهرتا 15 آبان)، اواخر بهار (15 اردیبهشت تا آخر خرداد) و اوایل تابستان (1تیر تا 15 مرداد) مشاهده گردید که دلیل آن نوع کشت غالب منطقه بوده است. همچنین محصول جو به علت مصرف آن به عنوان غذای دام در الگوی کشت قرار میگیرد و مدیر مزرعه حداقل 20 هکتار را برای تغذیه دام به کاشت این محصول اختصاص میدهد. ضرایب مربوط به این محدودیتها بیانگر نیاز یک هکتار کشت هر محصول به این منابع می باشد و اعداد سمت راست هر یک بیانگر حداکثر منابع در دسترس میباشد. محدودیتهای مربوط به سالهای اول تا هفتم نیز شامل درآمد ناخالص هر فعالیت در سالهای مختلف میباشد. در مدل موتاد- هدف، که ضرایب آن در جدول شماره 2 آمده است، محدودیتهای منابع نسبت به مدل برنامهریزی خطی معمولی تغییری نکرده است. اما از آنجا که هدف مدل حداکثر کردن کل بازده انتظاری طرح است.

شکل1- موقعیت جغرافیایی دشت دهگلان (ئیلان) استان کردستان

لذا مقادیر بازده انتظاری هر رشته فعالیت در تابع هدف وارد شده است. از طرفی با فرض احتمال یکسان برای وقوع در سالهای مختلف، مقدار قرار داده شده است. λ نیز نمایانگر مجموع حاصل ضرب انحرافات منفی در احتمال وقوع آنهاست که همان ریسک طرح محسوب میشود. لذا در مدل موتاد- هدف میتوان با تغییر پارامترهای بازده هدف (T) در سالهای مختلف

جدول 2- ماتریس موتاد- هدف

طرف راست		سال7	سال6	سال5	سال4	سال3	سال2	سال1	کلزا	سیب زمینی		یونجه	جو	گندم
Max		0	0	0	0	0	0	0	800		3100	880	720	1000	تابع هدف
Λ	=	14/0	14/0	14/0	14/0	14/0	14/0	14/0	0		0	0	0	0	بازده انتظاری
200	≥	0	0	0	0	0	0	0	1		1	1	1	1	زمین
245800	≥	0	0	0	0	0	0	0	300		100	500	1100	1400	آب پاییزه (M³)
236500	≥	0	0	0	0	0	0	0	1000		500	4610	2500	3700	آب بهاره(M³)
291600	≥	0	0	0	0	0	0	0	4000		6504	7400	0	700	آب تابستانه(M³)
300	≥	0	0	0	0	0	0	0	4		0	3	4	4.1	ماشین آلات پاییزه(ساعت)
400	≥	0	0	0	0	0	0	0	0		5	1	0	0	ماشین آلات بهاره(ساعت)
100000	≥	0	0	0	0	0	0	0	480		2500	280	400	500	سرمایه
1890	≥	0	0	0	0	0	0	0	4		1	1	5	5	نیروی کار
20	≤	0	0	0	0	0	0	0	0		0	0	1	0	جو
T	≤	0	0	0	0	0	0	1	800		-257.7	875	1700	896.5	سال اول
T	≤	0	0	0	0	0	1	0	606.82		4952	630	600	699.1	سال دوم
T	≤	0	0	0	0	1	0	0	572.7		3140	510.77	532.17	652.98	سال سوم
T	≤	0	0	0	1	0	0	0	495		513	450	532	433	سال چهارم
T	≤	0	0	1	0	0	0	0	412.49		784.24	432.14	504.9	475.1	سال پنجم
T	≤	0	1	0	0	0	0	0	380.7		1925	390.1	471.5	388	سال ششم
T	≤	1	0	0	0	0	0	0	340		1037	380	414.6	377.16	سال هفتم

است. λ نیز نمایانگر مجموع حاصل ضرب انحرافات منفی در احتمال وقوع آنهاست که همان ریسک طرح محسوب میشود. لذا در مدل موتاد- هدف میتوان با تغییر پارامترهای بازده هدف (T) در سالهای مختلف و ریسک طرح (λ)، به طرحهای بهینه مختلفی در سطوح گوناگون ریسک و بازده دست یافت. اضافه بر آن، با ثابت نگهداشتن یکی از پارامترها برای مثال T و تغییر پارامتر دیگر مثلا λ، میتوان طرحهای مختلف را با یکدیگر مقایسه کرد. به این منظور، ابتدا بازده انتظاری در حد معینی ثابت شد و سپس با افزایش ریسک طرح (افزایشλ از صفر تا عددی بزرگ) الگوهای بهینه آزمون گردید و الگوهای بهینه فراوانی به دست آمده که جهت مقایسه، 6 طرح آن در جدول 3 ارائه گردیده است. مدل برنامه ریزی خطی را میتوان با حذف سطرهای سوم وچهارم مدل موتاد- هدف به دست آورد. با حذف محدودیت و به مدل برنامهریزی خطی ساده دست یافتیم.

نتایج و بحث

الف- نتایج مربوط به آنالیز مدل موتاد در جدول 3نشان داده شده است. طبق جدول در 6500000T= با افزایش مقدار ریسک از 0 تا 8000000 تومان، سطح زیر کشت محصولات تغییر میکند و سود نیز افزایش مییابد. ولی با افزایش ریسک از 9500000 تومان، سطح زیر کشت ثابت و سود نیز در مقدار 117580000 تومان تثبیت میشود. طبق شکل 3 شیب نمودار تا ریسک 9500000 تومان تند است، در ادامه ملایمتر میشود و در نهایت در سود 117580000 تومان ثابت می شود. در 9000000T= با افزایش مقدار ریسک از 0 تا 21500000 تومان، سطح زیر کشت محصولات تغییر میکند و سود نیز افزایش مییابد. ولی با افزایش ریسک از 26000000 تومان، سطح زیر کشت ثابت و سود نیز در مقدار 117580000 تومان تثبیت میشود که این مقدار بالاترین سودی که در هر درآمد انتظاری و در مقادیر مختلف ریسک با این نهادهها،
میتوان بدست آورد. طبق شکل 2شیب نمودار تا ریسک 2600000 تومان تند است، در ادامه ملایم تر میشود و در نهایت در سود 117580000 تومان ثابت می شود.

ب- جدول 4مربوط به حالتی است که محدودیت منابع آب شرکت منطقهای اعمال نشده است. براساس نتایج حاصله از برنامه در درآمد انتظاری 65000000 تومان و ریسک 8000000 تومان یونجه با اعمال محدودیت آب کمتر کاشته میشود. با افزایش ریسک رفته رفته کاشت یونجه کم شده و در سود حداکثر به صفر میرسد. دلیل این کم شدن آب مورد نیاز یونجه است که نسبت به محصولات دیگر بالاتر است.

از طرفی کشاورز با ریسکپذیری میتواند به سود بیشتری دست یابد. در 90000T= تا ریسک 2600000 تومان و 6500000T= تا ریسک 9500 با افزایش ریسک سود بیشتر خواهد شد و در نهایت به 118459میرسد. بعد از این نقطه با هر میزان ریسک، سود ثابت خواهد ماند. با افزایش λمشاهده میشود که سطح زیرکشت محصول گندم بالا میرود، درحالی که سطح زیرکشت یونجه و جو پایین میآید. محصول سیبزمینی نیز با افزایش ریسک تغییر چندانی در الگوی کشت ندارد. نکته قابل ذکر این است که سطح زیر کشت محصول کلزا با اعمال محدویت آب و افزایش ریسک ابتدا افزایش و سپس و در ریسک بیشینه صفر میشود.

طبق جدول 4 که مربوط به الگوی بهینه کشت بدون در نظر گرفتن محدودیت آب است؛ کشاورز در شرایط موجود 10 هکتار کلزا زیر کشت میبرد اما با افزایش ریسک سطح زیر کشت کلزا کاهش و به صفر میرسد. طبق نتایج در پرسشنامهای که توسط کشاورزان تکمیل کردند دلیل کاشت کلزا را حمایت دولت (کود، کاشت، برداشت، خرید تضمینی، وام کمبهره) بود.

همچنین در وضع موجود کشاورز اقدام به کشت 30 هکتار گندم میکند که در ریسک پایین نزدیک مدل تخمینی الگوی کشت بدون محدودیت است، اما با اعمال محدودیت جدید آب، مقدار سطح زیر کشت در ریسک کم به 16 هکتار و در ریسک و سود بیشینه به 48 هکتار میرسد.

در جدول شماره 5 به مقایسه روش برنامه ریزی خطی با مدل موتاد- هدف پرداخته شده است. با توجه به نتایج، مشاهده میشود هنگامی که ریسک در بالاترین میزان خود قرار دارد، در هر دو مدل (با محدودیت وبدون محدودیت) جواب بدست آمده در درآمدهای انتظاری گوناگون با جواب برنامه ریزی خطی برابر است. بنابراین میتوان گفت مدل برنامه ریزی خطی حالت خاصی از مدلهای برنامهریزی توام با ریسک است که بالاترین ریسک را دارد. به عبارت دیگر، مدل برنامه ریزی خطی، الگویی ارائه میدهد که ریسک آن در بالاترین حد ممکن است. این امر به دلیل فرضهای این نوع مدل همچون ثابت ماندن قیمت محصولات، هزینه نهادهها وخطی بودن روابط میان متغیرهاست (ترکمانی 1375).

در مجموع با توجه به جداول 3و4 میتوان گفت که اگر از نهادهها در جهت الگوی بهینه کشت استفاده شود علاوه بر افزایش سود در مزرعه مورد نظر، به دلیل استفاده مناسب از منابع کمیاب به خصوص آب، محدودیت اعمالی تاثیر زیادی بر میزان سطح زیر کشت محصولات در سطوح ریسکی پایین نخواهد داشت و تنها اگر کشاورز حاضر به انجام ریسکهای بالا در تولید باشد، و حداکثر درآمد ممکن را بخواهد محدودیت اعمالی آب میتواند موجب کاهش سود کل به مقدار 205 هزار تومان گردد که با توجه به اثرات مفید این طرح در حفظ منابع آب زیرزمینی این مقدار کاهش سود توجیهپذیر به نظر میرسد. بنابراین راهکار شرکت مبنی بر خرید و نصب کنتورهای هوشمند آب و برق که در طول شبانه روز دبی آب برداشتی را کنترل می کند، برای حفظ و توسعه وضعیت کشاورزی در منطقه دهگلان کاری منطقی و سودمند به نظر می رسد.

نتیجه گیری

طبق ماده 17 قوانین آب در برنامه چهارم توسعه مرتبط با صنعت آب به منظور ایجاد تعادل بین تغذیه و برداشت سفره‌های آب زیرزمینی در دشتهای با ترازمنفی، دولت مکلف است با تجهیز منابع مالی مورد نیاز و تمهیدات سازه‌ای و مدیریتی،مجوزهای بهره‌برداری در این دشتها را براساس مصرف معقول [موضوع ماده (19) قانون توزیع عادلانه آب] که با روشهای نوین آبیاری و تغییر الگوی کشت قابل دسترس است، اصلاح نماید به طوریکه تا پایان برنامه چهارم تراز منفی سفره‌های آب زیرزمینی بیست و پنج درصد (25%)بهبود یابد. اساسی‌ترین رمز موفقیت در الگوی کشت، همدلی و همکاری کشاورزان است. همکاری کشاورزان نیز در گروی سود معقول و بهینه میباشد. در این پژوهش سعی شد که کشاورزان با اعمال محدودیت آب کمترین زیان اقتصادی را متحمل شوند. نتایج در این پژوهش نشان داد که میبایستی محصول یونجه با توجه به مصرف بالای آب از الگوی کشت خارج و جای خود را به محصول گندم بدهد. گزینش محصولاتی که از نظر اقلیمی با شرایط منطقه سازگاری کامل داشته و از نظر اقتصادی نیز دارای مزیت بوده و نسبت به محدودیت‌ها و امکانات موجود نیز قابلیت مدیریت سهل‌تری داشته باشد میتواند به کشاورزان در جایگزین کردن یونجه کمک کند. همچنین برای مصرف کمتر آب اولویت‌دهی به گیاهان پاییزه به‌منظور استفاده از بارندگی‌های پاییز، زمستان و بهار سالانه میتواند مفید باشد. از طرفی با توجه به شرایط فعلی مدیریت هدفمند یارانه‌ها در راستای تحقق الگوی کشت می‌تواند در موفقیت اجرای برنامه الگوی کشت نقش ممتازی داشته باشد و فعالیت‌های بخش کشاورزی را در جهت به حداکثر رساندن بهره‌وری و بازدهی تولید هدایت کند.

جدول 3- الگوی بهینه کشت با در نظر گرفتن محدودیت آب اعمالی شرکت آب منطقهای(هزارتومان)

درآمد انتظاری	65000 T=	65000 T=	65000 T=	90000 T=	90000 T=	90000 T=
ریسک	7450=λ	8000=λ	9500=λ	20400=λ	21500=λ	26000=λ
گندم	16.2	25	48	3	16.8	48
جو	32.01	21.9	20	58.9	31	20
یونجه	15.9	13	0	14.8	15.9	0
سیب زمینی	16.07	16.1	17.8	16	16	17.8
کلزا	14.2	16.8	0	2	14	0
بازده طرح	114666	116662	117580	109769	114780	117580

جدول 4- الگوی بهینه کشت بدون در نظر گرفتن محدودیت آب اعمالی شرکت آب منطقهای(هزارتومان)

درآمد انتظاری	وضع موجود	65000 T=	65000 T=	65000 T=	90000 T=	90000 T=	90000 T=
ریسک	-	7450=λ	8000=λ	9500=λ	20400=λ	21500=λ	26000=λ
گندم	30	22	33.4	38.1	3.9	21.9	38.1
جو	20	26.1	20	20	45	27	20
یونجه	20	30	24	21.2	33	30	21
سیب زمینی	14	15	15	15.24	15	15	15.24
کلزا	10	3.7	2.3	0	0	3.7	0
بازده طرح	100000	117054	117054	118459	113224	117042	118459

جدول 5- مقایسه برنامه ریزی خطی با روش موتاد- هدف

رشته فعالیت	برنامه ریزی خطیبا در نظر گرفتن محدودیت اعمالی آب	موتاد- هدف با در نظر گرفتن محدودیت اعمالی آب	برنامه ریزی خطی بدون در نظر گرفتن محدودیت اعمالی آب	موتاد- هدف بدون در نظر گرفتن محدودیت اعمالی آب
گندم	48	48	38.1	38.1
جو	20	20	20	20
ذرت	0	0	21	21
سیب زمینی	17.8	17.8	15.24	15.24
کلزا	0	0	0	0
بازده طرح	117580	117580	118459	118459

پیشنهادها

سیاستهای زیر میتواند به تولید بهینه با میزان آب در دسترس کمک کند:

1- افزایش سطح کشت درمحیط‌های کنترل شده همانند گلخانه‌ها، کشت‌های زیرپلاستیک و ...
و استفاده ازگیاهانی که دوره‌ی رشد آن کوتاه و تطابق بیشتری با پراکنش بارندگی منطقه داشته باشند درکشت بهاره.

2- استقرار سیستم‌های خاک‌ورزی حفاظتی

3- استقرار تسطیح لیزری در اراضی آبیاری سطحی

4- استقرار اراضی آبیاری تحت فشار به ویژه قطره‌ای در اراضی زراعی و باغی

5- کاهش مصرف آب و افزایش بهره‌وری اقتصادی و حفظ منابع پایه

6- کشت گیاهان کم توقع و ارقام گیاهان زودرس پرمحصول

7- بالا بردن سطح آگاهی کشاورزان در مورد پایداری منابع آب برای سهولت پذیرش کنتورهای هوشمند آب.

8- معرفی محصولاتو واریته های جدید توسط جهاد کشاورزی با نیاز آبی کمتر و سود مناسب برای قرار گرفتن در الگوی کشت و حذف محصول یونجه.

ایجاد صنایع تبدیلی و ساخت سردخانه برای کاهش ریسک و امکان کشت محصولات دیگر.

[1]Multi-objective crop planning model

[2]Single-objective crop planning model

[3]Differential evolution algorithm

[4] Fuzzy multi-objective linear programming

[5]Sukhothai

[6]Focus- Loss.

[7]MOTAD

[8]Target MOTAD

1Quadratic Risk Programming

2.Mean Absolute Deviation

1 Risk-Return

مراجع

بینام 1386، سند چشم اندازه توسعه ایران.

بی نام، 1387. گزارش سالانه شرکت آب منطقهای کردستان.

بینام 1388.گزارش سازمان مدیریت منابع آب ایران.

ترکمانی ج، 1375. تصمیم گیری در شرایط عدم قطعیت، کاربرد روش برنامه ریزی مطلوبیت انتظاری مستقیم، ص 152 تا 165 چکیده مقالات اولین کنفرانس اقتصاد کشاورزی ایران ، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زابل.

ترکمانی ج و عبدشاهی ع، 1379. استفاده از روش برنامه ریزی ریاضی چند دوره ای در تعیین الگوی بهینه کشاورزان، فصلنامه علمی– پژوهشی اقتصاد کشاورزی و توسعه، سال هشتم، شماره32، صفحههای 35 تا 55.

خلیلیان ص و موسوی س، ١٣٨٣. ارزیابی ریسکی کاربرد سیستم های آبیاری تحت فشار : مطالعه موردی شهرستان شهرکرد، صفحههای 85 تا 90 مجموعه مقالات اولین کنفرانس مدیریت منابع آب، دانشکده فنی دانشگاه تهران.

چیذری ا و قاسمی ع، 1378. کاربرد برنامه ریزی ریاضی در تعیین الگوی کشت محصولات زراعی. فصلنامه علمی– پژوهشی اقتصاد کشاورزی و توسعه، سال هفتم، شماره28، صفحههای 61 تا 76.

سلطانی غ، زیبایی م و کهخا اع، 1378. کاربرد برنامه ریزی خطی در کشاورزی. نشر سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران.

فروتن ا، 1381، برنامه ریزی ریاضی برای تحلیل اقتصادی در کشاورزی (ترجمه)، انتشارات اجد تهران.

غلامی م، ۱۳۸۲. تعیین تناوب زراعی بهینه با استفاده از برنامه ریزی خطی، مطالعه موردی: مزرعه ۱۱۰ هکتاری در شهرستان بجنورد. مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، سال دهم، شماره 1، صفحههای 17 تا 24.

کرباسی ع، 1379. بررسی اقتصادی سیستمهای آبیاری تحت فشار: مطالعه موردی استان خراسان. رساله دکتری رشته اقتصاد کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس.

منوچهری غ، 1372. مسائل مربوط به الگوی مصرف آب، بولتن کمیسیون آب. صفحههای 4 تا 6.

Adeyemo J, Otieno F. 2010. Differential evolution algorithm for solving multi-objective crop planning model. Agricultural Water Management. 97 (2010) 848–856.

Adeyemo J, Bux F, Otieno F. 2010. Differential evolution algorithm for crop planning: Single and multi-objective optimization model. International Journal of the Physical Sciences. 5 (10): 1592-1599.

Allan J.A. 2001. The middle east water question: Hydropolitics and the Global Economy. I.B. Tauris & Co. Ltd., London, UK, 382 pp.

Anonymous, 2007. Report of The working group on risk management in agriculture for the eleventh five year plan in India.

Daneshvar K M, Youssefzade S and GhodratiAzadi H, 2009. Investigation the substitution capability of oilseeds in cropping pattern. American Journal of Applied Sciences. 6 (12): 1995-2000.

Haouari M, Azaiez M.N. 2001.Theory and methodology optimal cropping patterns under water deficits. European Journal of Operational Research. 130: 133-146.

Kehkha A, Soltani Mohammadi Gh and Villano R, 2005. Agricultural risk analysis in the Fars province of Iran: A risk-programming approach. University of New England, Working Paper Series in Agriculture & Resource Economics 1-16.

Lin W, Dean G and Moore C, 1974. An empirical test of utility versus profit maximization in agricultural production. American Journal of Agricultural Economics. 56: 497-508.

Mainuddin M, Das Gupta A, Onta P.R.1997. Optimal crop planning model for an existing groundwater irrigation project in Thailand. Agricultural Water Management. 33: 43-62 .

Oster J.D, Clothier B.E, Wichelns D. 2006. History of agricultural water management. Agricultural Water Management. 86: 1-8.

Paris Q, 1979. Revenue and cost uncertainty, generalized mean-variance and linear complementarity problem. American Journal of Agricultural Economics. 61: 268-275.

Randhir OT and Krishnamoorthy S, 1993. Optimal crop planning under production risk in tankfed south India Sarms. Indian Journal of Agricultural Economics. 48: 678-687.

Safavi H.R, Alijanian M.A. 2010. Optimal crop planning and conjunctive use of surface water and groundwater resources using Fuzzy dynamic programming. Journal of Irrigation and Drainage Engineering,Doi. 10.161/ASCE-IR/1943-4774.0000300.

Sethi L. N, Panda S. N, Nayak M. K. 2006. Optimal crop planning and water resources allocation in a coastal groundwater basin, Orissa, India. Agricultural of Water Management. 83: 209-220.

Tauer LM, 1983. Target MOTAD. American Journal of Agricultural Economics. 65: 606-610.

Torkamani J, 1996. Decision criteria in risk analysis: An application of stochastic dominance with respect to a function. Iran Agricultural Research. 15: 1-18.

Tyagi N.K, Agrawa A. l., Sakthivadivel R., Ambast S.K. 2005. Water management decisions on small farms under scarce canal water supply: A case study from NW India. Agricultural Water Management. 70: 180-195.

Vanduivennbooden N, Pala M, Studer C, Bielders L, Beukes, D.j. 2000. Cropping systems and crop complementarity in dryland agriculture to increase soil water use efficiency: a review. Netherlands Journal of Agricultural Science. 48: 213-236.

Vieth RG, 1991. An evaluation of selected decission in northern Thailand. Journal of Agricultural and Applied Economics. 28 (2): 381-391.

Wallace J.S., Batchelor C.H. 1997. Managing water resources for crop production. Phil. Trans. R. Soc. London B .352: 937–947.

XieTing Z, ShaoZhong K. FuSheng L, Lu Zh, Ping G. 2010. Fuzzy multi-objective linear programming applying to crop area planning. Agricultural Water Management. 98: (1). 134-142.

آمار

تعداد مشاهده مقاله: 10,706

تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 3,936

سامانه مدیریت نشریات علمی. قدرت گرفته از سیناوب

پیوندهای مفید

آمار

تغییر الگوی کشت بهینه با توجه به ریسک و محدودیت¬های جدید اعمالی شرکت¬آب¬منطقه¬ای ¬استان¬کردستان (مطالعه موردی مزرعه 200 هکتاری در دشت دهگلان)