Management of Natural Ecosystems

Management of Natural Ecosystems

Cultivated Land Optimization of Khanmirza Region Considering the Future Limitations of Water Resources

Document Type : Original Article

Authors
1 Associate Professor, Department of Nature Engineering, Faculty of Natural Resources and Earth Sciences, Shahrekord University, Shahrekord, Iran.
2 M.Sc. Department of Nature Engineering, Faculty of Natural Resources and Earth Sciences, Shahrekord University, Shahrekord, Iran.
Abstract
Population growth, need to produce food and limitation of suitable agricultural lands, increase the importance of land use planning and optimization. Considering the increase in demand for groundwater resources due to the development of agriculture in Khanmirza region, optimizing of land use and water consumption is necessary as an effective strategy to conserve resources and achieving sustainable development. The purpose of this research is Optimization of cultivated area in order to Less use of water and land inputs along with more profitability from agriculture. Needed data of cultivated area, amount of water consumption, amount of production, yield and related costs were obtained from 24 major crops cultivated in the region. optimization equations with the two goals of reducing water consumption and increasing income was formulated considering three scenarios and then the optimization equations were solved. Based on the results, optimization aimed at reducing water consumption in three defined scenarios predicted a 39%, 59% and 54% reduction in water consumption, respectively. Optimization aimed at increasing income and reducing water consumption predicted respectively 43%, 45% and 39% of the current water consumption for three mentioned scenarios. It is expected that the optimal combination, having the aim of increasing profit and reducing water consumption will be 3, 3.2 and 3.2 times more profitable than the current combination.
Keywords
Subjects

آقارضی، ح.، مردیان، م.، داوودی راد، ع.، و نیک نامی، د.(1394). تحلیل حساسیت توابع هدف در مدل برنامه‌ریزی خطی به منظور بهینه‌سازی کاربری اراضی حوضة آبخیز آدینه مسجد. مرتع و آبخیزداری، (4)68،‌ 808-795.
احمدزاده کلیبر، ف. (1401). بهینه‌سازی سطح زیر کشت بر اساس حجم مخزن و شرایط کمبود آب قابل دسترس (مطالعه موردی: پایاب سد ارسباران). دانش آب و خاک، (1)32، 1-14.
اسمعیل‌پوراسطرخی، ه.، کریمی، م.، علی‌محمدی سراب، ع.، و داوری، ک. (1396). برنامه‌ریزی کشت محصولات کشاورزی با استفاده از روش‌های بهینه‌سازی مکانی (مطالعه موردی: اراضی جنوب شهرستان‌های برخوار، شاهین شهر و اصفهان). مهندسی فناوری اطلاعات مکانی، (2)5، 33-19.
بهادری، م.، جولایی، ر.، اشراقی، ف.، و رضایی، ا. (1398) . بهینه‌یابی الگوی کشت محصولات زراعی شهرستان ری با توجه به مخاطره. اقتصاد کشاورزی و توسعه، (107)27، 133-163.
پورمحمد، ی.، موسوی بایگی، م.، علیزاده، ا.، ضیائی، ع.، و بنایان اول، م. (1396). برآورد بهره‌وری آب محصولات عمده دشت نیشابور و بهینه‌سازی سطح زیر کشت محصولات. آب و خاک، (1)31، 126-112.
جلیلی، خ.، صادقی، ح.، و نیک کامی، د. (1385). بهینه‌سازی کاربری اراضی در حوزه‌های آبخیز به منظور کمینه‌سازی فرسایش خاک با استفاده از برنامه‌ریزی خطی (مطالعه موردی: حوزه آبخیز بریموند، کرمانشاه). علوم وفنون کشاورزی و منابع طبیعی. (4)10، 27-15.
داورپناه، ش.، هاشمی بناب، ص.، و خداوردیزاده، م. (1397). تعیین الگوی کشت محصولات زراعی همسو با کشاورزی پایدار با رویکرد برنامه‌ریزی کسری خطی چند هدفی (مطالعه موردی: شهرستان اردبیل). دانش کشاورزی و تولید پایدار، (3)28، 304-293.
سروریان، ج.، و سلیمانی، پ. (1400). بهینه‌سازی الگوی کشت محصولات کشاورزی دشت مهران بر اساس محدودیت‌های منابع آب، سطح زیرکشت و تنوع زیستی. مدیریت آب و آبیاری، (4)11، 738-725.
شرکت آب منطقه‌ای استان چهارمحال و بختیاری. (1394). گزارش فنی پیشنهاد تمدید ممنوعیت محدوده جوانمردی. 104ص.
شرکت آب منطقه‌ای استان چهارمحال وبختیاری. (1388). مطالعات تعیین حداکثر عمق کف‌شکنی چاه‌ها در دشت‌های ممنوعه استان چهارمحال و بختیاری. 60ص.
ضیایی جزی، د. (1396). استفاده از برنامه‌ریزی دو سطحی خطی در انتخاب ترکیب بهینه کاربری اراضی در حوزه آبخیز بهشت آباد. رساله دکتری آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه شهرکرد، ایران، 200ص.
قدوسی، ح.، و مرسلی، س. (1395). کاربـرد برنـامه‎ریزی خطی در بهینه‎سازی سطح زیرکشت حوزه آبخیز اهرچای در ‏شرایط موجود و توسعه. مهندسی و مدیریت آبخیز، (3)8، 248-255.
مرادی، ح.، جلیلی، خ.، و بزرگ حداد، ا.‌ (1396). بهینه‌سازی تخصیص اراضی و آب آبیاری مبتنی بر دیدگاه بیلان آب با استفاده از برنامه ریزی خطی (مطالعه موردی: دشت اسلام آباد غرب). آب و خاک، (2) 31، 385-372.
مردانیان، س.، زارع بیدکی، ر.، و عبدالهی، خ. (1399). تخصیص بهینه منابع آب حوزه آبخیز خانمیرزا با استفاده از مدل WEAP، علوم و مهندسی آبخیزداری، (4)14، 19-11.
مروج الاحکامی، ب.، اکرامی، م.، زارع، ش.، وظیفه شناس، م.، اسمعیل زاده حسینی، س. ع.، و رحیمیان، م. ح. (1402). بهینه‌سازی الگوی کشت محصولات زراعی و باغی عمده در استان یزد. مهندسی آبیاری و آب ایران، آماده انتشار. .doi: 10.22125/iwe.2023.383494.1707
یاراحمدی، ج.، نیک نامی، د.، شهنوازی، ع.، و صادق زاده، م. (1397). بهینه‌سازی کاربری اراضی بخشی از دامنه‌های جنوبی حوزه آبخیز اهرچای. مهندسی و مدیریت آبخیز، (1)10، 57-43.
Benli, B., and Kodal, S. (2003). Anon-linear for farm optimization with adequate and limited water supplies Application to the South-east Anatolian Project (GAP) Region. Agricultural Water Management, 62, 187-203.
Gebre, S.L., Van Orshoven, J., and Cattrysse, D. )2023(. Optimizing the Combined Allocation of Land and Water to Agriculture in the Omo-Gibe River Basin Considering the Water-Energy-Food-Nexus and Environmental Constraints. Land, 12, 412.
Gil, A.F., Sánchez, M.G., Castro, C., and Pérez‐Alonso, A. (2023). A mixed‐integer linear programming model and a metaheuristic approach for the selection and allocation of land parcels problem. International Transactions in Operational Research, 30(4), 1730-1754.
Nikkami, D. (1999). Optimizing the management of soil erosion using GIS. Ph. D. Thesis, Concordia University, 108p.
Randhir, T.O., O’Connor, R., Penner, P.R., and Goodwin, D.W. (2001). A watershed-based land prioritization model for water supply protection. Forest ecology and management, 143(1-3), 47-56.
‏Wang, J., Qin, T., Xizhi L., Ni, Y., Zhang, Q., and Ma, L. (2023). Study on optimal and joint allocation of water and land resources for the multiple objectives. Water Resources Management, 37, pp.1241-1256.
Yao, J., Zhang, X., and Murray, A.T. (2018). Spatial optimization for land-use allocation: accounting for sustainability concerns. International Regional Science Review, 41(6), 579-600.

  • Receive Date 23 January 2024
  • Revise Date 12 April 2024
  • Accept Date 13 April 2024