Water Management in Agriculture

Water Management in Agriculture

Optimization Cropping Patterns in Agriculture Wells with Monthly and yearly Water Volume restrictions (case study: Qazvin plain)

Document Type : Original Article

Authors
samane Ehsani kolikand 1
Bijan Nazari 2
Ramezani Etedali, Hadi 2
Abbas Sotoodehnia 2
1 MSC graduate, Department of water Engineering, , Faculty of Engineering and Technology Imam Khomeini International University Qazvin
2 Associate Professor of Water Engineering Department Imam Khomeini international university, Qazvin, Iran
Abstract
Volumetric water delivery is one of the main components of the groundwater balancing plan. In the volumetric water delivery condition, the increase in farmers' income and the optimum use of water should be considered at the same time. The aim of this study was to determine optimum cropping patterns in agriculture wells under volumetric water allocation constraints in the Qazvin plain. In this research, 9 agriculture farms were studied and linear programming was used in the optimization process. The average water productivity in the formal cropping pattern (FCP), optimum cropping pattern with monthly water allocation (OCPM), and optimum cropping pattern with yearly water allocation (OCPY) was estimated at 5283, 9080, and 10570 Rials per cubic meter, respectively. The average productivity in the OCPM and OCPY has increased by 72% and 100%, respectively, compared to the FCP. Also, the average net benefits in the FCP, OCPM, and OCPY were estimated at 52978, 48275, and 88844 thousand Rials per hectare, respectively. The average net benefit in the OCPM has declined by 8.9%, and the average net benefit in the OCPY has increased by 67.7% compared to the FCP that mentioned in water licenses. The average water use in the FCP, OCPM, and OCPY was estimated at 10287, 5150, and 8501 cubic meters in ha, respectively. The average of water use in OCPM and OCPY has declined by 49.9% and 17.4% respectively. The results showed that the formal crop pattern that is mentioned in water licenses of agricultural wells requires a considerable revision and does not conform to volumetric water delivery (allocation) conditions.
Keywords
Optimum cropping pattern
Volumetric water delivery
Water productivity
Water licenses of agricultural wells
Qazvin plain
افراخته، ح.، حجی پور، م. و رومیانی، ا. 1394. بهینه‌سازی الگوی کشت محصولات زراعی در راستای توسعه پایدار (مطالعه موردی: دشت سهل‌آباد). مجله پژوهش و برنامه‌ریزی روستایی. 4 (1): 41-56.
پرهیزکاری، ا. مظفری، م.م. خدادادی، م.ح. پرهیزکاری، ر. 1394. a- بررسی تغییرات اقتصادی الگوی کشت ناشی از تغییرات سطح زیر کشت چغندرقند (مطالعه موردی: دشت قزوین) ، چغندرقند. 31 (1): 92-77.
پرهیزکاری، ا. مظفری، م. م. شوکت فدایی، م. محمودی، ا. 1394. b- کم آبیاری توأم با کاهش آب در دسترس راهکاری برای حفاظت منابع آب در دشت قزوین، حفاظت منابع آب و خاک. 5 (1): 67-80.
رفیعی، و. شوریان، م. عطاریان، ج. 1396. برنامه‌ریزی الگوی کشت بهینه محصولات کشاورزی با استفاده از ترکیب مدل شبیه‌سازی SWAT و الگوریتم بهینه‌سازی جستجوی هارمونی، تحقیقات منابع آب ایران. 13(3): 73-88.
شیر شاهی، ف. بابا زاده، ح. ابراهیمی پاک، ن. خالدیان، م. 1400. بهینه سازی تخصیص آب و الگوی کشت بهینه (مطالعه موردی: دشت قزوین) ، علوم و مهندسی آبیاری دانشگاه شهید چمران اهواز. 44 (4): 93-108.
فلاحی، ا. خلیلیان، ص. و احمدیان، م. 1392. بهینه‌سازی الگوی کشت با تأکید بر محدودیت منابع آب، مطالعه موردی: دشت سیدان- فاروق شهرستان مرودشت، تحقیقات اقتصاد کشاورزی. 5 (2): 91-115.
کاظمی کرانی، ا. ثمره هاشمی، م. گلستانی کرمانی، س. ثمره قاسم شعبجره،م . 1398. ارزیابی و انتخاب بهینه معیارهای الگوی کشت مبتنی بر توسعه پایدار، تحقیقات منابع آب ایران. 15(2): 98 -108.
مادح خاکسار، آ. آینه بند، ا. 1390. طراحی زراعی- اقتصادی الگوی کشت شبکه آبیاری و زهکشی هندیجان با تأکید بر منابع آب ، پژوهش-های زراعی ایران. 9(1): 38-28.
محمدی، ح. بوستانی، ف. و کفیل زاده، ف. 1391. تعیین الگوی کشت بهینه با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی چند هدفه غیرخطی فازی: مطالعه موردی، آب و فاضلاب. (4) : 43-55.
میرزایی، ش. ذاکری نیا، م. شریفیان، ح. شهابی فر، م. 1394. تعیین الگوی کشت بهینه با روش بیشینه- کمینه (MMAS) سیستم مورچگان ( مطالعه موردی: شبکه آبیاری و زهکشی سد گلستان)، نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 1(9): 66-74.
نظری، ب. لیاقت، ع. پارسی نژاد، م. 1399. ارزیابی اثر توسعه سیستم‌های آبیاری، سناریوهای الگوی کشت و کم‌آبیاری بر بهره‌وری آب در شبکه آبیاری قزوین به روش پویایی سیستم‌ها، علوم و مهندسی آبیاری دانشگاه شهید چمران اهواز. 44 (4) : 93-108.
نظری، ب. 1392 مدل سازی پویای شبکه های آبیاری با رویکرد بهره وری آب، رساله دکتری مهندسی آبیاری و زهکشی، دانشکده مهندسی و فناوری کشاورزی، گروه مهندسی آبیاری و آبادانی دانشگاه تهران
 
Francisco, S. R. and Ali, M. 2006. Resource allocation tradeoffs in Manila’s peri-urban vegetable production systems: An application of multiple objective programming. Agricultural Systems. 87(2): 147-168.
Li, M., Guo, P. and Singh, V. P. 2016. An efficient irrigation water allocation model under uncertainty. Agricultural Systems. 144: 46-57.
Sarker, R. and Ray, T. 2009. An improved evolutionary algorithm for solving multi-objective crop planning models. Computers and electronics in agriculture. 68(2): 191-199
Steduto, P., Hsiao, T.C., Raes, D. and Fereres, E., 2009. AquaCrop—the FAO crop model to simulate yield response to water: I. Concepts and underlying principles. Agronomy Journal. 101(3): 426-437.
Zeng, X., Kang, S., Li, F., Zhang, L. and Guo, P. (2010). Fuzzy multi-objective linear programming applying to crop area planning. Agricultural Water Management. 98(1): 134-142.
 
Water Management in Agriculture
Volume 9, Issue 2 - Serial Number 18
February 2023
Pages 31-44