مدیریت آب در کشاورزی

مدیریت آب در کشاورزی

پیامدهای کاهش آب در بخش کشاورزی و ظرفیت سازگاری به آن از طریق فشرده‏سازی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی تولید و ژنتیک گیاهی ، دانشکده کشاورزی، دانشگاه سراوان، ایران
2 دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران
چکیده
ایران به دلیل داشتن اقلیم خشک و نیمه‌خشک همواره با مشکل کمبود آب مواجه بوده است. در چند دهه اخیر برداشت بیش‌ازحد از منابع آب برای کشاورزی منجر به وقوع پیامدهای محیط زیستی در کشور شده است. برای کاهش آسیب‏ به محیط‌زیست، باید مقدار برداشت آب از منابع کاهش یابد. کاهش مصرف آب در بخش کشاورزی می‏تواند پیامدهایی از قبیل کاهش خودکفایی تولید، افزایش هزینه‏های واردات غذا و بیکاری کشاورزان به دلیل رها کردن اراضی (اراضی غیرقابل آبیاری به دلیل کمبود آب) داشته باشد. در این مطالعه با استفاده از سیستم SEA اقدام به بررسی و کمّی‏سازی پیامدهای کاهش اختصاص آب به بخش کشاورزی و چگونگی مواجه با این پدیده از طریق فشرده‏سازی تولید (یعنی افزایش راندمان آبیاری و رفع خلأ عملکرد) اقدام شد. نتایج این مطالعه نشان داد که در صورت کاهش آب کشاورزی از 86 به 39 میلیارد مترمکعب (به‌عنوان حد ایمن برای جلوگیری از اثرات منفی بر محیط‌زیست) و عدم تغییر در مدیریت تولید محصولات کشاورزی، مقدار تولید آبی از 53/98 میلیون تن به 75/43 میلیون تن، ضریب خودکفایی تولید محصولات گیاهی از 85 درصد به 42 درصد، سطح اراضی زیرکشت آبی از 4/8 به 7/3 میلیون هکتار خواهند رسید. همچنین 16/2 میلیون شغل به دلیل رهاسازی اراضی توسط کشاورزان از بین خواهد رفت. در صورت فشرده‏سازی تولید تا سال 2050 به طوریکه راندمان آبیاری به 60 درصد برسد و عملکرد محصولات به 80 درصد از عملکرد پتانسیل آن‌ها افزایش یابد و با مصرف 39 میلیارد مترمکعب آب، می‏توان در حدود حال حاضر محصولات گیاهی در کشور تولید کرد (52/88 میلیون تن تولید گیاهی در کشت آبی با 39 میلیارد مترمکعب آب در مقایسه با 53/98 میلیون تن با 86 میلیارد مترمکعب آب که با احتساب رفع خلأ در شرایط دیم تولید گیاهی کل 59/109 در مقابل 21/109 میلیون تن فعلی خواهد بود) و مقدار ضریب خودکفایی باوجود کاهش چشمگیر مصرف آب نسبت به شرایط حال حاضر تغییری نکند. بنابراین، فشرده‌سازی یکی از ابزارهای بسیار مهم برای سازگاری با کم‌آبی است که از طریق آن می‌توان از کاهش تولیدات به دلیل کاهش اختصاص منابع آب آبیاری به کشاورزی جلوگیری کرد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Consequences of Water Reduction in Agricultural Sector and its adaptation capacity through Intensification

نویسندگان English

Seyedreza Amiri 1
Seyedmajid Alimagham 2
Afshin Soltani 2
Shahrzad Karimi 2
1 Department of Production Engineering and Plant Genetics, Faculty of Agriculture, University of Saravan, Iran
2 Faculty of Plant Production, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Iran
چکیده English

Iran, due to its arid and semi-arid climate, has always faced the problem of water scarcity. In recent decades, over-harvesting of water resources for agriculture has led to environmental consequences in the country. To reduce environmental damage, the amount of water withdrawal from resources should be reduced. Reducing water consumption in the agricultural sector could result in consequences such as reducing self-sufficiency in production, increasing food import costs, and unemployment of farmers due to abandoning land (unirrigable land due to lack of water). In this study, the SEA system was used to examine and quantify the consequences of reducing water allocation to agricultural and how to address this phenomenon through intensification (that is, increasing the irrigation efficiency and eliminating the yield gap). The results of this study showed that if agricultural water use were reduced from 86 to 39 billion cubic meters (as a safe threshold to prevent negative effects on the environment) if agricultural production management remained unchanged, the amount of irrigated production would decrease from 98.53 to 43.75 million tons, the self-sufficiency coefficient for plant production would decrease from 85% to 42%, and the area of irrigated land would shrink from 8.4 to 3.7 million hectares. Also, 2.16 million jobs would be lost due to farmers abandoning their lands. However, if production intensification is implemented by 2050, with irrigation efficiency reaches 60% and the yield of crops increases to 80% of their potential yields, and with the water withdrawal of 39 billion cubic meters, it would be possible to produce roughly the same amount of plant products in the country as currently (88.52 million tons of irrigated crops with 39 billion cubic meters of harvested water compared to current 98.53 million tons with 86 billion cubic meters of harvested water; considering the bridging yield gap under rainfed condition, the total plant production will be 109.59 compared to current 109.21 million tons) and the value of the self-sufficiency coefficient will not change despite the significant reduction in water withdrawal compared to the current conditions. Therefore, intensification is a very important tool for adapting to water scarcity, through which production declines due to reduced water allocation to agriculture can be prevented.

کلیدواژه‌ها English

Abandoned land
Climate change
Import cost of agricultural products
Unemployment
  1. ترابی، ب.، سلطانی، ا.، گالشی، س.، زینلی، ا. و کرگهی، ک. 1392. اولویت عوامل ایجاد خلأ عملکرد گندم در منطقه گرگان. مجله الکترونیک تولید گیاهان زراعی، 6 (1): 189-171.

    حجارپور، ا.، سلطانی، ا. و ترابی، ب. 1394. استفاده از آنالیز خط مرزی در مطالعات خلأ عملکرد: مطالعه موردی گندم در گرگان. تولید گیاهان زراعی، 19: 101-86.

    عباسی، ف.، عباسی، ن.، و توکلی، ع. 1396. بهره‏وری آب در بخش کشاورزی؛ چالش‏ها و چشم‏اندازها. نشریه آب و توسعه پایدار، 4 (1): 144-141.

    مسگران، م.ب. و آزادی، پ. 1397. برنامه ملی سازگاری با کم‌آبی در ایران. معاونت امور اقتصادی و هماهنگی بودجه، امور اقتصاد مقاومتی و شورای اقتصاد. سازمان برنامه‌وبودجه کشور، مرکز اسناد، مدارک و انتشارات. 44 ص.

    ناصری، ا.، عباسی، ف.، و اکبری، م. 1396. برآورد آب مصرفی در بخش کشاورزی به روش بیلان آب. تحقیقات مهندسی سازه‏های آبیاری و زهکشی. 18 (68): 32-17.

    نجفی راد، و. 1393. بررسی خلأ عملکرد کلزا در منطقه علی‏‏آباد کتول. پایان‌نامه کارشناسی ارشد گروه زراعت دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد گرگان.

    نه‏بندانی، ع.، سلطانی، ا.، زینلی، ا.، حسینی، ف.، شاه‏حسینی، ع.، مه ماندویی، م. 1396. خلأ عملکرد سویا در منطقه گرگان و علی‏آباد کتول با استفاده از روش آنالیز خط مرزی. بوم‌شناسی کشاورزی. 9 (3): 766-760.

    Abbaspour, K.C., Faramarzi, M., Ghasemi, S.S. and Yang, H. 2009. Assessing the impact of climate change on water resources in Iran. Water resources research, 45(10): 1-16.

    Broomandi, P., Dabir, B., Bonakdarpour, B. and Rashidi, Y. 2017. Identification of dust storm origin in South–West of Iran. Journal of Environmental Health Science and Engineering, 15(1): 1-16.

    Dehghani, M., Zoej, M.J.V., Entezam, I., Saatchi, S.S. and Shemshaki, A. 2010. Interferometric measurements of ground surface subsidence induced by overexploitation of groundwater. Journal of Applied Remote Sensing, 4(1): 041864.

    Deihimfard, R., Rahimi-Moghaddam, S., Collins, B. and Azizi, Kh. 2022. Future climate change could reduce irrigated and rainfed wheat water footprint in arid environments. Science of the Total Environment, 807: 150991. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.150991

    Fischer, R. A. 2015. Definitions and determination of crop yield, yield gaps, and of rates of change. Field Crops Research, 182: 9-18.

    Foley, J.A., Ramankutty, N., Brauman, K.A., Cassidy, E.S., Gerber, J.S., Johnston, M., Mueller, N.D., O’Connell, C., Ray, D.K., West, P.C. and Balzer, C. 2011. Solutions for a cultivated planet. Nature, 478(7369): 337.

    Gerivani, H., Lashkaripour, G.R., Ghafoori, M. and Jalali, N. 2011. The source of dust storm in Iran: a case study based on geological information and rainfall data. Carpathian Journal of Earth and Environmental Sciences, 6: 1-15.

    Hojjati, M.H. and Boustani, F. 2010. An assessment of groundwater crisis in Iran, case study: Fars province. World Academy of Science, Engineering and Technology, 70: 476-480.

    Lashkaripour, G.R. and Ghafoori, M. 2011. The effects of water table decline on the groundwater quality in aquifer of Torbat Jam Plain, Northeast Iran. International Journal of Emerging Sciences, 1(2): 140-153.

    Madani, K. 2014. Water management in Iran: what is causing the looming crisis? Journal of environmental studies and sciences, 4(4): 315-328.

    Madani, K., AghaKouchak, A. and Mirchi, A. 2016. Iran’s socio-economic drought: challenges of a water-bankrupt nation. Iranian Studies, 49(6): 997-1016.

    Pretty, J., Toulmin, C. and Williams, S. 2011. Sustainable intensification in African agriculture. International journal of agricultural sustainability, 9(1): 5-24.

    Ray, D.K., Mueller, N.D., West, P.C. and Foley, J.A. 2013. Yield trends are insufficient to double global crop production by 2050. PloS one, 8(6): 66428.

    Schils, R., Olesen, J.E., Kersebaum, K.C., Rijk, B., Oberforster, M., Kalyada, V., Khitrykau, M., Gobin, A., Kirchev, H., Manolova, V. and Manolov, I et al. 2018. Cereal yield gaps across Europe. European journal of agronomy, 101:109-120.

     Soltani, A., Alimagham, S. M., Nehbandani, A., Torabi, B., Zeinali, E., Zand, E. and van Ittersum, M. K. 2020a. Future food self-sufficiency in Iran: A model-based analysis. Global Food Security, 24, 100351. doi:10.1016/j.gfs.2020.100351

    Soltani, A., Alimagham, S. M., Nehbandani, A., Torabi, B., Zeinali, E., Zand, E. Ghassemi, S., Vadez, V., Sinclair, T.R. and van Ittersum, M.

     

    1. 2020b. Modeling plant production at country level as affected by availability and productivity of land and water. Agricultural Systems, 183:102859-102864.

    Soltani, E., Soltani, A., Alimagham, M. and Zand, E. 2021. Ecological footprints of environmental resources for agricultural production in Iran: a model-based study. Environmental Science and Pollution Research, 28 (48): 68972–68981.

    Sylvester-Bradley, R. 2010. Targets, traits and technologies to achieve sustainable productivity with arable crops in the UK. Aspects of Applied Biology, (105):107-114.

    Tilman, D., Balzer, C., Hill, J. and Befort, B.L. 2011. Global food demand and the sustainable intensification of agriculture. Proceedings of the National Academy of Sciences, 108(50): 20260-20264.

    Torabi, B., Soltani, A., Galeshi, S., and Zeinali, E. 2011. Assessment of yield gap due to nitrogen management in wheat. Australian Journal of Crop Science, 5 (7): 879-84.

    Torkamanitombeki, H., Rahnamarad, J. and Saadatkhah, N. 2018. Groundwater chemical indices changed due to water-level decline, Minab Plain, Iran. Environmental earth sciences, 77(7): 256-269.

    Twomlow, S., Rohrbach, D., Dimes, J., Rusike, J., Mupangwa, W., Ncube, B., Hove, L., Moyo, M., Mashingaidze, N. and Mahposa, P. 2011. Micro-dosing as a pathway to Africa’s Green Revolution: evidence from broad-scale on-farm trials. In Innovations as key to the green revolution in Africa (pp. 1101-1113). Springer, Dordrecht.

    Van Ittersum, M.K., Cassman, K.G., Grassini, P., Wolf, J., Tittonell, P. and Hochman, Z. 2013. Yield gap analysis with local to global relevance—a review. Field Crops Research, 143: 4-17.