Application of Two-Stagesmulti-Objective Fuzzy linear Programming Model to develop Optimal Cropping pattern (Case study: Central District of Mashhad)

Document Type : Research Article

Authors

• F. Baradaran Sirjani
• M.R. Kohansal
• M. Sabouhi

Ferdowsi University of Mashhad

https://doi.org/10.22067/jead2.v0i0.40384

Abstract

Optimal allocation of water resources is an essential service in agriculture that must be considered by farmers. One of the most significant factors in optimal allocation of water resources in agriculture is to define optimal farm cropping pattern. In this study, in order to determine optimal cropping pattern and water resources allocation in central district of Mashhad city (Toos village), the two-stages multi-objective fuzzy linear programming was used. The required data was collected through interviews with farmers of the study area and filling in 116 questionnaire using simple random sampling during the years 2012-2013.The results indicated that, optimal values in the two-stage multi-objective fuzzy linear programming model for maximizing gross margin is 239420100 Rials, for utilizing organic fertilizers is 3867.19 Kg, and for minimizing the consumption of irrigation water is 53645.62 square meters, which were modified in the second phase. The objective amount of chemical fertilizer was 817.80 kg., having no change in the second phase. The cropping pattern will be optimized, if the most area under cultivation being allocated to potato, then to barley, wheat, t, onion and sugar beet, while tomato and corn cultivation being removed. Results illustrate that, two-stage multi-objective fuzzy linear programming model in comparison with multi-objective fuzzy linear model yield better results in defining optimal cropping pattern and allocation of irrigation water to the study area.

Keywords

• cropping pattern
• Water Resources
• Two- stage smulti-objective fuzzy linear programming

20.1001.1.20084722.1393.28.4.8.5

References

1- باریکانی ف.، احمدیان م.، خلیلیان ص. و چیذری ا.م. (1391).استفاده تلفیقی پایدار از منابع آب سطحی و زیرزمینی در تعیین الگوی بهینه کشت دشت قزوین. اقتصادکشاورزی و توسعه.20(77): 68-80.

2- بوستانی ف. و محمدی ح. 1390. تعیین الگوی بهینه بهره برداری با تأکید بر اهداف زیست محیطی در شهرستان فسا با استفاده از برنامه ریزی چند هدفی و فازی. فصلنامه اقتصاد کشاورزی و توسعه. 19(75): 1-38.

3- پاکدامن م. و نجفی ب. 1388. کاربرد برنامه ریزی ریاضی چند هدفی قطعی و فازی در تعیین الگوی بهینه‌ی کشت: مطالعه‌ی موردی دشت نیلاب در استان اصفهان. مجله تحقیقات اقتصاد کشاورزی. 1(2): 121-135.

4- رستگار پور ف. و صبوحی م. 1391. برنامه ریزی کسری خاکستری یک رهیافت تجربی جدید در کشاورزی پایدار مطالعه موردی: شهرستان قوچان. نشریه دانش کشاورزی و تولید پایدار. 22(1): 127-137.

5- رضایی م. و همکاران. 1386. مطالعه بهترین شیوه مدیریت آبیاری و ارقام برنج مناسب شرایط خشکسالی در شبکه ی آبیاری گیلان. مجموعه مقالات اولین همایش سازگاری با کم آبی، تهران.

6- سیمای آب استان. 1392. شرکت آب منطقه ای استان خراسان رضوی.

7- فال سلیمان م. و چکشی ب. 1390. نقش مدیریت بهینه ی مصرف آب کشاورزی جهت افزایش بهره وری و پایداری منابع آب دشت های بحرانی در نواحی خشک و کم آب کشور. نشریه جغرافیا و توسعه ناحیه ای. (16): 199-218.

8- کهنسال م.ر. و سروری ع.ا. 1392. تعیین الگوی بهینه کشت محصولات عمده زراعی استان خراسان رضوی با استفاده از برنامه‌ریزی خطی چند هدفه فازی و تابع عضویت هذلولی. اقتصاد کشاورزی و توسعه. 21(82): 131-151.

9- مجیدی ن.، علیزاده ا. و قربانی م. 1388. تعیین الگوی بهینه همسو با مدیریت منابع آب مشهد-چناران. مجموعه مقالات همایش ملی: الگوهای توسعه پایدار در مدیریت آب.

10- محمدیان ف.، شاهنوشی ن.، قربانی م. و عاقل ح. 1389. تدوین الگوی زراعی پایدار در دشت فریمان- تربت جام. مجله اقتصاد کشاورزی. 4(2): 1-4.

11- محمدیان ف.، علی زاده ا.، نیریزی س. و عربی ا. 1387. طراحی الگوی زراعی پایدار با تأکید بر مبادله ی مجازی: مطالعه موردی دشت فریمان- تربت جام. مجله آبیاری و زهکشی ایران. 2(1): 109-126.

12- Bellman R.E., and Zadeh L.A. 1970. Decision making in a fuzzy environment. Management Science, 17b: 209–215.

13- Daneshvar Kakhki M., Shahnoushi N., and Salehi Reza Abadi F. 2009. The determination of optimal crop pattern with aim of reduction in hazards of environmental. American Journal of Agricultural and Biological Sciences, 4: 305- 310.

14- Fasakhodi A., Nouri H., and Amini M. 2010. Water resources sustainability and optimal cropping pattern in farming systems; a multi-objective fractional goal programming approach. Water Resource Management, 24:4639–4657.

15- Gupta A.P., Harboe R., and Tabucanon M.T. 2000. Fuzzy multiple criteriadecisionmaking for crop area planning in Narmada river basin. Agricultural System, 63:1-18.

16- Houng G.H., Li Y.P., Yang Z.F., and Nie S.L. 2008. IFMP: Interval fuzzy multi stage programming for water resources management under uncertainty. Resources, Conservational Recycling, 52: 800-812.

17- Kang S., Zeng X., Li F., Zhang L., and Guo P. 2010. Fuzzy multi-objective linear programmingapplying to crop area planning. Agricultural Water Management, 98:134-142.

18- Liang T.F. 2006. Distribution planning decisions using interactive fuzzy multiobjective linear programming. Fuzzy Sets and Systems, 157 :1303 – 1316.

19- Mutnuru S.R., Ahsan N., and Hassan Q. 2013. Application of optimization modeling in sustainable agricultural and water resources: a case study. International Journal of Civil. Structural. Enviromental and Infrastructure Engineering Research and Development, ISSN:2249-6866.

20- Regulwar D.G., and Gurav J.B. 2013. Two-phase multi objective fuzzy linear Programming approach for sustainable irrigation planning. Journal of Water Resource and Protection, 5: 642-651.

21- Sakawa M. 1989. Fuzzy Sets and Interactive Multi objective Optimization. Plenum Press, New York.

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

23- Zeng X., Kang S., Li L., Zhang L., and Guo. 2010. Fuzzy multi- objective linear programming applying to crop area planning. Agricultural Water Management, 98:134-142.

24- Zimmerman H.J. 1978. Fuzzy programming and linear programming with several objective function. Fuzzy Set and Systems, 1p: 45-55.

25- Zimmerman H.J. 1985. Fuzzy Set Theory and Its Applications. Kluwer Academic Publishers.