تعیین الگوی کشت و سبد بهینه مصرف انرژی مورد نیاز در پمپاژ آب آبیاری (مطالعه موردی: اراضی شمال ایران)

نوع مقاله : مقالات پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری- دانشکده مهندسی راعی- گروه اقتصاد کشاورزی

2 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری- هیات علمی- گروه اقتصاد کشاورزی

3 گروه اقتصاد کشاورزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

چکیده

محدود بودن منابع انرژی فسیلی و مشکلات ناشی از انتشار گازهای گلخانه‌ای حاصل از آن، ضرورت مصرف انرژی‌های تجدیدپذیر را بر همگان روشن ساخته است. بر همین اساس در تحقیق حاضر سعی شده است، با استفاده از مدل چندهدفه، الگوی کشت بهینه زراعی و سبد بهینه مصرف انرژی در اراضی کشاورزی به­گونه­ای که منافع حاصل از تولید محصولات زراعی کشاورزان با تکیه بر استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر و کاهش مصرف سوخت منابع انرژی فسیلی مورد استفاده در سیستم آبیاری، تعیین شود. جامعه آماری پژوهش، زارعین منطقه بیشه جنوبی شهرستان بابل می‌باشند. داده­های مربوطه از طریق اداره جهاد کشاورزی منطقه و سازمان ساتبا، در سال 1400 به صورت خام جمع‌آوری شد. نتایج مطالعه، در وضعیت ترکیب انرژی تجدیدپذیر با انرژی فسیلی در پمپاژ آب آبیاری، کشت محصولات شالی طارم، شالی شیرودی، سویا، و ذرت به­ترتیب با سطح کشت 44/0، 30/0، 16/0 و 10/0 در هکتار را به­عنوان مقادیر بهینه پیشنهاد می­کند. با اجرای الگوی پیشنهادی، سود زارعین منطقه به­ازای هر هکتار از 49/536 به 41/538 میلیون ریال نسبت به وضعیت عدم لحاظ انرژی تجدیدپذیر در الگوی جاری، افزایش می­یابد. سبد بهینه مصرف انرژی به­صورت ترکیب به­کارگیری انرژی خورشیدی و انرژی فسیلی، 2690 کیلووات ساعت به­دست آمد، که از این مقدار، 82 درصد به انرژی فسیلی و 18 درصد به  انرژی خورشیدی اختصاص دارد. همچنین، براساس نتایج، با انتخاب سیستم پمپ ترکیبی فسیلی-خورشیدی و همچنین کاهش سطح کشت شیرودی و افزایش سطح طارم، سویا و ذرت نسبت به الگوی فعلی منطقه در شرایط عدم استفاده از انرژی تجدیدپذیر به­عنوان منبع سوخت آبیاری، 18 درصد از میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای صرفه­جویی خواهد شد. لذا، تشویق و حمایت دولت از کشاورزان در زمینه استفاده از منابع انرژی­های تجدیدپذیر در تأمین سوخت کشاورزی می‌تواند در کاهش زیان­های محیط­زیستی ناشی از کشاورزی نقش به­سزایی داشته باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  1. Adama, G., Jimoh, D., & Otache, M. (2020), Optimization of irrigation water allocation framework based on genetic algorithm approach. Journal of Water Resource and Protection, 12, 316-329.
  2. Agriculture Jahad of babol city, (2021). https://doi.org/4236/jwarp.2020.124019
  3. Alam, M., Bell, R., & Biswas, W. (2019), Increases in soil sequestered carbon under conservation agriculture cropping decrease the estimated greenhouse gas emissions of wetland rice using life cycle assessment. Journal of Cleaner Production, 224, 72-87. https://doi.org/1016/j.jclepro.2019.03.215
  4. Ameri, M., Magdsabeti, A., & Norozi, M. (2005). Economic feasibility study of using solar pumps in Kerman province". 13th Annual Conference on Mechanical Engineering, Isfahan University of Technology. (In Persian)
  5. Bartzas, G., & Komnitsas, K. (2018). Energy flow analysis in agriculture; the case of irrigated pistachio production in Greece. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 2, 73-80. https://doi.org/1016/j.seta.2018.06.007
  6. Baghrian, A., Saleh, A., & Pikani, Gh. (2007). Optimization of cultivation pattern in Kazerun region using linear programming method. The sixth biennial conference of the Iranian Agricultural Economics Association. Mashhad. 8 and 9 November. (In Persian)
  7. Dayer, J., & Desjardins, L. (2003). The impact of farm machinery management on the greenhouse gas emissions from Canadian agriculture. Journal of Sustainable Agriculture, 22, 59-74. https://doi.org/1300/J064v22n03_07
  8. Dastan, S., Soltani, A., Noor Mohammadi, G.H., & Madani, H. (2013), Global warming potential of carbon dioxide emissions and energy consumption in the paddy planting. Journal of Agricultural Ecology, 6(4), 823-835. (In Persian with English abstract)
  9. El-Gafy, I. (2017). Water–food–energy nexus index: analysis of water–energy–food nexus of crop’s production system applying the indicators approach. Applied Water Science, 7(6), 2857-2868. https://doi.org/1007/s13201-017-0551-3
  10. Elhami, B., Akram, A., & Khanali, M. (2015). Optimization of energy consumption and reduction of greenhouse gas emissions in the production of blue lentils using data envelopment analysis method. Iran Biosystem Engineering, 47(4), 701-710. (In Persian)
  11. Faryadi, Sh. (2004). Proposing the principles and rules of sustainable urban design in the process of globalization. Journal of Environmental Science, (In Persian)
  12. Karamoz, M., Ahmadi, A., & Nazif, S. (2006). Challenges and opportunities of applying models for optimal operation of water resources systems. The first regional conference of exploiters of water resources in Karun and Zayandehrud basins, Shahrekord University. (In Persian)
  13. Khoshaghlagh, R., Sharifi, A., & Kochakzade, M. (2005). Economic evaluation of solar energy use compared to diesel energy. Iranian Journal of Economic Research, 7(24), 171-192. (In Persian)
  14. Khoshnavaz, (2019), Uncertainty analysis of water distribution planning in mian-ab irrigation network in shooshtar plain: application of genetic algorithm and simulated annealing. Iranian Journal of Soil and Water Research, 52(1), 152-163. (In Persian). https://doi.org/10.22059/IJSWR.2019.281948.668217
  15. Kaltsas, , Mamolos, AP., Tsatsarelis, CA., Nanos, GD., & Kalburtji, KL. (2007). Energy budget in organic and conventional olive groves. Agriculture, Ecosystems and Environment, 122(2), 243-251. https://doi.org/10.1016/j.agee.2007.01.017
  16. Mirzaie, , Zakerinia, M., Shahabifar, M., & Sharifan, H. (2017). Determining optimum cropping pattern using genetic algorithm (case study: Golestan dam irrigation and drainage network). Irrigation Sciences and Engineering, 40(3), 181-190. (In Persian) https://doi.org/10.22055/JISE.2017.13261
  17. Medina, A., Flores, F., Cardenas, L., & Fuentes, L. (2020). Optimal design of the water-energy-food nexus for rural communities. Computers and Chemical Engineering, 143, 107-120. https://doi.org/3390/en15239045
  18. Omrani, A. (2013). Implementation of the cultivation model is an opportunity to address sustainable development and food security. Agricultural Jihad of Sari city. (In Persian)
  19. Parvareshrizi, A., & Ashrafzadeh, (2018). Technical-economic analysis of solar irrigation: Comparison with Conventional Energy Sources in Irrigation. Journal of Energy Policy and Planning Research, 4(11), 201-228. (In Persian)
  20. Pormohamad, , Mosavibaigi, M., Alizadeh, A., & Ziay, A. (2017). Estimation of water productivity of major crops in Neishabour plain and optimization of crop area. Journal of Water and Soil, 1(31), 112-126. (In Persian). https://doi.org/10.22067/JWSD.V8I1.88854
  21. Radmehr, R., Ghorbani, M., & Ziaei, A.N. (2020). Quantifying and managing the water-energy-food nexus in dry regions food insecurity: New methods and evidence. Agricultural Water Management, 119. https://doi.org/1016/j.agwat.2020.106588
  22. Sadeghi, , Sojodi, S., & Ahmadzadh, F. (2017). The impact of renewable energy on economic growth and environmental quality in Iran". Journal of Energy Policy and Planning Research, 6, 171-202. (In Persian)
  23. Safaee, V., Davary, K., & Pourmohammad, Y. (2019). Necessity water, energy, and food nexs based on the strategic plan for sustainable development. Journal of Water and Sustainable Development, 6(2), 9-14. (In Persian with English abstract). https://doi.org/22067/JWSD.V6I2.72591
  24. Saidi, P., Mazhari, R., & Valian, H. (2012), Invekstigating the relationship between inflation rate and interest rate based on Fisher's theory in Iranian economy. Journal of Financial Knowledge, Securities Analysis, 5(13), 83-97. (In Persian)
  25. Sharifi, A., Kiani, Gh., Khoshakhlagh, R., & Bagheri, M. (2012), Evaluating the replacement of renewable energy instead of fossil fuels in Iran: An optimal control approach. The Journal of Economic Modeling Research, 11, 123-140. (In Persian(
  26. Sharifimoghadam, A., Sadeghi, H., Delavar, M., & Zarghami, M. (2014). Water-food-energy Nexs in agricultural water resources management in Shazand watershed. 14th National Conference on Watershed Management Science and Engineering of Iran. (In Persian)
  27. Slami, G., Darzi, A., & Emadi, A. (2018). Assessment of water resources and agricultural water consumption in Babol plain. The Second National Conference on Science and Technology of Agricultural Sciences, Natural Resources and Environment of Iran.
  28. Soltani, , Rajabi, M.H., Zeinali, E., & Soltani, E. (2013). Energy inputs and greenhouse gases emissions in wheat production in Gorgan. 50, 54-61.
  29. Taghinazhad, , Vahedi, A., & Ranjbar, F. (2019). E assessment of energy consumption and greenhouse gas emissions from wheat ductionpro in Ardabil Provience. Journal of Environmental Sciences, 17(3), 137-150. (In Persian with English abstract). https://doi.org/10.29252/envs.17.3.137
  30. Yousefi, Z., Vahedi, A., & Askari-Bozayeh, F. (2020). Energy consumption analysis and environmental impact evaluation of rice production by life cycle assessment (LCA) in Guilan province. Agricultural Mechanization and Systems Research, 22(78), 55-72. (In Persian with English abstract). https://doi.org/22092/erams.2020.343427.1359
  31. Yue, G., Zhang, F., Wang, Y., Zhang, X., & Guo, P. (2020). Fuzzy multi-objective modelling for managing water-food-energy-climate change-land nexus towards sustainability. Journal of Hydrology, 1-47. https://doi.org/1016/j.jhydrol.2020.125704

 

 

ارسال نظر در مورد این مقاله
CAPTCHA Image

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 08 مرداد 1401
  • تاریخ بازنگری: 25 شهریور 1401
  • تاریخ پذیرش: 20 دی 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار