برآورد ردپای آب و آب مجازی برای تعیین الگوی کشت بهینه؛ مطالعه موردی: شهرستان های قائنات و زیرکوه

برای اجتناب از پیامد­های منفی بیلان منفی آب در شهرستان‌های قائنات و زیرکوه، محدودیت کشت محصولات زراعی با نیاز آبی بالا ضروری است. در این پژوهش با استفاده از برنامه­ریزی غیرخطی چندهدفه (MOP)، الگوی کاشت بهینه با هدف حداکثرسازی سودخالص و حداقل­سازی آب مجازی، ردپاهای آب سبز، آبی، خاکستری و سفید محصولات زراعی منطقه قائنات و زیرکوه پیشنهاد شده است. در تمامی محصولات مورد مطالعه، ردپای آب آبی بیش از سایر اجزای ردپای آب بود که نشان‌دهنده اتکای زراعت بر منابع آب­های سطحی و زیرزمینی است. در مدل MOP سطح زیر کشت سیب‌زمینی، خربزه و جو قائنات و سطح زیر کشت خربزه، چغندرقند، سیب­زمینی، هندوانه، یونجه و زعفران زیرکوه نسبت به الگوی جاری افزایش یافت. کاهش سطح زیر کشت 50 درصدی پنبه، یونجه، هندوانه قائنات و پنبه، گندم و جو زیرکوه در الگوی MOP از دیگر موارد مهم نتایج بود. با تعیین الگوی کشت بهینه می­توان اثرات محیطی کشاورزی بر منابع آب را کاهش داد، به‌طوری‌که اجرای این الگو در منطقه کاهش 26 درصدی آب مجازی، چهار درصدی ردپای آب آبی، 18 درصدی ردپای آب خاکستری به‌میزان 368779 تن در هکتار نسبت به وضع موجود را نتیجه داد. با توجه به یافته‌های این مطالعه توجه به اهداف محیطی مؤثر بر منابع آب در بهینه‌سازی الگوی کشت ضروری است. با استفاده از مدل پیشنهادی می­توان علاوه‌بر انتخاب الگوی مناسب و استفاده بهینه از منابع آب و زمین، در حدود 13 میلیون‏ مترمکعب آب را نسبت به الگوی جاری در منطقه ذخیره کرد.

The results showed that the indices of virtual water and water footprint components in Zirkoh county were higher than in Ghaenat county. Also, in two counties, the blue water footprint was more than the green water footprint, and the results showed that a large amount of water resources in this area is spent on the production of cotton. In all studied crops, blue water footprint was more than other components of water footprint, which shows the reliance on the surface and sub-surface water resources. The results also showed that the area under cultivation of potatoes, melons, and barley in the multi-objective pattern of Ghaenat and the area under cultivation of melons, sugar beets, potatoes, watermelons, alfalfa, and saffron increased compared to the current cropping pattern. Reduction of the area under cultivation of cotton, alfalfa, and watermelon in Ghaenat county and cotton, wheat, and barley in Zirkoh county by 50% in the multi-objective crop pattern were other important results. By determining the optimal cropping pattern, the environmental effects of the agricultural sector on water resources could be reduced so that the implementation of this pattern in the region reduced virtual water by 26%, blue water footprint by 4%, gray water footprint by 18% compared to the current cropping pattern. Conclusion According to the findings of this study, it is necessary to pay attention to the environmental objectives affecting water resources in optimizing cropping patterns. Using the proposed model, in addition to selecting the appropriate model and optimal use of water and land resources to increase profits and reduce water and virtual water footprint, about 13 million cubic meters of water could be saved compared to the current cropping pattern in the region. Therefore, by implementing the optimal cropping pattern, in addition to reducing the environmental effects, the net income could be maximized of water consumed per cubic meter in the region, and by reducing water consumption, we can help achieve sustainable consumption of limited water resources in the region.