کمی‌سازی ارزش اقتصادی منابع آب کشاورزی استان اصفهان با رویکرد اصلاح الگوی کشت و بر مبنای آب مجازی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تهران، کرج، ایران

2 گروه مهندسی انرژی‌های نو و منابع پایدار، دانشکدگان علوم و فناوری های میان رشته ای، دانشگاه تهران، تهران، ایران

3 گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

لحاظ مبانی آب مجازی در برآورد ارزش اقتصـادی منابع آب و انتخاب الگوی کشت مناسب سبب افزایش بهره‌وری منابع آب و نیل به توسعه پایدار می‌شود. در مقاله حاضر ارزش اقتصادی منابع آب کشاورزی یکبار بدون در نظر گرفتن آب مجازی و بار دیگر با لحاظ آن برای چهار محصول زراعی گندم، جو، یونجه و ذرت علوفه ای با استفاده از مدل ریاضی توسعه یافته موجود برای دو شهرستان شاهین شهر- میمه و برخوار از استان اصفهان برآورد شد. برای این منظور از سه روش وزن دهی براساس مساحت تحت کشت، حجم آب خالص مصرفی و درآمد محصول استفاده شد. بدین منظور از اطلاعات کشاورزی، هواشناسی و حجم آب مصرفی هر گیاه و نیز میزان هزینه ها و درآمدهای مربوط به هر محصول برای سال زراعی 1400-1399 استفاده شد. نتایج نشان داد که در هر روش وزن دهی و برای هر دو شهرستان مورد مطالعه، ارزش اقتصادی آب کشاورزی با در نظر گرفتن آب مجازی بیشتر شد. به گونه ای که با حذف یونجه و کشت ذرت علوفه ای در شهرستان شاهین شهر‌میمه با وزن دهی بر اساس روش مساحت تحت کشت، روش حجم آب مصرفی و روش درآمد محصول، به ترتیب 22، 44 و 23 درصد و در شهرستان برخوار به ترتیب 17، 15 و 15 درصد ارزش اقتصادی منابع‌ آب افزایش می یابد. این پژوهش نشان داد که با اصلاح الگوی کشت بر مبنای آب مجازی می توان با افزایش ارزش اقتصادی منابع آب موجب کاهش در مصرف منابع آب و دست یابی به توسعه پایدار شد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Quantifying the economic value of Isfahan agricultural water sources with the approach of modifying the cultivation pattern and based on virtual water

نویسندگان [English]

  • Mehdi Golpazir 1
  • KUMARS EBRAHIMI 2
  • Fereshteh Modaresi 3
  • Mohammad Shamsi 1
1 Department of Irrigation & Reclamation Engineering, University of Tehran, Karaj, Iran
2 Department of Renewable Energies and Sustainable Resources Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran
3 Department of Water Science and Engineering, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran.
چکیده [English]

It is necessary to use the correct methods of water economic valuation. Proper use of the virtual water concept and the crop pattern can play a significant role in increasing water productivity and sustainable development.
In this paper, the economic value of agricultural water, once without considering virtual water and once again with virtual water for four crops including wheat, barley, alfalfa and fodder maize was calculated, using a native-exclusive mathematical model, in Isfahan province, counties of Shahinshahr-Meymeh and Borkhar, Iran. Three weighting methods based on cultivated area, volume of net water consumption and product income were considered for water valuation. The input data for the mathematical model includes crop parameters, meteorological data, the amount of water consumed for each plant and the amount of expenses and incomes from each product for the crop year 2020-2021.
The obtained results showed that by all the three weighting methods and in the both studied areas, the economic value of agricultural water increased by considering the virtual water of crops and changing the crop pattern accordingly; the water economic value by three weighting methods based on cultivated area, the amount of water consumed, and crop income increased by 22%, 44%, and 23% in Shahinshahr-Meymeh county and by 17%, 15%, and 15% in Borkhar county, respectively. This research showed that considering virtual water and changing the crop pattern accordingly can increase the economic value of water, reduce water consumption and help achieve sustainable development.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Crop Pattern
  • economic value of water
  • Virtual Water
  • Water Valuation
  • sustainable development

Extended Abstract

Objective

Considering the water scarcity in Iran and the fact that two-third of Iran’s climate is arid and semi-arid, it seems to be necessary to use the correct methods of water economic valuation. Proper use of the virtual water concept—the total amount of water used in produce a product from the beginning to the end of the production process—and the crop pattern can play a significant role in increasing water productivity and sustainable development. This paper investigates one of the economic value calculation method for agricultural water in two Isfahan counties and examines if there’s a way to increase the profitability and use agricultural water more efficiently in the studied regions.

 

Materials and methods

In this article, the economic value of agricultural water, once without considering virtual water and once again with considering virtual water for four crops, i.e., wheat, barley, alfalfa and fodder maize was calculated using a native-exclusive mathematical model in Isfahan counties of Shahinshahr-Meymeh and Borkhar, Iran. Three weighting methods based on cultivated area, volume of net water consumption and product income were considered for water valuation. The input data for the mathematical model includes crop parameters (irrigation water requirement, yield and growth season), meteorological data (air temperature, precipitation, solar radiation, wind speed and relative humidity), the amount of water consumed for each plant and the amount of expenses and incomes from each product for the crop year 2020-2021.

 

Results

The obtained results showed that by all the three weighting methods and in the both studied areas, the economic value of agricultural water increased by considering the virtual water of crops and changing the crop pattern accordingly. Sparing Wheat and barley for their strategic nature, alfalfa had the lowest profitability in both Shahinshahr-Meymeh and Borkhar counties (0.29 and 0.25, respectively). Fodder maize was the most profitable crop in both Shahinshahr-Meymeh and Borkhar counties, with the profitability being 1.75 and 1.68, respectively. The water economic value by three weighting methods based on cultivated area, the amount of water consumed, and crop income increased by 22%, 44%, and 23% in Shahinshahr-Meymeh county and by 17%, 15%, and 15% in Borkhar county, respectively.

 

Conclusion

There are multiple methods for economic value calculation. In this paper, the economic value of agricultural water was calculated using the crop price, crop yield and the crop water sensitivity. This concept yielded negative profitability for 3 out of 4 crop in both regions. This research showed that by removing the least profitable crop (alfalfa) and planting the most profitable crop (fodder maize) in the freed area, i.e., changing the crop pattern using the virtual water concept. the economic value of water increases significantly (> 5%). The results of this study can be employed in agricultural planning in Shahinshahr-Meymeh and Borkhar counties and eventually increase water productivity in the studied regions.

مراجع

اسعدی، محمد علی؛ خلیلیان، صادق؛ موسوی، سید حبیب‌الله (1398). تعیین ارزش اقتصادی آب در مزارع گندم و کلزا (مطالعه نمونه­ای: شبکه آبیاری دشت قزوین). مجله علمی-پژوهشی مهندسی آب. 12(40)، 148-137.
اسماعیلی­موخرفردویی، محمدعلی؛ ابراهیمی، کیومرث؛ عراقی نژاد، شهاب و هورفر، عبدالحسین (1395). ارزیابی راندمان مالی کشاورزان با تکیه بر تعیین ارزش اقتصادی آب. تحقیقات اقتصاد و توسعه کشاورزی، 47(1)، 141-150.
امیدی، فریماه و ابراهیمی، کیومرث (1391). معرفی و بررسی لزوم کاربرد راندمان اقتصادی به همراه راندمان فیزیکی در آبیاری.  اقتصاد کشاورزی و توسعه، 20(1)، 179-200.
امیدی، فریماه؛ ابراهیمی، کیومرث و فضل الهی، هاجر (1398). توسعه مدل ریاضیAWPM   برای تعیین ارزش اقتصادی آب. تحقیقات اقتصاد و توسعه کشاورزی، 50 (1)، 137-146.
انصاری، وحیده و میرزایی، حسن (1394). بررسی اثر سیاست قیمت‌گذاری محصولات کشاورزی بر ارزش اقتصادی آب (مطالعۀ موردی: زراعت چغندرقند در شهرستان نیشابور. تحقیقات اقتصاد و توسعه کشاورزی ایران، 46 (3)، 609-621.
باغبانیان، مصطفی؛ طاهری، ابوذر و قادرزاده، حامد (1401). تعیین الگوی بهینه کشت محصولات زراعی با تاکید بر آب مجازی در شهرهای قروه و دهگلان استان کردستان. نشریه آبیاری و زهکشی ایران، 16 (5)، 1026-1043.
پوران، رقیه؛ راغفر، حسین؛ قاسمی؛ عبدالرسول و بزازان, فاطمه (1396). محاسبه ارزش اقتصادی آب مجازی با رویکرد حداکثر‌سازی بهره‌وری آب آبیاری. فصلنامه مطالعات اقتصادی کاربردی ایران، 6 (21)، 189-212.
چیمه، طیبه؛ ابراهیمی، کیومرث؛ هورفر، عبدالحسین و عراقی­نژاد، شهاب (1393). ارزیابی ارزش اقتصادی آب کشاورزی با رویکرد قیمت­گذاری بر اساس نوع محصول در دشت قزوین. پژوهش آب در کشاورزی (علوم خاک و آب)، 28(1)، 171-181.
خجسته‌پور، سعیدرضا؛ خرم‌دل، سرور و فرش‌چین، سینا (1397). تمایل به تغییر الگوی کشت برای زراعت زعفران، راهکاری کاربردی برای مقابله با بی آبی (مطالعه موردی دشت نیشابور). پنجمین همایش ملی زعفران. تربت حیدریه، خراسان رضوی، ایران.
ره‌پو، فریبا؛ غیور، حسنعلی و رجبی، زهره (1397). بحران آب در حوضه آبریز گاوخونی و چگونگی سازش با آن از طریق استقرار نظام جامع نرخ‌گذاری آب (مطالعه موردی :آخرین تاسیسات تامین آب- سد و تونل سوم کوهرنگ). مخاطرات محیط طبیعی، 7 (18)، 234-221.
سالاری بردسیری، مریم؛ مهرآبادی بشرآبادی، حسین؛ زارع مهرجردی، محمدرضا؛ امیرتیموری، سمیه و میرزایی خلیل آبادی، حمیدرضا (1401). بررسی ارتباط بین امنیت آب و بعد کمی امنیت غذایی در پهنه‌های مختلف اقلیمی ایران. تحقیقات اقتصاد و توسعه کشاورزی ایران، 53 (2)، 514-497.
عبدالمنافی، نرجس السادات و مظاهری، مهدی (1395). با نمایندگان مردم در مجلس دهم: نگاهی بر وضعیت کلی بخش آب. معاونت پژوهش های زیربنایی و امور تولیدی، مرکز پژوهش‌های مجلس شورای اسلامی، شماره مسلسل 14846.
کانونی، امین؛ حسنی، یوسف؛ قرائی، کریم و دیندار، اسداله (1399). بررسی اثرات توسعه بازار آب بر الگوی کشت انتخابی کشاورزان در شبکه آبیاری سبلان، اردبیل. تحقیقات منابع آب ایران، 16(2)، 323-333.
کلاهی، مهدی؛ حسینعلی، فرهاد و کریمائی ­طبرستانی، مجتبی (1399). بهینه­سازی الگوی کشت براساس مفهوم آب مجازی به کمک برنامه­ریزی خطی (منطقه مورد مطالعه: دشت عمرانی گناباد، استان خراسان رضوی). دهمین همایش سراسری کشاورزی و منابع طبیعی پایدار، صفحه 28-14.
 
REFERENCES
Abdolmanafi, N., & Mazaheri, M. (2016). With people’s representatives: A perspective on overall water sector. Research center of Iranian parliament. Publication number 14846. Tehran, Iran. (In Persian)
Asadi, M., Khalilian, S., & Mousavi, S. (2019). Management of Irrigation Water Allocation and Cropping Pattern with emphasis on Deficit Irrigation Strategy (Case study: Qazvin Irrigation Network). Iran-Water Resources Research, 14(5), 1-14. (In Persian)
Agudelo, J. (2001). The Economic Valuation of Water: Principles and Methods, Value of Water Research Report Series 5. IHE: Delft, The Netherlands.
Allan, J. A. (1997). 'Virtual water': a long term solution for water short Middle Eastern economies? School of Oriental and African Studies, University of London. London.
Ansari, V., & Mirzaee, H. (2015). The effect of agricultural product pricing policies on the economic value of water (Case study: Sugar beet farming in the city of Nishabur). Iranian Journal of Agricultural Economics and Development Research, 46(3), 609-621.https://doi.org/10.22059/ijaedr.2015.55544. (In Persian)
Baghbanyan, M., Taheri, A., & Ghaderzadeh, H. (2022). Determining the Optimal Cultivation Pattern of Crops with Emphasis on Virtual Water in Qorveh and Dehgolan Cities of Kurdistan Province. Iranian Journal of Irrigation and Drainage. 16 (5), 1026-1043. (In Persian)
Chapagain, A. K., & Hoekstra, A. Y. (2003). Virtual water trade: A quantification of virtual water flows between nations in relation to trade of livestock and livestock products, Value of water Research Report Series No.13, UNESCO-IHE, pp. 49-76.
Chimeh, T., Ebrahimi, K., Hoorfar, A. H., & Araghinezhad, S. (2014). Assessment of agricultural water value by crop price method in Qazvin plain. Journal of water research in agriculture. 28 (1), 171-181. (In Persian)
Easter, K. W., & Liu, Y. (2005). Cost recovery and water pricing for irrigation and drainage projects.
Esmaeilimoakhar Fardoei, M., Ebrahimi, K., Araghinejad, S., & Hoorfar, A. (2016). Evaluating the financial efficiency of farmers, involving the economic value of water. Iranian Journal of Agricultural Economics and Development Research, 47(1), 141-150. https://doi.org/10.22059/ijaedr.2016.58839. (In Persian)
Hassani, Y., Hashemy Shahdany, S., M. (2021). Implementing agricultural water pricing policy in irrigation districts without a market mechanism: Comparing the conventional and automatic water distribution systems, Computers and Electronics in Agriculture, Volume 185, 106121, ISSN 0168-1699, https://doi.org/10.1016/j.compag.2021.106121.
Kanooni, A., Hassani, Y., Gharaei, K., & Dindar, A. (2020). Investigating the development of the water market based on the selective cultivation pattern of farmers in irrigation network in Sabalan, Ardabil. Iranian Journal of Water Resources Research. 16 (2), 323-333. (In Persian)
Khojastehpour, S., Khorramdel, S., & Farshchin, S. (2018). Willingess to change the cultivation pattern for saffron cultivation, a practical solution to deal with water scarcity (case study: Neyshabour Plain). 5th National Saffron Conference. Torbat Heydarieh, Razavi Khorasan Province, Iran. (In Persian)
Kolahi, M., Hosseinali, F., & Karimaei Tabarestani, M. (2020). Optimizing crop pattern based on virtual water concept with linear programming (Case Study:  Gnabad Plain, Razavi Khorasan Province). 10th national sustainable agriculture and resources conference. Tehran. Iran. (In Persian)
Liu, W., Antonelli, M., Kummu, M., Zhao, X., Wu, P., Liu, J., ... & Yang, H. (2019). Savings and losses of global water resources in food‐related virtual water trade. Wiley Interdisciplinary Reviews: Water, 6(1), e1320.
Ma, M., Gao, S., Lu, Y., & Yao, Y. (2021). Economic value of agricultural water use for Arizona. The International Journal of Electrical Engineering & Education, 0020720920984685.
Omidi, F., Ebrahimi, K. (2012). Introduction and Assessment of the Necessity of Economic Efficiency Usage Along with Physical Efficiency in Irrigation. Agricultural Economics and Development, 20(1), 179-200. (In Persian)
Omidi, F., Ebrahimi, K., & fazlolahi, h. (2018). Development of AWPM Model for Determining the Economic Value of Water. Iranian Journal of Agricultural Economics and Development Research, 50(1), 137-146. https://doi.org/10.22059/ijaedr.2018.248328.668530. (In Persian)
Patrizia, B., Francesca, M., & Novelli, S. (2021). Modeling change in the ratio of water irrigation costs to farm incomes under various scenarios with integrated FADN and administrative data. ECONOMIA AGRO-ALIMENTARE, 33(3), 1-19.
Pouran, R., Raghfar, H., Ghasemi, A., Bazazan, F. (2017). Evaluating the economic value of virtual water with maximizing productivity of Irrigation water. Journal of Applied Economics Studies in Iran, 6(21), 189-212. doi: 10.22084/aes.2017.1803. (In Persian)
Rahpou, F., Ghayour, H., & Rajabi, Z. (2019). The water crisis in Gavkhoni watershed and how to adapt it through the establishment of a comprehensive water pricing system (Case Study: The last water supply facility - Koohrang 3rd dam and tunnel). Journal of Natural Environmental Hazards, 7(18), 221-234. https://doi.org/10.22111/jneh.2017.21610.1303 (In Persian)
Salari Bardsiri, M., Mehrabi Boshrabadi, H., Zare Mehrjerdi, M., Amirtaimoori, S., & Mirzaei Kalilabadi, H. R. (2022). Investigating the Relationship between Water Security and Food Security in terms of quantity in different Climatic zones of Iran. Iranian Journal of Agricultural Economics and Development Research, 53(2), 497-514. https://doi.org/10.22059/ijaedr.2022.330430.66. (In Persian)
Tayia, A., Collins, A. M., & Gilmont, M. (2022). The role of virtual-water decoupling in achieving food–water security: lessons from Egypt, 1962–2013. Water International, 47(7), 1118-1139.
Zhou, Q.; Zhang, Y.; Wu, F. (2022). Can Water Price Improve Water Productivity? A Water-Economic-Model-Based Study in Heihe River Basin, China. Sustainability, 14, 6224. https://doi.org/10.3390/su14106224.
تحقیقات اقتصاد و توسعه کشاورزی ایران
دوره 54، شماره 3
مهر 1402
صفحه 575-592

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار