بررسی همبست آب-انرژی-غذا در تولید محصولات کشاورزی تابستانه شهرستان دهلران

آب و توسعه پایدار

مقاله 11، دوره 11، شماره 4 - شماره پیاپی 34، اسفند 1403، صفحه 99-114   

نوع مقاله: پژوهشی کاربردی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jwsd.v11i4.2406-1337

نویسندگان

احسان بهمنی¹؛ علی اصغر میرک زاده^{* 2}؛ شهپر گراوندی²؛ فرانک کرمیان²

¹گروه ترویج و آموزش کشاورزی،دانشکده کشاورزی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

²گروه ترویج و آموزش کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

چکیده

مدیریت کشاورزی و سیاست‏های سازگار با تغییرات اقلیم نیاز به دیدگاه یکپارچه بین سه منبع آب-انرژی- غذا دارند تا بتوانند از ناهنجاری‏ها و منافع تک بعدی جلوگیری نمایند و توسعه پایدار را به همراه داشته باشند. پژوهش حاضر با هدف بررسی همبست آب-انرژی-غذا در تولید چهار محصول کشاورزی تابستانه شهرستان دهلران (ذرت دانه‏ای، کنجد، ماش و هندوانه) انجام شد. داده‏های مورد نیاز از طریق پرسشنامه از کشاورزان جمع‏آوری و با استفاده از معیارهای میزان مصرف آب و انرژی، بهره‏وری فیزیکی آب و انرژی، بهره‏وری اقتصادی آب و انرژی و در نهایت شاخص همبست آب-انرژی-غذا (WEFNI) برای هر محصول به دست آمد. نتایج نشان داد تولید محصولات تابستانه در شهرستان دهلران m3.ha-1 116714 آب مصرف می‏کنند، بیشترین و کمترین میزان مصرف آب به ترتیب مربوط به هندوانه (m3.ha-1 7641) و کنجد (m3.ha-1 994) بود. کل مصرف انرژی در کشت محصولات MJ.ha-1 205093 بود که بیشترین و کمترین مصرف انرژی ورودی مربوط به ذرت دانه‏ای (MJ.ha-1 85/103558) و کنجد (MJ.ha-1 73/17306) بود. همچنین الکتریسیته و کودهای شیمیایی بیشترین میزان انرژی را در بخش کشاورزی مصرف کردند. بر اساس نتایج، بیشترین بهره‏‏وری فیزیکی آب (Kg.m-3 67/6) و انرژی (Kg.MJ-1 90/0) مربوط به هندوانه و بیشترین بهره‏وری اقتصادی آب (Rls.m-3 297000) و انرژی (Rls.MJ-1 17050) مربوط به کنجد بود. براساس مقادیر شاخص‏های همبست، هندوانه (71/0= WEFNI) پایدارترین و ماش (035/0= WEFNI) ناپایدارترین محصول از لحاظ مصرف منابع بودند. نتایج این پژوهش می‌تواند با اعمال مدیریت صحیح در استفاده از منابع و الگوی مناسب کشت به توسعه پایدار کشاورزی در منطقه کمک نماید.

کلیدواژه‌ها

همبست آب-انرژی-غذا؛ توسعه پایدار؛ محصولات کشاورزی تابستانه؛ شهرستان دهلران

مراجع

احتشامی، مجید، قدیمی، حامد، و قدیمی، آرش. (1394). راهبرد مدیریت یکپارچه آب و انرژی در تأمین امنیت آبی در شرایط خشکسالی. فصلنامه راهبرد اجتماعی فرهنگی، 4(15)، 39-64. dor: 20.1001.1.22517081.1394.4.2.2.2
اروندی، سمانه، زارع، عباس، و افشار اصل، محمد. (1400). همبست آب، غذا و انرژی در سامانه‌‏های نوین آبیاری. فصلنامه علمی تخصصی مهندسی آب، 9(4)، 55-66. https://journals.iau.ir/article_687578.html
اسلامی، زینب، جنت رستمی، سمیه، اشرف‏زاده، افشین و پورمحمد، یاور. (1399). تأثیر رویکرد همبستی آب، انرژی و غذا در مدیریت یکپارچه منابع آب شبکه آبیاری و زهکشی سفیدرود. نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، 34(1)، 11-25. https://doi.org/10.22067/jsw.v34i1.81897
امیرزاده مرادآبادی، سمیرا، ضیایی، سامان، مهرابی بشرآبادی، حسین، و کیخا، احمد علی. (1399). تأثیر پایداری کشاورزی بر امنیت غذایی خانوارهای شهری ایران: تحلیل فضایی در سطح استانی. اقتصاد کشاورزی و توسعه، 28(2)، 25-48. doi: 10.30490/AEAD.2020.262222.1005
امینی، شروین، و رونده، هادی. (1394). بررسی و تعیین شاخص‏‌‏های انرژی برای تولید هندوانه و ارائه مناسب‌‏ترین مزرعه با استفاده از تحلیل سلسله مراتبی، مطالعه موردی: شهرستان کنارک. اولین کنگره سالیانه جهان و بحران انرژی. موسسه عالی علم و صنعت حکیم عرفی، شیراز، ایران.
امینی، عباس، نوری، سیدهدایت‌‏الله، و اصلانی سنگده، بیتا. (1394). ارزیابی و سنجش پایداری زراعت برنج با استفاده از روش‌‏های تصمیم‌‏گیری چند معیاره (مورد مطالعه: شهرستان رضوانشهر). مجله علوم ترویج و آموزش کشاورزی ایران، 11(1)، 101-126.  dor: 20.1001.1.20081758.1394.11.1.8.2
آزادی، یونس، و بیک محمدی، حسن. (1390). تحلیلی بر شاخص‌های توسعه کشاورزی در شهرستان‌های استان ایلام. فصلنامه جغرافیا و مطالعات محیطی، 1(1)، 43-59. https://journals.iau.ir/article_550436.html
بوگری، عیسی، آسودار، محمدامین، مرزبان، افشین، و کاظمی، نواب. (1399). بررسی کارایی مصرف آب، بهره‌وری انرژی، اقتصادی و عملکرد سیستم‌‏های مختلف کشت گندم-ذرت در شمال خوزستان. نشریه علمی پژوهشی دانش کشاورزی و تولید پایدار، 30(4)، 295-310. https://civilica.com/doc/1592507
بیات، ناصر، رستگار، ابراهیم، و عزیزی، فاطمه. (1390). حفاظت محیط‏زیست و مدیریت منابع خاکی روستایی در ایران. فصلنامه برنامه‌‏ریزی منطقه‏‌ای، 1(2)، 63-78.  https://jzpm.marvdasht.iau.ir/article_962.html
جلینی، محمد، کریمی، محمد، ذوالفقاران، اردلان، و فاضلی کاخکی، سیدفاضل. (1400). بررسی آلودگی خاک به نیترات و تجمع نیترات در محصول سیب‏‏‌زمینی و گوجه فرنگی در مزارع کشاورزان دشت مشهد. نشریه علمی پژوهش‌‏های خاک، 35(2)، 172-155. doi: 10.22092/ijsr.2021.351417.543
خیرالهی، محبوبه. (1399). تبیین سازوکارهای توسعه کشاورزی چندکارکردی در شهرستان دهلران. رساله دکتری، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران. 
رحیمی‏کیا، مرتضی، و عمادی، باقر. (1389). بررسی و تعیین شاخص‌‏های کارایی انرژی برای تولید کنجد در منطقه جنوب استان فارس (مطالعه موردی: شهرستان لامرد). ششمین کنگره ملی مهندسی ماشین‏‌های کشاورزی و مکانیزاسیون. سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران. https://civilica.com/doc/156053
روحانی، حسین، قربانی، محمد، و کهنسال، محمدرضا. (1400). تحلیل عوامل مؤثر بر توسعه پایدار کشاورزی در استان خراسان رضوی: کاربرد معادلات رگرسیون به ظاهر نامرتبط. مجله تحقیقات اقتصاد و توسعه کشاورزی ایران، 52(1)، 33-52. https://doi.org/10.22059/ijaedr.2021.308780.668977
زکی، یاشار، و شیراوند، صارم. (1400). تبیین رویکرد همبست در مناسبات هیدرو پلیتیک منطقه آسیای مرکزی. فصلنامه مطالعات آسیای مرکزی و قفقاز، 27(114)، 63-34. http://ca.ipisjournals.ir/article_247322.html
سازمان جهاد کشاورزی استان ایلام. (1401). آمارنامه کشاورزی سال 1401 استان ایلام. ایلام، ایران.
سیدان، سیدمحسن، و متقی، مهدی. (1398). تعیین بهره‌‏‏وری فیزیکی و اقتصادی آب در زراعت ذرت دانه‌ای و علوفه‌ای تحت سامانه‌های آبیاری مدرن و سنتی در استان همدان. آب و توسعه پایدار، 6(1)، 1-8. https://doi.org/10.22067/jwsd.v6i1.69891
صادقی، سیدحمیدرضا، شریفی مقدم، احسان، دلاور، مجید، و ضرغامی، مهدی. (1399). کاربست همبست آب، غذا و انرژی در مدیریت منابع آب کشاورزی در حوزه آبخیز شازند. چهاردهمین همایش ملی علوم و مهندسی آبخیزداری در ایران. دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران. https://civilica.com/doc/1011934
عزیزپناه، امیر، فتحی، رستم، و یوسفی‏ نژاد، شکوفه. (1399). ارزیابی شاخص‏‌های اقتصادی، انرژی و انتشار گازهای گلخانه‌‏ای در تولید هندوانه (مطالعه موردی: استان ایلام). نشریه تولید گیاهان زراعی، 13(2)، 37-50. https://doi.org/10.22069/ejcp.2020.17613.2297
غلامحسینی، مجید، اسدی، هرمز، و داوودی، محمدحسین. (1401). تعیین بهره‌‏وری فیزیکی و اقتصادی آب و نیتروژن در تولید کنجد. نشریه آبیاری و زهکشی ایران، 16(4)، 841-851. https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.20087942.1401.16.4.12.5
کرمیان، فرانک. (1400). توسعه مدل کشاورزی ایدار در دهستان میادربند با رویکرد همبست آب-انرژی-غذا. رساله دکتری، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران. 
کرمیان، فرانک، میرک‌‏زاده، علی‏اصغر، و آذری، آرش. (1400). تحلیل میزان مصرف آب و انرژی و اثرات محیط‏زیستی تولید محصولات کشاورزی در دشت میاندربند استان کرمانشاه. نشریه بوم‌شناسی کشاورزی، 14(4)، 712-693. https://doi.org/10.22067/agry.2021.67227.0
کوچکی، علیرضا، نصیری محلاتی، مهدی، مرادی، روح‏الله، و منصوری، حامد. (1392). پهنه‏‌بندی وضعیت توسعه کشاورزی پایدار در ایران و ارائه راهبردهای پایداری. نشریه دانش کشاورزی و تولید پایدار، 23(4)، 179-197. https://sustainagriculture.tabrizu.ac.ir/article_800.html
گودرزی، محمدرضا، پیریائی، رضا، و موسوی، میررحیم. (1399). درک پیوند آب-غذا-انرژی و مدیریت برای بهره‌‏وری از منابع آب موجود. نشریه آب و خاک، 34(2)، 255-268. https://doi.org/10.22067/jsw.v34i2.78589
گورویی، آرام، آینه بند، امیر، و راهنما، افراسیاب. (1399). تأثیر نظام‏‌های کشاورزی رایج، پایدار و زیستی بر عملکرد دانه و کارآیی استفاده از انرژی در گیاهان کنجد، ماش و ذرت. تولیدات گیاهی، 47(2)، 179-193.  https://doi.org/10.22055/ppd.2020.32356.1871
محمدی، سلیم، و میسمی، محمدعلی. (1400). الگوی مصرف انرژی در تولید ذرت دانه‌‏ای در ایران. نشریه مکانیزاسیون کشاورزی، 6(1)، 49-55. https://doi.org/10.22034/jam.2021.13121
مرکز آمار ایران. (1395). نتایج تفصیلی گزارش آب و هوای ایران. ایلام، ایران. 
مریدالسادات، پگاه، رکن‏‌الدین افتخاری، عبدالرضا، پورطاهری، مهدی، و شعبانعلی فمی، حسین. (1397). تحلیل پایداری سیاست‏‌های کلان و بخشی کشاورزی در برنامه‌‏های پنج ساله جمهوری اسلامی ایران. مجله تحقیقات اقتصاد و توسعه کشاورزی، 49(1)، 43-58. https://doi.org/10.22059/ijaedr.2018.66035
مفاخری، صلاح، ویسی، هادی، خوشبخت، کورس، و نظری، محمدرضا. (1400). ارزیابی پایداری پیوند سیستم‌‏های آب-انرژی - غذا در محصولات کشاورزی (مطالعه موردی: شهرستان دهگلان). فصلنامه علوم محیطی، 19(4)، 287-306. https://doi.org/10.52547/envs.2021.222630.1078
یوسفی، محمد، و مهدوی دامغانی، عبدالمجید. (1392). بررسی بهره‏‌وری مصرف آب و انرژی در بوم نظام‏‌های فاریاب استان کرمانشاه. نشریه بوم‌شناسی کشاورزی، 5(2)، 113-121.  https://doi.org/10.22067/jag.v5i2.24462
Ahmad, A., & Khan, S. (2009). On comparison of water and energy productivities in pressurized irrigation systems. 18th World IMACS/ MODSIM Congress. Cairns, Australia.  
Akcaoz, H., Ozcatalbas, O., & Kizilay, H. (2009). Analysis of energy use for pomegranate production in Turkey. Journal of Food Agriculture and Environment, 7, 475-480. https://doi.org/10.1016/j.inpa.2017.10.002
Alluvione, F., Moretti, B., Sacco, D., & Grignani, C. (2011). EUE (energy use efficiency) of cropping systems for a sustainable agriculture. Energy, 36, 4468-4481. https://doi.org/10.1016/j.energy.2011.03.075
Al-Said, F.A., Ashfaq, M., Al-Barhi, M., Hanjra, M.A., & Khan, I. (2012). Water productivity of vegetables under modern irrigation methods in Oman. Irrigation and Drainage, 61(4), 477-489. https://doi.org/10.1002/ird.1644
Buttinelli, R., Cortignani, R., & Caracciolo, F. (2024). Irrigation water economic value and productivity: An econometric estimation for maize grain production in Italy. Agricultural Water Management, 295, 108757. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2024.108757
Canakci, M., Topakci, M., Akinci, I., & Ozmerzi, A. (2005). Energy use pattern of some field crops and vegetable production: Case study for Antalya Region, Turkey. Energy Conversion and Management, 46(4), 655–666. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2004.04.008
Cansino-Loeza, B., & Ponce-Ortega, J.M. (2021). Sustainable assessment of Water-Energy-Food Nexus at regional level through a multi-stakeholder optimization approach. Journal of Cleaner Production, 290, 125194. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.125194
Chamas, Z., Abou Najm, M., Al-Hindi, M., Yassine, A., & Khattar, R. (2021). Sustainable resource optimization under water-energy-food-carbon nexus. Journal of Cleaner Production, 278, 123894. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.123894
Chiun, L.P., & Hwong, W. (2020). Evaluating the environmental impacts of the water-energy-food nexus with a life-cycle approach. Resources, Conservation and Recycling, 157, 104789. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2020.104789
Dupar, M., & Oates, N. (2012). Getting to grips with the water–energy–food ‘nexus’. Climate and Development Knowledge Network. London, England. 
Elbehri, A., & Sadiddin, A. (2016). Climate change adaptation solutions for the green sectors of selected zones in the MENA region. Future of Food: Journal on Food, Agriculture and Society, 4(3), 39-54. http://thefutureoffoodjournal.com/index.php/FOFJ/article/view/79
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, 2857–2868. https://doi.org/10.1007/s13201-017-0551-3
Enyew, A., Tewabe, D., & Tsige, A. (2020). Determining the irrigation regime of watermelon at Koga and Rib irrigation schemes in Amhara Region, Ethiopia. Cogent Food & Agriculture, 6(1), 1730108, 1-11. https://doi.org/10.1080/23311932.2020.1730108
Erdal, G., Esengun, K., Erdal, H., & Gunduz, O. (2007). Energy use and economical analysis of sugar beet production in Tokat province of Turkey. Energy, 32(1), 35–41. https://doi.org/10.1016/j.energy.2006.01.007
Fabiani, S., Vanino, S., Napoli, R., & Nino, P. (2020). Water energy food nexus approach for sustainability assessment at farm level: An experience from an intensive agricultural area in central Italy. Environmental Science & Policy, 104, 1-12. https://doi.org/10.1016/j.envsci.2019.10.008
 Fan, X., Zhang, W., Chen, W., & Chen, B. (2020). Land–water–energy nexus in agricultural management for greenhouse gas mitigation. Applied Energy, 265, 114796, 1-11. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2020.114796
Fuentes, C., Enciso, J., Nelson, S.D., Anciso, J., Setamou, M., & Elsayed-Farag, S. (2018). Yield production and water use efficiency under furrow and drip irrigation systems for watermelon in South Texas. Subtropical Agriculture and Environments, 69, 1-7. doi: 10.13140/RG.2.2.19605.42720
Hama-Aziz, Z.Q., Mustafa, R.A., & Neima, H.A. (2023). Water productivity of mulched and drip irrigated watermelon in Kurdistan Region of Iraq. Research Square, 4, 1-13. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-2887425/v1
Jat, H.S., Jat, R.D., Nanwal, R.K., Lohan, S.K., Yadav, A.K., Poonia, T., Sharma, P.C., & Jat, M.L. (2020). Energy use efficiency of crop residue management for sustainable energy and agriculture conservation in NW India. Renewable Energy, 155, 1372–1382. https://doi.org/10.1016/j.renene.2020.04.046
Juwana, I., Muttil, N., & Perera, C. (2012). Indicator-based water sustainability assessment—a review. Science of The Total Environment, 438, 357–371. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2012.08.093
Karamian, F., Mirakzadeh, A.A., & Azari, A. (2021). The water-energy-food nexus in farming: Managerial insights for a more efficient consumption of agricultural inputs. Sustainable Production and Consumption, 27, 1357–1371. https://doi.org/10.1016/j.spc.2021.03.008
Karamian, F., Mirakzadeh, A.A., & Azari, A. (2023). Application of multi-objective genetic algorithm for optimal combination of resources to achieve sustainable agriculture based on the water-energy-food nexus framework. Science of The Total Environment, 860, 1-16. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.160419
Khalifa, R.M. (2020). Effect of different irrigation water levels and bio-minerals fertilization on fruit yield, quality and water productivity of watermelon grown on sandy soil, Egypt. Egyptian Journal of Soil Science, 60(3), 231–246. https://doi.org/10.21608/ejss.2020.29343.1355
Krejci, R., & Morgan, D. (1970). Determining sample size for research activities. Educational and Psychological Measurement, 30(3), 607-610. https://doi.org/10.1177/001316447003000308
Lee, S.H., Choi, J.Y., Hur, S.O., Taniguchi, M., Masuhara, N., Kim, K.S., Hyun, S., Choi, E., Sung, J.h., & Yoo, S.H. (2020). Food-centric interlinkages in agricultural food-energy-water nexus under climate change and irrigation management. Resources, Conservation and Recycling, 163, 105099. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2020.105099
Li, Y., Liu, C., Zhang, L., & Luo, S. (2016). How smallholder farmers adapt to agricultural drought in achanging climate: A case study in southern China. Land Use Policy, 55, 300-308. https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2016.04.012
Liu, J., Zehnder, A.J.B., & Yang, H. (2008). Drops for crops: Modelling crop water productivity on a global scale. Global Nest Journal, 10(3), 295-300. https://doi.org/10.30955/gnj.000486
M.El-Marsafawy, S., Swelam, A., & Ghanem, A. (2018). Evolution of crop water productivity in the Nile Delta over three decades (1985–2015). Water, 10, 1168. https://doi.org/10.3390/w10091168
Mohamoud, M.A., Abdalla , A.S., Elhag , M.M, & Yousif, L.A. (2019). Estimation of Water Requirement and Water Productivity of Sesame Crop (Sesamum indicum L.) in Dryland Areas of Sennar State, Sudan. Sudan Juornal Des. Reserch, 11(1), 1-16.
Pekarou Pemi, B.A., Njomo, D., Tchinda, R., Calvin Seutche, J., Zambou Kenfack, A., Babikir, M.H., & Chara-Dackou, V.S. (2023). Sectoral Assessment of Energy, Water, Waste and Land Nexus in the Sustainability of Agricultural Products in Cameroon. Sustainability, 16(2), 565, 1-31. https://doi.org/10.3390/su16020565
Sánchez, J.A., Reca, J., & Martínez, J. (2015). Water productivity in a Mediterranean semi-arid greenhouse district. Water Resources Management, 29, 5395–5411. https://doi.org/10.1007/s11269-015 1125-5
Schindler, J., Greaf, F., Konig, H.j., Mchau, D., Paul Saidia, D., & Sieber, S. (2016). Sustainability impact assessment to improve food security of small holders in tanzania. Environ. Environmental Impact Assessment Review, 60, 52-63. https://doi.org/10.1016/j.eiar.2016.04.006
Smith, C., Petty, B., & Hill, P. (2009). Work Ethic Characteristics: Perceivedwork ethics of supervisors and workers, Journal of STEM Teacher Education, 42(2), 1210-1228. https://ir.library.illinoisstate.edu/jste/vol42/iss2/2
Tarkalson, D.D., King, B.A., & Bjorneberg. D.L. (2022). Maize grain yield and crop water productivity functions in the arid Northwest U.S. Agricultural Water Management, 264, 107513. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2022.107513
Umar, H.S., & Ibrahim, H.Y. (2012). Energy use and gross margin analysis for sesame production in organic and inorganic fertilizer user farms in Nigeria. African Crop Science Journal, 20(1), 39-45. https://www.ajol.info/index.php/acsj/article/view/78606
Van Halsema, G.E., & Vincent, L. (2012). Efficiency and productivity terms for water management: A matter of contextual relativism versus general absolutism. Agricultural Water Management,108, 9-15. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2011.05.016
Vazifedoust, M., Van Dam, J.C., Feddes, R.A., & Feizi, M. (2008). Increasing water productivity of irrigated crops under limited water supply at field scale. Agricultural Water Management, 95, 89-102. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2007.09.007
Vito, R., Portoghese, I., Pagano, A., Fratino, U., & Vurro, M. (2017). An index-based approach for the sustainability assessment of irrigation practice based on the Water-Energy-Food Nexus framework. Advances in Water Resources, 110, 423-436. https://doi.org/10.1016/j.advwatres.2017.10.027
Yousefi, M., Damghani, A., & Khoramivafa, M. (2016). Comparison greenhouse gas (GHG) emissions and global warming potential (GWP) effect of energy use in different wheat agroecosystems in Iran. Environmental Science and Pollution Research, 23(8), 7390–7397. doi: 10.1007/s11356-015-5964-7
Yu, L., Xiao, Y., Zeng, X.T., Li, Y.P., & Fan, Y.R. (2020). Planning water-energy-food nexus system management under multi-level and uncertainty. Journal of Cleaner Production, 251, 119658. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.119658