Furnizarea unei foi de parcurs pentru adaptarea sectorului agricol la condițiile de penurie de apă (Studiu de caz: Culturi selectate din bazinul Tajan, Iran)

Introducere
În ultimele decenii, problema schimbărilor climatice a devenit una dintre cele mai importante probleme globale și a afectat sectorul agricol.

Continuitatea agriculturii, în ciuda crizei de penurie de apă, a avut un impact inadecvat asupra durabilității și creșterii acestui sector.

Pe de altă parte, efectul distructiv al utilizării excesive a fertilizatorilor chimici și pesticidelor asupra apelor, solului, sănătății ecosistemelor, oamenilor și altor ființe vii este indiscutabil.

Din acest motiv, s-a resimțit complet lipsa unui model eficient care să poată oferi toate aspectele economice și de mediu în același timp.

Scopul acestui studiu a fost să propună un model optim de rotatie a culturilor utilizând metoda integrată de planificare Goal și Grey.

În acest sens, fermierii din sub-sectorul agronomic al bazinului Tajan au fost aleși ca populație statistică.

În acest context, au fost colectate informații din serii temporale prin agregarea datelor medii ale a 401 localități situate în această zonă, în perioada 2017-2021, din rapoartele anuale ale specialiștilor.

Materiale și metode
Modelul de Programare Liniară (LP) cuantifică o metodă optimală de integrare a constrângerilor pentru a satisface funcția obiectivului de a optimiza producția de cultură și profitul fermierilor care irigă.

Pentru a folosi LP, este necesar să se convertească problema într-un model matematic.

Pentru aceasta, este nevoie de un obiectiv, cum ar fi maximizarea profitului sau minimizarea pierderilor.

De asemenea, modelul trebuie să includă variabile decizionale care influențează aceste obiective și constrângeri care limitează ceea ce poate face utilizatorul.

Astfel, modelul LP este o metodă cu un singur scop.

Planificarea de Obiective (GP) este o extensie a LP în care sunt specificate ținte pentru un set de constrângeri.

GP este folosit pentru realizarea a trei tipuri de analize: determinarea resurselor necesare pentru atingerea unui set dorit de obiective; măsurarea gradului de realizare a obiectivelor cu resursele disponibile; furnizarea celei mai bune soluții satisfăcătoare în condițiile unor resurse și priorități variabile.

Astfel, modelul GP este o metodă multi-obiectivă.

Teoria sistemului Grey este identificată ca o metodologie eficientă care poate fi utilizată pentru rezolvarea problemelor dezechilibrate, cu informații parțial cunoscute.

Abordarea de modelare Grey folosește datele despre accidente pentru estimarea parametrilor modelului.

Modelul poate reflecta dinamica, balanța obiectivelor multidimensionale conflictuale ale modelelor de rotație a culturilor și promovează utilizarea durabilă a terenului cultivat.

Pentru atingerea diferitelor scopuri în condiții economice și de mediu instabile, am utilizat un model Goal-Grey, obținut prin integrarea programării Goal și Grey.

Modelul Goal-Grey, considerând incertitudinea din date, duce la suprapunerea între obiectivele economice și de mediu și oferă limitele pentru culturile selectate.

Rezultate și discuții
Prin estimarea modelului de Programare Liniară (LP), culturile precum grâu și rapița au fost eliminate din rotația culturilor, în timp ce suprafețele cultivate pentru orz și orez cu bob lung, cu randament ridicat, au crescut cu 644%, respectiv 31%.

În contrast, suprafețele cultivate pentru orez cu bob lung de calitate superioară și porumb au scăzut cu 89%, respectiv 10%.

Implementarea acestui model a crescut profitul brut al fermierilor din regiunea Tajan cu 14%, doar prin ajustarea componenței culturilor, fără a modifica nivelurile actuale ale inputurilor.

În plus, rezultatele arată că aplicarea modelului LP duce la economii de 5%, 13% și 10% pentru fosfat, azot și potash, respectiv.

Cantitatea de erbicid și fungicid consumată în cadrul modelului LP este egală cu cea din modelul actual al regiunii.

Totuși, implementarea acestui model va duce la o creștere de 5% a consumului de insecticide și poison.

Cantitatea de apă de irigație consumată în modelul LP a fost calculată a fi cu 2% mai mică decât cea din modelul actual.

În plus, rezultatele arată că, estimând modelul Goal-Grey, doar rapița este eliminată din rotația culturilor, iar pentru atingerea obiectivelor definite în studiu, suprafața de cultivare a grâului și porumbului trebuie să fie de 208 și, respectiv, 7356 hectare.

Flexibilitatea utilizării inputurilor permite ajustări în alte suprafețe cultivate, facilitând producția de orez cu bob lung de calitate superioară pe o suprafață variind între 970 și 18.157 hectare.

De asemenea, suprafața de cultivare a orezului cu bob lung poate varia între 7654 și 9995 hectare.

În acest model, orzul poate fi eliminat din compoziția culturilor ca și în cazul pattern-ului liniar sau cultivat pe maximum 2553 hectare.

Implementarea modelului Goal-Grey va conduce la o creștere maximă de 2% a profitului brut al fermierilor din regiunea Tajan comparativ cu modelul actual.

În plus, prin implementarea modelului Goal-Grey, consumul de fertilizatori precum fosfat, azot și potash va fi economisit în medie cu 16%, 27% și, respectiv, 20%.

De asemenea, consumul de pesticide agricole va scădea de la 733 la 355 de mii de litri în medie.

Concluzii
Modelul LP este conceput pe baza condițiilor regionale actuale; însă, fiind un model cu un singur scop și cu parametri fixați, îi lipsește flexibilitatea de a oferi un program adaptabil fermierilor în perioade de secetă, umezeală excesivă sau atunci când inputurile sunt limitate.

Rezultatele indică faptul că, în condițiile actuale, există un exces de utilizare a inputurilor chimice și a apei de irigație.

Prin luarea în considerare a incertitudinii datelor, modelul Goal-Grey abordează aceste limitări, echilibrând obiectivele economice și de mediu și definind o gamă de cultură pentru culturile selectate.

Mulțumiri
Suntem recunoscători specialiștilor în management agronomic și management pentru conservarea plantelor din cadrul Organizației Jihadului Agricol din Provincia Mazandaran și ai Serviciului de Agricultură din Sari, care au colaborat la colectarea datelor.

Acest articol este preluat din rezultatele preliminare ale unei teze de doctorat, având drepturi materiale și morale aparținând Universității de Ştiințe Agricole și Resurse Naturale din Sari, și pentru care aducem mulțumiri..