بخشی از مقاله
چکیده
بخش کشاورزي نقش مهمی در اقتصاد ملی، اشتغالزایی و تأمین غذاي افراد جوامع مختلف دارد. براي رسیدن به این اهداف نیازمند به یک سیستم کشاورزي پایداري میباشند که این سیستم را میتوان با برقراري استراتژيهاي اقتصادي، اجتماعی و زیستمحیطی تدوین نمود. به همین دلیل هدف از مطالعه حاضر تعیین الگوي کشت بهینه تحت سه استراتژي کشاورزي پایدار، با استفاده از مدل الگوریتم ژنتیک در منطقه گهرباران ساري میباشد. دادههاي تحقیق از طریق تکمیل پرسشنامه از 250 کشاورز منطقه گهرباران در سال 1393-1394 جمعآوري شده است.
نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که الگوي کشت بدست آمده در سه استراتژي اندکی باهم تفاوت دارد اما در محصولاتی که بیشترین سطح زیر کشت را در اختیار گرفتند و مقدار نهایی اهداف سهگانه، مشابه یکدیگر میباشند. به همین دلیل پیشنهاد میشود کشاورزان منطقه براي دستیابی به حداکثر سود، حداکثر تولید و حداقل آسیبهاي زیستمحیطی محصول سیر، برنج شیرودي و هندوانه را اولویت کشت خود قرار دهند. با توجه به نتایج مطالعه حاضر، اقداماتی مانند برگزاري کلاسهاي ترویجی و آموزشی میتواند در بهینهسازي الگوي کشت در این منطقه مؤثر باشد.
مقدمه
محصولات کشاورزي در همه کشورهاي دنیا اهمیت دارد. به طور کلی قبل از انقلاب صنعتی، سهم کالاهاي کشاورزي در کل کالاهاي قابل مبادله بسیار بود، اما با وقوع انقلاب صنعتی و ظهور دستاوردهاي آن، نسبت کالاهاي صنعتی به محصولات کشاورزي در سطح جهان افزایش یافت. از طرف دیگر در بسیاري از کشورها، سهم عمده فعالیتهاي اقتصادي در بخش کشاورزي متمرکز شده است
از جمله مسائلی که در اقتصاد کشاورزي مورد توجه فراوان است تعیین الگوي بهینهي کشت است. هدف از تعیین الگوي بهینه کشت، انتخاب ترکیبی از محصولات براي کشت در یک واحد زراعی مشخص با توجه به خصوصیات کشت محصولات مختلف، حجم تقاضا، منابع آب و خاك در دسترس، نیروي انسانی، سرمایه، تجهیزات کشاورزي و موارد مشابه دیگر بهمنظور بیشینه کردن تولید، سود و یا درجهت حفظ محیطزیست میباشد
از آنجایی که هدف اصلی علم اقتصاد، تخصیص منابع کمیاب بین فعالیتهاي رقیب است، لذا استفاده از روشها و تکنیکهایی که بتواند به اهداف مذکور تحقق بخشد ضروري میباشد
یکی از روشهایی که درزمینه تخصیص بهینه منابع کمیاب کاربرد فراوان دارد، استفاده از الگوهاي برنامهریزي ریاضی است. الگوهاي برنامهریزي ریاضی از دهههاي گذشته و بویژه در عصر حاضر براي نیل به اهدافی از قبیل سیاستگذاري در بخش کشاورزي، تعیین الگوي بهینه کشت و ترکیب نهادههاي کشاورزي و بررسی الگوهاي مختلف کشت کاربرد فراوانی یافته است
روشهاي مختلفی جهت براي بهینه کردن الگوي کشت مختلف وجود دارد. از جمله این روشها میتوان به الگوریتم ژنتیک اشاره نمود. الگوریتم ژنتیک از گذشته تاکنون یکی از ابزارهاي پرکاربرد در مدلسازي سیستمهاي زراعی بهشمار میرود
محدوده کاري الگوریتم ژنتیک بسیار وسیع میباشد و هر روز با پیشرفت روزافزون علوم و تکنولوژي، استفاده از این روش در بهینهسازي حل مسائل بسیار گسترش یافته است. الگوریتم ژنتیک یکی از زیر مجموعههاي محاسبات تکامل یافته میباشد که رابطه مستقیمی با مبحث هوش مصنوعی دارد. در واقع الگوریتم ژنتیک یکی از زیر مجموعههاي هوش مصنوعی است
اصول اولیه الگوریتم ژنتیک توسط هالند و همکارانش ارائه شد. بر این مبنا که سیستمهاي مصنوعی باید توانایی اصلی سیستمهاي طبیعی را داشته باشند که نهایتا منجر به ابداع این روش شد
مطالعات بسیاري در زمینه تعیین الگوي بهینه کشت و الگوریتم نتیک در مناطق مختلف، با روشها و اهداف گوناگون صورت گرفته است. که به چند نمونه از آنها اشاره میشود.
در مطالعهي دیگر موسوي و اکبري - 1393 - ، با استفاده از برنامهریزي خطی فازي و خطی فازي ناموزون به بررسی الگوي کشت در دشت مرودشت- کربال پراختند. نتایج نشان داده است که در الگوي فازي سطح کشت چغندر و جو باید نسبت به وضعیت موجود کاهش یابد. در الگوي فازي ناموزون در مقایسه با وضعیت موجود، سطح زیر کشت گندم و جو افزایش مییابد. همچنین بازده برنامهاي در هر دو الگو کاهش مییابد.
همچنین پرهیزکار و همکاران - 1394 - ، در مطالعه خود براي تعیین الگوي کشت مناسب در بخش رودبار الموت غربی استان قزوین و همچنین کاهش آلودگی آبهاي رودخانه شاهرود که ناشی از مصرف زیاد کود است، برنامهریزي آرمانی اولویتی را مورد استفاده قرار دادند. نتایج نشان داد الگوي فعلی در این بخش بهینه نیست و نهادههاي تولید بصورت غیر کارامد استفاده میشوند.
در مطالعهي دیگر رضایی و همکاران - 1391 - ، در پژوهش خود به تعیین الگوي بهینه کشت در استان خراسان رضوي با استراتژي محیطزیستی پرداختند. آنها با استفاده از الگوي الگوریتم ژنتیک، استراتژي محیطزیستی را به صورت حداقل کردن مصرف کود در نظر گرفتند و الگوي کشت در این منطقه را با رویکرد محیطزیستی تعیین نمودند. به طور کلی نتایج نشان میدهد که استراتژيهاي اجتماعی, اقتصادي و زیستمحیطی تأثیر چندانی بر الگوي کشت محصولات نداشته و محصولاتی که باید تولید شوند تا اهداف فوق تأمین شود، تغییر چندانی نمیکنند. با توجه به نتایج حاصل شده پیشنهاد میشود کشاورزان خراسان رضوي با کشت محصولات سیبزمینی، پیاز، کلزا، چغندر قند، جو آبی، گندم دیم، جو دیم و گندم آبی می توانند به هر سه هدف فوق بطور همزمان دست یابند.
ازجمله مطالعات خارجی میتوان به سینگ و همکاران - 2001 - ، اشاره کرد.که از مدل برنامهریزي خطی استفاده کرده تا الگوي بهینه کشت را با هدف حداکثر کردن درآمد خالص در منطقه اي از پاکستان برآورد نمایند، که در این مدل، میزان زمین و حداقل کشت گندم و برنج براي نیازهاي غذایی کشاورزان به عنوان محدودیتهاي مدل در نظر گرفته شده اند، که بر اساس نتایج حاصله سودآورترین کشت منطقه، کشت محصول گندم تعیین گردید.
شارما و همکاران - - 2007، با استفاده از روش برنامهریزي آرمانی فازي به چارهجویی تخصیص بهینه زمین در کشاورزي پرداختند.
این پژوهش، با هدف تخصیص بهینه سطح زیر کشت براي کشاورزي و ارائه یک طرح سالانه براي کشاورزي صورت پذیرفت. در فرمولسازي مدلهایی از جمله تولید محصول، سود خالص، محدودیت آب، ثبات نیرويکار و استفاده از ماشینها مد نظر قرار گرفت.
جوپی و همکاران - 2011 - ، در تخصیص زمین زراعی در یک منطقه در هند تحت استراتژيهاي سهگانه پایداري از یک الگوي الگوریتم ژنتیک استفاده کردند و میزان زمین تخصیص داده شده در هر استراتژي را با هم مقایسه نمودند.
نتایج بیشتر بررسیهاي انجام شده نشان میدهد که ارائهي الگوي کشت بهینه با استفاده از الگوهاي مختلف برنامهریزي ریاضی افزون بر بهبود شرایط موجود، باعث میشود از منابع و نهادهها بهگونهي مطلوب استفاده شود. در این مطالعه تلاش شده است تا با استفاده از رهیافت الگوریتم ژنتیک، الگوي بهینه کشت تحت سه استراتزي اقتصادي، اجتماعی و زیستمحیطی در منطقه گهرباران ساري مورد بررسی قرار گیرد و با یگدیگر مقایسه شود. تا سیاستگذاران بخش کشاورزي را در انتخاب رهیافتهاي مناسب به منظور افزایش کارایی مصرف نهاده و الگوي کشت مناسب یاري کند. عمده محصولات کشت شده در منطقه گهرباران برنج - طارم و شیرودي - ، گندم، جو، کلزا، سیر، لوبیا، گوجه و هندوانه میباشد.
مواد و روشها
روش الگوریتم ژنتیک که جزء جدیدترین روشهاي برنامهریزي است با بهرهگیري از نظریه تکامل و بقاء صلح در علم زیستشناسی و استفاده از اصول علم ژنتیک به عنوان روشی موثر براي بهینهسازي که محدودیتهاي روشهاي کلاسیک را ندارد ابداع شده است. الگوریتم ژنتیک، از تئوريهاي تکامل بیولوژیکی، از قبیل وراثت ژنتیک و اصل تناظر بقاي داروین بهره میبرد
این روش جستجوي مؤثر در فضاهاي وسیع و بزرگ بر اساس ژ نها و کروموزومها است که در نهایت منجر به جهتگیري به سمت یافتن پاسخ بهینه در میان سایر پاسخهاي ممکن میشود مدلهاي مبتنی بر الگوریتم ژنتیک براي تحقق به چهار عنصر اصلی زیر نیازمندند:
• جمعیت اولیه :یک مجموعه اولیه از اعضاء - کروموزمها - که معمولا بصورت رشتههایی از ژنها - بیتها - کد میشوند و جوابهایی از مسئله را ارائه مینمایند.
• تابع ارزیابی: روشی براي اندازه گیري میزان برازندگی هر عضو - جواب - میباشد.
