بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
تعیین و بررسی عوامل اثرگذار بر مدیریت بهینه آب کشاورزي در سیستان
چکیده:
در این مطالعه عوامل موثر بر مدیریت بهینه منابع آب در مصارف کشاورزي در دشت سیستان بررسی شده است. به این منظور با بکارگیري مدل لاجیت به بررسی عوامل کمی و کیفی موثر بر مدیریت بهینه منابع آب پرداخته شده است. از دیگر اهداف این مطالعه شناسایی و اولویت بندي مسائل مختلف مربوط به مدیریت منابع آب کشاورزي به تفکیک استحصال، انتقال و مصرف می باشد که از تکنیک آنتروپی استفاده شده است. حجم نمونه در بخش کشاورزي 160 نمونه می باشد و از روش نمونه گیري دو مرحله اي خوشه اي استفاده شده است. نتایج تخمین مدل مصرف بهینه آب کشاورزي نشان داد، بیشترین تاثیر مربوط به متغیرسابقه و تجربه کاري می باشد. سپس به ترتیب متغیرهاي استفاده از کودها و سموم شیمیایی، نوع کانالهاي ارتباطی، روش آبیاري، آموزش و سطح تحصیلات بیشترین تاثیر را بر استفاد ه بهینه از منابع آب کشاورزي دارند. همچنین کارشناسان کاهش آبدهی منابع آب سطحی، افت سفره هاي آب زیرزمینی، عدم نظارت دولت بر برداشت آب از منابع آب و کاهش دبی متوسط چاه ها از مهمترین مسائل استحصال از منابع آب می دانند. از بین مسائل مربوط به انتقال آب نیز، قابل نفوذ بودن نهرهاي خاکی و فرو رفتن آب در زمین، عدم لایروبی مناسب نهرهاي خاکی و کانالهاي بتونی، طولانی بودن مسیر کانال ها و نهرهاي خاکی و اتلاف بیش از حد آب در آنها به عنوان مسائل انتقال از منابع آب شناخته شده است. همینطور عدم استفاده از روش هاي مکانیزه آبیاري (بارانی- قطره اي) و هزینه هاي بالاي استفاده از روش هاي مدرن آبیاري و کم بودن توان مالی زارعین جهت استفاده از آبیاري هاي مکانیزه مهمترین مسائل مصرف آب عنوان شده است.
واژگان کلیدي: مدیریت بهینه، منابع آب، استحصال، انتقال، مصرف، مدل لاجیت، دشت سیستان
مقدمه:
در بین مصارف مختلف آب در ایران، بخش کشاورزي با سهمی بالغ بر 94 درصد، بیشترین مصرف آب را دارا می باشد. با این وجود، تلفات آب در این بخش به دلیل شیوه انتقال و توزیع آب و شیوه آبیاري، حجم زیادي را (به طور متوسط 70 درصد) به خود اختصاص می دهد. با وجود آنکه تلفات آب کشاورزي بسیار زیاد است، سرمایه گذاري و تلاش ها براي کاهش آن ناچیز می باشد. تقاضاي آب کشاورزي براي تبدیل اراضی دیم به اراضی آبی و تحت کشت آبی کماکان رو به افزایش است. به دلیل محدودیت اصلی منابع آب نسبت به اراضی قابل آبیاري، بخشی از این تقاضا با توسعه برداشت از منابع آب زیرزمینی و تا حدودي از منابع آب سطحی تامین شده و بخشی نیز بدون پاسخ باقی مانده است. ضمن آنکه بخشی از اراضی آبی ممکن است به دلیل کمبود آب به صورت آیش آبی، یعنی به صورت نکاشت باقی بماند(جزنی، .(1383 اما اضافه برداشت از ذخایر آب زیرزم ینی در حدود یک سوم از 600 دشت کشور موجب برداشت نزدیک به 4 میلیارد مترمکعب در سال از ذخایر ثابت می شود. این امر کمیت و کیفیت آب موجود در آبخوان ها را که50 درصد نیازهاي کشاورزي و70 درصد نیازهاي سایر مصارف را تامین می کند، در معرض تهدید و زوال جدي قرار داده ا ست. این پیامد ادامه شرایط را براي بهره برداران فعلی بسیار دشوار کرده و حقوق نسل هاي آینده را نیز مورد تهاجم قرار داده است. زیرا تخلیه بی رویه آبخوانها باعث تحلیل رفتن ذخایر عمده آب زیرزمینی و در نتیجه کاهش سریع سطح آب زیرزمینی، نشست زمین، ایجاد شکاف ها و ف روچاله ها در مناطق مختلف و نابودي تدریجی این مخازن ارزشمند و استراتژیک می شود. همچنین موجب کاهش آبدهی و خشک شدن چاهها و بی بهره ماندن صاحبان آنها به ویژه در صورتی که از امکانات کف شکنی و سرمایه گذاري اضافی برخوردار نباشند، می گردد. هدف این مطالعه بررسی عوا مل مؤثر بر مدیریت بهینه منابع آب بخش کشاورزي در شمال سیستان و بلوچستان می باشد. از لحاظ شرایط اقلیمی، استان سیستان و بلوچستان در ناحیه اقلیمی بیابانی قرار دارد که خود به سه زیر ناحیه بیابانی معتدل در شمال، خشک معتدل، اقلیم بیابانی گرم بلوچستان جنوبی، دستهبندي میشود. دماي متوسط سالانه سیستان حدود 22 درجه سانتیگراد، میانگین حداکثر درجه حرارت 39,1 درجه سانتی گراد و متوسط حداقل آن 2,8 درجه سانتیگراد است. متوسط ریزش هاي جوي در دشت سیستان سالیانه حدود 52 میلیمتر بوده و رواناب هاي منطقه سیستان و انشعابات آن ناشی از بارندگیهاي ارتفاعات کوههاي بابایغما در کشور افغانستان است. در شمال استان یعنی دشت سیستان که دلتاي رودخانه هیرمند است، تمامی بهرهبرداري از منابع آب محدود به منابع آب سطحی میباشد. آبهاي سطحی دشت سیستان به طور عمده از دامنههاي جنوبی سلسله کوههاي هندوکش افغانستان سرچشمه میگیرند. مساحت حوزه آبریز رودخانه هیرمند حدود
350 هزار کیلومتر مربع است.
در اینجا به خلاصه اي از برخی مطالعات مرتبط انجام شده، پرداخته می شود. (ارفعی و زند،(1390، به بررسی عوامل موثر بر مصرف بهینه آب در بخش کشاورزي پرداختند. نمونه آماري 150 نفر از کارشناسان حوزه کشاورزي بودند. نتایج نشان داد، میزان تاثیر عوامل اقتصادي در استفاده از دانش بومی مصرف بهینه آ ب در حد متوسطی می باشد. در این راستا، میزان درآمد کشاورزان، بیمه محصولات کشاورزي در معرض خطر خشکسالی، کمک هاي بلاعوض خشکسالی، تمدید بازپرداخت وامهاي خشکسالی داراي اهمیت زیادي بودند. (پورزند و زیبایی،(1390، با توجه به نوسانات بارندگی و ماهیت تصادفی بودن منابع آب، نحوه برنامه ریزي مصرف آب در دشت فیروزآباد استان فارس را مورد بررسی قرار دادند. ضمنا به دلیل دستیابی همزمان به دو هدف (مدیریت مزرعه و اثرات زیست محیطی) از روش برنامه ریزي آرمانی تصادفی استفاده نمودند. نتایج حاکی از ان است که
در سال خشک به جهت حفظ رودخانه مدل استفاده از ذخایر زیرزمینی بیشتر از یک سال تر را پیشنهاد می کند. (عمانی، (1389، به بررسی عوامل موثر در مدیریت پایدار مناب ع آب زراعی در شمال حوزه آبریز مدرس با استفاده از تکنینک تحلیل عاملی پرداخته است. بر اساس نتایج مشخص شد که 5 عامل، ویژگی هاي اقتصادي، متغیرهاي فعالیت هاي آموزشی و
ترویجی، فعالیت هاي اجتماعی، دانش و اطلاعات و حمایت هاي دولت در مجموع 71 درصد تغییرات سطح مدیریت پایدار منابع آب زراعی را تبیین می نماید. (شجري و همکاران، (1388 مطالعه اي با هدف تعیین کشش قیمتی تقاضاي آب و ارزش بهره وري نهایی آب در تولید خرما انجام دادند. آنها بر اساس نتایج به دست آمده پیشنهاد دادند به منظور مدیریت مصرف آب کشاورزي از ابزارهاي غیرقیمتی مانند سهمیه بندي آب نیز می بایستی استفاده گردد. آگاه کردن باغداران منطقه از پیامدهاي برخاسته از برداشت بی رویه آب به وسیله تقویت نظام آموزش و ترویج و بکارگیري هر چه بیشتر رسانه هاي گروهی، ایجاد اتحادیه آب بران با هدف نظارت بر منابع آب، جمع آوري آب بها و هزینه کردن آن در بهبود وضعیت منابع آب، تشویق بهره برداران و دادن وام و تجهیزات لازم به آنها از دیگر روش هاي مدیریت منابع آب کشاورزي می باشد. (اسمیت و مانوز، (2002 راه استفاده بهینه از منابع آب کشاورزي را توسعه خدمات مشاوره اي توسط بخش خصوصی و سازمانهاي غیردولتی و برقراري تعامل این بخشها با بخش دولتی بیان کردند. (اویس و هاچم، (2003 در تحقیقی با عنوان بهبود بهره وري آب در زمین هاي دیم کشاورزي آسیاي غربی و شمال آفریقا به نقش مدیریت منابع آب زراعی در افزایش بهره وري تاکید نموده اند و بیان کرده اند در دستیابی به مدیریت منابع آب باید سازه هاي اقتصادي، اجتماعی و سازمانی را موردتوجه قرار داد. (پریرا ،(2005 در مطالعه اي توسعه دانش فنی، گسترش فعالیت هاي مشارکتی و اشاعه فرهنگ استفاده بهینه از منابع آب در بخش کشاورزي را
از عوامل اساسی در توسعه مدیریت بهینه منابع آب بیان نموده است.
روش تحقیق:
مدل لوجیت مدیریت بهینه منابع آب
در این مطالعه با استفاده از مدل لاجیت به بررسی عوامل کمی و کیفی موثر بر مدیریت بهینه منابع آب کشاورزي پرداخته شده است. براي تخمین مدل لاجیت، دو گروه بهره برداران کشاورزي با مصرف بهینه و غیربهینه آب در منطقه مورد مطالعه (شمال استان سیستان و بلوچستان)، مدنظر قرار گرفتند. لازم به توضیح است نمونه آماري طوري در نظر گرفته شده که شرط همگنی بین بهره برداران نمونه رعایت شود به عنوان مثال این نمونه ها داراي الگوي کشت مشابه می باشند. همچنین با توجه به کاربرد مدل لوجیت، میانگین مصرف آب در هر هکتار در کل نمونه ها، معیار بهینه و غیربهینه بودن مصرف آب لحاظ شده است. بنابراین در متغیر وابسته (Y) ، بهره بردارانی که از آب به طور بهینه استفاده می کنند با مقدار 1 و بهره بردارانی که از منابع آب استفاده غیربهینه دارند، با مقدار صفر وارد شدند. متغیرهاي مستقل عبارت از سن، سطح تحصیلات، سابقه و تجربه کاري(دانش فنی کشاورزان)، نوع نظام بهره برداري، روش آبیاري، آموزش(تعداد ساعات شرکت در کلاس هاي ترویجی آموزش مصرف بهینه آب کشاورزي)، نوع کانالهاي ارتباطی (کانال هاي بتونی و نهرهاي خاکی) و میزان استفاده از کودها و سموم شیمیایی می باشند، لازم به ذکر است برخی از این متغیرها از جمله سن، سطح سواد، سابقه و تجربه کاري(دانش فنی کشاورزان)، سطح زیرکشت، آموزش و میزان استفاده از کودها و سموم شیمیایی به صورت عددي و سایر متغیرها کیفی می باشند. است فاده از مدل احتمال خطی براي حل مسائل دوتایی داراي مشکلاتی همچون غیرنرمال بودن توزیع Ui، ناهمسانی
∧
واریانس Ui، امکان قرار گرفتن Yi خارج از محدوده صفر و یک و همچنین مقدار پایین R2 است(ابریشمی، .(1378 لذا براي حل مشکلات مذکور از مدلهاي لاجیت و پروبیت استفاده میشود. ساختار تئوریکی دو مدل مذکور بر اساس توابع لوجستیک می باشد که در این مطالعه، با توجه به طیف وسیع کاربرد مدل لاجیت در حل مسائل دوتایی و همچنین کاربرد ساده تر آن نسبت به مدل پروبیت، از آن براي سنجش عوامل مؤثر بر مشارکت زنان روستایی در فعالیت هاي آبیاري استفاده گردیده است.
در ادامه به توضیح اجمالی مدل لاجیت پرداخته شده است. ساختار مدل لاجیت را می توان به صورت ذیل تعریف کرد:
(1) Zi* α βX i ui
که در آن Zi* ، مصرف بهینه آب کشاورزي و X i برداري از عوامل مؤثر بر مصرف بهینه توسط بهره برداران کشاورزي و در
واقع متغیر هاي مستقل میباشند. α و β پارامترهاي الگو و ui جزء خطاي الگوست. رابطه (1) نشان میدهد که
مجموعهاي از عوامل میتواند بر مصرف بهینه آب کشاورزي تأثیرگذار باشند. از این رو متغیر دیگري بنام Zi تعریف شد که از مقادیر صفر و یک تشکیل شده است. بدین صورت که اگر Zi* 0 باشد، متغیر Zi داراي مقدار یک و در غیر اینصورت داراي مقدار صفر می باشد. بنابراین در این مطالعه متغیر وابسته مدل، یک متغیر صفر و یک تعریف شد که شامل Zi 1 براي بهره برداران با مصرف بهینه و Zi 0 براي بهره برداران با مصرف غیربهینه می باشد. در مجموع مدل بکار برده شده در مطالعه حاضر عبارت است از:
که در رابطه فوق Xi نشان دهنده متغیرهاي مدل (اعم از عددي و موهومی) می باشد. بنابراین در الگوي لاجیت مورد مطالعه،
احتمال اینکه i امین فرد مصرف آب بهینه داشته باشد، به صورت زیر تعریف میشود:
که e پایه لگاریتم طبیعی میباشد. براي راحتی با فرض Zi α βX i می توان نوشت: 1
معادله ( 4) بیانگر آن چیزي است که تحت عنوان تابع توزیع تجمعی لاجستیک معروف شده است. اگر Pi یعنی احتمال داشتن خصوصیت مورد نظر بوسیله ( 4) بیان شده باشد، در این صورت (1-Pi) که احتمال نداشتن خصوصیت مورد نظر است به قرار ذیل میباشد:
حال به طور ساده ( (Pi 1 − Pi نسبت احتمال حادثه مورد نظر بر جایگزین آن است. بنابراین چنانچه از (5) لگاریتم طبیعی
گرفته شود:
به منظور تخمین، مدل فوق, به ترتیب زیر بازنویسی میشود: 1− P
حال اگر فرض شود: Pi 1 − i
که Ni و ni به ترتیب عبارتند از تعداد مشاهدات و تعداد X هاي داراي خصوصیت مورد نظر و ( ni ≤ Ni )، یعنی اگر فراوانی نسبی محاسبه شود، می توان آن را به عنوان تخمینی از Pi حقیقی متناظر با Xi (چنانچه Ni به اندازه کافی بزرگ باشد
∧
Pi تخمین خوبی از Pi خواهد بود) به کار برد. با استفاده از Pi تخمینی، مدل لاجیت تخمین زده شده، به قرار ذیل خواهد
بود:
که اگر تعداد مشاهدات Ni در سطح Xi به اندازه کافی بزرگ باشد، Li فوق، تخمین خوبی از Li واقعی خواهد بود. البته در مدل لاجیت نیز مانند مدل LPMاجزا اخلال داراي واریانس ناهمسانی می باشند، یعنی اجباراً باید به جاي روش OLS از
روش WLS استفاده شود. اگر Pi با ∧
Pi جایگزین شود، خواهیم داشت:
(
که تخمین زن σ 2 میباشد. براي حل مشکل ناهمسانی واریانس رابطه (10) به شکل زیر تبدیل میشود:
که به صورت زیر می باشد:
که در آن وزنهاي wi برابر است با ∧ ∧ * *
Pi ) Ni Pi (1− ، Li Li تبدیل شده یا وزنی، X i X i تبدیل شده یا وزنی و Vi
=جز اخلال تبدیل شده می باشد. حال به راحتی می توان اثبات کرد با فرض واریانس خطاي اولیه به
صورت ( σu2 1 [Ni Pi (1 − Pi جزء اخلال Vi تبدیل شده داراي واریانس همسان میباشد (ابریشمی، .(1378
نحوه جمع آوري آمار و اطلاعات
در این مطالعه براي دستیابی به اهداف تحقیق بن ا به ضرورت از روش هاي مختلف آماري و اقتصادسنجی استفاده شده
است. منطقه مورد مطالعه در این تحقیق بخش شمالی استان سیستان و بلوچستان می باشد. بخشی از آمار و اطلاعات موردنیاز در این منطقه از طریق اسنادي و با استفاده از آمار سالنامه هاي آماري استان طی سالهاي مختلف و نیز اطلاعات موجود در سازمان هاي مختلف از جمله شرکت سهامی آب منطقه اي، شرکت آب و فاضلاب، سازمان هواشناسی، مرکز آمار و
... بدست خواهد آمد. درصورت نبود هر یک از آمار موردنظر اطلاعات به صورت میدانی و از طریق تکمیل پرسشنامه جمع آوري شده اند.
جهت تجزیه و تحلیل مصرف بهینـه آب در بخـش کشـاورزي از تعـداد 160 بهـره بـردار کشـاورزي در منطقـه مـورد مطالعـه پرسشنامه تکمیل شد. که در آن سئوالات مختلفی در خصوص ویژگی هـاي بهـره بـرداران و مشخصـات واحـد زراعـی و نحـوه استحصال، انتقال و مصرف آب پرسیده شد. در این مرحله براي نمونه گیـري از روش دو مرحلـه اي خوشـه اي اسـتفاده شـده است. نمونه گیري خوشه اي دو مرحله اي نیاز به گرفتن نمونه از کلیه اعضا در هر خوشه نمونه برداري شـده را از میـان برمـی دارد و هزینه نمونه گیري را اغلب می توان با از دست دادن اندکی اطلاعات کـاهش داد. در اینجـا خوشـه هـا دهسـتان هـاي منطقه شمال سیستان و بلوچستان بودند که پس از انتخاب تعدادي از این دهستان ها در شهرستان هاي زابـل و زهـک، بهـره برداران در هر یک از دهستانها به صورت تصادفی انتخاب شدند. در ادامه و جهت بررسی مسائل مرتبط با منـابع آب در شـمال سیستان و بلوچستان و ارائه راهکارهاي عملی، از نظرات کارشناسان مرتبط با موضوع استفاده شده است و نظرات آنها در قالـب یک پرسشنامه استخراج گردیده است.
نتایج و بحث:
نتایج مربوط به مدل لوجیت مدیریت بهینه منابع آب کشاورزي
نتایج تخمین مدل نشان داد متغیرهاي سن و نوع نظام بهره برداري معنی دار نمی باشند. بنابراین متغیرهـاي مـذکور حـذف و مدل مجددا تخمین زده شد. جدول (1) نتایج حاصل از تخمین مدل مدیریت منابع آب کشاورزي را نشان می دهد.
همانطورکه در این جدول مشاهده می شود، عامل سودمندي برازش مدل که یکی از شاخصهاي مهم در تخمین مدلهاي لجستیک میباشد، 72 درصد به دست آمده که نشان دهنده خوبی برازش مدل و قابلیت تعریف متغیر وابسته توسط متغیرهاي مستقل می باشد. متغیرهاي آموزش و استفاده از کودها و سموم شیمیایی با اطمینان 99 درصد، متغیرهاي سطح تحصیلات، روش آبیاري و نوع کانالهاي ارتباطی با اطمینان 95 درصد و متغیر تجرب ه و سابقه کاري با اطمینان 90 درصد معنی دار می باشند. در این مدل عامل لازم براي محاسبه اثر نهایی 0,2347 محاسبه شد و مقادیر مربوط به اثر نهایی از حاصلضرب مقدار این عامل (0,2347) در مقدار ضریب متغیرها به دست آمده است. این مقدار نشان دهنده میزان احتمال مدیریت بهینه آب کشاورزي در اثر تغییر یک واحد در متغیر مستقل می باشد.
همانطور که در جدول ( 1) ملاحظه می گردد، ضریب متغیر سطح تحصیلات 0,0246 به دست آمد که حاصلضرب این ضریب در عامل لازم براي محاسبه اثر نهایی (0,2347)، اثر نهایی معادل با 0,0058 را نشان می دهد. یعنی با اضافه شدن هر یکسال به میزان تحصیلات افراد، احتمال استفاده بهینه آنها از منابع آب کشاورزي 0,58 درصد افزایش می یابد. بررسی وضعیت سواد و سطح تحصیلات در نمونه آماري حاکی از دارا بودن تحصیلات زیردیپل م در اکثر نمونه ها است لذا با توجه به سواد اندك بهره برداران کشاورزي منطقه، تاثیر اندك این عامل از اهمیت چندانی برخوردار نمی باشد.
متغیر سابقه و تجربه کاري نیز با اطمینان 90 درصد تاثیر مثبت و معنی داري بر استفاده بهینه از منابع آب کشـاورزي داشـته است. ضریب به دست آمده براي این شاخص 2,1482 و اثر نهایی آن 0,5042 درصد می باشد. بدین مفهوم که با افزایش یـک سال به تجربه و سابقه کاري بهره برداران کشاورزي، 50,42 درصد به میزان احتمال مدیریت بهینه منابع آب کشاورزي توسـط آنها اضافه می شود. همانطور که در بررسی نمونه آماري ملاحظه می شود، اکثر بهره برداران موردمطالعه داراي تجربـه و سـابقه کاري بیش از 15 سال می باشند، و با توجه به میزان تاثیر بالاي این عامل بر مصرف بهینه آب کشاورزي، انتقال دانـش فنـی و تجربه بهره برداران با تجربه در خصوص روشهاي مصرف بهینه آب کشاورزي به سایر بهره برداران کشـاورزي مـی توانـد کمـک شایانی به مدیریت منابع آب در منطقه نماید.
از دیگر عواملی که تاثیر معنی داري بر استفاده بهینه از منابع آب کشاورزي دارد، متغیر آموزش می باشد. این عامل با اطمینان 99 درصد تاثیر معنی داري بر استفاده بهینه از منابع آب کشاورزي دارد. به این ترتیب که ضریب متغیر آموزش 0,0347 و اثـر نهایی آن 0,0081 می باشد. یعنی با افزایش یک ساعت به ساعات شرکت بهره برداران کشاورزي در کلاسهاي ترویجی مـرتبط با مصرف آب، احتمال مشارکت آنها در فعالیت هاي آبیاري مزارع 0,81 درصد افزایش می یابد. لذا برگـزاري کلاسـها در زمـان مناسب و با موقعیت مکانی مناسب و نیز استفاده از مناسبترین روشهاي انتقال مفاهیم مصرف بهینه آب کشاورزي متناسـب بـا سطح سواد بهره برداران، می تواند باعث مدیریت منابع آب کشاورزي در منطقه گردد.
