ارزیابی شاخص تنش آبی و فقر آب در تولید محصول برنج با تأکید بر مفهوم ردپای آب در ایران

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری/ گروه مهندسی منابع طبیعی، دانشکدة علوم کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه هرمزگان، بندر عباس، ایران

2 دانشیار/ گروه مهندسی منابع طبیعی، دانشکدة علوم کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه هرمزگان، بندر عباس، ایران

3 دانشیار/ گروه علوم و مهندسی آب، دانشکدة کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی، قزوین، ایران

4 استادیار/ گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکدة منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

5 دکتری/ گروه علوم و مهندسی آب، دانشکدة علوم و مهندسی، دانشگاه جیمز کوک، تاونزویل، استرالیا

چکیده

برنج یکی از مهم‌ترین غلات در بسیاری از کشورهای دنیا از جمله ایران است که امنیت غذایی و رفاه مردم بدان بستگی دارد. از طرفی به‌دلیل بالا بودن نیاز آبی برنج، کشت این محصول با چالش کمبود آب مواجه شده است. هدف از این مطالعه استفاده از مفهوم ردپای آب، برای محاسبة تنش آبی ناشی از تولید برنج و فقر آب به‌عنوان ابزارهای ارزیابی کمبود آب در استان‌های تولیدکنندۀ برنج در ایران طی دورۀ آماری 1387 تا 1398 است. این مطالعه به ارزیابی شاخص تنش آبی در تولید برنج و فقر آبی برمبنای کاربرد مفهوم ردپای آب در کشت برنج طی دورة آماری 1387 تا 1398 پرداخته است. متوسط ردپای کل برنج 3037 مترمکعب در تن و حجم کل ناشی از تولید آن 4313 میلیون مترمکعب است که سهم ردپای آب آبی، سبز و خاکستری به‌ترتیب برابر با 68/91، 93/6 و 39/1 درصد است. میزان منابع آب موجود در تولید برنج در استان‌ تولیدکننده، 21992 میلیون مترمکعب است که به‌ترتیب 6872 و 15210 میلیون مترمکعب آن مربوط به آب آبی و آب سبز است. مقدار شاخص تنش آبی ناشی از کشت برنج در ایران به‌طور متوسط برابر با 5/0 (از 9/1) است. هم‌چنین، فقر آب ناشی از تولید برنج برابر با 1073 میلیون مترمکعب در ایران است، که بیش‌ترین و کم‌ترین میزان فقر آبی مربوط به استان‌های گیلان و خوزستان (290 و 11 میلیون مترمکعب) قرار دارند. استفاده از مفهوم ردپای آب و شاخص‌های مشتق شده از آن در تولید برنج در هر یک از استان‌ها سبب می‌شود تا با اطلاعات جامع‌ بتوان به ارزیابی تنش آبی در استان‌های تولیدکنندة برنج پرداخت. ازطرفی با توجه به این‌که در این محاسبات ردپای آب و وضعیت منابع آبی در نظر گرفته می‌شود، برای ارزیابی کمبود آب به‌ویژه در بخش کشاورزی در مناطق خشک و نیمه‌خشک مانند ایران بسیار مناسب است. 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


References
Abdollahzadeh Kahrizi, R., Kokabinezhad Moghaddam, A.H., & Merufinia, E. (2022). Investigating virtual water content and physical and economic water productivity indicators in crops (Case study: Moghan irrigation network, Ardabil province). Water and Soil Management and Modeling, 3(1), 54–68. doi: 10.22098/MMWS.2022.11090.1100. [In Persian]
Bagamba, F., Bashaasha, B., Claessens, L., Antle, J., & Economics, R. (2012). Assessing climate change impacts and adaptation strategies for smallholder agricultural systems in Uganda. In: Assessing Climate Change Impacts and Adaptation Strategies for Smallholder Agricultural Systems in Uganda, 20(2), 303–316. http://www.bioline.org.br/pdf?cs12047
Bazrafshan, O., & Dehghanpir, S.H. (2020). Application of water footprint, virtual water trade and water footprint economic value of citrus fruit productions in Hormozgan Province, Iran. Sustainable Water Resources Management6(6), 1-10.‏ doi: 10.1007/s40899-020-00473-w
Bazrafshan, O., Zamani, H., Etedali, H.R., & Dehghanpir, S. (2019). Assessment of citrus water footprint components and impact of climatic and non-climatic factors on them. Scientia Horticulturae250, 344-351.‏  doi: 10.1016/j.scienta.2019.02.069
Cao, X.C., Mengyang, W., Xiangping, G., Yalian, Z., Yan, G., Nan, W., & Weiguang, W. (2017). Assessing water scarcity in agricultural production system based on the generalized water resources and water footprint framework. Science of the Total Environment609, 587-597.‏ doi: 10.1016/j.scitotenv.2017.07.191
Cao, X.C., Wu, P.T., Wang, Y.B., & Zhao, X.N. (2014). Assessing blue and green water utilisation in wheat production of China from the perspectives of water footprint and total water use. Hydrology and Earth System Sciences18(8),3165-3178.‏ doi: 10.5194/hess-18-3165-2014
Cao, X., Huang, X., Huang, H., Liu, J., Guo, X., Wang, W., & She, D. (2018). Changes and driving mechanism of water footprint scarcity in crop production: A study of Jiangsu Province, China. Ecological Indicators95, 444-454.‏ doi:10.1016/j.ecolind.2018.07.059
Chapagain, A.K., Hoekstra, A.Y., Savenije, H.H., & Gautam, R. (2006). The water footprint of cotton consumption: An assessment of the impact of worldwide consumption of cotton products on the water resources in the cotton producing countries. Ecological Economics60(1), 186-203.‏  doi: 10.1016/j.ecolecon.2005.11.027
Ebrahimi Mahmoudi, H., Pishvaei, M.S., & Teymouri, E. (2021). A two-stage model for rice cultivation preparation considering dynamic uncertainty: A case study in Iran. Industrial Management Perspective. 11(42), 145- 176. doi:10.52547/jimp.11.2.145. [In Persian]
Elliott, J., Deryng, D., Müller, C., Frieler, K., Konzmann, M., Gerten, D., Glotter, M., Flörke, M., Wada, Y., Best, N., Eisner, S., Fekete, B., Folberth, C., Foster, I., Gosling, S., Haddeland , I., Khabarov, N., Ludwig, F., Masaki, Y., Olin, S., Rosenzweig, C., Ruane, A., Satoh, Y., Schmid, E., Stacke, T., Tang, Q., & Wisser, D. (2014). Constraints and potentials of future irrigation water availability on agricultural production under climate change. Proceedings of the National Academy of Sciences. USA 2014, 111, 3239–3244. doi:10.1073/pnas.1222474110
Falkenmark, M. (2001). The greatest water problem: the inability to link environmental security, water security and food security. International Journal of Water Resources Development17(4), 539-554.‏ doi:10.1080/07900620120094073
Falkenmark, M., Lundqvist, J., & Widstrand, C.              (1989). Macro‐scale water scarcity requires micro‐scale approaches: Aspects of vulnerability in semi‐arid development. Natural resources forum a nations sustainable development journal. 13(4), 258–267.  doi: 10.1111/j.14778947.1989.tb00348.x
Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO). (2010). Bioenergy and Food Security. The BEFS Analytical Framework. FAO:Rome,Italy.https://www.fao.org/3/i1544e/i1544e00.htm
Fu, H., Chen, Y., Yang, X., Di, J., Xu, M., & Zhang, B. (2019). Water resource potential for large-scale sweet sorghum production as bioenergy feedstock in Northern China. Science of The Total Environment653, 758-764.‏ doi:10.1016/j.scitotenv.2018.10.402
Gerbens-Leenes, P.W., Mekonnen, M.M., & Hoekstra, A.Y. (2012). The water footprint of poultry, pork and beef: A comparative study in different countries and production systems. Water Resources and Industry1, 25-36.‏  doi: 10.1016/j.wri.2013.03.001
Gilani, A., Absalan, S., Jalali, S., & Behbahani, L. (2019). The effect of sprinkler irrigation on grain yield, yield components and water use efficiency of rice cultivars under drill-seed cultivation in Khuzestan. Irrigation Sciences and Engineering, 42(2),63-73.
        doi: 10.22055/jise.2017.19659.1409
Hanafiah, M.M., Ghazali, N.F., Harun, S.N., Abdulaali, H., AbdulHasan, M.J., & Kamarudin, M.K.A. (2019). Assessing water scarcity in Malaysia: a case study of rice production. Desalination and Water Treatment149, 274-287.‏ doi: 10.5004/dwt.2019.
23841
Hoekstra, A.Y., & Chapagain, A.K. (2007). The water footprints of Morocco and the Netherlands: Global water use as a result of domestic consumption of agricultural commodities. Ecological Economics64(1), 143-151.‏  doi: 10.1016/j.ecolecon.2007.02.023
Hoekstra, A.Y., & Hung, P.Q. (2005). Globalisation of water resources: international virtual water flows in relation to crop trade. Global Environmental Change15(1), 45-56.‏ doi: 10.1016/j.gloenvcha.2004.06.004
Hoekstra, A.Y., & Mekonnen, M.M. (2012). The water footprint of humanity. Proceedings of the National Academy of Sciences109(9), 3232-3237.‏ doi: 10.1073/pnas.1109936109
Hoekstra, A.Y., Chapagain, A.K., Aldaya, M.M., & Mekonnen, M.M. (2011). The water footprint assessment manual: Setting the global standard. Routledge.‏ doi: 10.4324/9781849775526
IWR, )2021(. Iran Water Resources Management Company, Tehran [In Persian].
Liu, J., Yang, H., Gosling, S.N., Kummu, M., Flörke, M., Pfister, S., & Oki, T. (2017). Water scarcity assessments in the past, present, and future. Earth's Future5(6), 545-559.‏ doi:10.1002/2016EF000518
Madani, K. (2014). Water management in Iran: what is causing the looming crisis. Journal of Environmental Studies and Sciences4(4), 315-328.‏ https://link.springer.com/article/10.1007/s13412-014-0182-z
Madani, K., AghaKouchak, A., & Mirchi, A. (2016). Iran’s socioeconomic drought: challenges of a water-bankrupt nation. Iranian Studies49(6), 997-1016.‏ doi: 10.1080/00210862.2016.1259286
MAJ, (2021). Iran Agriculture Bulletin. Ministry of Agriculture Jihad, Agriculture Jihad Press, Tehran [In Persian],
Mengran, F., Bin, G., Weijiao, W., Juan, W., Lihua, Z., & Jianlin, W. (2019). Comprehensive assessment of water footprints and water scarcity pressure for main crops in Shandong Province, China. Sustainability11(7), 1856.   doi: 10.3390/su11071856
Pfister, S., Koehler, A., & Hellweg, S. (2009). Assessing the environmental impacts of freshwater consumption in LCA. Environmental Science & Technology43(11), 4098-4104.‏  doi: 10.1021/es802423e
Ramazani, A., & Dehghani, M. (2021). Application of trickle irrigation (T-tape) in dry direct- seeded rice (Case study of Lenjan region of Isfahan). Iranian Water Researches Journal, 15(2), 119-127.  https://iwrj.sku.ac.ir/article_
10773.html?lang=en
Ramezani Etedali, H., Ahmadaali, K., Gorgin, F., & Ababaei, B. (2019). Optimization of the cropping pattern of main cereals and improving water productivity: application of the water footprint concept. Irrigation and Drainage68(4),765-777.    doi: 10.1002/ird.2362
Raskin, P., Gleick, P., Kirshen, P., Pontius, G., & Strzepek, K. (1997). Water futures: assessment of long-range patterns and problems. Comprehensive assessment of the freshwater resources of the world. Stockholm Environment Institute .‏ https://www.sei.org/publications/water-futures-assessment-long-range-patterns-problems-2/
Rezaei, G., Khaledian, M., Kavoosi-Kalashami, M., & Rezaei, M. (2021). Comparison of water productivity indices and virtual water in major rice producing provinces in Iran. Iranian Journal of Irrigation & Drainage15(3), 634-644. dor: 20.1001.1.20087942.1400.15.3.13.7 [In Persian]
Shekhawat, K., Rathore, S.S., & Chauhan, B.S. (2020). Weed management in dry direct-seeded rice: A review on challenges and opportunities forsustainable rice production. Agronomy10(9), 1264.        https://www.mdpi.com/2073-4395/10/9/1264
Silalertruksa, T., Gheewala, S.H., Mungkung, R., Nilsalab, P., Lecksiwilai, N., & Sawaengsak, W. (2017). Implications of water use and water scarcity footprint for sustainable rice cultivation. Sustainability, 9, 2283.   doi: 10.3390/su9122283
Sullivan, C. (2002). Calculating a water poverty index. World development30(7), 1195-1210.‏  doi: 10.1016/S0305-750X(02)00035-9
Vafaei, K., Bazrafshan, O., & Ramezanietedali, H. (2020). Spatial and temporal changes of ecological water footprint and virtual water trade in irrigated and rain-fed almond production at Iran. Journal of water and Soil Science, 24(2), 287–302. [In Persian]. http://jstnar.iut.ac.ir/article-1-3933-fa.html
Uma Gowri, M., & Shivakumar, K.M. (2021) . India rice export and virtual water trade. Journal of Applied and Natural Science, 13(SI), 43-46. doi:10.31018/jans.v13iSI.2775
Wang, Y.B., Wu, P.T., Engel, B.A., & Sun, S.K. (2015). Comparison of volumetric and stress-weighted water footprint of grain products in China. Ecological Indicators48, 324-333.‏ doi:10.1016/j.ecolind.2014.08.014
Zhai, Y., Shen, X., Quan, T., Ma, X., Zhang, R., Ji, C., & Hong, J. (2019). Impact-oriented water footprint assessment of wheat production in China. Science of the Total Environment689, 90-98.‏  doi: 10.1016/j.scitotenv.2019.06.262