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Ziel ist es, ein Rahmenwerk zu entwickeln, das die Pflanzenanbauverteilung basierend auf der Wasserverfügbarkeit und der Pflanzennachfrage optimiert.

April 19, 2026Open Access

Ein neues vektorbasierendes Rahmenwerk kombiniert AquaCrop, CROPWAT, WEAP und multiple Zielprogrammierung zur Optimierung der Pflanzenanbauverteilung unter Wasserknappheit

Key Points

Ziel ist es, ein Rahmenwerk zu entwickeln, das die Pflanzenanbauverteilung basierend auf der Wasserverfügbarkeit und der Pflanzennachfrage optimiert.
Kombinierte AquaCrop, CROPWAT, GAMS und WEAP für ein umfassendes Optimierungsrahmenwerk
Arbeitet mit landwirtschaftlichen Parzellenpolygonen für räumliche Optimierung
Validierte das Modell gegenüber offiziellen Statistiken für reale Anwendbarkeit
Anwandte das Modell im Distrikt Borkhar & Meymeh im Iran zur Bekämpfung der Wasserknappheit
Identifizierte ein Basiswasserdefizit, bei dem der Wasserbedarf für Pflanzen erheblich unerfüllt blieb
Schlug eine Reduzierung der Anbaufläche um 45 % vor, was zu verbessertem Wassermanagement führte
Verringerte den unerfüllten Wasserbedarf von 45,8 % auf 26,5 % mit optimierter Anbaufläche
Erreichte einen Anstieg der systemweiten Wasserzuverlässigkeit um 19,3 % im Vergleich zu den bestehenden Bedingungen

Abstract

Eine effektive Zuteilung von Ackerland erfordert die Bewertung sowohl des Potenzials von Landnutzungseinheiten als auch der Nachfrage nach verschiedenen Pflanzen, um optimale Strategien zu identifizieren. Dieses Papier präsentiert ein neues vektorbasierendes Rahmenwerk, das AquaCrop zur Schätzung des Wasserbedarfs von Pflanzen, CROPWAT zur Berechnung der Referenzverdunstung, GAMS für die multiobjektive Optimierung und WEAP für die Wasserzuweisung auf Beckenebene kombiniert. Das Modell arbeitet direkt auf landwirtschaftlichen Parzellenpolygonen, um eine räumlich explizite Optimierung zu ermöglichen, die landwirtschaftliches Einkommen und Produktionskosten ausbalanciert. Die Plausibilität des Modells für die Planung in der realen Welt wurde validiert, indem die simulierten Anbauflächen mit offiziellen Statistiken verglichen wurden, was eine enge Übereinstimmung mit einer Gesamtdifferenz von nur 0,2 % zeigte. Die Anwendung des Rahmenwerks im wasserarmen Borkhar- und Meymeh-Distrikt in der Provinz Isfahan, Iran, offenbarte ein gravierendes Wasserdefizit, bei dem ein erheblicher Teil des Wasserbedarfs für Pflanzen unerfüllt blieb. Um dem entgegenzuwirken, bewertete das Modell Managementszenarien und identifizierte, dass eine Reduzierung der gesamten Anbaufläche um 45 %—wenn räumlich optimiert zusammen mit der Eignung der Pflanzen—effektiv sein könnte. Diese Strategie verbesserte die Systemleistung erheblich, indem der unerfüllte Wasserbedarf von 45,8 % im Basisfall auf 26,5 % im restriktivsten Szenario gesenkt wurde. Insgesamt führte diese räumliche Optimierung zu einer Verbesserung der Wasserzuverlässigkeit um 19,3 % im Vergleich zu den bestehenden Bedingungen. Das vorgeschlagene Modell bietet ein robustes Entscheidungsunterstützungsrahmenwerk zur Verbesserung der landwirtschaftlichen Produktivität und zur Entwicklung adaptiver Managementstrategien in wasserarmen Regionen.

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