Karaman-Ayrancı-Akçaşehir havzasında iklim değişiminin bitki deseni ve sulama suyu ihtiyacına etkisi
Evaluation of the effects of climate change on crop pattern and irrigation water requirement in Karaman-Ayranci-Akçaşehi̇r
Yazar: İSMAİL ARAS
Danışman: PROF. DR. YUSUF ERSOY YILDIRIM
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarımsal Yapılar ve Sulama Ana Bilim Dalı / Tarımsal Yapılar ve Sulama Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Doğrusal olmayan optimizasyon = Non-linear optimization ; Karaman-Ayrancı = Karaman-Ayrancı ; Konya Havzası = Konya Basin ; Sulama suyu = Irrigation water ; Tarımsal yapılar ve sulama = Agricultural structures and irrigation ; İklim değişikliği = Climate change

Özet:
Gıda güvenliği endişeleri, sadece artan nüfus ve azalan doğal kaynaklardan değil son yıllarda gündeme daha yoğun bir şekilde gelen iklim değişiminin etkileriyle de artmaktadır. Dünyada toplam gıdanın %40'ından fazlasını üreten sulu tarım alanlarının sürdürülebilirliği, günümüz ve gelecek dönemlerin gıda güvenliği için büyük önem arz etmektedir. Su kaynaklarının nitelik ve nicelik olarak varlıklarının korunması ve optimum düzeyde kullanımına yönelik çözümlemelerin karar destek aracı olarak politika yapıcılarla ve ilgili diğer paydaşlara sunulması sürdürülebilir yaşam ve gıda için en önemli stratejidir. Bu amaçla, özellikle su havzaları ölçeğinde maksimum geliri esas alan planlamaların ve optimizasyon çalışmalarının sadece günümüz için değil orta ve uzun vadeli dönemleri kapsayarak gelecek dönemlerdeki değişimleri ve riskleri hesaba katacak şekilde yapılması gerekmektedir. Bu çalışma ile Konya Kapalı Havzasındaki Karaman-Ayrancı-Akçaşehir alt havzasında 2020-2100 periyodu için iklim değişiminin etkileri farklı model ve senaryolarla değerlendirilmeye çalışılmıştır. Standardize Yağış İndisi (SPI) analizi ile belirlenen kurak ve nemli su yılları için çalışma havzasının toplam sulama suyu ihtiyaçları hesaplanmıştır. Adı geçen dönem için iklim öngörüleri Meteoroloji Genel Müdürlüğü tarafından kabul edilen ve bölgesel indirgemeleri yapılan 3 küresel model (HadGEM2-ES, MPI-ESM-MR, GFDL-ESM2M) ve 2 ışınım zorlama senaryosu (RCP 4,5 ve RCP 8,5) ile yapılmıştır.  Bu modellerle üretilen iklim verileri ile havzada yetişen 40 bitki için CROPWAT 8.0 ve IRSIS programları kullanılarak sulama suyu ihtiyaçları hesaplanmıştır.  Doğrusal olmayan programlama yöntemi kullanılarak havzada maksimum geliri sağlayacak Optimum Bitki Desenleri (OBD) oluşturulmuştur. Tüm model ve senaryolarda tam su koşullarında yaklaşık 20 bitki ile maksimum gelirin elde edilebildiği belirlenmiştir. Su kaynağı kapasitesinin %60'a düşene kadar net gelir azalışının yavaş olduğu ancak bu noktadan sonra net gelir azalışlarının arttığı tespit edilmiştir. Benzer durum birim alan net gelirine de yansımış vesu kaynağı kapasitesinin %100 olduğu koşullarda elde edilen optimum bitki deseni ile 1 dekar alanda yaklaşık 566 TL gelir elde edilirken bu oran yağışa dayalı tarım koşullarında 99 TL'ye kadar düşmüştür.

Abstract:
Food security concerns raise not only because of the increasing population and pressures on natural resources but also with the effects of climate change, which has been on the agenda more intensely in recent years.  The sustainability of irrigated agricultural areas, which produce more than 40% of the total food in the world, is of great importance for the food security of today and the future. One of our most important strategies for sustainable life and food supply should be the protection of the existence and optimum use of water resources in terms of quality and quantity, and to present solutions to the policymakers and other relevant stakeholders as a decision support tool. For this purpose, planning and optimization studies based on maximum income, especially at the scale of the watershed, should be carried out urgently.  In this study, total irrigation water requirements were calculated for the drought and humid water years determined by Standardized Precipitation Index (SPI) analysis in the 2020-2099 period in the Karaman-Ayrancı-Akçaşehir sub-basin, which is a sub-basin of the Konya Closed Basin. The projections for the future were made with 3 global models (HadGEM2-ES, MPI-ESM-MR, GFDL-ESM2M) and 2 radiative forcing scenarios (RCP 4,5 and RCP 8.5) accepted by the General Directorate of Meteorology. Irrigation water requirements were calculated for 40 plants growing in the basin using CROPWAT 8.0 and IRSIS programs with the climate data produced by these models. By using the non-linear programming method, optimum plant patterns were created that will provide the maximum net income at the basin level. In all models and scenarios, maximum income can be obtained with approximately 20 crops in full irrigation. Net income declines are slower until water supply capacity dropped to 60%, but net income declines are greater after that point. A similar situation can be seen with the net income per unit area. In conditions where the water source capacity is 100%, an income of approximately 566 TL is obtained in 1 decare with the optimum crop pattern, while this value decreases to 99 TL in rain-based agricultural conditions.
A