COST ESTIMATION AND MODELING OF MACROECONOMIC LOSSES FROM IRRIGATION AND SURFACE SOIL EROSION IN UZBEKISTAN’S AGRICULTURAL SECTOR
Keywords:
agricultural economics, soil degradation, irrigation erosion, economic-mathematical modeling, opportunity cost, geographic information systems (GIS), food security, Republic of Uzbekistan.Abstract
By examining the growing contradictions between rapid population growth in Central Asia and the severe spatial limitations of arable land, this article proposes a scientifically grounded approach to quantifying the costs of soil degradation. The aim of this work is to quantify the direct macroeconomic losses of the agricultural sector based on the internalization of hidden environmental externalities. The economic-mathematical model of economic loss (EL) developed by the authors, by transforming latent qualitative disturbances in the biota into transparent financial indicators, allows for an objective measurement of the “cost of inaction” in the sphere of state land resource management. The study uses official verified data as its information base, according to which 1,772,300 hectares (41.2% of the total arable land area) in the Republic of Uzbekistan are subject to erosion processes, of which 721,900 hectares are affected by the most destructive form of degradation-irrigation-induced degradation. By parameterizing the model using market indicators of grain crop value, the authors demonstrated that the total annual national loss from crop shortfalls reaches $469.31 million (over 6.1 trillion soums). This result completely refutes outdated departmental methodologies that underestimate the scale of the problem with abstract estimates of “several billion soums.”. Summarizing the results of their calculations, the authors propose a strategic reform package that combines targeted biological restoration of arable land, the implementation of end-to-end GIS monitoring based on remote sensing data, and a comprehensive institutional overhaul of long-term land-use rights.
References
1. Носова, С.С. (2022). Экономическая теория: учебник. 5-е изд., стер. -Москва: КНОРУС, 2022.
2. Jain, Nityanand & Kourampi, Islam & Umar, Tungki Pratama & Almansoor, Zahra & Anand, Ayush & Rehman, Mohammad Ebad Ur & Jain, Shivani & Reinis, Aigars. (2023). Global population surpasses eight billion: Are we ready for the next billion?. AIMS Public Health. 10. 849-866. 10.3934/publichealth.2023056.
3. Kurpayanidi, K. I., & Mukhsinova, S. O. (2021). The problem of optimal distribution of economic resources. ISJ Theoretical & Applied Science, 01 (93), 14-22. Soi: http://s-o-i.org/1.1/TAS-01-93-3 Doi: https://dx.doi.org/10.15863/TAS.2021.01.93.3
4. The Economics of Desertification,Land Degradation and Drought: Methodologies and Analysis for Decision-Making. UN Report. URL: https://digitallibrary.un.org/record/749587/files/Background_Document_web3.pdf
5. Mirzabaev, A., Goedecke, J., Dubovyk, O., Djanibekov, U., Le, Q.B., Aw-Hassan, A. (2016). Economics of Land Degradation in Central Asia. In: Nkonya, E., Mirzabaev, A., von Braun, J. (eds) Economics of Land Degradation and Improvement – A Global Assessment for Sustainable Development. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-19168-3_10
6. Почва в Узбекистане: свойства, виды и распределение. Online resource: URL: https://www.agro.uz/ru/11-0297/
7. Муминова, З. К. Деградация почв орошаемых земель Узбекистана, особенности решения проблемы эрозии и воспроизводства плодородия. URL: https://elib.bsu.by/bitstream/123456789/148519/1/dsisu.pdf
8. Биржевая цена на зерно снижается. URL: https://www.uzex.uz/ru/News/exchange-price-for-grain-decreases
1. Isaev, S., Sarimsakov, M., Sarimsakova, M., Turdaliev, A., Abdukhakimova, K., & Mirzaeva, M. (2023). Application of water-saving irrigation technologies of intensive apple orchards in the irrigated regions of Uzbekistan. In E3S Web of Conferences (Vol. 389, p. 03052). EDP Sciences.
2. Isaev, S., Khasanova, O., Boltaev, S., Dauletbayev, B., & Djumanazarova, A. (2023). Efficiency of drip irrigation of almonds and pistachios with snow and rainwater. In E3S Web of Conferences (Vol. 371, p. 01044). EDP Sciences.
3. Sultonov, K., Kholmurodova, G., Eshonkulov, J., Allanov, K., Sindarov, O., Khayitov, K., ... & Khaitov, B. (2025). Effect of integrative NPK soil and foliar nutrition on winter wheat (Triticum aestivum L.) productivity in irrigated arid lands. Frontiers in Sustainable Food Systems, 8, 1508913.
4. Isaev, S., Gofirov, A., Tadjiyev, S., Bulanbayeva, P., & Djumanazarova, A. (2023). Effects of different salinity levels in topsoil on the growth, development and yield of winter wheat. In BIO Web of Conferences (Vol. 65, p. 04004). EDP Sciences.
5. Karimov, A., Khalikov, B., Isaev, S., Sindarov, O., Khayitov, K., Avliyakulov, M., ... & Khaitov, B. (2025). Efficiency of drip irrigation in amaranth production using the HYDRUS-1D model. Frontiers in Sustainable Food Systems, 9, 1612679.
6. Филипенко, В. С. (2011). Повышение эффективности использования мелиорированных земель.
7. Saparov, A. B., Khidirov, S. K., Khalimbetov, A. B., Djumanazarova, A. T., Tolepova, S. B., & Seitmuratov, A. R. (2023). Methods of channel calculations to improve the operational mode of main canals. In E3S Web of Conferences (Vol. 410, p. 05035). EDP Sciences.
8. Glovatskiy, O., Djumanazarova, A., Saparov, A., Nasirova, N., Sultonov, A., & Sattorov, A. (2023). Improvement of water distribution management methods for operating modes of machine channels. In E3S Web of Conferences (Vol. 401, p. 01023). EDP Sciences.
9. Серикбаев, Б. С., Серикбаева, Э. Б., Джуманазарова, А. Т., Эргашев, Т., Мирзохидова, Ф. М., & Мирзаахмедова, Н. (2008). Удобрительный режим орошения кукурузы на силос при поливе животноводческими стоками. Журнал: Вестник аграрной науки Узбекистана. Ташкент. 2008г, 3, 33.
10. Ernazarova, B., Zhusubaliev, T., Bakirova, A., Zhusupbaeva, G., Akparalieva, O., Abdullaeva, Z., ... & Orozmatova, A. (2022). Study of Biological Activity and Toxicity of Thiosemicarbazides Carbohydrate Derivatives by in Silico, in Vitro and in Vivo Methods. Journal of Agricultural Chemistry and Environment, 11(1), 15-23.
11. Джуманазарова, А. Т., Генжемуратов, А. С., & Жумамуратов, Д. К. (2021). Изменение режима и использование пресных подземных вод Южного Приаралья. СЕЛЕКЦИЯ, СЕМЕНОВОДСТВО, ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ И ПЕРЕРАБОТКА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР, 249-253.
12. Джаксымуратов, К. М., Джуманазарова, А. Т., Бекмуратов, А. У., Алланазаров, Б. Р., & Отепов, П. Т. (2021). ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРЕСНЫХ ПОДЗЕМНЫХ ВОД МЕСТОРОЖДЕНИЯ КЕГЕЙЛИ. Экономика и социум, (12-1 (91)), 975-980.
13. Хужакулов, Р., & Джуманазарова, А. (2019). Исследования по определению конечной величины просадки оснований гидротехнических сооружений. Сельскохозяйственные технологии, 1(4), 10-15.
14. Серикбаев, Б. С., Джуманазарова, А. Т., & Носиров, Ф. Э. (2016). Влияние рельефа поля на элементы бороздкового полива. Irrigatsiya va Meliоratsiya, (2), 14-16.
15. Бауатдинов, Т. С., & Джуманазарова, А. Т. (2016). Влияние глауконитовых песков на урожайность кукурузы. Современные тенденции развития аграрного комплекса, 377-381.
16. Джуманазарова, А. Т., & Бауатдинов, Т. С. (2016). ПЕРСПЕКТИВНОЕ ПОЛЕЗНОЕ ИСКОПАЕМОЕ МНОГОПРОФИЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ. In СОВРЕМЕННОЕ ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ И НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ (pp. 1092-1097).
17. Tengelovna, D. A. (2024). WIDESPREAD USE OF MODERN TECHNOLOGIES AND INNOVATIONS IN AGRICULTURE. IMRAS, 7(4), 221-228.
18. Джуманазарова, А. Т., & Тлеубергенов, Е. Б. (2024). РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ ОПТИМИЗАЦИИ ВОДОСБЕРЕЖЕНИЯ. In INTERDISCIPLINE INNOVATION AND SCIENTIFIC RESEARCH CONFERENCE (Vol. 2, No. 19, pp. 90-94).
19. Сапаров, А. Б., Джуманазарова, А. Т., & Сапаров, Б. Б. (2022). МЕТОДИКА РАСЧЁТА ДЕФОРМАЦИИ КАНАЛОВ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ И РЕЖИМА ЭКСПЛУАТАЦИИ (НА ПРИМЕРЕ РЕСПУБЛИКИ КАРАКАЛПАКСТАН). In Мелиорация как драйвер модернизации АПК в условиях изменения климата (pp. 176-182).
20. Джуманазарова, А. Т., & Генжемуратов, А. С. (2020). Использование минерализованных грунтовых вод при поливе сельскохозяйственных культур на засоленных землях. Евразийское научное объединение, (6-6), 492-494.
21. Tadjiev, S., Isashov, A., Ashirov, Y., Djumanazarova, A., Butayarov, A., Sarimsakov, M., ... & Bekmurodov, K. (2026). Mitigating irrigation-induced soil erosion and enhancing soil ecosystem services on sloping lands using zig-zag furrow irrigation in cotton production. Frontiers in Agronomy, 8, 1778881.
22. Джуманазарова, А. Т., Таирова, А. У., & Бекжанов, Н. Б. (2025). ВАЖНОСТЬ ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВЫ НЕВОЗМОЖНО ПЕРЕОЦЕНИТЬ. AMERICAN JOURNAL OF EDUCATION AND LEARNING, 3(4), 922-931.
23. Джуманазарова, А. Т., & Уббиниязова, С. (2025). УЗБЕКИСТАН ЯВЛЯЕТСЯ ОДНИМ ИЗ ВЕДУЩИХ МИРОВЫХ ПРОИЗВОДИТЕЛЕЙ ХЛОПКА. IMRAS, 8(3), 259-266.
24. Sali, B., Salievich, B. T., & Tengelovna, D. A. Phosphorites OF Karakalpakstan AND Their Use in Agriculture as Local Fertilizers. Galaxy International Interdisciplinary Research Journal, 12(11), 291-294.
25. Djumanazarova, A. T., & Tayrova, A. U. (2024). OROLBO ‘YI MINTAQASIDA EKOLOGIK AHVOLNI YAXSHILASH. WORLD OF SCIENCE, 7(12), 111-115.
26. Tengelovna, D. A. (2024). WIDESPREAD USE OF MODERN TECHNOLOGIES AND INNOVATIONS IN AGRICULTURE. IMRAS, 7(4), 221-228.
