CC BY
27
УДК 631/635
МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИ УСТОЙЧИВЫХ АГРОЛАНДШАФТОВ MODELING OF ECOLOGICALLY SUSTAINABLE AGROLANDSCAPES
А.С. Коломейченко, кандидат экономических наук, доцент ФГБОУ ВО Орловский ГАУ E-mail: [email protected] A.S. Kolomeichenko, Candidate of Economie Sciences, Associate Professor
FSBEI HE Orel SAU
Аннотация. В статье рассматриваются возможности применения многоцелевой линейной оптимизации, позволяющей в различных условиях реализации производственного процесса строить и прогнозировать наиболее оптимальные решения в области повышения эффективности производства, рационального использования ресурсного потенциала, построения управленческой стратегии, а также экологической устойчивости агроландшафта.
Ключевые слова: земельные ресурсы, эффективность, экологическая эффективность, оптимизация
Abstract. The article deals with the possibilities of applying multipurpose linear optimization, which allows to create and predict the most optimal solutions in the field of increasing production efficiency, rational use of the resource potential, building a management strategy, and environmental sustainability of the agrolandscape in various conditions of the production process implementation.
Key words: land resources, efficiency, environmental efficiency, optimization
Повышение эффективности и устойчивости сельскохозяйственного производства для обеспечения населения страны продовольствием и промышленным сырьём, а также поддержания продовольственной безопасности - это одна из основных стратегических задач государственной политики и аграрной науки. Однако в условиях экологического кризиса стало совершенно очевидным, что процессы деградации почвы, приводящие к снижению плодородия, устойчивости, продуктивности и эффективности земледелия, представляют одну из самых больших угроз не только экологическому благополучию человечества, но и всему живому на Земле. Человек не может продолжать бесконтрольно сокращать почвенные и земельные ресурсы, загрязнять окружающую среду, но в то же время он не может и прекратить или хотя бы снизить темпы хозяйственной деятельности.
Единственный приемлемый путь выхода из сложившейся ситуации - оптимизация взаимоотношений с окружающей природой, обеспечивающая использование природных ресурсов без ущерба и их возобновление. Рациональное природопользование - одно из условий сохранения окружающей среды и существования человечества.
На протяжении многих лет учеными - математиками разрабатывались и успешно апробировались математические модели оптимизации сельскохозяйственного производства и землеустройства. Данные модели позволяют выбрать наилучшие решения с точки зрения, как получения максимального экономического эффекта, так и с учетом экологических критериев. Есть примеры применения этих моделей для расчетов и построения устойчивых агроландшафтов в Курской, Воронежской, Липецкой областях.
С практической точки зрения чаще всего рассматривают такие задачи как: 1) размещение и структура посевов; 2) оптимальное использование имеющихся земельных ресурсов; 3) оптимальная специализация с учетом качества почв; 4) оптимизация использования минеральных и органических удобрений. Среди критериев эффективности полученных решений используют: прибыль, валовой доход, выход кормовых единиц; повышение урожайности отдельных культур; количество выноса полезных веществ и т.д. В целом для построения устойчивых агроландшафтов на основе модельного подхода необходимо дифференцированно выбирать внешние пространственные условия: 1) по природным зонам; 2) по районам; 3) по склону; 4) по частям склона; 5) по экологическим нишам, а также определенную систему показателей оценки эколого -экономической эффективности и устойчивости агроландшафтов. В качестве таковых мы предлагаем рассматривать экономические, эколого-ландшафтные показатели и показатели интенсивности использования [1].
Анализируя структуру почвенного покрова на Среднерусской возвышенности, в т.ч. и в Орловской области, мы видим, во-первых, очень пересеченный рельеф, при этом больше половины пашни и других сельскохозяйственных угодий расположено на склонах различной крутизны и экспозиции. Расчётный коэффициент эрозионности по административным районам варьируется от 0,44 до 0,77. Во-вторых, балл почвенного бонитета на 50% пахотных земель составляет менее 60 [2]. Средние коэффициенты экологической стабильности (0,49) и ценности угодий (0,31) показывают, что существующее устройство агроландшафтов по административным районам области является по градации Лопырева М.И. неустойчивым.
Всё сказанное позволяет нам предложить для сельскохозяйственных организаций Орловской области модель поэтапной оптимизации структуры сельскохозяйственных угодий в зависимости от крутизны склона и
определить специализацию производства. В модели мы рассматриваем следующее распределение пашни под сельскохозяйственные культуры: под интенсивное использование можно отводить несмытые и слабосмытые черноземные, темно-каштановые и темно-серые лесные почвы с уклоном поверхности до 3°, серые, светлосерые лесные и каштановые почвы - до 2°. Для умеренного использования на указанных почвах выделяются пахотные земли с уклоном соответственно на склонах 3-5 и 2-4 градусов. Интенсивное использование пашни возможно на несмытых почвах с уклонами до 1°. Здесь допустимо возделывание всех сельскохозяйственных культур, применение черного или сидерального пара, интенсивных систем обработок почвы. На пашне умеренного использования в севооборотах резко уменьшается доля пропашных культур и паров, вводятся более эффективные почвозащитные мероприятия. На землях третьей категории в основном должно проводиться постоянное залужение. В отдельных случаях здесь могут вводиться специальные почвозащитные севообороты, состоящие из многолетних трав и некоторых зерновых культур.
С точки зрения экологии расчётная структура сельскохозяйственных угодий обеспечивает такую интенсивность использования пашни, которая способствует воспроизводству почвенного плодородия, созданию наилучших условий для размещения сельскохозяйственных культур с учетом качества земель, обеспечивает соответствие биологических особенностей растений плодородию почв, позволяет осуществлять систему противоэрозионных мероприятий [7, 8,]. В тоже время, модель, описывающая сферу материального производства АПК, а тем более с выходными параметрами, характеризующими техногенность производственных процессов и экологическое состояние систем, должна содержать условия по затратам, которые определяют себестоимость производимой продукции и её структуру, учитывать конъюнктуру рынка, имеющиеся ресурсы труда, денежно-материальные средства, основные и оборотные фонды, соблюдение определенных пропорций в структуре производства, ассортименте продукции.
Обоснование урожайности культур выполняется в зависимости от типа и качества почвы, почвенного плодородия и баланса гумуса.
Матричная схема математической модели включает шесть линейно-диагональных блока по условиям возделывания культур на отдельных агроэкологических группах пашни; общехозяйственный блок по условиям реализации продукции растениеводства, производства продукции животноводства, формирования кормового баланса и целевой функции; связующий блок по распределению продукции растениеводства, производимой на пашне различных категорий, в общехозяйственные фонды товарного зерна, сахарной свёклы и кормовых культур, а также распределению побочной продукции и органических удобрений между участками пашни разной интенсивности использования для восстановления почвенного плодородия. В соответствии с постановкой задачи и исходными данными при решении модель определяются 167 искомых переменных [3].
Теоретическое рассмотрение вопроса о возможности перехода от деградирующих агроландшафтов (эрозия, дефляция, заиление рек и т.д.) к экологически устойчивым и расчет на экспериментальных моделях показывает, что это ведет к неизбежности сокращения малопродуктивной пашни и трансформации ее в другие угодья, повышения доли природных кормовых угодий, лесомелиораций, совершенствованию севооборотов за счет повышения доли почвовосстанавливающих культур [4]. Однако можно утверждать, что оптимизация сельскохозяйственных угодий так же приводит к повышению эффективности и позволяет выполнить переоценку заброшенных земель для выявления среди них пригодных к возвращению в интенсивный оборот. Следующим шагом моделирования должна быть оптимизация использования удобрений и размещения прибалочных и стокорегулирующих лесополос. Внесение нормируемых доз удобрений - один из элементов агротехнологической системы и главный фактор антропогенной энергетической нагрузки в агроэкосистемах с интенсивным земледелием.
Современные товаропроизводители, естественно, под урожай вносят определенный объем материально -энергетических затрат, но не настолько, чтобы поддерживать оптимальный результат эколого-экономического эффекта. Этому способствует, к сожалению, сложившаяся практика оценки агротехнологии по одному показателю эффективности - экономическому. Экологическая роль эффекта в устойчивых агроландшафтах заключается в обеспечении сбалансированности между привносимой и извлекаемой энергией. В случае преобладания извлекаемой энергии над привносимой имеем процесс деградации земель, о чем предупреждал в свое время Докучаев В.В. «Нельзя же, в самом деле, думать, что наши черноземы обладают неистощимым запасом питательных сил! Нельзя же, наконец, полагать, что их хорошие физические свойства - вечны!» [5].
Цель оптимизации заключается в нахождении сбалансированного отношения между эксплуатацией, консервацией и мелиорацией природной среды. В этом деле не может быть шаблона: подход должен быть строго географически дифференцированным в зависимости, прежде всего, от специфики самих географических условий, от разнообразия их сочетаний и характера производственных функций.
Переход от ресурсоразрушающих интенсивных агроэкосистем к их адаптивным устойчивым вариантам обеспечивается при помощи оптимизации структуры агроэкосистем. На сегодняшний день наиболее распространены два сценария экологизации аграрного производства [6]:
1) «зеленая революция» - согласно которой предлагается резкое повсеместное сворачивание интенсивных технологий и смена их на экологически адаптированные формы.
2) «зеленая эволюция» - этот подход предлагает эволюционное приближение деградированных интенсивных агроэкосистем к экологически устойчивым вариантам при постепенном вводе в основу их функционирования трех агроэкологических процессов:
а) сестайнинга - самоподдержание и самовосстановление агроэкосистем;
б) адаптивного подхода - повышения эффективности вложений антропогенной энергии путем максимальной окупаемости фотосинтезом каждой единицы вложенной энергии;
в) экологического императива - система запретов (ограничений) на все формы использования агроэкосистем, которые разрушают ресурсы и загрязняют окружающую среду.
ЛИТЕРАТУРА
1. Коломейченко В.В., Савкин В.И., Коломейченко А.С., Тимашов И.А., Петелько А.И., Жуковин Н.И. Современные подходы к защите почв от эрозии / Орел, 2003.
2. Коломейченко А.С., Петелько А.И., Коломейченко В.В. Оптимизация параметров устойчивого агроландшафта // В сборнике: Агроэкологическая оптимизация земледелия Сборник докладов Международной научно-практической конференции, посвященной 75-летию Россельхозакадемии и 100-летию со дня рождения С.С. Соболева. Редактор Черкасов Г.Н.. 2004. С. 73-75.
3. Коломейченко А.С.Повышение эффективности использования земельных ресурсов на основе методов математического моделирования // В сборнике: Инновации, качество и сервис в технике и технологиях Сборник научных трудов 6-ой Международной научно-практической конференции. Горохов А.А. (отв. ред.). 2016. С. 128-132.
4.Коломейченко А.С. Повышение экономической эффективности использования земельных ресурсов сельскохозяйственными предприятиями // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук / Орловский государственный аграрный университет. Орел, 2004.
5. Масютенко И.П. и др. Усовершенствованные теоретические основы формирования экологически сбалансированных агроландшафтов. - Курск: ФГБНУ ВНИИЗиЗПЭ, 2015. - 63 с.
6. В.С. Зыбалов. Экологическое нормирование пространственной структуры агроэкосистем на южном Урале [Электронный ресурс]. URL: http: //dspace.susu.ru/xmlui/bitstream/handle/0001.74/3846/9.pdf?sequence=1. Дата обращения: 23.05.2017.
7. Богданчикова А.Ю., Богданчиков И.Ю. Исследование кривизны поля на опытной агротехнологической станции // Вестник Политеха. 2017. №1. С. 56-59.
8. Богданчиков И.Ю., Богданчикова А.Ю. К вопросу об особенностях эксплуатации машинно-тракторных агрегатов для уборки незерновой части урожая на неровной местности // Материалы 68-й междунар. научн. практ. конф. «Принципы и технологии экологизации производства в сельском, лесном и рыбном хозяйстве» 26-27 апреля 2017 года: Сб. научн. тр. Часть 2. Рязань: ФГБОУ ВО РГАТУ, 2017. С. 38 -42.
