CC BY
40
УДК 631.582:631.417.2:519.86
Т.В. Маракаева, Т.В. Ноженко, Е.В. Некрасова T.V. Marakayeva, T.V. Nozhenko, Ye.V. Nekrasova
ОРГАНИЗАЦИЯ СИСТЕМ СЕВООБОРОТОВ С УЧЕТОМ БАЛАНСА ГУМУСА НА ОСНОВЕ ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
CROP ROTATION SYSTEM PLANNING ACCORDING TO HUMUS BALANCE BASED ON ECONOMIC AND MATHEMATIC MODELLING
Ключевые слова: сельскохозяйственная организация, севооборот, модель, целевая функция, ограничения, трудовые ресурсы, баланс гумуса, прибыль.
Представлена модель организации системы севооборотов с учетом баланса гумуса на основе экономико-математического моделирования, которая позволит установить набор культур в севооборотах с целью создания условий для поддержания положительного или бездефицитного баланса гумуса и предотвращения его потерь из почвы. ООО «Чистое» расположено в Тюкалинском муниципальном районе северной лесостепной зоны Омской области. Основным видом производственной деятельности является производство сельскохозяйственной продукции. Площадь сельскохозяйственных угодий (пашни) составляет 10246 га (100%). Почвенный покров пахотных земель представлен лугово-черноземными почвами солонцеватого типа (58,9%) и солонцами (41,1% от общей площади пашни). Содержание гумуса в почвах — 4%. Используются полевые и кормовые севообороты, которые по функциям в агроэкосистеме пашни являются средостабилизирующими с насыщением культур (однолетних и многолетних трав), устойчивых к засолению, переувлажнению и выполняющих роль фитомелиорантов. При составлении модели в качестве переменных приняты площади севооборотов. Система ограничений составлена по площади пашни, трудовым ресурсам, балансу гумуса и объему производства сельскохозяйственных культур. Представлен оптимальный план структуры посевных площадей на территории ООО «Чистое», который определяет соотношение переменных, обеспечивающих выполнение функции цели, а именно площадь пашни используется полностью; из имеющегося объёма трудовых ресурсов используется 22346 чел/дн., производство всех видов культур выполняется в требуемом объеме. Для получения минимально возможного дефицита гумуса в 8047,28 т и выполнения всех остальных заложенных в модель условий в хозяйстве рекомендуется использовать севообороты № 3, 4, 7, максимально насыщенных многолетними и однолетними травами. Севооборот № 1 (полевой зернопаровой) необходимо оставить с целью выполнения планов производства зерна пшеницы и
ячменя. Максимальный доход предприятия в этом случае составит 82522,9 тыс. руб.
Keywords: agricultural business, crop rotation, model, objective function, limits, labor resources, humus balance, profit.
A model of crop rotation planning taking into account humus balance and based on economic and mathematic modeling is presented; the model enables to define the correct choice of crops for crop rotation in order to create favorable conditions for supporting a positive or self-supporting humus balance and avoiding humus losses in the soil. The study was conducted at the OOO "Chistoye" of the Tyukalinskiy District in the northern forest-steppe area of the Omsk Region. The main economic activity is agricultural production. The area of agricultural lands (arable land) amounts to 10,246 ha (100%). The soil cover of arable lands is represented by sol-onetz-like meadow-chernozem (58.9%) and by solonetz soils (41.1% of the total arable land area). The humus content in the soil amounts to 4%. Field and fodder crop rotation are used; they have a stabilizing function in the agro-ecosystem of arable land and they are combined with the crops (annual and perennial grasses) which are resistant to salinification and overwatering and act as phyto-improvers. When developing the model, the areas of crop rotations were used as variables. The system of limitations involves arable land area, labor resources, and humus balance and crop production volume. Optimal plan of croplands of the OOO "Chistoye" has been developed; the plan defines the correlation between variables which guarantees the achievement of the target function, and in particular, the whole arable land area is used; 22,346 man-days are used from the total volume of labor resources; the volumes of production of all crops are completely achieved. To obtain the minimal possible loss of humus of 8047.28 tons and to achieve all the economic conditions included in the model, it is recommended to use crop rotations No. 3, No. 4, and No. 7 which are saturated with perennial and annual grasses to the maximum. Crop rotation No. 1 (grain-fallow) should be reserved for wheat and barley production. The maximum profit may amount to 82522.9 rubles.
Маракаева Татьяна Владимировна, к.с.-х.н., доцент, каф. агрономии, селекции и семеноводства, Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина. E-mail: tv.marakaeva@ omgau.org.
Marakayeva Tatyana Vladimirovna, Cand. Agr. Sci., Assoc. Prof., Chair of Agronomy, Plant Breeding and Seed Production, Omsk State Agricultural University named after P.A. Stolypin. E-mail: tv.marakaeva@omgau.org.
Ноженко Татьяна Викторовна, к.с.-х.н., доцент, каф. землеустройства, Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина. E-mail: 251076t@mail.ru.
Некрасова Екатерина Викторовна, к.с.-х.н., доцент, каф. агрономии, селекции и семеноводства, Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина. E-mail: ev.nekrasova@ omgau.org.
Nozhenko Tatyana Viktorovna, Cand. Agr. Sci., Assoc. Prof., Chair of Land Management, Omsk State Agricultural University named after P.A. Stolypin. E-mail: 251076t@mail.ru.
Nekrasova Yekaterina Viktorovna, Cand. Agr. Sci., Assoc. Prof., Chair of Agronomy, Plant Breeding and Seed Production, Omsk State Agricultural University named after P.A. Stolypin. E-mail: ev.nekrasova@omgau.org.
Введение
В системе рационального использования сельскохозяйственных угодий одним из главных звеньев выступает организация систем севооборотов. Система севооборотов как важный элемент системы земледелия [1] способствует воспроизводству природ-но-ресурсного потенциала пашни и повышению плодородия почв [2]. В связи с этим создание организационно-хозяйственных условий, способствующих сохранению и восстановлению плодородия почвы (бездефицитного гумусового баланса), на сегодняшний день является наиболее важной проблемой.
Объект и методы исследования
Объектом исследования является территория сельскохозяйственной организации ООО «Чистое» Тюкалинского муниципального района, расположенного в северной лесостепной зоне Омской области. Основным видом производственной деятельности ООО «Чистое» является производство сельскохозяйственной продукции. Почвенный покров пахотных земель представлен: лугово-черноземными почвами солонцеватого типа (58,9%) и солонцами (41,1%), которые пригодны для выращивания зональных культур. Средний балл бонитета почв в хозяйстве составляет 54. Содержание гумуса в почвах ООО «Чистое» — 4%, на снижение запасов гумуса оказывает влияние недостаточное количество применения органических удобрений. Следует отметить, что гумусное состояние почв поддерживается только растительными остатками сельскохозяйственных культур. Баланс гумуса в целом по используемым севооборотам хозяйства отрицательный и достигает 0,79 т/га [2], или 8094,34 т на всю пашню. Для его восполнения необходимо 89857,4 т навоза. Таким образом, организация систем севооборотов с учетом баланса гумуса с применением метода эко-
номико-математического моделирования является наиболее актуальной [3-5].
Экспериментальная часть
Площадь сельскохозяйственных угодий ООО «Чистое», а именно пашни, составляют 10246 (100%) га [6], из них под пар отводится 2155 га (21%), зерновые культуры — 4205 га (41%), однолетние травы — 461 га (4,5%), многолетние травы — 3425 га (33,6%). Ресурсы труда составляют 25000 чел/дн.
В ООО «Чистое» используются севообороты: полевой на площади — 1940 га; кормовой (средостабилизирующий, фитомели-оративный) — 2841 га; полевой (средоста-билизирующий, фитомелиоративный) — 5465 га. В силу сложившихся негативных процессов засоления, заболачивания, переувлажнения с целью стабилизации и улучшения экологической обстановки севообороты по функциям в агроэкосистеме пашни являются средостабилизирующими с насыщением культур (однолетних и многолетних трав), устойчивых к засолению, переувлажнению и выполняющих роль фитоме-лиорантов (табл. 1).
Данные по плановому получению продукции, урожайности культур, их доли в севооборотах, стоимости продукции [6], баланса гумуса [2], затратам [7] и прибыли представлены в таблицах 2-4.
Для составления экономико-математической модели в качестве переменных приняты следующие: х1 — площадь севооборота № 1; х2 — площадь севооборота № 2; х3 — площадь севооборота № 3; х4 — площадь севооборота № 4; х5 — площадь севооборота № 5; х6 — площадь севооборота № 6; х7 — площадь севооборота № 7; х8 — площадь севооборота № 8; х9 — площадь севооборота № 9.
Таблица 1
Характеристика систем севооборотов в ООО «Чистое»
Тип севооборота / функция Кол-во, шт. Площадь, га Схема чередования культур
Полевой 1 700 Пар — пшеница — овес
1 1240 Пар — пшеница — пшеница — однолетние травы — овес
Кормовой / Средостабили-зирующий фитомелиора-тивный 1 1540 Пар — пшеница (подсев многолетних трав) —многолетние травы 1-го г.п. — многолетние травы 2-го г.п. — многолетние травы 3-го г.п. — многолетние травы 4-го г.п. — пшеница
1 1301 Пар — пшеница — однолетние травы (подсев многолетних трав) — многолетние травы 1-го г.п. — многолетние травы 2-го г.п. — ячмень
Полевой / Средостабили-зирующий фитомелиора-тивный 3 3385 Пар — пшеница (подсев многолетних трав) — многолетние травы 1-го г.п. — многолетние травы 2-го г.п. — овес/ячмень
2 2080 Пар — пшеница (подсев многолетних трав) — многолетние травы 1-го г.п. — многолетние травы 2-го г.п. — пшеница
Таблица 2
Урожайность культур, стоимость и плановое производство зерна и кормов в ООО «Чистое»
Культура Урожайность, ц/га Плановое производство, ц Стоимость, руб/ц
Пшеница 16,0 41000 850
Овес 15,0 15000 750
Ячмень 14,0 10000 780
Однолетние травы (сенаж) 45,0 20000 250
Многолетние травы (сено) 19,0 60000 400
Таблица 3
Доля культур в севооборотах ООО «Чистое»
Тип севооборота / функция Номер сево-оборота Культура / пар
пар пшеница овес ячмень однолетние травы (сенаж) многолетние травы (сено)
Полевой 1 0,33 0,33 0,33 - - -
2 0,2 0,4 0,2 - 0,2 -
Кормовой / Средостабилизи-рующий фитомелиоративный 3 0,14 0,28 - - - 0,56
4 0,16 0,16 - 0,16 0,16 0,32
Полевой / Средостабилизиру-ющий фитомелиоративный 5 0,2 0,2 - 0,2 - 0,4
6 0,2 0,2 - 0,2 - 0,4
7 0,2 0,2 - 0,2 - 0,4
8 0,2 0,4 - - - 0,4
9 0,2 0,4 - - - 0,4
Таблица 4
Затраты труда, баланс гумуса и доход (на 1 га)
Тип севооборота / функция Номер севооборота Затраты труда, чел.-дн. Баланс гумуса, т Доход, тыс. руб.
Полевой 1 1,5 -1,24 8,03
2 1,9 -0,88 9,93
Кормовой / Средостабилизи-рующий фитомелиоративный 3 2,6 -0,62 7,82
4 2,4 -0,61 8,42
Полевой / Средостабилизиру-ющий фитомелиоративный 5 2,3 -0,82 7,89
6 2,3 -0,82 7,89
7 2,3 -0,82 7,89
8 2,5 -0,81 8,36
9 2,5 -0,81 8,36
Система ограничений составлена следующим образом:
1. По площади пашни, га
х1 + х2 + х3 + х4 + х5 + х6 + х7 + х8 + х9 < 10246.
2. По балансу гумуса, т
-1,24х1 - 0,88х2 - 0,62х3 - 0,61х4 - 0,82х5 -
-0,82х6 - 0,82х7 - 0,81х8 - 0,81х9 = 0 '
3. По объему производства пшеницы, ц
5,28 х1 + 6,4 х2 + 4,48 х3 + 2,56 х4 + 3,2 х5 +
+3,2х6 + 3,2х7 + 6,4х8 + 6,4х9 > 41000
4. По объему производства овса, ц
4,95хх + 3х2 > 15000
5. По объемупроизводства ячменя, ц
2,24х4 + 2,8х5 + 2,8х6 + 2,8х7 > 10000
6. По объему производства однолетних трав, ц
9х2 + 7,2х4 > 20000
7. По объему производства многолетних трав, ц
10,64х3 + 6,08х4 + 7,6х5 + 7,6х6 +
+7,6х7 + 7,6х8 + 7,6х9 > 65000
8. По трудовы/м ресурсам
1,5 х +1,9 х2 + 2,6 х3 + 2,4 х4 + 2,3 х5 + 2,3 х6 +
+2,3х7 + 2,5х8 + 2,5х9 < 25000
Целью данного моделирования является обеспечение получения максимального дохода при полном использовании имеющихся ресурсов и меньшими потерями гумуса из почвы.
Z = 8,03х + 9,93х2 + 7,82х3 + 8,42 х4 + 7,89 х 5 +
+7,89х6 + 7,89х7 + 8,36х8 + 8,36х9 ^ max
Результаты и их обсуждение
Результатом решения является составленный оптимальный план, который определяет соотношение переменных, обеспечивающих выполнение функции цели (табл. 5).
Анализ решения задачи показывает, что площадь пашни используется полностью (10246 га); из имеющегося объёма трудовых ресурсов используется 22346 чел/дн.; производство всех видов продукции выполняется в требуемом объеме.
Для получения минимально возможного дефицита гумуса в 8047,28 т (изначально при имеющихся в хозяйстве севооборотах он составлял 8094,34 т) и выполнения всех остальных заложенных в модель условий по хозяйству необходимо исключить севообороты № 2, 5, 6, 8, 9. Рекомендуется использовать севообороты № 3, 4, 7, мак-
симально насыщенных многолетними и однолетними травами. Севооборот № 1 (полевой зернопаровой) необходимо оставить с целью выполнения планов производства зерна пшеницы и ячменя.
Максимальный доход предприятия в этом случае составит 82522,9 тыс. руб.
Таблица 5
Оптимальная структура использования пашни
Библиографический список
1. Методические рекомендации по изучению дисциплины «Региональные системы земледелия и землеустройства» в составе ООП ВПО 120301.65 - Землеустройство, 120300.62 — Землеустройство и кадастры / Т.В. Ноженко, Е.В. Некрасова. — Омск, 2012. — С. 10.
2. Маракаева Т.В., Ноженко Т.В. Анализ организации систем севооборотов сельскохозяйственных организаций Тюкалинского района Омской области на ландшафтно-экологической основе // Вестник Казанского ГАУ. — 2016. — С. 24-30.
3. Спектор М.Д. Экономико-математические методы и модели землеустройства. — Астана, 2006. — 175 с.
4. Волков С.Н. Землеустройство. Экономико-математические методы и модели: в 6 т. — М.: Колос, 2001. — Т. 4. — 696 с.
5. Волков С.Н. Совершенствование методики расчета баланса гумуса в проектах внутрихозяйственного землеустройства / Интернет-ресурс. Guz.ru>media/file/ rekdocZ13.doc.
6. Формы отчетности о финансово-экономическом состоянии товаропроизводителей агропромышленного комплекса // Приложение к приказу Минсельхоза России. — 2015. — 52 с.
7. Экономико-математические методы и моделирование [Электронный ресурс]: учебно-методическое пособие для выполнения курсовой работы для студентов ба-
Ограничения Существующий план Оптимальный план
га га
По площади пашни, га 10246 10246
По балансу гумуса, т 8094,34 8047,28
По объему производства пшеницы, ц 41000 41263
По объему производства овса, ц 15000 15000
По объему производства ячменя, ц 10000 10000
По объему производства однолетних трав, ц 20000 20022
По объему производства многолетних трав, ц 60000 60000
По трудовым ресурсам, чел/дн. 25000 22346
Целевая функция 82522,9 тыс. руб.
калавров, обучающихся по направлению подготовки 120700.62 «Землеустройство и кадастры» профиль «Кадастр недвижимости» и «Землеустройство» / Н.П. Шалду-нова, А.Л. Желясков, Н.В. Осокина, Д.Э. Сетуридзе; М-во с.-х. РФ, ФГБОУ ВПО Пермская ГСХА. - Пермь, 2015. -50 с.
References
1. Metodicheskie rekomendatsii po izucheniyu distsipliny «Regionalnye sistemy zemledeliya i zemleustroystva» v sostave OOP VPO 120301.65 - Zemleustroystvo, 120300.62 — Zemleustroystvo i kadastry / T.V. Nozhenko, E.V. Nekrasova. — Omsk, 2012. — S. 10.
2. Marakaeva T.V., Nozhenko T.V. Analiz organizatsii sistem sevooborotov selskokho-zyaystvennykh organizatsiy Tyukalinskogo rayona Omskoy oblasti na landshaftno-ekologicheskoy osnove // Vestnik Ka-zanskogo GAU. — 2016. — S. 24-30.
3. Spektor M.D. Ekonomiko-matemati-cheskie metody i modeli zemleustroystva. — Astana, 2006. — 175 s.
+
4. Volkov S.N. Zemleustroystvo. Ekonomi-ko-matematicheskie metody i modeli: v 6 t. — T. 4. — M.: Kolos, 2001. — 696 s.
5. Volkov S.N. Sovershenstvovanie metodiki rascheta balansa gumusa v proektakh vnutrikhozyaystvennogo zem-leustroystva / Internet resurs. Guz.ru>media/ file/rekdoc/13.doc.
6. Formy otchetnosti o finansovo-ekonomicheskom sostoyanii tovaropro-izvoditeley agropromyshlennogo kompleksa // Prilozhenie k prikazu Minselkhoza Rossii. — 2015. — 52 s.
7. Ekonomiko-matematicheskie metody i modelirovanie [Elektronnyy resurs]: uchebno-metodicheskoe posobie dlya vypolneniya kur-sovoy raboty dlya studentov bakalavrov, obuchayushchikhsya po napravleniyu podgo-tovki 120700.62 «Zemleustroystvo i kadastry» profil «Kadastr nedvizhimosti» i «Zem-leustroystvo» / N.P. Shaldunova, A.L. Zhel-yaskov, N.V. Osokina, D.E. Seturidze; M-vo s.-kh. RF, FGBOU VPO Permskaya GSKhA. —
Perm, 2015. — 50 s. +
УДК 630*114:631.436:630*17:630*271 (571.15) Л.В. Лебедева
L.V. Lebedeva
ВЛАГОСОДЕРЖАНИЕ И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВ ПОД ДРЕВЕСНЫМИ ФИТОЦЕНОЗАМИ В УСЛОВИЯХ ДЕНДРАРИЯ
MOISTURE CONTENT AND SOIL THERMOPHYSICAL PROPERTIES UNDER TREE FITOCENOSES IN ARBORETUM
Ключевые слова: серые лесные почвы, дерново-подзолистые почвы, черноземы выщелоченные, дубовые, березовые и еловые насаждения, влажность почвы, общие запасы влаги, продуктивные запасы влаги, сумма температур.
Влагосодержание в почве имеет определяющее значение для произрастания древесных пород в условиях дендрария. Именно влажность кардинально влияет на формирование теплофизи-ческого состояния генетических горизонтов почвенного профиля. В этой связи были исследованы режимы увлажнения и теплопередачи в серых лесных почвах под дубовыми насаждениями, в дерново-подзолистых почвах под елями и в черноземах обыкновенных под березовыми посадками. Было установлено, что режим почвенного увлажнения определялся характером древесных насаждений. Так, в серых лесных почвах в течение всей вегетации наблюдался дефицит почвенной влаги, особенно в иллювиальном горизонте и поч-вообразующей породе. Оптимальный режим увлажнения почвы складывался в черноземах обыкновенных, а переувлажнение имело место в дерново-подзолистой почве. В то же время мак-
\/-
симальная теплопроводность была характерна для гумусово-аккумулятивного горизонта чернозема под травяным покровом (поляна), а минимальная — под ельником в серой лесной почве. Аналогичные результаты получены и для тепловых потоков.
Keywords: gray forest soils, sod-podzolic soils, leached chernozems, oak plantations, birch and spruce plantations, soil moisture, total soil moisture storage, available moisture, accumulated temperatures.
Soil moisture content is a decisive factor for the growth of tree species under the conditions of arboretum. It is moisture content that drastically affects the formation of the thermo-physical state of soil profile genetic horizons. In this regard we studied the regimes of moistening and heat transfer in gray forest soils under oak plantations, under spruces in sod-podzolic soils, and under birch plantations in ordinary chernozems. It was found that the soil moistening regime was determined by the nature of tree plantations. In gray forest soils, during the entire growing season, soil moisture shortage was observed, particularly in the illuvial horizon and parent
