CC BY
17
УДК 631.6 DOI: 10.24412/2587-6740-2021-3-44-48
РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ЭКОНОМИЧЕСКОГО ОБОСНОВАНИЯ ПРИРОДООХРАННЫХ МЕРОПРИЯТИЙ НА РИСОВОЙ ОРОСИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ
И.А. Приходько1, В.И. Степанов2, Т.И. Сафронова1
1ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина», г. Краснодар, Россия
2НЧОУ ВО «Алтайский экономико-юридический институт», г. Барнаул, Россия
Производство риса занимает одну из лидирующих позиций в крупяном секторе России. Однако возделывание риса сопряжено с высокой антропогенной нагрузкой на почвы рисовых оросительных систем, в результате которой лугово-черноземные, луговые, аллювиальные лугово-болотные почвы водохо-зяйственно-ирригационного комплекса Нижней Кубани с началом использования под рисосеяние теряют благоприятные физические свойства, становясь деградированными, слитыми, вязкими, оглеенными образованиями. Поэтому в настоящее время важнейший класс экономико-экологических задач связан с охраной окружающей среды от загрязнения антропогенными выбросами. Фактор загрязнения является лимитирующим в решении экологических проблем. Важнейшим показателем вредности экологической опасности загрязнения есть функция от концентрации загрязнителей, которая в зависимости от типа вредного вещества является либо неограниченно возрастающей функцией, либо функцией с ярко выраженными зонами нечувствительности или насыщения. В статье рассмотрена имитационная модель водоохранной системы, позволяющая выполнять текущее прогнозирование экологической обстановки. Основой разработанной имитационной модели является математическое описание причинно-следственных связей, действующих в изучаемой системе. В работе использован методический подход, который позволяет быстро и точно оценить экологическую эффективность намечаемых мероприятий и из разных по эффективности программ выбрать ту, которая требует минимальных затрат на свою реализацию. В наших исследованиях предлагается подход, дающий возможность получения количественной оценки различных факторов, влияющих на урожайность риса. Использование разработанной имитационной модели в разнообразных природных условиях и сельскохозяйственных специализациях регионов России работниками агропромышленного комплекса позволит оптимально размещать производительные силы и получать запрограммированные урожаи риса без снижения агроресурсного потенциала почв.
Ключевые слова: рисоводство, мелиорация, урожайность, имитационная модель, факторы почвообразования.
Введение
Производство риса — одно из основных направлений сельского хозяйства на Кубани [1-3]. Возделывание риса осуществляется на рисовых оросительных системах, площадь которых только в Краснодарском крае превышает 120 тыс. га [4].
Процесс получения урожая риса связан со стохастической природой почвенных свойств — их значения, в основном, динамичны во времени, определяются суммарным вкладом многих факторов почвообразования, разнообразными комбинациями элементарных почвенных процессов [5,6].
В повышении качества урожая играют важную роль экологические факторы почв, которые в свою очередь, можно разделить на физические (влажность, температура, структура и пористость) и химические (реакция среды, засоленность) [7]. В связи с этим исследования, направленные на познание причин изменения этих факторов, закономерностей, определяющих степень их влияния на плодородие почвы и урожайность культуры риса, порога возникновения неблагоприятных процессов в почве, динамики их развития в результате хозяйственной деятельности, а также ранжирование их по степени влияния как на урожайность и качество получаемого зерна риса, так и между самими факторами являются очень важными и актуальными для разработки современной методологии возделывания риса, которая позволит повысить продовольственную безопасность России [8,9].В связи с тем, что рис является влаголюбивой культурой и почва большую часть
периода вегетации находится в переувлажненном состоянии, то совершенствование водопользования напрямую влияет на повышение экологических факторов в получении гаранти-ровано-высоких урожаев риса.
Материал и методика
исследований
Для оценки эффективности программы природоохранных мероприятий необходимо иметь точные представления о процессах деградации литосферы и гидросферы под влиянием загрязняющих веществ, а также процессах восстановления природной среды в результате природоохранных мероприятий [10].
Основой имитационной модели является математическое описание причинно-следственных связей, действующих в изучаемой системе. Для эколого-экономических систем, включающих водные и почвенные ресурсы мелиоративных систем, такими связями яв-
ляются [11]: 1) связь между расходом оросительной воды и концентрацией органических и биогенных веществ, а также механическими примесями в оросительной воде при поступлении ее из водоисточника в оросительную сеть и при сбрасывании ее в водоотводную сеть; 2) связь между концентрацией механических примесей, органических и биогенных веществ в оросительной воде (дренажно-сброс-ном стоке) рисовой оросительной системы и уровнем (характером) экологических последствий Е; 3) связь между уровнем экологических последствий и комплексом агромероприятий, выбранных хозяйством для повышения эффективности очистки оросительной воды (дренаж-но-сбросного стока) на рисовой оросительной системе.
Последняя связь является обратной и изучаемую эколого-экономическую систему можно рассматривать как управляемую систему с обратной связью.
Блок техногенных факторов
Рисовые оросительные системы
G
Блок
•экономико-экологических последствий
Блок реализации программы природоохранных мероприятий
Блок экономического обоснования и принятия решений
Рис. 1. Блок-схема алгоритма повышения эффективности очистки оросительной воды (дренажно-сбросного стока) на рисовой оросительной системе
© Приходько И.А., Степанов В.И., Сафронова Т.И., 2021 Международный сельскохозяйственный журнал, 2021, том 64, № 3 (381), с. 44-48.
Рассмотрим краткие характеристики каждого блока этой системы.
Блок техногенных факторов включает в себя источники поступления загрязняющих веществ на рисовую оросительную систему. Обозначим суммарную концентрацию загрязняющих веществ в оросительной воде (дренажно-сброс-ном стоке) через С (мг/л), а соответствующий ему расход через 0 (м3/сут). Эти два параметра являются обобщенными выходными параметрами блока техногенных факторов.
Блок «Рисовые оросительные системы» представляет собой математическое описание процесса накопления загрязняющих веществ оросительными водами в результате их подачи на рисовую оросительную систему. Выходным параметром является концентрация загрязняющих веществ в дренажно-сбросном стоке. Полагая, что процесс поступления, распределения и фильтрации оросительной воды равномерен по оросительной сети рисовой оросительной системы, получаем следующую связь между скоростью увеличения концентрации загрязняющих веществ в оросительной воде (дренажно-сброс-ном стоке) на рисовой оросительной системе, количественным и качественным составом накапливаемых в оросительной воде и почве загрязняющих веществ при подаче и фильтрации ее через рисовые чеки:
где V—объем оросительной воды, подаваемой на рисовую оросительную систему; в — концентрация загрязняющих веществ в оросительной воде; 0с — объем (расход) дренажно-сбросно-го стока, сбрасываемого в водоотводную сеть; Сс — концентрация загрязняющих веществ в дренажно-сбросном стоке; 0 — объем(расход) чистой оросительной воды, подаваемой на рисовую оросительную систему для разбавления дренажно-сбросного стока.
Далее перейдем к следующей записи уравнения
У6 йв
ОТ+оР, ~<И
+ в =
Чс
Qc + Qр
-Сс
Обозначим С через с (концентрация
загрязняющих веществ в дренажно-сбросного стоке, разбавленном чистой оросительной во-
дой);
через Т (постоянная водообмена на
ных и водных ресурсов рисовой оросительной системы может быть самой различной. Нелинейные зависимости Е(в) отражают такие факторы как существование взрывных экологических процессов, начинающихся по достижении определенных критических концентраций загрязняющих веществ в оросительной воде, дре-нажно-сбросном стоке и пахотном горизонте рисовых чеков.
Следует отметить, что вероятность наступления экологической катастрофы в результате загрязнения экосистемы рисовой оросительной системы наступает в редких случаях. В большинстве случаев повышение уровня загрязненности (повышение параметра в) вызывает сложный динамический процесс выхода экосистемы рисовой оросительной системы на новый уровень Е.
Общий характер развития экологических последствий можно описать дифференциальным уравнением
ТэйЕ^ + Тэ)/1И + Е^ + Тэ) = кэС, (1)
где Т — инерционность в развитии отрицательных последствий загрязнения, отражающая сопротивляемость экосистемы РОС, то есть запаздывание в появлении первых признаков снижения Е (уровня экологических последствий); кэ — коэффициент, характеризующий наклон прямой графика функции экологических последствий от концентрации в.
Решение представленного уравнения дает возможность получить кривые, показывающие, как протекают во времени процессы накопления загрязняющих веществ и их влияние на экосистему рисовой оросительной системы при условии, что в момент t = 0 началось интенсивное загрязнение экосистемы РОС оросительной водой (дренажно-сбросным стоком) [12].
Для имитационного моделирования процесса загрязнения экосистемы РОС в условиях неопределенности были использованы данные, полученные в результате применения разработанной модели хозяйственной деятельности на рисовых оросительных системах [13-15]. В модели предусмотрена оптимизация технологического процесса возделывания риса и культур
рисового севооборота, а именно разработка новой ресурсосберегающей технологии, внедрение принципиально новых рисовых карт и севооборотов, что позволяет уменьшить концентрации загрязняющих веществ в дренаж-но-сбросном стоке [16] и тем самым снизить оросительную норму до 60%, уменьшить дозы внесения органических и минеральных удобрений на 15% и снизить себестоимость производства риса на 5-7% за счет оптимизации строительно-монтажной деятельности, а именно, снижения затрат на материально-технические нужды, получить прибавку урожая риса на 15% и сопутствующих и зимующих культур рисового севооборота в среднем по всем культурам — 70-90%; 20% экономия энергоресурсов за счет разработки и строительства новой конструкции рисовой карты с последующей экономией энергоресурсов на сбросных насосных станциях в вегетационный период и уменьшением количества необходимых агроприемов. Оптимизация комплекса технологических операций, выполняемых в весенне-осенний полевой период, после строительства карт новой конструкции позволила снизить трудоёмкость выполняемых агромелиоративных мероприятий на 15-20%, что в свою очередь, в результате ресурсосбережения позволило повысить ликвидность риса и культур рисового севооборота, а также увеличить рентабельность продукции на 9-14%. [17,18]. Используя полученные результаты, выполнили имитационное моделирование по уравнению (1). На рис. 2 представлены зависимости ЕМ и G(t).
Из рис. 2 видно, что в результате применения разработанной модели хозяйственной деятельности на РОС происходит улучшение состояния экосистемы РОС за счет снижения антропогенной нагрузки на мелиоративную систему. При 0,0<6<0,4 — процесс производства риса не оказывает негативного влияния на экосистему РОС и она находится в равновесии, а степень ведения хозяйственной деятельности оценивается как «экологическое земледелие», технология возделывания риса может быть рекомендована к производству; при 0,4<6<0,7 процесс производства риса оказывает влияние
рисовой оросительной системе).
Получаем уравнение
<и
которое отражает динамику: поступления с оросительной водой, накопления в дренажно-сбросном стоке после фильтрации через рисовые чеки, снижения после разбавления чистыми оросительными водами концентрации загрязняющих веществ, а также динамику концентрации загрязняющих веществ в пахотном слое рисовых чеков после фильтрации через нее оросительной воды.
Экологические последствия загрязнения водоприемника дренажно-сбросными водами в результате сброса их с рисовой оросительной системы выражаются снижением показателя Е. В зависимости от природы показателя Е связь его со степенью загрязненности почвен-
Рис. 2. Результаты имитационного моделирования
МЕЖДУНАРОДНЫЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ № 3 (381)/ 2021
на экосистему РОС и она находится в динамичном процессе выхода экосистемы на новый уровень и степень ведения хозяйственной деятельности оценивается как «умерено неблагоприятное земледелие»,технология возделывания риса может быть рекомендована к производству с незначительными изменениями в технологии; при 0,7<С<1,0 процесс производства риса оказывает крайне негативное влияние на экосистему РОС с высокой вероятностью наступления экологической катастрофы, и степень ведения хозяйственной деятельности оценивается как «негативная», технология возделывания риса опасна и может привести к экологической катастрофе, необходима смена технологии.
Интервал значений показателя степени экологических последствий процесса производства риса на экологическое состояние окружающей среды рисовой оросительной системы находится в пределах от 0,0 до 1,0, где при 0,7 <Е < 1,0 — степень экологических последствий от процесса производства риса оценивается как «низкая», включение дополнительных природоохранных мероприятий не требуется; при 0,4 <Е < 0,7 — степень экологических последствий оценивается как «средняя», необходимо включение дополнительных природоохранных мероприятий; 0,0<Е<0,4 — степень экологических последствий оценивается как «высокая», необходимо изменение технологии производства риса с включением дополнительного комплекса агроприемов для восстановления экологического состояния окружающей среды рисовой оросительной системы.
В процессе имитационного моделирования установлено, что первые три года при использовании традиционной, типовой технологии возделывания риса (контроль)показатель степени влияния процесса производства риса на экосистему РОС оценивается как «неблагоприятное земледелие», затем в последующие три года при использовании модели хозяйственной деятельности на рисовых оросительных системах наблюдается снижение этого показателя со значения 0,8 до 0,5, то есть до оценки «умеренно неблагоприятное земледелие», где и остается на этом уровне еще год, после чего происходит дальнейшее улучшение состояния экосистемы РОС до оценки «экологическое земледелие». При этом показатель степени экологических последствий процесса производства риса изменяется медленнее и требует большего количества времени, а значит и ресурсов. Так, например, кривая Е рисунка 2 показывает, что показатель степени экологических последствий процесса производства риса в первые три года при использовании традиционной, типовой технологии возделывания риса (контроль) снижался, а затем при переходе на использование модели хозяйственной деятельности на рисовых оросительных системах наблюдается постепенное улучшение в экосистеме РОС и только на пятый год ее использования происходит изменения оценки показателя Е с оценки «среднее» на «высокое». Результаты имитационной модели имеют рекомендательный характер и могут быть скорректированы по потребностям производства, исходя из имеющихся ресурсов хозяйства. Так, например, имея достаточные материальные ресурсы мож-
но повлиять на интенсификацию производства и достичь улучшения состояния экосистемы РОС раньше, чем это представлено на рис. 2.
По результатам непрерывного мониторинга за состоянием водных и почвенных ресурсов на рисовой оросительной системе можно получить статистические характеристики территории. Анализ исследований показал, что влияние длительного затопления проявляется в изменении мелиоративных, агрохимических, агрофизических, морфологических характеристик почвогрунтов. Если засоление на чеке изменяется от слабой степени до сильной степени, то среднее засоление по чеку будет весьма мало информативно. Поэтому необходимы сведения по стандартным отклонениям, коэффициентам вариации, законам распределения, тренду мелиоративных показателей в пространстве и времени.
Интенсивность и направленность почвообразовательных процессов различна у разных типов почв и проявляется в изменении их свойств, например, структурности, водопроницаемости, гумусности, поглотительной способности. Различная интенсивность и направленность изменчивости свойств почв при длительном затоплении требует разработки системы зональных показателей.
Составим математическую модель оптимального объёма 0ор1 мероприятий, намечаемых к исполнению.
Будем предполагать, что мелиоративные мероприятия независимы друг от друга. Объём каждого мероприятия { — случайная величина с характеристиками М {О=а1 и М {£2 }=а2. Введем в рассмотрение некоторые фиктивные мероприятия, то есть, если бы была необходимость, то эти мероприятия были бы проведены.
Обозначим п — число фиксированных мероприятий. Объём мероприятий хп в течение рассматриваемого периода представим в виде [19]
Хп = + + ••• + £п.
Пусть рп (х) — плотность вероятностей величины хп, рп — распределение вероятностей числа возможных мероприятий п, х — общий объём мероприятий. Плотность вероятностей р (х) величины х запишем следующим выражением:
да
Р(х) — 1 Рп (х) Р(п).
п—1
Если р (х) найдено, подсчитаем среднюю прибыль хозяйства при выполнении мероприятий объёма 0.
На выполнение мероприятий объёма 0 было истрачено 0с1 денег.
С вероятностью I р (х) dx все условия будут
е
выполнены, если 0 > х.
Выручка хозяйства в этом случае равна Ос.
Если х < 0, мероприятия объёма 0 - х не придется выполнять и можно будет использовать сэкономленные ресурсы для выполнения мелиоративных мероприятий по новой ресурсосберегающей технологии. Если dн — цена мероприятий по новой технологии, то хозяйство вынуждено будет заплатить dн (0 - х) денег.
Составим выражение для средней выручки хозяйства
е е
с | хр( x)dx - dн | (е - х) p(x)dx.
Запишем общую среднюю прибыль хозяйства
да Q
S = cQ J p( x)dx + c J xp(x)dx -Q 0
- dHQjp(x)dx + dH Jxp(x)dx - dQ, (2)
00
Оптимальный объём мероприятий, намечаемых для исполнения, найдётся из условия
о dS А
S ^ max, которое выполнимо при — = 0.
Вычислив производную, получим
да Q
c J p(x)dx - dH J p(x)dx = d. (3)
Q 0
Но, с другой стороны,
Q да
J p(x)dx = 1 - J p(x)dx. 0 Q
В результате проведенных рассуждений получаем выражение
да
(c + dut) J p(x)dx = d + dH. Q
Откуда следует
J p( x)dx = . (4)
Q C+ dH
Составленное уравнение можно использовать для определения оптимального комплекса мелиоративных мероприятий.
Далее находим p (x). Если g (ш) — характеристическая функция случайной величины f
g(m) = M{eia^}i
то D {f }=a2 - a,2 есть дисперсия величины f. Для In g (ш) справедливо разложение
.2 ,
ln g(m) = imaJ -
2
- + O(m ).
(5)
Пусть число мероприятий п >> 1. Тогда согласно центральной предельной теореме п — нормальная случайная величина, М {п }=тт и
D {п }=от\
Запишем характеристическую функцию (и) величины х
да
вх И) — I ^ И)р(п). (6)
п—0
Сделаем приближенную запись
-тт )2
^ (И —-^ I Я2 (Ф 2СТГ & —
¿ТГ
,2
1 г ^zln g(m)e ^ dz
т42 _
(z-тт )
e т dz (7)
После преобразований получим
Gx(о) = ехр^'йищ D{^} + afa^) + O(O)
Введем в рассмотрение величину
;= x-am
•JmT D(4) + öj2ctT
Тогда можем записать
Gç (m) = exp| - — + O
INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL № 3 (381) / 2021
(тт D® + aiV2)3/2
www.mshj.ru
2
3
0
0
В пределе при T i да
lim Gç(a) = expl - —
Результаты и их обсуждение
Полученная запись позволяет утверждать, что £ — асимптотически стандартная нормальная случайная величина N (0,1). Поэтому при больших п и Тможно приближенно считать, что х является нормальной случайной величиной с М {х }=m!l = a1mT и D{х }=а2 = D{£}=тТ(а2 - а12) + аТ2 а12. Теперь можем записать явный вид р (х):
P(x) =
X exp
■\¡2x(mT (a2 - af ) + aT-af )
( x - amT ) 2(mT (a2 - af ) + a^a2 )
(8i
и получить оптимальный объём Qopl мероприя^ тий, намечаемых к исполнению. В уравнении
J p(x)dx = 1 -Ф
Öopt
öopt - a1mT
ij mT a - a2 ) + aT" ai
d + dH c + dH
Ф( • i — функция Лапласа. Обозначим Ф ( • i функцию, обратную Ф ( • i. ^гда
öopt = a1mT +
+ ijmT (ü2 - al ) + aTa2 1 -
d + dH
:• + d„
(9i
Если намечаемые мероприятия рассматривать стационарным пуассоновским потоком интенсивности А, то тТ=АТ, аТ2 = АТ и
opt
œàt+JOJTф-
1 V 2 1 c + dH
(10i
Полученную формулу можно использовать для расчета оптимального объёма Ор мероприятий, намечаемых к исполнению.
Выводы
В результате выполненных исследований была разработана имитационная модель экономического обоснования природоохранных мероприятий на рисовой оросительной систе-
ме, которая позволит работникам агропромышленного комплекса принимать своевременные управленческие решения по сохранению экосистемы рисовых оросительных систем и получать высокие урожаи высококачественного зерна риса.
Составлена математическая модель оптимального объёма Qopt мероприятий, намечаемых к исполнению.
Литература
1. Дубенок Н.Н., Бенин Д.М., Мочунова Н.А. Роль института мелиорации, водного хозяйства и строительства имени А.Н. Костякова в становлении и развитии мелиорации страны // Природообустройство. 2020. № 5. С. 6-17.
2. Патент Российская федерация 2457650 МПК A01B 79/02 (2006.01) A01G 16/00 (2006.01) Способ подготовки почвы к посеву риса в паровом поле рисового севооборота / Е.В. Кузнецов, А.Е. Хаджиди, И.А. При-ходько заявитель и патентообладатель Кубанский ГАУ. - № 2010153809/13 заявл. 27.12.2010; опубл. 10.08.2012. - 6 с.
3. Юрченко И.Ф. Информационные технологии и организация информационных ресурсов управления агро-экосистемами: прошлое, настоящее, будущее // Modern Science. 2019. № 12-2. С. 13-16.
4. Патент Российская федерация 2471339 МПК A01G 16/00 (2006.01) A01B 79/02 (2006.01) Способ мелиорации почвы в паровом поле рисового севооборота к посеву риса / М.И. Чеботарев, И.А. Приходько заявитель и патентообладатель Кубанский ГАУ. - № 2011124233/13 заявл. 15.06.2011; опубл. 10.01.2013. - 7 с.
5. Патент Российская федерация 2505486 МПК C02F 1/28 (2006.01) E02B 13/00 (2006.01) A01G 25/00 (2006.01) Способ очистки дренажного стока и устройство для его осуществления / Е.В. Кузнецов, А.Е. Хаджиди, И.А. При-ходько, Д.Г. Серый заявитель и патентообладатель Кубанский ГАУ. - № 2012110440/05 заявл. 19.03.2012; опубл. 27.01.2014. - 8 с.
6. Владимиров С.А., Сафронова Т.И., Приходько И.А. Вероятностная модель процесса управления мелиоративными мероприятиями // International Agricultural Journal. 2019. Т. 62. № 4. С. 18.
7. Юрченко И.Ф. Технологии прецизионного управления мелиоративным режимом агроэкосистем. В сборнике: Научно-методическое обеспечение развития ме-лиоративно-водохозяйственного комплекса. Сборник научных трудов. Москва, 2020. С. 222-233.
8. Vladimirov S.A., Prikhodko I.A., Verbitsky A.Y. Justification of rice watering methods and crop cultures // Journal of Agriculture and Environment. 2019. № 1 (9). С. 15.
9. Кружилин И.П., Ганиев М.А., Кузнецова Н.В., Родин К.А. Водопотребление риса и удельные затраты на формирование урожая зерна при разных способах полива // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2018. № 1 (49). С. 108-117.
10. Кружилин И.П., Ганиев М.А., Родин К.А., Кузнецова Н.В. // Менее водозатратная и экологически предпочтительная технология орошения риса периодическими поливами // Известия Нижневолжского агроуниверситет-ского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2019. № 2 (54). С. 49-55.
11. Владимиров С.А., Приходько И.А. Опыт планирования и реализации инновационного проекта эффективного рисоводства // Международный сельскохозяйственный журнал. 2019. № 6. С. 75-79.
12. Владимиров С.А., Приходько И.А., Сафронова Т.И. Методика оценки сбалансированного земельного использования ресурсов и устойчивости агроландшаф-тов // International Agricultural Journal. 2020. Т. 63. № 2. С. 13.
13. Сафронова Т.И., Приходько И.А. Математическая модель выбора эколого-адаптивных мелиоративных мероприятий // Фундаментальные исследования. 2019. № 9. С. 64-68.
14. Степанов В.И., Сафронова Т.И., Приходько И.А. Моделирование функционирования рисовой оросительной системы по текущему состоянию растений // International Agricultural Journal. 2020. Т. 63. № 4. С. 2.
15. Сафронова Т.И., Приходько И.А. Математическая модель режима функционирования рисовой оросительной системы на примере рисовых полей Кубани // International Agricultural Journal. 2020. Т. 63. № 2. С. 30.
16. Сафронова Т.И., Приходько И.А. Формирование загрязненного поверхностного стока на сельскохозяйственных угодьях // International Agricultural Journal. 2020. Т. 63. № 3. С. 1.
17. Prikhodko I.A., Vladimirov S.A. and Alexandrov D.A. Improving the elements of organic farming in rice cultivation // ESCGAP 2020 IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 659 (2021) 012062 IOP Publishing doi:10.1088/1755-1315/659/1/012062.
18. Vladimirov S.A. Safronova T.I. and Prikhodko I.A. A new generation rice card design for organic rice farming // CATPID-2020 IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 913 (2020) 042008 IOP Publishing doi:10.1088/ 1757-899X/913/4/042008.
19. Rykov V.V., Efrosinin D.V., Stepanova N.V., Sztrik J.S. On Reliability of a Double Redundant Renewable System with a Generally Distributed Life and Repair Times // Mathematics. 2020, 8(2), 278. P. 1-18 https://www.mdpi. com/2227-7390/8/2/278
Об авторах:
Приходько Игорь Александрович, кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры строительства и эксплуатации водохозяйственных объектов, ОРСЮ: http://orcid.org/0000-0003-4855-0434, prihodkoigor2012@yandex.ru
Степанов Виктор Иванович, кандидат педагогических наук, доцент, ректор, заведующий кафедры общих гуманитарных и социально-экономических дисциплин, ОРСЮ: http://orcid.org/0000-0002-8334-1251, rector@aeli.altai.ru
Сафронова Татьяна Ивановна, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры высшей математики, ОРСЮ: http://orcid.org/0000-0002-2877-0985, SAF55555@yandex.ru
2
X
DEVELOPMENT OF A SIMULATION MODEL OF ECONOMIC JUSTIFICATION OF ENVIRONMENTAL MEASURES ON RICE IRRIGATION SYSTEM
I.A. Prikhodko1, V.I. Stepanov2, T.I. Safronova1
1FSBEI HE «Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin», Krasnodar, Russia
2Non-State Private Educational Institution of higher education «Altai economic and legal institute», Barnaul, Russia
Rice production occupies one of the leading positions in the cereal sector in Russia. However, rice cultivation is associated with a high anthropogenic load on the soils of rice irrigation systems, as a result of which meadow-chernozem, meadow, alluvial meadow-boggy soils of the water management and irrigation complex of the Lower Kuban, with the beginning of their use for rice sowing, lose their favorable physical properties, becoming degraded, merged, viscous, gleyed formations. Therefore, at present, the most important class of economic and environmental problems is associated with the protection of the environment from pollution by anthropogenic emissions.
МЕЖДУНАРОДНЫЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ № 3 (381) / 2021
The pollution factor is the limiting factor in solving environmental problems. The most important indicator of the harmfulness of the environmental hazard of pollution is the function of the concentration of pollutants, which, depending on the type of harmful substance, is either an unlimitedly increasing function, or a function with pronounced zones of insensitivity or saturation. The article discusses a simulation model of a water protection system, which makes it possible to carry out the current forecasting of the ecological situation. The basis of the developed simulation model is a mathematical description of the cause-and-effect relationships operating in the system under study. The work uses a methodological approach that allows you to quickly and accurately assess the environmental efficiency of planned activities and from programs of different effectiveness to choose the one that requires minimum costs for its implementation. In our studies, we propose an approach that makes it possible to obtain a quantitative assessment of various factors affecting the yield of rice. The use of the developed simulation model in various natural conditions and agricultural specializations of the regions of Russia by workers of the agro-industrial complex will optimally allocate productive forces and obtain programmed rice yields without reducing the agro-resource potential of soils.
Keywords: rice growing, land reclamation, productivity, simulation model, soil formation factors.
References
1. Dubenok N.N., Benin D.M. & Mochunova N.A. (2020). Rol' instituta melioratsii, vodnogo khozyaistva i stroitel'stva imeni A.N. Kostyakova v stanovlenii i razvitii melioratsii strany [The role of the Institute of Land Reclamation and Water Resources and Construction named after AN Kostyakova in the formation and development of land reclamation of the country]. Environmental management, no 5, pp. 6-17.
2. Kuznetsov E.V., Khadzhidi A.E. & Prikhod'ko I.A. (2012). Sposob podgotovki pochvy k posevu risa v parovom pole risovogo sevooborota [Method of soil preparation for sowing rice in a fallow field of rice crop rotation]. Applicant and patentee Kuban GAU. - No. 2010153809/13 app. 12/27/2010; publ. 10.08.2012. 6 p.
3. Yurchenko I.F. (2019). Informatsionnye tekhnolo-gii i organizatsiya informatsionnykh resursov upravleniya agroehkosistemami: proshloe, nastoyashchee, budushchee [Information technology and organization of information resources for agroecosystem management: past, present, future]. Modern Science, no 12-2, pp. 13-16.
4. Chebotarev M.I. & Prikhod'ko I.A. (2013). Sposob melioratsii pochvy v parovom pole risovogo sevooborota k posevu risa [The method of soil reclamation in the fallow field of rice crop rotation for sowing rice]. Patent Russian Federation 2471339 IPC A01G 16/00 (2006.01) A01B 79/02 (2006.01). Applicant and patentee Kuban GAU.—No. 2011124233/13 app. 06/15/2011; publ. 10.01.2013. — 7 p.
5. Kuznetsov E.V., Khadzhidi A.E., Prikhod'ko I.A. & Seryi D.G. (2014). Sposob ochistki drenazhnogo stoka i us-troistvo dlya ego osushchestvleniya [A method for cleaning a drainage drain and a device for its implementation]. Patent Russian Federation 2505486 IPC C02F 1/28 (2006.01) E02B 13/00 (2006.01) A01G 25/00 (2006.01). Applicant and patentee Kuban GAU. — No. 2012110440/05 applied. 03/19/2012; publ. 27.01.2014. — 8 p.
6. Vladimirov S.A., Safronova T.I. & Prikhod'ko I.A. (2019). Veroyatnostnaya model' protsessa upravleniya meliora-tivnymi meropriyatiyami [Probabilistic model of the process
of management of reclamation activities]. International Agricultural Journal, vol. 62, no. 4, p. 18.
7. Yurchenko I.F. (2020). Tekhnologii pretsizionnogo upravleniya meliorativnym rezhimom agroehkosistem [Technologies for precision management of the reclamation regime of agroecosystems]. In the collection: Scientific and methodological support for the development of a reclamation and water management complex. Collection of scientific papers. Moscow, pp. 222-233.
8. Vladimirov S.A., Prikhodko I.A. & Verbitsky A.Y. (2019). Justification of rice watering methods and crop cultures. Journal of Agriculture and Environment, no 1 (9), p. 15.
9. Kruzhilin I.P., Ganiev M.A., Kuznetsova N.V. & Rodin K.A. (2018). Vodopotreblenie risa i udel'nye zatraty na formirovanie urozhaya zerna pri raznykh sposobakh poliva [Rice water consumption and unit costs for grain yield formation with different irrigation methods]. Bulletin of the Nizhnevolzhsky agro-university complex: Science and higher professional education, no. 1 (49), pp. 108-117.
10. Kruzhilin I.P., Ganiev M.A., Rodin K.A. & Kuznetso-va N.V. (2019). Menee vodozatratnaya i ehkologicheski predpochtitel'naya tekhnologiya orosheniya risa peri-odicheskimi polivami [Less water-intensive and environmentally preferable technology for irrigating rice with periodic irrigation]. Bulletin of the Nizhnevolzhsky agro-university complex: Science and higher professional education, no. 2 (54), pp. 49-55.
11. Dubenok N.N., Maier A.V. & Borodychev S.V. (2020). Puti upravleniya fiziologicheskimi protsessami i regu-lirovanie gidrotermicheskogo rezhima agrotsenozov [Ways of controlling physiological processes and regulation of the hydrothermal regime of agrocenoses]. In the collection: Scientific and methodological support for the development of the reclamation and water management complex. Collection of scientific papers. Moscow, pp. 47-62.
12. Vladimirov S.A., Prikhod'ko I.A. & Safronova T.I. (2020). Metodika otsenki sbalansirovannogo zemel'nogo ispol'zovaniya resursov i ustoichivosti agrolandshaftov [Methodology for assessing balanced land use of resources
and sustainability of agricultural landscapes]. International Agricultural Journal, vol. 63, no. 2, p. 13.
13. Safronova T.I. & Prikhod'ko I.A. (2019). Matematiches-kaya model' vybora ehkologo-adaptivnykh meliorativnykh meropriyatii [Mathematical model for the selection of ecologically adaptive reclamation measures]. Basic research, no. 9, pp. 64-68.
14. Stepanov V.I., Safronova T.I. & Prikhod'ko I.A. (2020). Modelirovanie funktsionirovaniya risovoi orositel'noi sistemy po tekushchemu sostoyaniyu rastenii [Modeling the functioning of the rice irrigation system based on the current state of plants]. International Agricultural Journal, vol. 63, no. 4, p. 2.
15. Safronova T.I. & Prikhod'ko I.A. (2020). Matematiches-kaya model' rezhima funktsionirovaniya risovoi orositel'noi sistemy na primere risovykh polei Kubani [Mathematical model of the operation mode of the rice irrigation system on the example of the rice fields of the Kuban]. International Agricultural Journal, vol. 63, no. 2, p. 30.
16. Safronova T.I. & Prikhod'ko I.A. (2020). Formiro-vanie zagryaznennogo poverkhnostnogo stoka na sel'sko-khozyaistvennykh ugod'yakh [Formation of contaminated runoff on agricultural land]. International Agricultural Journal, vol. 63, no. 3, p. 1.
17. Prikhodko I.A., Vladimirov S.A. & Alexandrov D.A. (2021). Improving the elements of organic farming in rice cultivation. ESCGAP 2020 IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 659 012062 IOP Publishing doi:10.1088/1755-1315/659/1/012062.
18. Vladimirov S.A., Safronova T.I. & Prikhodko I.A. (2020). A new generation rice card design for organic rice farming. CATPID-2020 IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering no. 913 042008 IOP Publishing doi:10.1088/1757-899X/913/4/042008.
19. Rykov V.V., Efrosinin D.V., Stepanova N.V. & Sztrik J.S. (2020). On Reliability of a Double Redundant Renewable System with a Generally Distributed Life and Repair Times. Mathematics, no. 8(2), 278, pp. 1-18 http://www.mdpi. com/2227-7390/8/2/278
About the authors:
Igor A. Prikhodko, candidate of technical sciences, associate professor, associate professor of the department of construction and operation of water facilities, ORCID: http://orcid.org/0000-0003-4855-0434, prihodkoigor2012@yandex.ru
Viktor I. Stepanov, candidate of pedagogical sciences, associate professor, rector, head of the department of general humanitarian and socio-economic disciplines, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-8334-1251, rector@aeli.altai.ru
Tatyana I. Safronova, doctor of technical sciences, associate professor , professor of the department of higher mathematics, ORCID: http://orcid.org/0000-0002-2877-0985, SAF55555@yandex.ru
prihodkoigor2012@yandex.ru
Издательство «Электронная наука» выпускает научные журналы на русском и английском языках. Нам доверяют авторы по всему миру. Количество наших читателей, в том числе и в Интернете, более 55 тысяч человек ежемесячно.
Наши партнеры:
НАУЧНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
LIBRARy.RU
48 -
INTERNATIONAL AGRICULTURAL JOURNAL № 3 (381) / 2021
www.mshj.ru
