Моделирование земледелия Южного Зауралья тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 06.01.01, доктор сельскохозяйственных наук Фрумин, Игорь Лазаревич

• Фрумин, Игорь Лазаревич
• доктор сельскохозяйственных наук
• 2004

Оглавление диссертации доктор сельскохозяйственных наук Фрумин, Игорь Лазаревич

Введение.

1 Земледелие как объект моделирования.

1.1 Эволюция понятия "система земледелия".

1.2 Земледелие Южного Зауралья в XX веке: краткая ретроспекция.

1.2.1 От патриархального земледелия к капиталистической экономике.

1.2.2 От коллективизации до освоения целинных земель.

1.2.3 Освоение целинных земель: последний резерв экстенсивного развития земледелия Зауралья.

1.2.4 Попытка интенсификации земледелия.

1.2.5 Сельское хозяйство в 1990-е годы: системный кризис или процесс адаптации к рынку?.

1.3 Проблема экологической оптимизации земледелия.

1.3.1 Истоки экологизации мирового земледелия.

1.3.2 Направления экологической оптимизации земледелия в России.

1.4. Системные исследования земледелия Южного Зауралья.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Моделирование земледелия Южного Зауралья»

В последнее десятилетие ведущим направлением развития теории земледелия стал поиск путей его экологической оптимизации. Активность исследований в этом направлении связана с осознанием человечеством ограниченности природных ресурсов и отрицательной направленности общего вектора взаимоотношений человека и природы, в том числе и в сельском хозяйстве.

На фоне широкого спектра мнений ученых и агрономической общественности о будущих путях развития аграрного природопользования - от признания неизбежности дальнейшего роста объемов применения минеральных удобрений, пестицидов и других достижений техногенной цивилизации до различных вариантами альтернативного земледелия (биодинамического, органического и тому подобных) выделяется дифференцированный подход к проблеме. Он сводится к следующим положениям:

1. Существуют пределы, за которыми интенсификация становится экономически невыгодной и экологически опасной.

2. Возврат под видом заботы о сохранении природы к экстенсивным формам хозяйствования приведет к удорожанию и сокращению производства продовольствия и, не решая до конца одни проблемы защиты окружающей среды, создаст новые.

3. Перспективам реконструкции российского сельского хозяйства наиболее полно соответствует дифференцированный подход к вопросам индустриализации и интенсификации земледелия. Отечественный аграрный сектор еще далеко не достиг необходимого уровня использования средств химизации и других достижений научно-технического прогресса - он в среднем намного ниже, чем в развитых странах мира. Но освоение более интенсивных технологий должно сопровождаться их адаптацией к местным природным условиям на основе тщательной научной экспертизы.

Проблема адаптации земледелия к природным условиям разрабатывается отечественной аграрной наукой в рамках нескольких научных школ. Ландшафтная система земледелия предложена группой ученых Всероссийского НИИ земледелия и защиты почвы от эрозии (Каштанов и др., 1994; Методика разработки систем земледелия 1996). Первоосновой для нее послужило контурно-мелиоративное земледелие Алтайского края, обоснованное под руководством А.Н. Каштанова (Каштанов, 1974; Системы ведения сельского хозяйства ., 1976), а также теоретические построения Г.И. Швебса (1981; 1985; 1988). Ряд крупных работ по адаптивному растениеводству опубликовал А.А. Жученко (1990; 1994; 2000). В качестве отправной точки для автора служили теория адаптивного потенциала культурных растений и другие положения экологической генетики, разработанные им ранее (Жученко, 1987, 1988). Оригинальный вариант теории агроландшафтоведения и его практические приложения предложены М.И. Лопыревым (1995). Идея конструирования агроэко-систем на основе сестайнинга (оптимального состояния агроэкосистем) обосновывается Б.М. Миркиным и др. (1999).

В.И. Кирюшиным (1993) предложена концепция адаптивно-ландшафтного земледелия. Центральное место в ней занимают агроэкологическая классификация земель и дифференциация на ее основе культур и агротехнологий, учет других природных факторов, а также социально-экономических и производственных условий. Среди всех упомянутых теория адаптивно-ландшафтного земледелия В.И. Кирюшина наиболее позитивна и последовательна в отношении принципов интенсификации и экономической целенаправленности аграр ного производства.

Методология, методика и опыт конструирования адаптивно-ландшафтного земледелия имеет короткую историю. На этой стадии развития теории появляются новые направления, существенно углубляющие и развивающие те или иные ее важные аспекты. Одним из них является создание моделей адаптивно-ландшафтного земледелия с использованием методов прикладной математики.

Математические модели, методы и численные алгоритмы, разработанные в рамках ставшей уже классической области прикладной математики, находят применение в первую очередь в теории управления экономикой. У истоков экономико-математического моделирования в нашей стране стояли JI.B. Канторович, B.C. Немчинов, В.В. Новожилов, С.Г. Струмилин и Н.П. Федоренко. Большой вклад в разработку приложений математических методов к сельскохозяйственным объектам и процессам внесли М.Е. Браславец, А.И. Гатаулин, Ф.И. Ерешко, В.А. Кардаш, Р.Г. Кравченко, Э.Н. Крылатых, В.В. Милосердов, В.П. Можин, И.Г. Попов, Б.И. Пошкус, Э.О. Рапопорт и другие ученые. В 19601980-е годы были предложены модели оптимизации кормопроизводства и кор-моиспользования, распределения удобрений, формирования и эксплуатации машинно-тракторного парка и ряд других. Тем труднее понять, почему в 19801990-е годы при обосновании зональных систем земледелия и их адаптации к конкретным хозяйствам методы математического моделирования фактически не нашли применения. С учетом этого представляется особо значимым опыт использования линейных оптимизационных моделей при разработке систем земледелия для Курганской области, проведенной В.И. Овсянниковым и др. (1983) и для Новосибирской области под руководством В.И. Кирюшина (1990). Наиболее ценным в указанных работах была идея дифференциации земледелия по уровням интенсификации и учета взаимодействия факторов интенсификации. В методическом отношении эти работы важны и потому, что в них сформулирована концепция формирования информационной базы моделирования земледелия на основе результатов многофакторных длительных стационарных опытов.

В отличие от зональных систем земледелия, в адаптивно-ландшафтных предусмотрен значительно более детальный учет экологических условий и их сложных разнонаправленных взаимодействий на уровне элементарных объектов. Использование для этого лишь вербальных (словесных) методов создает предпосылки для неопределенности и субъективизма. Математическое моделирование является эффективным инструментом формализации в агроэкологии.

Выбор отдельных технологий - посильная задача для агронома, владеющего обычными профессиональными знаниями и навыками. Иное дело - взаимная увязка всех технологических элементов в рамках единой системы земледелия предприятия. Здесь традиционный расчетно-конструктивный метод, позволяющий обосновать параметры и оценить эффективность небольшого числа возможных вариантов, непригоден, необходимо привлечение приемов математического моделирования.

Вербальные модели обладают ограниченными прогностическими возможностями. С того момента, как модель системы земледелия, изложенная на бумаге в виде свода рекомендаций, передается заказчику, она начинает устаревать. Резкие колебания экономической ситуации неизбежны на этапе становления рыночных отношений. Это еще более обесценивает вербальные модели, т. к. в них практически невозможно предусмотреть все комбинации цен на продукцию и материально-технические ресурсы. Быстрый и адекватный учет широкого спектра внешних условий достижим лишь с помощью математических моделей, связанных с базами данных.

Таким образом, использование методов математического моделирования при обосновании систем земледелия необходимо.

Настоящая работа посвящена моделированию земледелия Южного Зауралья - обширного региона, расположенного к востоку от Уральской горной области на территории Западно-Сибирских провинций лесостепной и степной зон в административных границах Курганской и Челябинской областей. Ее целью является развитие теоретических подходов к моделированию экологически и экономически сбалансированных систем земледелия сельскохозяйственных предприятий на основе адаптивно-ландшафтного принципа и математических методов.

В связи с целью исследования решались следующие задачи:

1. Оценка адаптивного потенциала культурных растений.

2. Анализ природно-ресурсного потенциала земледелия и на его основе разработка агроландшафтного районирования региона и агроэкологической типизации земель.

3. Исследование исторических условий и экономических факторов развития земледелия.

4. Обоснование роли агротехнологий в системе земледелия.

5. Разработка программного комплекса, включающего пакет моделей: адаптивно-ландшафтного земледелия, кормопроизводства и кормоиспользования, оптимизации сроков посева и уборки зерновых культур, адаптации к погодным условиям (модель устойчивого земледелия).

В работе использованы методы линейного и стохастического программирования, так как именно они имеют наибольшее практическое значение для управления сельскохозяйственным производством.

В качестве общих методологических подходов к проблеме конструирования адаптивно-ландшафного земледелия нами принята концепция, предложенная В.И. Кирюшиным. В русле этой концепции рассматриваются почвенно-климатические, экономические и иные условия, как факторы, исходные для построения системы земледелия и агротехнологий, представляющих собой элементы этой системы.

Практическому приложению моделей и расчетов в работе уделено особое внимание. На основе построенных математических моделей и численного моделирования получены некоторые обобщения по разным аспектам аграрного природопользования в регионе. Однако автор не рассматривает их основы для принятия управленческих решений во многих сельскохозяйственных предприятиях, т. к. его принципиальная позиция заключается в признании необходимости строго индивидуальной адаптации модели к конкретному хозяйству в соответствии с агроэкологическими параметрами земель, его природно-ресурсным и производственно-ресурсным потенциалом.

По мнению В.А. Платонова и А.Ф. Чудновского (1984), попытка разработки единой универсальной модели, в которой учитывались бы все связи и процессы, существующие в сложных сельскохозяйственных системах, нереальна и ошибочна по сути. В таких моделях, построенных на разной по точности информации точность и практическая польза - взаимно исключающие категории. За некоторым порогом сложности модели практически необозримы для эксперта. Вместе с этим, опасна и противоположная крайность - попытка описания сельскохозяйственного предприятия как некого конгломерата несвязанных моделей разной природы и сложности, описывающих тот или иной аспект сельскохозяйственного производства независимо от других элементов единой системы. Способ разрешения этой дилеммы был предложен Р.Г. Кравченко (1973). Он заключается в создании комплекса взаимосвязанных моделей. На основе изложенных положений нами разработано несколько более частных моделей, дополняющих основную - модель адаптивно-ландшафтного земледелия. Все они объединены общими концепцией, методами и нормативной базой.

Работа выполнялась в 1991-1993 годах в Курганском научно-исследовательском институте сельского хозяйства в соответствии с темой "Разработать типовую модель системы земледелия, обеспечивающую увеличение производство зерна и кормов, экономию ресурсов на 20-25%" (№ госрегистрации 01880086724) и в 1998-2004 годах в Институте агроэкологии - филиале Челябинского государственного агроинженерного университета в соответствии с планом НИР института по теме 03.01 «Разработать математическую модель системы земледелия сельскохозяйственного предприятия" (№ госрегистрации 01200312510).

На защиту выносятся:

- агроландшафтное районирование региона и агроэкологическая типизация земель Южного Зауралья;

- методика разработки программного комплекса по проектированию модели земледелия, включающего субмодели адаптивно-ландшафтного земледелия, оптимизации кормопроизводства и кормоиспользования, сроков посева и уборки зерновых культур, повышения устойчивости земледелия;

- системы земледелия для основных агроэкологических групп земель.

Выполненное исследование позволило автору получить ряд научных и методических результатов, обладающих новизной:

1. Обобщены и развиты принципы системного анализа земледелия, основанные на учете прямых и обратных связей между элементами системы земле* делия, источником информации о которых служат многолетние многофакторные стационарные опыты.

2. Обоснована роль агротехнологий и технологических комплексов в системе земледелии.

3. Предложен алгоритмы разработки модели адаптивно-ландшафтного земледелия, учитывающий агроэкологическую разнородность земель, экологиfe ческие требования культур, природно-ресурсный и производственно-ресурсный потенциал.

В соответствии с основными задачами исследования материал диссертации разделен на семь глав.

В первой главе рассматривается земледелие как объект моделирования. В начале главы излагается эволюция понятия "система земледелия" в отечественной агрономии с конце девятнадцатого до конца двадцатого веков. Показаto но, что взгляды классиков российской агрономической школы (А.С. Ермолова, А.П. Людоговского) наиболее точно отражают экономическую сущность систем земледелия. Далее приведен ретроспективный анализ 100-летнего периода развития земледелия Южного Зауралья. В этой же главе обсуждается проблема экологической оптимизации земледелия. Изложены взгляды представителей 4» разных научных школ этого основного направления современной теории земледелия. В заключительном разделе приведен краткий анализ развития научной агрономии в Южном Зауралье в связи с проблемой моделирования систем земледелия. Выделены работы классиков теории зауральского земледелия -Н.Л. Скалозубова, В.К. Крутиховского, Г.А. Маландина, Т. С. Мальцева. Кратко рассмотрены исследования В.И. Овсянникова, создавшего самостоятельное направление математического моделирования в земледелии, его коллег и едиti номышленников А.И. Южакова, В.И. Волынкина, М.А. Глухих, Ю.Д. Кушниренко.

Во второй главе обсуждены методические вопросы исследований. В первом разделе изложен алгоритм построения адаптивно-ландшафтных моделей земледелия, обозначены объект, цели, задачи и методы исследований. Второй раздел посвящен анализу методов и средств математического моделирования, использующихся в исследованиях по агрономии, экологии и другим естественным и прикладным наукам. В третьем разделе рассмотрена информационная база конструирования систем земледелия с использованием методов прикладной математики. Показано значение длительных многофакторных стационарных опытов Курганского и Челябинского институтов сельского хозяйства для разработки математических моделей систем земледелия региона.

Третья глава целиком посвящена природно-ресурсному потенциалу земледелия Южного Зауралья. В начале главы рассмотрены природные факторы и условия региона - геологическое и литологическое строение, рельеф, гидрогеологические особенности, свойства климата, естественный растительный покров и почвы. Далее приведены сведения о природно-сельскохозяйственном и ландшафтном районировании региона. Затем изложено агроэкологическое районирование и классификация земель Южного Зауралья в трактовке автора. Для их разработки проведена идентификация агроландшафтных групп и типов земель и статистическая обработка данных по агроландшафтному районированию территории региона с использованием методов математической географии - метода взвешенных баллов, критерия однородности Родионова и др. (Математические методы в географии, 1976). На территории региона Южного Зауралья выделено семь агроландшафтных районов - Северолесостепной предгорий Южного Урала; Северолесостепной левобережья Тобола; Южнолесостепной предгорий Южного Урала; Южнолесостепной левобережья Тобола; Южнолесостепной Тобол-Ишимского междуречья; Степной предгорий Южного Урала; Степной низменности.

В четвертой главе растения рассмотрены как системообразующий фактор адаптивно-ландшафтного земледелия. В первом разделе сопоставлены требования культур к тепло-, влагообеспеченности и почвам с соответствующими природными ресурсами региона. На основании этого сделаны выводы о размещении культур по агроклиматическим зонам Южного Зауралья. Во втором разделе на основании литературных и собственных экспериментальных данных рассмотрено стокорегулирующее и почвозащитное значение сельскохозяйственных культур и агрофонов.

Пятая глава посвящена экономическим условиям и факторам развития земледелия Южного Зауралья. В первом разделе главы кратко рассмотрены возможные направления структурной реконструкции экономики России и, в связи с этим, перспективы аграрного сектора. Второй раздел посвящен процессу экономической дифференциации сельскохозяйственных предприятий и ее последствиям. Констатируется, что сохранение современных тенденций, при которых значительная часть сельскохозяйственных предприятий, не имеющих возможностей для поддержания и модернизации производственно-ресурсного потенциала, вынуждена окончательно перейти к предельно экстенсивным технологиям. Это нежелательно не только по социально-экономическим, но и по экологическим критериям. Не все интенсивные технологии экологически оправданны, но экстенсивные технологии в принципе не могут быть таковыми, т. к. в условиях рынка жизнеспособны лишь при максимальной эксплуатации природных ресурсов. Если признать, что экстенсивное направление развития в земледелии в течение некоторого времени все же неизбежно, то необходимо разрабатывать соответствующие варианты модели земледелия и нужную для этого нормативную базу. Третий раздел глав посвящен процессам и тенденциям в специализации сельскохозяйственных предприятий региона. Показано, что определенная группа хозяйств, практически полностью свернувшая товарное животноводство, фактически вернулась к зернопаровой системе земледелия, существовавшей в регионе в первые десятилетия двадцатого века. На основании прогноза развития аграрного производства сделаны выводы о дифференциации систем земледелия по агроклиматическим зонам региона Южного Зауралья. Далее рассмотрено место товарного зернопроизводства Южного Зауралья в региональном разделении труда в пределах Уральского федерального ок* руга. Заключительный раздел главы посвящен экономической оценке культур в отдельных агроклиматических зонах региона.

В начале шестой главы показано, что агротехнологии являются интегрированными элементами системы земледелия, в прямых и обратных связях между которыми реализуется его системный характер. Далее изложены принципы формирования и классификация агротехнологий. В четвертом разделе обосновывается необходимость объединения агротехнологий культур севооборота в технологическую систему. В пятом разделе рассмотрена зависимость агротехнологий от экологических факторов, в шестом - от сорта. Последний, седьмой раздел главы посвящен некоторым экономическим аспектам оценки агротехнологий. В заключение главы констатируется, что наиболее адекватная и всесторонняя технологическая оценка возможна лишь на основе параллельного сопоставление спектра технологий для полного набора культур с учетом экологических ограни* чений, ресурсной обеспеченности предприятия, его специализации, востребованности продукции рынком. Это возможно лишь в рамках модели системы земледелия, в которой технологии рассматриваются в качестве элементов.

Таким образом, материалы, приведенные во второй - шестой главах диссертации, являются вербальным обоснованием моделей земледелия Южного

Зауралья.

В седьмой главе изложены результаты математического моделирования земледелия Южного Зауралья. Первый раздел посвящен модели адаптивно-ландшафтного земледелия. В начале раздела приводится обоснование и общее описание модели. Она имеет блочную структуру. Число блоков соответствует выделенным агроэкологическим типам и категориям земель. Каждый блок является подсистемой, для которого формируются ограничения по площади земли и способам производства. Связующий блок содержит ограничения по общим ресурсам, увязке межотраслевых пропорций и общий критерий оптимальности функционал задачи). В качестве переменных приняты звенья севооборотов, дифференцированные по набору технологических систем. Формирование состава переменных для данного блока исходной матрицы основывается на агро-экологических и природоохранных критериях (императивах). В результате решения задачи линейного программирования определяются оптимальные для каждого агроэкологического типа земель структура использования пашни, обработка почвы, категории интенсификации, обеспечивающие максимальное значение общего критерии оптимальности (прибыли). Ниже приводится математическая формулировка задачи, содержание и порядок формирования нормативной базы и анализ результатов моделирования на примере конкретного сельскохозяйственного предприятия. В трех следующих разделах по такой же схеме описаны и остальные модели. В разделе, посвященном модели кормопроизводства и кормоиспользования особое внимание обращено на достоинства единой энергетической оценки кормов, разработанной Н.Г. Григорьевым, Н.П. Волковым и др. (Биологическая полноценность кормов, 1989). Приведена математическая формализация этой системы. Расходование кормов определяется с учетом динамики потребления, обусловленной периодом лактации, возрастом животных. При рассмотрении модели оптимизации сроков посева и сроков уборки показано, что главным критерием выбора сроков посева является не их влияние на биологический урожай, а величина потерь, обусловленная уходом сроков скашивания и обмолота за оптимальные временные границы. В модели устойчивого земледелия в качестве основной характеристики рассматривается способность системы к возврату к исходному оптимальному состоянию, которое занимала система до возмущения, обусловленного неблагоприятным сценарием погодных условий. В качестве инструмента для построения модели устойчивого земледелия выбрана стохастическая оптимизационная двухэтапная модель.

Работа прошла широкую научную апробацию.

Полученные результаты ежегодно докладывались на научных конференциях преподавателей Института агроэкологии и Челябинского государственного агроинженерного университета (Миасское, Челябинск, 1998-2004 гг.), на научно-производственных семинарах проекта Tacis FDRUS 9901 "Управление хозяйствами на Южному Урале" (Челябинская обл., 2000-2002 гг.). Основные результаты докладывались на XII Байкальской международной конференции "Методы оптимизации и их приложения" (Иркутск, Байкал, 2001 г.), научной конференции "Экономика и социум на рубеже XX-XXI веков" (Челябинск, 2001 г.), научной конференции преподавателей Курганской сельскохозяйственной академии им. Т.С. Мальцева (Курган, 1998 г.).

Результаты исследований изложены в 43 работах и опубликованы в моно-гафии, научных и научно-производственных журналах, таких, как "Земледелие", "Сибирский вестник сельскохозяйственной науки", "Агро XXI", "Уральские нивы", в сборниках научных трудов, материалах научных конференций, а также методических работах.

Автор считает своим долгом отдать дань уважения ныне покойному старшему товарищу и коллеге, кандидату экономических наук В.И. Овсянникову, общение с которым многое дало для понимания проблем моделирования. Автор глубоко признателен доктору сельскохозяйственных наук, академику РАСХН В.И. Кирюшину. Обсуждения с ним результатов исследований содействовали превращению их в цельный научный труд. Он благодарит кандидатов сельскохозяйственных наук А.Э. Панфилова и М.А. Глухих за методическую помощь, профессора В.А. Липпа за моральную и материальную поддержку в проведении исследований.

Заключение диссертации по теме «Общее земледелие», Фрумин, Игорь Лазаревич

Общие выводы и предложения

1. Система земледелия представляет собой сложный объект, который может быть представлен большим количеством структурных и функциональных инвариантов, отражающих почвенно-климатические, экономические, технические, технологические, социальные, культурно-исторические аспекты аграрного природопользования. Сложность, неоднозначность, многоаспектность и динамизм земледелия проявляется в прямых и обратных связях между его элементами. Эти связи в совокупности обусловливают ее функционирование как целостной системы. Основной теоретической и практической проблемой моделирования земледелия является выбор наиболее целесообразных инвариантов.

2. Ключевая задача современного земледелия состоит в его экологизации. Современным выражением экологизации является теория адаптивно-ландшафтного земледелия. Перспективное направление развития этой теории - ее дополнение методами математического моделирования, позволяющими детально учитывать экологические условия и их взаимодействия, осуществлять увязку отдельных технологий в рамках единого комплекса, оценивать необходимый спектр экономических факторов производства.

3. Значительная протяженность территории, влияние на климат расположенной на западной границе региона горной системы, сложная геологическая история и другие природные факторы обусловливают большое разнообразие агроландшафтов Южного Зауралья. На основании анализа статистических данных и картографических материалов с привлечением методов математической географии ("взвешенных баллов", критерия Родионова и др.) разработано агроландшафтное районирование региона. Выделено семь агроландшафтных районов - северолесостепной предгорий Южного Урала, северолесостепной левобережья Тобола, южнолесостепной предгорий Южного Урала, южнолесостепной левобережья Тобола, южнолесостепной Тобол-Ишимского междуречья, предгорий Южного Урала, степной низменности. Агроэкологи-ческая группировка включает 26 групп и 47 типов земель.

4. Оценка культур и аэрофонов выявила разную направленность их сто-корегулирующих и противоэрозионных свойств. Рыхлые агрофоны, в частности отвальная зябь, обладают высокой водопоглощающей способностью, но низкой противоэрозионной устойчивостью; плотные агрофоны (многолетние травы, необработанная стерня) обеспечивают надежную защиту почвы от смыва и размыва, но способны формировать повышенный поверхностный сток. Интенсивность эрозии обусловлена способом размещения культур и агрофонов по элементам рельефа. Исключение вариантов, усиливающих эрозионный процесс на зяби и парах за счет транзитного стока с плотных агрофонов, позволяет сократить до необходимого минимума специальные противо-эрозионные мероприятия, а проблему предотвращения эрозии решать предупредительными мерами в рамках адаптивно-ландшафтного земледелия.

5. Анализ экономических факторов показывает, что земледелие Южного Зауралья в перспективе в основном сохранит специализацию на производстве продовольственного зерна яровой пшеницы как для удовлетворения потребностей населения Курганской и Челябинской областей, так и соседних территорий Уральского экономического района. В северной лесостепи будет возрастать роль животноводства, что вызовет расширение площади возделывания кормовых и зернофуражных культур.

6. Агротехнологии являются интегрированными элементами земледелия, в прямых и обратных связях между которыми проявляется его системный характер. Они идентифицируются по приемам обработки почвы, категориям интенсификации и реализуется в технологических системах севооборотов. В совокупности с набором возделываемых культур, организованных в севообороты, технологические комплексы образуют систему переменных математической модели земледелия.

7. Системоопределяющим фактором современного земледелия Южного Зауралья является его химизация. Ее уровень определяет, в частности, интенсивность агротехнологий, а в общем случае (через обратные связи) - способ обработки почвы, набор культур и сортов, структуру использования пашни. В конечном счете этими факторами обусловлено соотношение между растениеводством и животноводством и система ведения хозяйства в целом.

Источником достоверной информации для выявления прямых и обратных связей, действующих в системе земледелия, являются длительные многофакторные стационарные опыты, приуроченные к типичным агроландшафтам. Инструментом для формализованного обобщения этой информации служат математические модели, объединенные в комплекс общими методическими подходами и единой нормативной базой.

8. Разработана статическая детерминированная модель адаптивно-ландшафтного земледелия сельскохозяйственного предприятия Южного Зауралья. Решения, получаемые при изменении значимых параметров модели, соответствуют принципам и методологии адаптивно-ландшафтного подхода, логике квалифицированных агроэкономических управленческих решений.

9. На основе энергетической оценки кормов разработана оптимизационная модель кормопроизводства и кормоиспользования в сельскохозяйственном предприятии зерноскотоводческой специализации. Использование модели позволяет находить оптимальное соотношение между ведущими отраслями, выбирать рациональные технологии выращивания кормовых культур и заготовки кормов.

10. Разработана линейная оптимизационная модель, учитывающая связи в системе "зерновая культура - предшественник - срок посева - срок уборки - погодные условия вегетационного и уборочного периодов". Выходными параметрами модели является структура посевных площадей и график проведения посевных и уборочных работ.

11. На основе двухэтапной задачи стохастического программирования разработана модель устойчивого земледелия сельхозпредприятия для разных сценариев погоды. Она позволяет осуществлять поиск вариантов структуры посевных площадей, обеспечивающих стабильную кормовую базу (и, следовательно, устойчивое скотоводство) при максимально возможном производстве товарного зерна. В результате решения модели выявлены два взаимодополняющих способа стабилизации кормопроизводства - создание переходящих запасов фуража и использование части посевных площадей зерновых культур для заготовки объемистых кормов. Стабилизация зернопроизводства за счет оптимизации структуры посевных площадей и технологий не способствует росту общей эф» фективности производства. Обеспечиваемое этими мерами незначительное увеличение производства зерна на фоне засухи оплачивается неэффективным использованием гидротермических ресурсов в благоприятные годы.

12. Предложенные модели образуют единый комплекс, ядром которого является модель адаптивно-ландшафтного земледелия. Этот комплекс обеспечивает адекватность прогнозных и плановых расчетов, объективность принятия управленческих технологических решений в качестве основного блока экспертно-советующей системы агронома.

7.4.7 Заключение

1. Меры по повышению устойчивости сельского хозяйства необходимо рассматривать в качестве составной части адаптивного земледелия, так как полностью согласуются с его базовыми положениями, общей направленностью на увязку всех элементов аграрного природопользования.

2. В контексте общих целей хозяйствования в предприятиях зерно-скотоводческой специализации главным принципом устойчивого земледелия является стабильное производство кормов при сохранении необходимого уровня производства товарного зерна. Основные направления стабилизации кормопроизводства - создание переходящих запасов фуража и использование части посевных площадей зерновых культур для заготовки объемистых кормов.

3. Предложена стохастическая двухэтапная модель, позволяющая осуществлять поиск оптимальных параметров устойчивого земледелия. Основными входными параметрами этой модели является уровень продуктивности и экономические показатели основных полевых культур в годы с неодинаковыми погодными условиями. Выходными параметрами модели является структура посевных площадей и ее детализация по видам использования продукции.

4. Анализ некоторых вариантов предложенной оптимизационной модели подтвердил практическую значимость рассмотренных мер по повышению устойчивости сельскохозяйственного производства. Оптимизация переходящего запаса кормов и способов использования продукции растениеводства позволяет при тех же затратах увеличить на 4 % общую прибыль хозяйства.

Список литературы диссертационного исследования доктор сельскохозяйственных наук Фрумин, Игорь Лазаревич, 2004 год

1. Аасмяэ В.Р. Применение методов линейного программирования при установлении состава и соотношения сельскохозяйственных угодий и структуры посевных площадей // Тр. МИИЗ. - М., 1964. - Вып. 23. - С. 136-149.

2. Агапов П.Ф. Вопросы обработки почвы при затоплении крупных чеков в Заволжье // Теоретические вопросы обработки почв. Л.: Гидрометеоиз-дат, 1968,-с. 251-256.

3. Аграрный сектор США в конце ХХ-го века / Черняков Б. А., Рунов Б. А., Первов Н. Г. и др. М.: РИЦ "Пилигрим", 1997. - 392 с.

4. Агроклиматические и водные ресурсы районов освоения целинных и залежных земель. Л.: Гидрометеоиздат, 1955. - 463 с.

5. Агроклиматические ресурсы Курганской области. Л.: Гидрометеоиздат, 1977.- 135 с.

6. Агроклиматические ресурсы Челябинской области. Л.: Гидрометеоиздат, 1977.- 151 с.

7. Агроклиматический справочник по Курганской области. Л.: Гидрометеоиздат, 1959. - 156 с.

8. Агроклиматический справочник по Челябинской области. Л.: Гидрометеоиздат, 1960. - 156 с.

9. Агротехническая оценка рабочих органов для безотвальной обработки почвы: Науч.-техн. бюлл. / Вражнов А.В., Радышевский Е.С., Топчиенко В.Д., Фрумин И.Л. / Сиб. отд. ВАСХНИЛ. 1984. - Вып. 48. - С. 48-55.

10. Агротехнические рекомендации по возделыванию зерновых, зернобобовых и кормовых культур в 1979 г. / Челяб. обл. произв. управл. сельск. хоз-ва. Южно-Уральский НИИЗ. 1979. - 90 с.

11. Адаптивно-ландшафтные системы земледелия Новосибирской области / Кирюшин В.И., Власенко А.Н., Каличкин В.К. и др. Л>АСХН. Сиб. отд-ние. СибНИИЗХим. Новосибирск, 2002. - 383 с.12.