Экономико-математическое моделирование оптимизации применения агрохимикатов

22-03-2014, 01:08
Решение экономико-математических задач по оптимизации использования агрохимикатов нацелено, как правило, на получение максимальной отдачи. При этом оптимальные варианты часто не соотносятся с общими результатами производства, слабо связаны с экологией, что неприемлемо для нынешних условий с учетом рыночных отношений и неблагополучия в окружающей среде. Это касается не только отечественных, но и зарубежных экономико-математических моделей.
При постановке и решении задач на вычислительной технике следует оптимизировать сельскохозяйственное производство при почвовосстановительном типе ведения хозяйства, определив потребность в удобрениях и средствах защиты растений для получения максимально возможного экономикоэкологического эффекта. Целевая функция при этом выражается следующим образом:
Экономико-математическое моделирование оптимизации применения агрохимикатов

где k - индекс сельскохозяйственной культуры, сельхозугодья; К - множество культур, угодий; r - индекс варианта производства; R - множество вариантов производства; S - площадь сельскохозяйственной культуры, угодья, га; Cп - стоимость растениеводческой продукции, руб.; З - затраты на производство, руб.; ΔЭп — стоимостное выражение изменения экологических параметров, учитывающих почвенное плодородие.
Покажем решение задачи на примере оптимизации сельскохозяйственного производства Саратовской области. При оптимизации структуры производства применялась оценка по социальному, экологическому и экономическому эффектам. Для этого помимо обычных при решении подобных задач ограничений были введены ограничения по душевому размеру получения продукции с учетом стоимостного выражения изменения параметров почвенного плодородия, по важнейшим экологическим условиям, минимально необходимому эффекту, а также по натуральным объемам производства сельскохозяйственной продукции для нормального обеспечения области. При определении потребных количеств агрохимикатов и воздействия производства на экологию исходили из концепции о том, что в качестве допустимой нагрузки следует принять такую, которая не должна вызывать нежелательные последствия и приводить к ухудшению качества природной среды. Введенные в модель ограничения формализованно можно выразить так:
1. Социальный эффект:
Экономико-математическое моделирование оптимизации применения агрохимикатов

2. Экологический эффект:
Экономико-математическое моделирование оптимизации применения агрохимикатов
[center]Экономико-математическое моделирование оптимизации применения агрохимикатов

3. Экономический эффект:
Экономико-математическое моделирование оптимизации применения агрохимикатов

где о - индекс оптимальности; ф - индекс фактических данных; i - индекс продукции; п - индекс потребности; V - продукция; Nм, Np — максимально допустимые и расчетные дозы азотных удобрений; Дп, Hп - планируемые дозы и нормативы применения пестицидов; Фтм, Утм - фоновое содержание и поступление тяжелых металлов с вносимыми удобрениями; d -индекс изменения экологических параметров: D - множество экологических параметров; HP - норматив минимальной рентабельности (1,4, или 40 %).
Ограничение, отражающее социальный эффект, рассчитывали делением стоимости фактической продукции сельского хозяйства на численность населения области. При оптимизации к этой величине добавляли душевое значение стоимостного эквивалента изменения экологических параметров. Нормативы материальных затрат взяты из справочников и рассчитаны на их основе. Ограничение доз внесения азотных удобрений, установленное ЦИНАО, позволит избежать превышения предельного содержания нитратов в отдельных видах растениеводческой продукции.
Особое внимание уделено определению возможного количества тяжелых металлов в почве, поскольку они, являясь опасными токсикантами, очень медленно выводятся из нее. Избыток тяжелых металлов в почве не только снижает урожайность сельскохозяйственных культур, но и оказывает влияние на качество продукции. При этом почва является своеобразным фильтром, поглощающим и до некоторой степени обезвреживающим токсические вещества. Однако ее буферная способность небеспредельна, и накопление в ней токсикантов приводит к изменению химического состава, физикохимических свойств, активности микробиологической трансформации веществ. Чтобы избежать перенасыщения тяжелыми металлами, в задаче поставлено ограничение в форме ПДК тяжелых металлов в почве, которое соотносится с суммой их фонового содержания и поступления из минеральных и органических удобрений. Анализировали количество свинца, кадмия, меди и хрома, т.е. наиболее токсичных металлов.
К числу экологических ограничений отнесено и бездефицитное содержание почвенного гумуса.
Определение экономического эффекта должно было ответить на вопросы: возместит ли стоимость полученной продукции растениеводства не только затраты на ее производство, но и минимально необходимую рентабельность (40 %), а также компенсирует ли она затраты на инженерные системы и коммуникации, а также экологические издержки, необходимые для восстановления утраченного гумуса (в случае почвоистощающего земледелия), фосфора и калия. Стоимость продукции выражена в кадастровых ценах, показывающих средние затраты на худших землях, поскольку именно на их основе можно определить сумму денежных средств, которая должна поступать сельскому хозяйству, равную сумме всех его расходов и изымаемой дифференциальной ренты. Ранее теоретически была обоснована необходимость соотнесения в условиях рыночных отношений стоимости сельскохозяйственной продукции, отражающей общественно необходимые затраты на ее производство, со всеми издержками на расширенное воспроизводство экономики и как минимум - на простое воспроизводство природной среды. Данное положение отражено в экономическом ограничении, которое предусматривает увеличение затрат на минимально необходимый уровень рентабельности, учитывает издержки на экологические потери и соотносит данные величины со стоимостью продукции в кадастровых ценах.
Для определения экологических изменений помимо ограничений, отражающих наличие нитратов в безопасных дозах, остаточное количество пестицидов и величину тяжелых металлов, сопоставляли приход и расход почвенного фосфора и калия, а также гумификацию органического вещества и минерализацию гумуса. При этом учитывали почвенные разности Саратовской области, размещение сельскохозяйственных культур в отдельных зонах. Вариантами модельных расчетов явились различные уровни урожайности культур и площади их возделывания, обусловленные различными природно-климатическими факторами, определяющими структуру севооборотов.
При оптимизации структуры производства учитывали не только максимум эффективности в традиционном экономическом понимании, предполагающей прежде всего получение прибавочного продукта в различных формах его проявления, но и изменения, выраженные в стоимостной оценке, происходящие в экологии при определенных социальных, экологических и экономических ограничениях.
В результате решения задачи размерностью 191x134 получены следующие результаты (табл. 20). При соблюдении всех ограничений максимальная экономико-экологическая эффективность составила 7890 млн руб. При ее определении в расчет бралось только растениеводство, хотя в задаче учитывали всю структуру сельскохозяйственного производства области, включая животноводство. Потребность в минеральных удобрениях для обеспечения запланированного урожая равна 659 252 т д.в., в том числе в азотных - 270 406, фосфорных - 265 493, калийных - 123 353 т д.в. Потребность в средствах защиты растений составила 6925 т на сумму 2203 млн руб. Изменения экологических параметров, выраженные в стоимостной оценке, которые включали в себя трансформацию содержания в почве фосфора и калия, эквивалентны 835 млн руб. затрат на ликвидацию их дефицита. Поскольку в задаче в качестве непременного условия принималась полная компенсация потерь почвенного гумуса, то для этого необходимо ежегодное внесение 10 099 тыс. т стандартного навоза, которое может быть реально получено от запланированного поголовья скота и птицы, удовлетворяющего потребности области в продукции животноводства, а также 88 887 га зеленых удобрений. Расширение сидеральных посевов и увеличение объема использования органических удобрений будут равноценны расширенному воспроизводству почвенного плодородия.
Экономико-математическое моделирование оптимизации применения агрохимикатов

Таким образом, экономико-математическое моделирование оптимизации применения агрохимикатов должно учитывать не только потребность растениеводства в удобрениях и средствах защиты растений, но и влияние на почвенное плодородие, качество получаемой продукции, взаимосвязь земледелия с другими отраслями сельского хозяйства. Лишь в этом случае возможно эффективное использование средств химизации, экономически выгодное и экологически безопасное.

  • Экономико-экологическая оценка сельскохозяйственных культур
  • Балансовый расчет изменения содержания гумуса в почве
  • Оценка эффективности технологий производства сельскохозяйственных культур н ...
  • Стимулирование комплексного использования агрохимикатов
  • Экономико-экологическая оценка применения гербицидов и других средств защит ...
  • Факторы повышения экономико-экологической эффективности использования минер ...
  • Определение эффективности агромероприятий в кормопроизводстве по конечному ...
  • Комплексная оценка эффективности агромероприятий
  • Методические подходы к исчислению экономико-экологической эффективности при ...
  • Предприятия пищевой и перерабатывающей промышленности Московской области по ...

  • Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

    Министерство сельского хозяйства Оренбургской области

    Правительство Оренбургской области

    Визитка компании - сайт компании

    Ильинка Фаворит Агромир Техноорь

    Системы точного земледелия Автопартнер





    Акцент

     

    • Рейтинг@Mail.ru
    • Яндекс.Метрика
    • Индекс цитирования