Размещение посевов сельскохозяйственных культур с учетом степени радиоактивного загрязнения пахотных земель С. М. Комлева

В статье предложена экономико-математическая модель размещения посевов сельскохозяйственных культур по рабочим участкам или полям севооборотов с учетом степени радиоактивного загрязнения пахотных земель при условии минимизации содержания радионуклидов в конечной продукции растениеводства. Данная модель позволяет наиболее полно учесть радиоэкологический фактор при обосновании системы севооборотов сельскохозяйственных предприятий в условиях радиоактивного загрязнения территорий.

Одним из основных факторов снижения дозы облучения населения, проживающего на радиоактивно загрязненных территориях, является рациональная организация агропромышленного производства в сложившейся радиационной обстановке и осуществление научно обоснованной системы мероприятий по снижению поступления радионуклидов в организм человека с продуктами питания. Данная проблема по существу землеустроительная в широком понимании смысла этого слова, так как в качестве определяющих показателей при ее решении выступают характеристики территории. Рациональная организация сельскохозяйственного производства в условиях радиоактивного загрязнения земель предполагает прежде всего поиск оптимального сочетания отраслей и проектирование системы севооборотов, традиционно входящих в комплекс задач землеустроительного проектирования. Однако оптимизация их решения на загрязненных территориях приобретает особо важное значение в современных условиях хозяйствования. Целью данного исследования является разработка модели размещения посевов сельскохозяйственных культур по эколого-технологически однородным рабочим участкам пахотных земель с учетом степени их радиоактивного загрязнения при условии получения продукции каждой культуры с минимальным содержанием радионуклидов.

Анализ источников

Практика хозяйствования на земле показала необходимость совершенствования приемов проектирования севооборотов и перехода от системы стабильных (классических) севооборотов к более гибким и динамичным, позволяющим полнее учитывать природные, технологические и другие особенности земли как главного средства производства, а также легко вносить в проектные решения обоснованные изменения в соответствии с задачами сельскохозяйственного производства [5, 6, 11]. При таком подходе проектирование системы севооборотов ведется по принципу "от частного к общему", т. е. от агротехнически и экологически однородных участков к полю и севообороту.

Основные подходы к формированию севооборотов и их территориальному размещению достаточно хорошо изучены и освящены в специальной литературе [1, 2, 4, 8], но они не учитывают радиоэкологический фактор.

Следовательно, необходимо установить влияние степени загрязнения пахотных земель на возможность получения экологически "чистой" продукции растениеводства, разработать критерии оценки их пригодности для возделывания и территориального размещения посевов сельскохозяйственных культур.

В результате проведенных нами исследований разработаны основные положения проектирования системы севооборотов в сельскохозяйственных предприятиях в условиях радиоактивного загрязнения территории и предложена экономико-математическая модель размещения посевов сельскохозяйственных культур, направленная на получение максимального количества продукции растениеводства с допустимой концентрацией радионуклидов [3, 7, 12].

Основные положения проектирования севооборотов включают [12]:

- использование системного подхода, предполагающего неразрывную связь составных частей проекта и других мероприятий по организации использования загрязненных радионуклидами земель; - наиболее полное соответствие природным, технологическим, природоохранным и радиоэкологическим условиям отдельных частей территории; - подбор культур с учетом потенциальных возможностей хозяйства и условий радиационной обстановки; - обеспечение высокопроизводительного использования техники, возможности экологически и экономически рационального применения адаптивных технологий возделывания сельскохозяйственных культур; - создание условий для сокращения капитальных затрат и ежегодных расходов на эксплуатацию элементов устройства территории севооборотов, транспортировку грузов, рабочей силы, холостые переезды и повороты машинно-тракторных агрегатов; - выполнение экологических, фитосанитарных и радиоэкологических требований к размещению посевов; - обеспечение гибкости и устойчивости севооборотов при максимально целесообразном сохранении существующих элементов организации территории; - необходимость получения конечной продукции растениеводства с содержанием радионуклидов в пределах республиканских допустимых уровней.

При организации системы севооборотов в хозяйстве может быть использован расчетно-вариантный метод, основанный на разработке и оценке нескольких альтернативных вариантов проектных решений, а также экономико-математический.

Экономико-математическая модель размещения посевов сельскохозяйственных культур, направленная на получение максимального количества продукции растениеводства с допустимой концентрацией радионуклидов, имеет вид [3]:

Где ДIj - экономический эффект от размещения i-ой культуры на j-ом рабочем участке;xIj - площадь посева i-ой культуры на j-ом рабочем участке;i - номер культуры;j - номер рабочего участка.

На решение задачи накладываются следующие ограничения:

1. По площади посева отдельных культур:

Где ВI - площадь посева i-ой культуры.

2. По площади посева культур на отдельном участке:

(3)

Где АJ- площадь j-ого рабочего участка.

Однако данная модель не рассматривает возможность получения сельскохозяйственной продукции с минимальным содержанием радиоактивных веществ.

Методы исследования

Для проведения исследования использованы расчетно-вариантный и экономико-математические методы.

Основная часть

Объектом моделирования является сельскохозяйственное предприятие с известной производственной структурой (земельный и производственный фонды, специализация, соотношение отраслей производства).

Опыт производственной деятельности сельскохозяйственных организаций доказывает возможность получения продукции со значительным снижением степени ее загрязнения радионуклидами в результате дифференцированного размещения севооборотов и культур с учетом микроклиматических, агроэкологических и радиационных особенностей территории, а также обеспечения растений лучшими предшественниками. В условиях радиоактивного загрязнения, кроме всестороннего учета агротехнических, агрохимических, технологических и других особенностей земель, необходимо принимать во внимание степень поглощения и накопления радионуклидов различными сельскохозяйственными культурами, хозяйственное их использование, технологии выращивания на территориях с разной плотностью загрязнения, требовательность к природной среде, трудоемкость и т. д.

В условиях пестрого почвенного покрова и широкого диапазона степени радиоактивного загрязнения, динамичности землепользования и структуры посевов нами рекомендуется ежегодное размещение сельскохозяйственных культур по рабочим участкам.

Решение данного вопроса целесообразно начинать с проектирования эколого-технологически однородных рабочих участков. При этом необходимо учесть результаты специального зонирования территории землепользования хозяйства с выделением зон с различной плотностью загрязнения радионуклидами. Рабочие участки должны формироваться отдельно в каждой зоне. В качестве исходной территориальной единицы для их проектирования принимается топографический контур. Эколого-технологически однородные рабочие участки проектируются с учетом сведений о типе, механическом составе, уровне загрязнения радионуклидами, степени окультуренности, характере водно-воздушного режима почв, рельефе местности, степени эродированности, площади контуров пахотных земель и т. д.

В условиях мелкой контурности они формируются из нескольких смежных или близко расположенных однородных в радиационном, почвенном и эколого-технологическом отношении отдельно обрабатываемых участков. В противном случае проектирование рабочих участков ведется путем деления крупных контуров пахотных земель с учетом необходимости соизмерения их площади с площадью посевов наиболее ценных и требовательных сельскохозяйственных культур, обладающих наименьшей способностью к поглощению радионуклидов из почвы.

Оптимизационный проект размещения сельскохозяйственных культур по рабочим участкам производится с учетом уровня радиоактивного загрязнения почв, их типа, механического состава и степени увлажнения, так как данные характеристики почвенного покрова определяют важный показатель качества конечной продукции - содержание радионуклидов.

Кроме того, урожайность размещаемой на том или ином участке сельскохозяйственной культуры также зависит от перечисленных выше характеристик почвы и от предшественника.

В качестве меры загрязнения продукции рассматривается интегральная загрязненность совокупного урожая конкретных сельскохозяйственных культур:

Где АIj - содержание радиоактивных веществ в 1 ц продукции i-ой культуры, выращенной на j-ом рабочем участке;УIj - урожайность i-ой культуры на j-ом рабочем участке;ХIj - доля j-ого рабочего участка, занятая i-ой культурой;РJ - площадь j-ого рабочего участка;i - вид культуры;j - номер рабочего участка;m - число рабочих участков;n - число сельскохозяйственных культур.

Величина AIj рассматривается как произведение степени радиоактивного загрязнения j-ого рабочего участка (ZI) на коэффициент перехода радионуклидов из его почвы в хозяйственно полезную часть урожая i-ой культуры (KIj):

Для установления степени радиоактивного загрязнения рабочих участков используются материалы радиационного обследования территории сельскохозяйственной организации.

Урожайность выращиваемых культур при соблюдении соответствующих технологий возделывания зависит от плодородия почв и предшественника. Учет первого фактора осуществляется путем использования данных о средней урожайности УIj на почвах со всеми встречающимися в данном регионе комбинациями параметров.

Влияние предшественника учитывается через коэффициент совместимости культур в севообороте sIr (i - номер предшественника, r - номер размещаемой культуры).

Информация о предшественниках сводится в таблицу. Значение rJ равняется 1, если площадь рабочего участка занята k-ым предшественником, 0 - в противном случае.

Тогда урожайность i-ой культуры на j-ом рабочем участке выражается:

В этом случае формула (1) примет вид:

Ранжирование культур по требованиям к содержанию в их продукции радиоактивных веществ проводится с помощью весовых коэффициентов nI. Большее значениеnI присваивается культурам, к экологической "чистоте" которых предъявляются более высокие требования. Их диапазон не ограничивается и устанавливается произвольно.

Требование минимизации содержания радионуклидов в конечной продукции растениеводства может быть представлено в виде:

Экономический сельскохозяйственный культура

Или с учетом математической формулировки:

На решение данной задачи накладываются ограничения (10) и (11):

Предложенная экономико-математическая модель размещения посевов сельскохозяйственных культур по эколого-технологически однородным рабочим участкам и полям севооборотов позволит наиболее полно учесть радиоэкологический фактор при обосновании системы севооборотов в сельскохозяйственном предприятии.

Заключение

Экономический сельскохозяйственный культура

Решение задачи организации севооборотов или размещения посевов культур по рабочим участкам в условиях радиоактивного загрязнения территории сельскохозяйственных предприятий возможно осуществлять с использованием расчетно-вариантного и экономико-математического методов. Первый метод заключается в поиске эффективного направления проектирования путем разработки различных вариантов и их анализа по системе определенных показателей. При этом немаловажное значение имеет правильный подбор нормативных материалов. Недостатком данного метода при большом количестве влияющих на его результат факторов является тот факт, что оказавшийся лучшим вариант не обязательно представляет собой оптимальное решение рассматриваемой проблемы.

Поиск оптимального варианта возможен лишь с помощью экономико-математического метода, сущность которого состоит в моделировании исследуемых явлений.

Предложенная математическая модель позволяет оптимально размещать посевы сельскохозяйственных культур по сформированным эколого-технологически однородным рабочим участкам или полям севооборотов с учетом почвенного покрова, уровня их радиоактивного загрязнения и степени поглощения из почвы радионуклидов конкретными культурами при условии минимальной концентрации радиоизотопов в производимой продукции.

Литература

1. Варламов, А. А. Повышение эффективности использования земли / А. А. Варламов, С. Н. Волков. - М.: Агропромиздат, 1991. - 143 с. 2. Варламов, А. А. Теоретические положения организации территории сельскохозяйственных предприятий на эколого-ресурсный основе / А. А. Варламов // Организация территории сельскохозяйственных предприятий на эколого-ресурсной основе: сб. науч. тр. Моск. ин-т инженеров землеустройства. - М., 1992. - С. 4-37. 3. Колмыков, В. Ф. Землеустроительное проектирование. Организация севооборотов на землях, подвергшихся радиоактивному загрязнению: метод. указ. / В. Ф. Колмыков, С. М. Панасенко, Д. А. Чиж; под ред. В. Ф. Колмыкова. - Горки: БГСХА, 2000. - 28 с. 4. Инструкция о порядке разработки проектов внутрихозяйственного землеустройства сельскохозяйственных организаций / Госкомзем. - Минск, 2001. - 29 с. 5. Колмыков, В. Ф. Обоснование организации севооборотов в новых условиях хозяйствования / В. Ф. Колмыков // Организация территории в условиях внедрения прогрессивных технологий сельскохозяйственного производства: сб. науч. тр. Белорус. с.-х. акад. - Горки: БСХА, 1990. - С. 38-43. 6. Колмыков, В. Ф. Обоснование размещения севооборотов в условиях экологизации землепользования / В. Ф. Колмыков // Использование земель и организация территории в новых условиях хозяйствования: сб. науч. тр. Белорус. с.-х. акад. - Горки: БСХА, 1991. - С. 10-13. 7. Колмыков, В. Ф. К обоснованию размещения посевов сельскохозяйственных культур на радиоактивно загрязненных землях / В. Ф. Колмыков, С. М. Панасенко // Тез. докл. на науч.-практич. конф. профессорско-преподавательского состава ГУЗ по итогам НИОКР за 1997 год, 13-15 апреля 1998 г. Гос. ун-т по землеустройству. - М., 1998. - С. 71-72. 8. Комлева, С. М. Теоретические вопросы комплексной организации использования радиоактивно загрязненных земель / С. М. Комлева // Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. - 2010. - № 4. - С. 121-125. 9. Комлева, С. М. Эколого-экономическое обоснование организации использования земель в условиях радиоактивного загрязнения территории/ С. М. Комлева // Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. - 2010. - № 1. - С. 137-141. 10. Комлева, С. М. Оценка экономической и экологической эффективности использования радиоактивно загрязненных земель в проектах внутрихозяйственного землеустройства / С. М. Комлева // Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. - 2011. - № 3. - С. 125-129. 11. Ландшафтное земледелие: методические рекомендации по разработке ландшафтных систем земледелия в могоукладном сельском хозяйстве / сост. А. Н. Каштанов, А. П. Щербаков [и др.]. - Курск, 1993. - Ч. 2. - 54 с. 12. Панасенко, С. М. Организация использования земель сельскохозяйственных предприятий в условиях радиоактивного загрязнения территории: дис...канд. эконом. наук : 08.00.27/С. М. Панасенко. - Горки, 2000. - 217 с.

Размещение посевов сельскохозяйственных культур с учетом степени радиоактивного загрязнения пахотных земель С. М. Комлева

Похожие статьи