Введение к работе
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАВНОВЕСНОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ В ЗЕМЛЕДЕЛИИ. Актуальность работы
В развитом обществе должна быть разработана и реализовы-ваться стратегия равновесного природопользования, в том числе и в сельском хозяйстве. Под ним будем понимать такое, при котором создаются условия для воспроизводства структуры и функции компонентов природы, затронутых человеческой деятельностью. Параметры и характеристики природных структур и процессов при этом должны .быть как минимум стационарными, обусловленными адаптационными возможностями природы и уровнем научно-технического вооружения человечества.
Состояние агроландшафтов Судет формироваться под действием следующих основных факторов:
природных процессов в затронутых производством ландшафтов;
экономической конъюнктуры;
научно-технического и технологического прогресса;
экологических ограничений.
Управлений воспроиБводством реализуется как взаимодействие
Трех структур:
инвестиционных аграрных банков;
пользователей земли;
властных структур.
Целью настоящей работы является идентификация специфики принципов равновесного природопользования в сельскохозяйственном производстве и, в частности, в земледелии. Задачами исследования предусматривались:
изучить статистическую структуру данных, поставляемых комплексом аграрных и биологических наук, для конструирования систем земледелия;
разработать методы и приемы идентификации и уточнения содержательной информации в неизбежно стохастическом мире, использовать современные математические средства и вычислительные ресурсы для содержательной фильтрации информационных потоков в аграрных исследованиях;
разработать модели фунционирования земледелия для хозяйс-
твенных систем различного уровня;
- на основании моделирования функционирования земледелия
разработать сценарии рационального использования земли.
Работы, представляемые настоящим докладом, являются, в основном, теоретическими и ориентированы на совершенствование научного инструментария ученых, занятых разработками перспективных систем зеледелия, поэтому фактом внедрения идей является использование их для разработки проектов перспективного сельскохозяйственного природопользования.
Научная новизна
В области идентификации состояния компонентов агроландшафта - количестенные методы визуализации информации о степении антропогенного влияния на состояние сенокосов и пастбищ.
В области оценки состояния агроценозов - методы оценки неравномерности размещения растений по площади [13.
В области оценки сортов - процедуры многомерного анализа и ранжирования, сценки интенсивности и пластичности, и устойчивости к неблагоприятным факторам [31,32,36,69]. 3 области плакирования экспериментов:
разработка композиционных схем опытов с дозами удобрений [5,9,10,75];
разработка рациональных пространственных структур для опытов с севооборотами и удобрениями [2,10,11,13,15,17] и предложение многомерных статистических методов для анализа их данных.
В области учета сопутствующих факторов и фильтрации данных:
учет влияния структуры почвенного покрова на результаты опытов и элиминирование этого влияния [12,66];
учет влияния погодных условий на результаты оценок производственных факторов и процедуры уточнения среднемноголетних нормативных эффектов [16,18,39,65].
В области совершенствования синтеза агрономических знаний в функции продуктивности и оптимизации агрохимической деятельности:
- введение категории эквивалентности биофилов в почве и
удобрениях [58];
разработка алгоритмов и поогр-.мм.для идентификации параметров эквивалентности показателей содержания биофилов в почве и-з удобрениях;
введение категории косвенных оценок текущей минерализации азота по предшественникам;
разработка алгоритмов и программ для идентификации почвенных оценок текущей минерализации азота по предшественникам [29,46,49]..
Формализация земледельческих знаний о факторах и результатах 'в виде "кинетической" функции продуктивности со сложной природой аргументов и разработка алгоритмов и программ идентификации функции по результатам наблюдений и экспериментов [40]. В области прикладной оптимизации применения удобрений:
разработка принципов экономической оптимизации применения удобрений [5,7,27,29];
разработка алгоритмов и программ, реализующих принципы экономической оптимизации на уровне хозяйства, области, региона [40];
разработка документов, рекомендаций по оптимальному применению удобрений на уровне технологии хозяйства, области, региона [3,7,19,23,24,26,27,30,35,38,41,42,43,43151,57,62,70].
В области оптимизации использования земли:
выдвижение концепции технологической системы в севообороте как единой целостной категории[6] ;
оптимизация использования земли методами линейного программирования на уровне технологических систем в севообороте [6,
15,63,72,73,76,77].
Разработка программного комплекса численного имитационного моделирования продуктивности технологических систем севооборотов как Формализованного синтеза земледельческих знаний для прогнозных расчетов возможной продуктивности земледелия при различных условиях.интенсификации и формирования таким образом представления о потенциале продуктивности пашни[77].
Разработка принципов учета б структуре оптимизационной задачи экологических ограничений и требований'в виде диапазонов нагрузок и штрафных коэффициентов при включении в целевой функционал [77].
Разработка категории неустойчивости агроценозов и включение
параметров неустойчивости в оценку технологических систем[773.
Разработка категорий количественного сравнения состояния угодий под влиянием антропогенной нагрузки и применение этих критериев для оценки состояния естественной растительности на сенокосах к пастбищах при оценке их продукционного потенциала [78].
Адаптация математической модели размещения производства для размещения сельского хозяйства с учетом потенциала территорий и экологических ограничений и требований [77].
Расчет перспективного размещения сельскохозяйственного производства Новосибирской области при различных сценариях развития экономики области [77].
Защищаемые положения
Потенциал агроландиафта является результатом взаимодействия природных рсурссь с технологическими возможностями их использования, предоставляемых научно-техническим прогрессом.
Идентификация потенциала предполагает исползование . всего комплекса методов аграрных и смежных наук, включая специальное. плакирование экспериментов, адекватные методы статистического анализа, имитационного и оптимизационного моделирования и прогнозирования, корректного синтеза частных моделей в модели более высоких рангов, от частных моделей трансформации отдельных элементов в ценозе до моделей фунщюнирования хозяйства и территорий.
Формирование производственных и социальных нагрузок на аг-роландшафты в соответствии с их потенциалом и устойчивостью может обеспечить воспроизводство структурообразующих компонентов агроландшафта, реализуя, таким образом, стратегию равновесного природопользования в сельскохозяйственном производстве.
Практическая значимость и реализация результатов
В области совершенствования планирования сельскохозяйственных исследований и анализа их результатов предложения по схемам длительных опытов реализованы в Курганском НИИЗХ, Челябинском НШСХ, СибНШЗХиме.
Статистические пакеты и специализированные программы для углубленного анализа результатов биологических исследований, созданные автором и при его консультации О.Д.Сорокинкйі для IBM PC адаптированы в Курганском НИИЗХе, Челябинском -НИИСХе, СибНИИЗХо-зе, СибНИИЗХиме, СибИМЭ ИПА, БИНе и других научно-исследовательских учреждениях региона.
Результаты работ автора по оптимизации минерального питания вошли в рекомендации по оптішизации азотного режима (1982), а также в виде раздела в рекомендации по интенсивным технологиям возделывания сельскохозяйственных культур, разделы "системы удобрений" в соответствующих выпусках "Зональных систем земледелия" (1982) и "Систем ведения сельского хозяйства" (1983).
Результаты моделирования систем земледелия вошли в разработку перспективных систем земледелия Читинской области, где экологические проблемы из-за перевыпаса, ветровой и водной эрозии, проявились особенно остро.
Наиболее тонкий учет провинциальных особенностей с помощью процедур оптимизации размещения производства на перспективу осуществлен автором при участии в разработке проекта "Систем земледелия Новосибирской области на ландшафтной основе" в 1994 году.
Апробация работы
Основные подходы, предложения и результаты работ докладывались :
на сессии ВАСХНИЛ, Москва, 1969;
на Всесоюзных конференциях участников Географической Сети опытов с удобрениями, Москва, 1966, 1968, 1970, 1971; Львов, 1969; Челябинск, 1983; Горький, 1985;
на VII съезде ВОП, Ташкент, 1985;
на VIII съезде ВОП, Новосибирск,' 1989;
, , - на ежегодных региональных совещаниях по агрохимии и земледелию и на сессиях СО РАСХН, 1977 - 1993;
- на региональных конференциях, Барнаул, 1981, 1990;
- на I и II форуме почвоведов России, Пущино, 1992, 1993.
По материалам диссертации опубликовано 103 научных работы
общим объемом 42.. печатных листа, из них 26 - автора.
Автор выражает признательность ушедшим от нас В.Н. Перегудо-
ву, истинному вдохновителю настоящей работы, Б.А. Доспехову, чья конструктивная благожелательная критика была всегда полезной, действующим коллегам по работе В. И. Овсянникову, В. И. Волынки-ну, которые участвовали в "закладке фундамента" этой работы в КНКИЗХе,' Ю. Л. Кушниренко, К. Д. Галактионову, СВ. Марамыгину, П.И. Крупкину, совместные работы с которыми в многом способствовали уточнению представлений о процессах в агроценозах региона, а также сотрудникам сектора моделирования СибНЖЗХима А.В.Киншту и Н.Г.Шатохиной, чей творческий труд способствовал идейному обогащению работы.-
