Содержание к диссертации
Введение
Современное состояние рисовых систем в дельте реки Кубань 9
1.1 Оценка условий рисосеяния в Краснодарском крае 9
1.2 Влияние технологических операций, проводимых во вневегетационный период, на мелиоративное состояние почв рисовых систем 12
1.3 Способы повышения мелиоративного состояния почв во вневегетационный период на рисовых чеках 17
1.4 Выбор основных технологических операций для повышения мелиоративного состояния почв 20
Выводы и задачи исследования 25
2 Схема опытов и методика исследований 27
2.1 Анализ природно-климатических условий рисовой оросительной системы ЗАО
«Черноерковское» Славянского района 27
2.1.1 Климатические условия формирования рисовой оросительной системы 27
2.1.2 Геоморфология и рельеф рисовой оросительной системы 28
2.1.3 Гидрография и гидрогеология исследуемого участка 29
2.1.4 Анализ почв хозяйства 30
2.2 Обработка результатов исследований 32
2.2.1 Планирование эксперимента 32
2.2.2 Точность опытов 33
2.3 Схема опытов в управлении мелиоративным состоянием почв 41
2.3.1 Мониторинг мелиоративного состояния почв 41
2.3.2 Критерии выбора опытных полей 42
3 Полевые исследования мелиоративного состояния почв 45
3.1 Мониторинг мелиоративного состояния почв рисовой оросительной системы ЗАО
«Черноерковское» Славянского района 45
3.2 Анализ мониторинга мелиоративного состояния почв ЗАО «Черноерковское» Славянского района 56
3.3 Оценка биометрических показателей культуры риса 61
3.4 Методика определения мелиоративного состояния почв 63
Выводы 72
4 Построение оптимизационной модели управления мелиоративным состоянием почв рисовых чеков зао «черноерковское» славянского района 74
4.1 Анализ исследований для построения оптимизационной модели 74
4.2 Оптимизационная модель управления мелиоративным состоянием почв для ресурсного обеспечения рисовой оросительной системы 76
Выводы 103
5 Оценка эффективности инвестиционного проекта зао «черноерковское» славянского района 104
5.1 Основные принципы и специфика оценки эффективности мелиоративных
инвестиционных проектов 104
5.2 Оценка инвестиционных затрат на создание системы управления мелиоративным состоянием почв на рисовой оросительной системе 109
5.3 Расчет показателей эффективности инвестиционного проекта 111
Выводы 117
Общие выводы 118
Рекомендации производству 119
Литература
- Влияние технологических операций, проводимых во вневегетационный период, на мелиоративное состояние почв рисовых систем
- Климатические условия формирования рисовой оросительной системы
- Анализ мониторинга мелиоративного состояния почв ЗАО «Черноерковское» Славянского района
- Оптимизационная модель управления мелиоративным состоянием почв для ресурсного обеспечения рисовой оросительной системы
Введение к работе
Актуальность проблемы. Производство риса - одно из основных направлений сельского хозяйства на Кубани. Посевные площади под рис в Краснодарском крае в 2007 году составили 116 тыс.га. Почвенно-климатические условия края благоприятны для возделывания этой культуры и позволяют получать в производственных условиях при соответствующей технологии урожай более 7 т/га. Однако на сегодняшний день урожайность риса составляет около 5,5 т/га.
Одним из лимитирующих факторов роста урожайности риса является мелиоративное состояние почв. В настоящее время в Краснодарском крае лишь 60,1% площадей рисовых оросительных систем (РОС) находятся в хорошем состоянии, 19,3% - в удовлетворительном, а 20,6% — в неудовлетворительном состоянии по засолению почв и высокому уровню стояния грунтовых вод. .Несмотря на мероприятия по улучшению мелиоративного состояния почв РОС, ведущиесячв этом направлении, идет процесс подъема к дневной поверхности засоленных грунтовых вод с развитием заболачивания, засоления и слитизации почв.
Современная проблема охраны окружающей среды и рационального использования ресурсов заключается в комплексном учете всех возможных последствий хозяйственной деятельности человека с последующим управлением средой. Следовательно, необходимо разработать надежные методы прогноза развития процессов с последующим переходом к управлению их динамикой. Оценка природно-мелиоративных условий требует дальнейшего совершенствования. Наиболее эффективным путём в этом направлении является автоматизация сбора, хранения и обработки материалов на ЭВМ с использованием математических методов, с созданием баз данных, то есть современных средств информации.
Восстановление мелиоративного состояния почв (МСП) включает десятилетия, а работы по рекультивации с помощью технических средств
требуют очень больших затрат. В настоящее время необходима разработка методов предсказания состояния почв на всех этапах землепользования. Поэтому необходимо разработать математическую модель планирования комплекса технологических операций для увеличения продуктивности риса, путем повышения мелиоративного состояния почв рисовых полей во вневегетационный период.
Цель работы: управление мелиоративным состоянием почв для планирования комплекса технологических операций и экологической безопасности рисовой оросительной системы во вневегетационный период.
Объектом исследования являются рисовые чеки с коллекторно-дренажной сетью.
Предметом исследования является — мелиоративное состояние почв рисовой оросительной системы.
Работа выполнена в рамках темы "Повышение плодородия деградированных почв и разработка земельно-охранных мероприятий, создание моделей управления устойчивого развития мелиоративных систем" (№ регистрации 01200113465, тема 9, раздел 9.3, подраздел 9.3.1)
Основные методы исследования. Для решения поставленных задач были использованы следующие методы исследования: экспериментальный; математического моделирования; экономико-статистический.
Достоверность и обоснованность научных положений подтверждается большим объемом натурных испытаний математической модели, проводимых в ЗАО «Черноерковское» Славянского района на площади 831га. Внедрение математической модели показало соответствие результатов, полученных на математической модели и на реальных объектах. Предложенная оптимизационная модель, реализованная в программном инструментарии, верифицируется на адекватность.
Информационную базу исследований составили: архивы ФГУ
"Кубаньмелиоводхоз", филиала ФГУ "Петровско-Анастисиевская оросительная система", Кубанского гидромелиоративного государственного
учреждения, ФГОУ ВПО "Кубанский государственный аграрный университет" (кафедры гидравлики и сельскохозяйственного водоснабжения, почвоведения, агрохимии) за 1993-2007 гг., лабораторные исследования по теме диссертации проводились в НИО «Гея-НИИ» (дочерние предприятие ОАО ПИИ «Кубаньводпроект»). Научная новизна работы:
- математическая модель мелиоративного состояния почв рисовой
оросительной системы, позволяющая выполнять, планирование комплекса
технологических операций во вневегетационный период для организации
охранььземель и сохранения их плодородия;
связи между основными параметрами и показателями почв (УГВ, рН, почвенные агрегаты, гумус, N,P,K, тип засоления), влияющими на мелиоративное состояние почв.во вневегетационный период;
количественные значения показателей экологической безопасности;
комплекс технологических операций для повышения мелиоративного состояния почв рисовой оросительной системы во вневегетационный период.
Практическая значимость работы: разработана система контроля по управлению мелиоративным состоянием почв РОС с получением информации по планированию технологических операций во вневегетационный период, охраны земель и повышения продуктивности риса; технологическая карта рекомендаций по улучшению мелиоративного состояния почв путем оптимального планирования' комплекса операций во вневегетационный период.
Технологическая карта по управлению мелиоративным состоянием почв во вневегетационный период позволила повысить продуктивность орошаемого гектара и способствовала улучшению мелиоративного состояния почв для экологической безопасности РОС и прилегающих территорий.
Основные положения, выносимые на защиту:
Математическая модель мелиоративного состояния почв рисовой оросительной системы, позволяющая решать вопросы оптимального планирования технологических операций во вневегетационный период, охраны земель и повышения плодородия почв.
Закономерности влияния основных параметров и показателей почв на мелиоративное состояние рисовой оросительной системы во вневегетационный период.
Комплекс операций на рисовой оросительной системе для повышения мелиоративного состояния почв во вневегетационный период.
Результаты внедрения оптимизационной модели управления мелиоративным состоянием рисовой оросительной системы во вневегетационный период в ЗАО «Черноерковское» Славянского района за 2003-07 гг.
Реализация результатов работы:
По материалам исследований разработаны рекомендации для производства. Результаты исследований внедрены в ЗАО «Черноерковское» Славянского района с 2003-07 гг. на общей площади 831га. Апробация работы.
Основные положения диссертации и результаты исследований доложены и одобрены на научно-практических конференциях КГАУ (март
г; март 2005 г; март 2006 г; март 2007 г; март 2008); VII региональной научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (декабрь 2005 г, КГАУ, Краснодар); XIII международной конференции «Математика. Экономика. Образование». III Международный симпозиум «Ряды Фурье и их приложения» (29 мая-5 июня
г, Ростов-на-Дону); XIV международной конференции «Математика. Экономика. Образование». IV Международный симпозиум «Ряды Фурье и их приложения» (28мая-3июня 2006 г, Ростов-на-Дону); XV Международной конференции «Математика. Образование» (28 мая-2июня 2007 г, Чебоксары).
Публикации.
Автором опубликовано 11 научных работ, в которых отражены основные положения, выносимые на защиту, 6 из которых опубликованы в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из пяти глав, выводов, предложений производству и списка литературы, включающего 173 наименований, в том числе 10 публикаций зарубежных авторов. Диссертация изложена на 163 страницах машинописного текста, включает 18 рисунков, 28 таблиц.
Личный вклад автора.
Приведенные в диссертации постановка задач исследований, теоретические и экспериментальные пути их решения, анализ, выводы и предложения производству осуществлены автором.
При разработке ряда задач, рассмотренных в диссертационной работе, автор получил помощь и ценные советы научного руководителя доктора технических наук, профессора Е.В. Кузнецова, которому выражает свою глубокую признательность.
Влияние технологических операций, проводимых во вневегетационный период, на мелиоративное состояние почв рисовых систем
Строительство и эксплуатация РОС в дельте р. Кубань привели к резкому изменению природных условий. В крае был создан новый антропогенный рельеф и естественный водный режим был заменен искусственным. Переувлажнение почв стало зависеть от антропогенного воздействия в большей степени, чем от природных факторов /56,75,77,78,81,100,152,154/.
Так как рисовые поля размещаются на землях, обычно непригодных для других зерновых культур из-за избыточного увлажнения или же сильного засоления, то генезис этих почв весьма сложный. Поэтому одним из важных факторов высокого урожая риса является качество обработки почвы. При проведении почвенной обработки РОС для мобилизации почвенного плодородия ставятся три основные задачи /138,151/: - создание условий для активизации в пахотном слое окислительного режима путем рыхления, измельчения и просушки почвы; - освобождение поля от сорной растительности путем механического уничтожения всходов и лишения жизнеспособности клубней и корневищ многолетних сорняков; - формирование в пахотном слое благоприятного для планировки поверхности и равномерной заделки семян агрегатного состава с преобладанием фракций размерами 1-10 мм без крупных комков и глыб.
Поставленные задачи могут быть успешно решены только в том случае, если обработка почвы ведется в условиях влажности, близкой к оптимальной, что из-за слабой естественной водоотдачи тяжелых почв и частого выпадения-осадков не всегда удается.
В Краснодарском крае по среднемноголетним данным 121 на долю дней, когда почва весной находится в состоянии полной спелости, приходится 35-37%; в остальное время она менее или более переувлажнена, особенно после выпадения осадков. Обработка почвы, как говорят, «любой ценой», проводимая в таких условиях, ни одной из поставленных перед ней задач полностью не решает, приводит лишь к значительным потерям труда и средств. Об этом свидетельствует, прежде всего, высокая засоренность посевов в крае, с которой не могут справиться даже химическими средствами защиты растений. Так, ежегодно в Крымском и Темрюкском районах наблюдалась: сильная засоренность (250-300 сорняков на 1 м") - на 20-25% посевной площади; средняя (100-250 сорняков на 1 м ) - на 30-35%; слабая - (30-100 сорняков на 1 м ) - на 40-50%. Если учесть, что при засоренности до 100 растений на 1 м урожай снижается примерно на 10%, от 100 до 200 - на 28-35%, а при густоте сорняков выше 250 растений - наполовину /ПО/, то нетрудно сделать вывод о том, что в результате неполной мобилизации почвенного плодородия из-за низкого качества обработки почвы теряется не менее 1/3-1/2 возможного урожая.
Данные ВНИИриса показывают, что на первом месте в формировании высокого урожая стоит качество обработки почвы. Задержка со сроками сева на 5-7 дней снижает урожай, а в годы с благоприятными метеорологическими условиями в период уборки риса не снижает совсем /52/.
Система обработки почвы в рисовом севообороте должна способствовать повышению МСП, обогащению пахотного слоя кислородом, борьбе с сорной растительностью и выравниванию поверхности почвы /63,147/. В системе обработки почвы различают основную (вспашку на зябь) и предпосевную. Основной прием обработки рисовых полей - зяблевая вспашка, которая должна усилить доступ воздуха к почве, как можно лучше проветрить ее и просушить. Вот почему поле, вспаханное на зябь, не боронуют, а оставляют в глыбах. Чтобы поверхность почвы была выровненной один год пашут всвал, другой - вразвал. В течение поздней осени и зимы глыбы попеременно замерзают и оттаивают, что значительно улучшает физические свойства почвы. Кроме того, глубокая вспашка рисовых полей с осени содействует усилению окислительных и микробиологических процессов в почве /10,27,68,79/.
Вспашку рисового поля на зябь важно начать как можно раньше. Опыт показывает, что урожай риса по своевременно поднятой зяби обычно на 3,5-5 ц. выше, чем по весновспашке, причем лучшие результаты дает ранняя зябь /128/. В передовых хозяйствах начинают поднимать зябь по мере освобождения чеков от пожнивных остатков (5-10 сентября) /25,129/. На поля выходят гусеничные тракторы с плугами. При разбивке загонок стремятся к тому, чтобы в чеке было не больше одной - двух свальных и развальных борозд. Пашут на глубину 18-26 см плугами с предплужниками с полным оборотом пласта. Глубина вспашки, прежде всего, зависит от того, какой культурой будет занята карта, а также от почвенных условий. Вспашку ведут на разную глубину, чтобы не создавалась плужная подошва и для вовлечения в пахотный горизонт новых слоев почвы.
Климатические условия формирования рисовой оросительной системы
По схеме климатического районирования Краснодарского края территория ЗАО «Черноерковское» входит в третий агроклиматический район.
Для характеристики климата исследуемой территории использованы многолетние данные Славянской метеостанции /135/. В таблице приложения П 2, (таблица 2.1) приведены основные климатические показатели по метеостанции Славянск-на-Кубани. По количеству выпадающих осадков территория хозяйства относится к району с умеренным увлажнением с коэффициентом увлажнения (КУ) 0,33-0;35, по теплообеспеченности - к жаркому. Безморозный период продолжается 194-220 дней. За период активной вегетации выпадает около 250 мм осадков. Однако высокие летние температуры вызывают сильное испарение, величина которого в 2-3 раза превышает количество осадков за этот период. Зима не устойчивая с частыми оттепелями, высота снежного покрова 13-21 см/140,141/.
Преобладающими ветрами на территории хозяйства являются северовосточные, отличающиеся постоянством с августа по февраль. Ветры этого направления не благоприятны, так как зимой они приносят холодные массы воздуха, способствующие установлению морозной погоды, выдуванию снега с полей и вымерзанию посевов, а летом они носят характерсуховеев:
В целом климат в районе расположения хозяйства характеризуется мягкой непродолжительной зимой, длительным безморозным периодом, большой суммой положительных температур за вегетационный период.
Отрицательными климатическими факторами являются: недостаточное количество осадков в вегетационный период, суховеи, почвенные засухи.
Согласно геоморфологической карте Краснодарского края территория хозяйства расположена на современной дельтовой аккумулятивно-аллювиальной равнине р. Кубань /32/.
Абсолютные отметки на территории хозяйства варьируются от - 0,2-0,4 м (в понижениях и депрессиях), до 1,2-1,4 м на грядообразных повышениях. Основными элементами рельефа дельты являются грядообразные повышения, равнинные пространства, депрессии и днища лиманов /140,141/.
На территории хозяйства выявляется четкая зависимость формирования почвенных типов от рельефных условий. На наиболее повышенных (гряды) и равнинных элементах рельефа формировались аллювиальные луговые почвы. В замкнутых понижениях (бывших лиманах) формировались типичные гидроморфные лугово-болотные почвы.
Указанные зависимости формирования почв от рельефных условий определяются разностью в возрасте поверхности указанных элементов рельефа (поверхность гряд и грив относительно древне-бывших лиманов, поверхность которых омолаживалась аллювиальными отложениями при частых разливах рек) и водном режиме почв (выпотной режим на повышенных и промывной в депрессиях) /135,144/.
В результате строительства и эксплуатации рисовых систем практически на всей площади хозяйства естественный мезо- и микрорельеф нарушен. Срезки грив и засыпки депрессий, перемещение значительных масс почвогрунтов привели к резкому изменению первоначального рельефа. На рисовой системе выделяются следующие антропогенные элементы рельефа: низкие, средние и высокие чеки, крупные приканальные валы и межчековые валики /141/.
Гидрографическая сеть хозяйства представлена искусственными прудами и внутрихозяйственными каналами.
До обвалования и зарегулирования стока р. Протоки обширные площади хозяйства подвергались, затоплению в паводковые периоды. Плоские депрессии длительное время, а лиманы постоянно оказывались затопленными паводковыми водами, и на этих площадях преобладал естественный промывной режим. Зарегулирование стока р. Протока, особенно после строительства Краснодарского водохранилища в конце семидесятых годов прекратило неуправляемые паводки. Гидрологический режим резко изменился. В депрессии и лиманы стало поступать незначительное количество паводковых вод, и основу приходной части их водного баланса стали составлять поверхностный сток и сбросы с прилегающих рисовых систем /1,3/.
Формирование режима грунтовых вод в пределах рассматриваемой -территории определяется приходными и расходными статьями водного баланса. Питание грунтовых вод осуществляется за счет инфильтрации атмосферных осадков и оросительных вод; разгрузка их происходит за счет испарения и транспирации, дренажа и частичного перетекания в первый водоносный горизонт. В соответствии с этим уровни грунтовых вод занимают наиболее высокое положение в зимне-весенний период. Существенное влияние на динамику уровня грунтовых вод оказало наличие рисовой системы, залитой в течение пяти месяцев. Если до строительства РОС на территории хозяйства УГВ колебался от 0,6 до 2,0-2,5 м, то в настоящее время глубина в летне-осенний период не превышает 1,5-2,0 м даже на неорошаемых землях.
Анализ мониторинга мелиоративного состояния почв ЗАО «Черноерковское» Славянского района
В геоморфологическом отношении территория хозяйства находится в современной дельте р. Кубань. Почвы, расположенные на территории ЗАО «Черноерковское» Славянского района, формировались в депрессиях и бывших лиманах и подразделены на подтипы по исходному генезису /1,3,140,141/: рисовые аллювиальные луговые (насыщенные и насыщенные слоистые) и рисовые аллювиальные лугово-болотные. Из общих тенденций изменений свойств данных почв следует отметить постепенное снижение содержания гумуса и агрономически ценных почвенных структурных агрегатов, некоторое ухудшение водно-физических свойств, в основном, вследствие формирования устойчивой "плужной подошвы". Эти тенденции типичны для всех интенсивно используемых в сельскохозяйственном производстве почв при применяемых методах обработки почв и сельхозтехнике, а так же дефиците органических удобрений.
Характеризуя общее гидрогеолого-мелиоративное состояние участка, следует отметить /140,141/: - участок с поверхности сложен тяжелыми породами с очень низкими фильтрационными свойствами, что весьма осложняет условия отвода поверхностных вод с поверхности чеков и затрудняет просушку и аэрацию пахотного горизонта почвы; - близкое залегание грунтовых вод с высокой степенью минерализации может привести при длительной просушке чеков к подтягиванию солей в пахотный горизонт почв. Высокое содержание в грунтовой воде катионов натрия может привести к осолонцеванию почв.
Изменениям подверглись водно-физические свойства: уменьшилось содержание агрономически ценных агрегатов, пористость, запасы продуктивной влаги и водопроницаемость, увеличились объемная масса и влагоемкость. Необходимо отметить, что водопроницаемость рисовых почв весьма нестабильна. В почвах, занятых сопутствующими культурами она близка по величине богарным почвам того же генезиса. В почвах под залитым рисовым полем по мере нарастания восстановительных процессов в течение вегетационного периода она может многократно уменьшаться (в 10-100 раз) по сравнению с водопроницаемостью этих же почв, используемых под сопутствующие культуры. Этот феномен рисовых почв определяется искусственно создаваемым болотным режимом /10/.
Стабильное снижение УГВ во вневегетационный период способствует аэрации почв и подавлению закисных процессов. Морфологически это выражается в увеличении прожилок и пятен полуторных окислов. В составе гумусовых веществ происходит трансформация части фульватов в гуматы, то есть процесс, противоположный происходящему в рисовых аллювиальных луговых почвах в период затопления /21,27,30/.
В описываемых рисовых почвах процесс набухаемости связан с развитием восстановительных процессов (моделирующих искусственно оглеение) и с присутствием в минералогическом составе почв группы монтмориллонитов в илистой фракции. Чем легче механический состав почв и, соответственно, меньше илистых частиц, тем меньше набухаемость при одинаковых условиях затопления рисового поля. В многолетнем плане динамика водно-физических свойств рисовых почв характеризуется аккумулированием последствий сезонной динамики: снижением пористости и увеличением объемной массы, уменьшением водопроницаемости и водоотдачи. Исключение составляют лугово-болотные почвы, в которых указанные процессы практически не наблюдаются /8,43,57/. В настоящее время для восстановления и поддержания мелиоративного состояния почв РОС необходима система управления, позволяющая решать вопросы оптимального планирования операций по проведению агротехнических и мелиоративных приемов во вневегетационный период на рисовых чеках.
Для повышения эффективности проведенного эксперимента применялся математический метод и построение математической теории планирования эксперимента.
При планировании эксперимента были использованы следующее рекомендации /5,53,100/: стремление к минимизации общего числа опытов; одновременное варьирование всеми переменными, определяющими процесс, по специальным правилам - алгоритмам; использование математического аппарата, формализующего основные действия экспериментатора; выбор четкой стратегии, позволяющей принимать обоснованные решения по улучшению мелиоративного состояния почв после каждой серии экспериментов.
При планировании эксперимента нами учтено одновременное изменение нескольких факторов. Поэтому в первую очередь формулировались требования, которые предъявляются к совокупности факторов. Также учитывалась независимость, факторов, т. е. возможность установления фактора на любом уровне вне зависимости от уровней других факторов.
При выборе факторов используем следующие рекомендации /5/: рассматриваем список всех «подозреваемьгх» факторов, которые могут влиять на процесс; список факторов, включаемых в реальный эксперимент; существуют ли возможности установления значения фактора на любом заданном уровне; сохраняются ли заданные значения уровней в течение опыта; могут ли некоторые комбинации факторов привести к остановке эксперимента и их влиянию друг на друга.
При определении количества опытов, руководствуемся 151: желаемое число опытов, ограничения на число опытов; желаемый срок проведения исследования; примерная длительность одного опыта; стоимость и затраты труда при проведении одного опыта серии; желаемое число уровней для одного фактора; возможность выполнения параллельных опытов и их желаемое число; возможность проведения параллельных измерений; желаемая стратегия проведения опытов.
Оптимизационная модель управления мелиоративным состоянием почв для ресурсного обеспечения рисовой оросительной системы
Современные компьютерные средства обусловили широкое распространение информационно-советующих систем, использующих математические модели и автоматизированные информационные системы /132,136/.
Актуальность разработки автоматизированных систем сейчас признана и в мировом почвоведении. Их создание и развитие во многих странах мира составляет обязательный аспект почвенных исследований и приложений /164,167,171/.
Накопленный к настоящему времени богатый объем научной информации, возросшие возможности ее переработки, включающие большой набор математических моделей и современную вычислительную технику, позволяют реализовывать на практике идею управления мелиоративными режимами /83,131/.
В настоящее время состояние рисовых почв Кубани подошло к такому рубежу, после которого могут наступить необратимые процессы в почве, на устранение которых могут потребоваться десятилетия /2,45,52,58,76,77/. В связи с этим в настоящий момент актуальна задача по разработке математической модели для обеспечения экологической безопасности. Исследования в этом направлении требуют многокритериальной оптимизации экономических и природоохранных задач. Целевыми функциями для многокритериальных моделей, рассматривающих сельхоз производство и использование ресурсов, могут быть - минимум темпов подъема грунтовых вод или других показателей, характеризующих процессы вторичного засоления почвы, минимум выноса в водоемы с коллекторно-дренажным стоком минеральных солей, удобрений /13,19,70/. Кроме того, нужны модели оптимизации при дефиците ресурсов (оросительной воды и удобрения, производительности машин и рабочей силы), т.е. модели, позволяющие так планировать распределение недостаточных ресурсов, чтобы получить максимальную отдачу.
В кибернетике для реализации оперативного управления- сложными стохастическими экологическими системами применяют системный подход /134/. В управлении системный подход основывается на том, что любая управляемая система представляет собой динамическое целое. Такой подход дает возможность на основе вводимой информации оценивать мелиоративное состояние системы, определять текущее положение динамических характеристик целевой функции системы по отношению к критериям управления, планировать оптимальные управляющие технологические воздействия для поддержания системы в рамках оптимума и планировать распределение ресурсов при их дефиците между объектами (чеками, картами), минимизировать побочные отрицательные воздействия на окружающую среду. То есть системный подход позволяет планировать технологические операции и принимать управленческие решения в условиях неопределенности для повышения мелиоративного состояния почв.
Целью контроля за мелиоративным состоянием почв РОС является получение информации для своевременной разработки и осуществления мероприятий по улучшению плодородия почв, предотвращению развития неблагоприятных процессов на РОС. Контроль над мелиоративным состоянием РОС должен включать комплекс наблюдений зал процессами, обусловленными применением водных мелиорации, а также оценку и учет мелиоративного состояния по установленным формам статистической отчетности.
Прогноз изменений мелиоративного состояния РОС проводится для своевременного выявления площадей с тенденцией развития негативных гидрогеологических и почвенных процессов. Наблюдения за направленностью и динамикой почвенных процессов являются основой для разработки предложений по проведению агротехнических мероприятий -планировки рисовых чеков, вспашки на зябь, внесения органики, промывок засоленных земель, гипсования солонцов, а также рекомендаций по повышению эффективности работы коллекторно-дренажной сети.
Разработка эффективных мероприятий по улучшению мелиоративного состояния РОС, прилегающих территорий и водных объектов должна базироваться на единой информационной системе сбора, обработкой хранения данных наблюдений за процессами, протекающими под влиянием водных мелиорации.
В настоящее время актуально формирование экономически стабилизированных систем земледелия с привлечением компьютерной техники, создание и ведение банка данных, исчерпывающе характеризующих объект управления (ОУ), создание оптимизационной модели с учетом всех ограничений /83,131/.
Оптимизационные (экстремальные) модели в сельском хозяйстве возникают при практической- реализации принципа оптимальности в управлении. Необходимым условием использования принципа оптимальности (оптимального подхода к планированию и управлению) является гибкость, альтернативность производственно-хозяйственных ситуаций, в условиях которых приходится принимать те или иные управленческие решения.
Суть принципа оптимальности состоит в стремлении выбрать такое управленческое решение Х= (хи Х2, ..., х„), где xpj = 7,..., п — его компоненты, которые наилучшим образом учитывали бы внутренние возможности и внешние условия производственной деятельности хозяйствующего субъекта.
«Наилучшим образом» здесь означает выбор некоторого критерия оптимальности, т.е. некоторого эколого-экономического показателя, позволяющего сравнивать эффективность тех или иных управленческих решений. Традиционные критерии оптимальности в экстремальных моделях — «максимум прибыли», «минимум затрат», «максимум объема работ (услуг)» и др.
«Учитывало бы внутренние возможности и внешние условия производственной деятельности» означает, что на выбор управленческого решения (поведения) накладывается ряд условий, т.е. выбор X осуществляется из некоторой области возможных (допустимых) решений D.
Похожие диссертации на Управление мелиоративным состоянием почв для экологической безопасности рисовой оросительной системы
