Усовершенствованная база данных и программа ЭВМ для автоматизированного проектирования системы севооборотов в хозяйствах различной специализации Центрального Черноземья

УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ БАЗА ДАННЫХ И ПРОГРАММА ЭВМ ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ СЕВООБОРОТОВ В ХОЗЯЙСТВАХ РАЗЛИЧНОЙ СПЕЦИАЛИЗАЦИИ ЦЕНТРАЛЬНОГО ЧЕРНОЗЕМЬЯ

Г.Н. Черкасов, А.С. Акименко

Аннотация. Приведено описание базы данных, обеспечивающей в автоматизированном режиме установление специализации сельхозпредприятий (целесообразной с почвоохранной и организационно-экономических позиций) и получение информации для проектирования системы севооборотов в соответствии с необходимой структурой посевных площадей в условиях Центрального Черноземья.

Ключевые слова: севооборот, система севооборотов, структура посевных площадей, база данных, специализация сельхозпредприятий, Центральное Черноземье.

Потребность в базе данных (БД) обусловлена тем, что проектирование органически взаимосвязанной со структурой посевных площадей системы севооборотов осложнено необходимостью учета большого количества условий, неодинаковых в конкретных хозяйствах. Это предопределяет многовариантность возможных решений. Для оперативного решения поставленной задачи необходима автоматизация выбора целесообразного варианта посредством использования БД и программы ее реализации, что и являлось целью настоящей работы.

Исследования проведены с использованием авторских методик [1,2], данных многолетних стационарных опытов, методического пособия [3] и руководства [4] по проектированию адаптивно-ландшафтных систем земледелия.

Концепция создания БД определена в результате анализа связей, степени подчиненности и независимости главных факторов, влияющих на взаимосвязь «система севооборотов - структура посевных площадей», которая должна соответствовать специализации сельхозпредприятий (рисунок 1). Первоочередное установление последней в процессе проектирования обеспечивает: 1) предотвращение деградации почв, развития и распространения эрозии; 2) условия для производства необходимого количества и качества растениеводческой продукции; 3) высокоэффективное использование природно-ресурсного потенциала и материально технических средств.

Рисунок 1 - Факторы формирования системы севооборотов

Автоматизированный выбор специализации основан на сопоставлении фактических условий с той зафиксированной в БД их последовательностью, которая соответствует конкретному производственному типу сельскохозяйственных предприятий. Однозначность выбора обеспечена организованной по типу «деревьев поиска» структурой БД. В «корневой вершине» принимаются во внимание размеры землепользования - < 500 и > 500 га пашни, являющиеся началом левому и правому поддеревьям корневой вершины. Далее (в указанной последовательности) учитываются: 1) в правой подвершине - доля пашни в структуре землепользования (< 70% и > 70%), доля пашни на склонах до 3° (< 70% и > 70% к пахотным землям), расположение относительно рынков сбыта (< 40 км, > 40 км); в левой под-вершине - расстояние до места сбыта, доля пашни на склонах до 3°, возможность для кооперирования (имеется, не имеется). Обоснование учитываемых факторов и их параметров следующее:

1) Размер землепользования на уровне 500 га (в фермерских хозяйствах это исключительно пахотные земли) установлен с позиций согласования структуры посевных площадей с наличием техники, так как использование отдельных ее видов экономически убыточно, если не обеспечивается сезонная норма выработки (например, из-за соблюдения необходимых сроков возврата культур).

2) Развитие скотоводческой и (или) молочной отраслей предопределено наличием (вследствие особенностей агроландшафта) в структуре землепользования более 30% природных кормовых угодий, продуктивность которых при проведении мероприятий по улучшению и рациональном их использовании соизмерима с продуктивностью многолетних трав на пашне [5].

3) Доля пашни на склонах до 3°, где допустимость возделывания культур не ограничена их почвозащитной способностью (принимаются во внимание только причины, обуславливающие необходимость чередования культур), решающим образом отражается на возможности формировать желательную структуру посевных площадей, а следовательно на свободе выбора (наряду с соотношением угодий) специализации.

4) Необходимость учета местоположения хозяйств связана с транспортными издержками и продолжительностью допустимых сроков «производство продукции -ее переработка».

5) Учет возможностей кооперирования важен для малоземельных хозяйств в плане использования дорогостоящей техники; транспортировки, хранения и сбыта продукции.

БД снабжена «ключами» последовательного и прямого доступа. Первые соответствуют последовательности учета главных условий отбора, вторые -нумерации «листов» (концевых вершин дерева поиска) и показаны в отдельной таблице БД вместе с перечнем производственных типов сельхозпредприятий.

Для 16-ти практикуемых (перспективных) в Центральном Черноземье производственных типов хозяйств данные по примерной структуре посевных площадей и набору конкретных схем севооборотов для ее формирования содержатся в 27 «листах», поскольку в некоторых случаях специализация мало зависит от особенностей агроландшафта при неодинаковой структуре посевных площадей с соответствующей системой севооборотов [6]. Например, структура кормового клина в

спецхозах по производству молока и говядины; доля и состав масличных и яровых зерновых культур, а также многолетних трав в хозяйствах зерномаслично-скотоводческого типа.

При отсутствии агроландшафтных и внешних организационно-экономических ограничений возможна любая специализация, но в БД помещена информация (8 «листов» со структурой посевных площадей и набором схем севооборотов) только для интенсивных производственных типов сельхозпредприятий.

Апробация БД в целях её совершенствования показала: 1) программа, её реализующая, обеспечивает оперативный и полный доступ к содержанию, благодаря чему сокращается время на подготовку проектов; 2) наличие большого количества упорядоченной информации способствует повышению качества работы [выявлена реальная возможность увеличения продуктивности пашни минимум на 9-17% сравнительно с разработанными ранее (без использования в БД) системами севооборотов]. Однако, использование БД ещё не гарантирует оптимальности решений без тщательного анализа результатов обследования агроландшафта как основы разработки системы земледелия в целом и формирования севооборотов на основе возможных вариантов организации территории пашни; 3) операции обновления выполняются сравнительно легко, что принципиально важно ввиду необходимости совершенствования схем севооборотов.

Объективным основанием для модернизации севооборотов и их систем являются следующие реалии: а) практикуемое в настоящее время использование нетоварной части урожая в качестве удобрения при некоторых чередованиях может являться причиной развития болезней, а дополнительное применение из-за этого химических средств защиты противоречит экологизации; б) совместимость некоторых культур не изучена из-за практикуемых ранее технологий, изменение (усовершенствование) последних позволяет устранить этот пробел, что особенно актуально для формирования структуры посевных площадей в крупных сельхозпредприятиях, развивающихся в направлении адаптивно-ландшафтной модификации исторически известной «промышленно-заводской системы»; в) необходимость уточнения пределов насыщения севооборотов высокопродуктивными культурами, особенно в условиях на-

пряженности метеорологичеких показателей, обусловлена созданием сортов и гибридов интенсивного типа; г) интродукция растений предопределяет необходимость выяснения их места в чередованиях и способствует видовому разнообразию в севооборотах хозяйств с углубленной специализацией.

Таким образом, БД соответствует её предназначению - позволяет автоматизировать процесс проектирования структуры посевных площадей и системы севооборотов в конкретных хозяйствах различной специализации. В плане совершенствования следует периодически корректировать её содержание с учетом научно-технических достижений и потребностей производства.

Список использованных источников

1 Методика оптимизации севооборотов и структуры использования пашни / Г.Н. Черкасов, А.С. Акименко и др. -М., Изд. Россельхозакадемии, 2004. - 76 с.

2 Методика проектирования базовых элементов адаптивно-ландшафтных систем земледелия / Г.Н. Черкасов, Н.П. Масютенко и др.: - М., Россельхозакадемия, 2010. - 85 с.

3 Методическое пособие и нормативные материалы для разработки адаптивно-ландшафтных систем земледелия /А.Н. Каштанов, Г.Н. Черкасов и др. - Курск, 2001. - 259 с.

4 Агроэкологическая оценка земель, проектирование АЛСЗ и агротехнологий (методическое руководство по редакцией В.И. Кирюшина и А.Л.Иванова). - М.: ФГНУ «Ро-синформагртех», 2005. - 783 с.

5 Черкасов, Г.Н. Улучшение и использование природных кормовых угодий на склонах Центрального Черноземья. - Курск. - 2004. - 128 с.

6 База данных структуры посевных площадей и системы севооборотов для автоматизированного проектирования адаптивно-Ландшафтных систем земледелия в Центральном Черноземье./ Г.Н. Черкасов, А.С. Акименко и др. - Курск: ГНУ ВНИИЗ и ЗПЭ РАСХН, 2013. - 54 с.

Информация об авторах

Черкасов Григорий Николаевич, член-корреспондент РАН, директор ФГБНУ ВНИИЗиЗПЭ, т.: (4712) 53-42-56.

Акименко Александр Сергеевич, доктор сельскохозяйственных наук, заведующий лабораторией севооборотов и защиты растений ВНИИЗиЗПЭ, т.: (4712) 53-69-94.

AN IMPROVED DATA BASE AND A COMPUTER PROGRAM FOR AUTOMATED DESIGNING A CROP ROTATION SYSTEM ON THE FARMS OF DIFFERENT SPECIALIZATION OF CENTRAL CHERNOZEM REGION

G.N. Cherkassov, A.S. Akimenko

Abstract. A description of a data base, providing in an automated regime determination of farm specialization (reasonable from the point of view of soil protection and organizational-economic position) and obtaining information for crop rotation system designing in conformity with the essential structure of croplands in Central Chernozem Region, is presented.

Key words: crop rotation, crop rotation system, cropland structure, data base, farm specialization, Central Chernozem Region.