Экономико-математическая модель повышения энергетической эффективности сельскохозяйственных угодий

ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ УГОДИЙ

В.Ф. Гранкин, М.В. Малинина

Аннотация. Приведена экономико-математическая модель повышения энергетической продуктивности сельскохозяйственных земель, основанная на сохранении плодородия почв и экологического равновесия при производстве аграрной продукции.

Ключевые слова: земельные ресурсы, критерии эффективности, оптимизация землепользования, экологическая и энергетическая эффективность.

В сельском хозяйстве Российской Федерации сосредоточен огромный производственный потенциал, который сегодня используется неэффективно.

В первую очередь, это относится к земельным ресурсам. Состояние земель Российской Федерации, находящихся в сфере хозяйственной деятельности, остается неудовлетворительным. Проводимые в стране преобразования земельных отношений, отразившись на динамике структуры земельного фонда, не привели к улучшению использования земель, снижению неблагоприятных антропогенных воздействий на почвенный покров, вызывающих или способствующих развитию процессов деградации почв, к ухудшению экологического равновесия в природе.

Экономико-математические методы и моделирование в землеустройстве позволяют решать большой круг задач, связанных с оптимизацией территориальной организации сельскохозяйственного производства с учетом агроэкологических свойств земли, установлением рациональных размеров и структуры землевладений и землепользований, оптимизацией трансформации и улучшения угодий, размещением севооборотов, повышения плодородия почв, проектированием системы противоэрозионных мероприятий.

Экономически обоснованное размещение производства создает объективные организационно -территориальные предпосылки, обеспечивающие эффективное использование земли, материально -технических средств и рабочей силы на сельскохозяйственном предприятии, что способствует экономии затрат труда на получение и реализацию сельскохозяйственной продукции.

Главным критерием эффективного использования сельскохозяйственных земель является выход продукции с единицы площади. Сами показатели, соответствующие этому критерию могут быть различными. С точки зрения потребителя наибольший интерес представляет энергетическая ценность выращенной на земле продукции, и не просто размер произведенной энергии, но и условия, в которых осуществляется это производство, прежде всего экологические. Поэтому задача приобретает комплексный характер, для решения которой мы предлагаем использовать экономико-математическую модель.

Для решения задачи оптимизации землепользования должны соблюдаться определенные ограничения в отношении элементов структуры сельскохозяйственных угодий (пашня, кормовые угодья и др.), соответствующих природно-климатическим и производственным условиям ведения сельскохозяйственного производства. Кроме того, необходимо учитывать и ряд других требований, обеспечивающих долгосрочную эффективность использования земли.

Нами разработана экономико-математическая модель оптимизации использования земельных ресурсов в сельскохозяйственной организации, ориентированная на комплексное решение основных вопросов эффективного землепользования, на базе моделей, предлагаемых рядом авторов [1].

С этой целью применяется система показателей: технологические показатели, характеризующие степень освоения системы ведения сельского хозяйства; экологические - отражающие характер изменения окружающей среды, связанный с производственной деятельностью организации (сокращение земель, отведенных под сельскохозяйственные угодья, уровень загрязнения земель, снижение плодородия и др.); энергетические показатели (валовое производство обменной энергии, производство обменной энергии на единицу площади). То есть при решении задачи оптимизации землепользования сельскохозяйственной организации сходятся требования этих сфер, а совокупность данных групп показателей отражает целесообразность принятия того или иного решения. Данные положения нами изучены в условиях сельскохозяйственного производства на примере ЗАО «Белгородская зерновая компания». Цель решения задачи - оптимизация величины следующих показателей:

х^ - посевные площади зерновых культур, га; х2 - посевные площади картофеля, га; х3 - посевные площади овощных культур, га; х4 - посевные площади кормовых культур, га; у-[ - урожайность зерновых культур, ц с 1 га; у2 - урожайность картофеля, ц с 1 га; у3 - урожайность овощных культур, ц с 1 га; у4 - урожайность кормовых культур, ц с 1 га. Все ограничения задачи направлены на достижение различных видов эффективности и сформулированы в следующем виде:

I Технологическая эффективность.

1) Площадь пашни. Суммарная площадь посевов не должна превышать площади пашни:

хг + х2+ х3 + х4 < 8.

2) Соблюдение севооборотов. Соотношение площадей отдельных культур должно удовлетворять требованиям севооборотов:

а1<х1/х)<а1. гОе /, / = 1,2,3,4.

II Экологическая эффективность.

1) Баланс питательных элементов в почве.

Вынос из почвы питательных элементов должен быть не выше, чем вносится с удобрениями:

- азота:71Л Х1 <

- фосфора: Р( Х1 < ,

- калия: Щ Х1 < ^.

2) Известкование. Ежегодное внесение извести должно быть не ниже агротехнических норм:

^ >д(Х1 +х1 + х3 + ХА),

3) Внесение органических удобрений на уровне, обеспечивающем сохранение почвенного гумуса, но не более объема выхода в виде побочной продукции животноводства:

IV Энергетическая эффективность. Производство максимального объема обменной энергии:

е1г\х1 + е,и3х3 + е3и3х3 + еЛуЛхЛ _>.¡пах. В ограничениях использованы следующие условные обозначения:

а 1, а I - нижний и верхний пределы соотношения площадей отдельных культур;

- необходимый нижний уровень производства продукции растениеводства для обеспечения потребно-

стей птицеводства и выполнения обязательств по реализации продукции;

Щ - вынос азота из почвы на единицу продукции растениеводства;

Vi - вынос фосфора из почвы на единицу продукции растениеводства;

- вынос калия из почвы на единицу продукции растениеводства;

- площадь известкования пашни;

q - ежегодная минимально необходимая доза известкования с учетом особенностей почв;

О - объем вносимых органических удобрений, т;

, - минимальный и максимальный уровни внесения органических удобрений, т.

Задача решена с помощью метода оптимизации Ньютона с применением табличного процессора MS Excel. Энергетическая оценка произведенной продукции выполнена по методике Н. Г. Первова [2].

По результатам решения задачи оптимизации землепользования данной сельскохозяйственной организации получены следующие технологические показатели эффективности оптимизации структуры посевных площадей (таблица 1). Решение модели показывает, что основные пропорции сельскохозяйственного производства необходимо сохранить при несущественном сокращении посевов гороха и ярового ячменя в пользу озимой пшеницы и кукурузы.

Таблица 1 - Основные технологические показатели оптимизации землепользования в ЗАО «Белгородская

При этом в целом в ЗАО «Белгородская зерновая компания» незначительно возрастут показатели результативности производства. В частности, урожайность культур в результате оптимизации внесения минеральных и органических удобрений вырастет на 3-7 %.

Учитывая большие размеры производства этих основных видов продукции, в целом объем произведенной продукции в хозяйстве возрастет существенно, что повлияет и на экономическую эффективность хозяйственной деятельности.

Ограничения модели, заложенные в условиях задачи, позволят сохранить почвенное плодородие, но для этого объемы вносимых органических удобрений придется немного повысить за счет снижения доли минеральных удобрений. При этом все потребности в органике хозяйство будет удовлетворять за счет побочной продукции собственного птицеводства.

Следует отметить, что решение задачи позволяет увеличить энергетическую продуктивность земельных ресурсов. Это в конечном счете улучшает не только кормовую базу птицеводства, но и выход товарной продукции по всему хозяйству (таблица 2).

Таблица 2 - Экологическая и энергетическая эффективность оптимального решения _

Наименование По факту По решению задачи

Экологическая эффективность

Содержание почвенного гумуса, % 3,6 3,6

Внесено органических удобрений, всего,т 34690 36570

Внесено органических удобрений на 9,4 9,9

1 га пашни, т

Внесено минеральных удобрений, 165 138

всего, т д.в.

в т. ч. азотных 93 95

фосфорных 28 28

калийных 44 15

Внесено минеральных удобрений на 1 га пашни, кг д.в. 44,5 37,2

Известкование, га 180 183

Энергетическая эффективность

Произведено обменной энергии, все- 79,40 80,22

го, млн МДж

Выход обменной энергии в расчете, тыс. МДж: 21,2 21,4

на 1 га сельхозугодий

1 га пашни 21,4 21,6

1 га посевов 21,7 21,9

По результатам оптимизации ресурсы в большей степени направляются в те отрасли, которые обеспечивают более высокий уровень энергетической эффективности.

Данный пример показывает, что при оптимизации землепользования даже таких передовых хозяйств, каким является ЗАО «Белгородская зерновая компания», можно найти резервы роста производства при сохранении плодородия почв и обеспечении экологического равновесия.

Разработанная модель может быть применена к сельскохозяйственным организациям любого типа, включая крестьянские (фермерские) и личные подсобные хозяйства при соответствующей корректировке исходных условий. Предложенная модель может служить математическим инструментом для решения многих актуальных задач, стоящих сегодня перед аграрным производством, которые остро обозначены в статьях многих ученых-экономистов [3, 4].

Список использованных источников

1 Кундиус В.А., Ступичева Я.Г., Кушнарев М.А. Определение стоимости земли с учетом урожайности сельскохозяйственных культур как элемента оценки бизнеса сельхозор-ганизаций // Вестник Алтайского ГАУ. - 2007. - № 9 (35). - С. 81-84.

2 Первов Н. Г. Энергетическая питательность кормов // Кормопроизводство. - 2007. - № 3. - С. 23-24.

3 Шарипов С. А. Повышение экономической эффективности земель сельскохозяйственного назначения // Вестник кадровой политики, аграрного образования и инноваций. - 2010. - № 10. - С. 29-33.

4 Нечаев В., Барсукова Г. Повышать эффективность использования земельных долей // АПК: экономика, управление. - 2009. - № 4. - С. 78-82.

Информация об авторах

Гранкин Владимир Филиппович, доктор экономических наук, профессор кафедры инновационных методов управления социально-экономическими системами ФГБОУ ВПО «Курская ГСХА».

Малинина Марина Владимировна, ассистент кафедры экономики, информатики и математики СОФ НИУ «БелГУ», e-mail: Festy777@yandex.ru

зерновая компания»

Наименование По факту По решению задачи

Всего сельскохозяйственных угодий, га 37450 37450

в том числе: пашня 37080 37080

посевные площади, всего 36570 36570

кукуруза 14360 14000

яровой ячмень 1000 750

горох 120 180

озимая пшеница 21090 21640

Урожайность с.-х. культур, ц с 1 га: кукуруза 60 70

яровой ячмень 27 30

горох 40 42

озимая пшеница 43 55