Многовариантность исходной информации при оптимизации перехода к запроектированному севообороту



Одной из важных задач в сельском хозяйстве для ведения научно обоснованного земледелия является задача ввода нового севооборота на имеющихся земельных угодьях хозяйства.

Переходные таблицы строятся в несколько приемов, если вводимый севооборот незначительно отличается от ранее используемого, но задача усложняется, если необходимо ввести большой севооборот на территории, занятой большим разнообразием возделываемых культур.

Необходимо составить план перехода к севообороту на несколько лет вперед, чтобы обеспечить выполнение производственной программы хозяйства и постепенно перейти к вводимому севообороту.

Существенную помощь в решении такой задачи может оказать распределительный метод линейного программирования [2, с. 140], принимая каждый отдельный год за отдельную задачу, ее можно решить в несколько этапов.

При этом результаты оптимизации в первый год будут являться исходной информацией для оптимизации на второй год и так далее.

Подобная задача рассмотрена в литературе [1, с. 532]. Где наряду с оптимизацией допускается корректировка исходной информации и результатов каждого этапа оптимизации [3, с. 225, с. 402].

При этом легко можно соблюсти условие, чтобы производительность посевных площадей использовалась наилучшим образом, плодородие почвы сохранялось, культуры всегда размещались по наилучшим предшественникам, планы хозяйства выполнялись на всех этапах ввода нового севооборота.

Для решения задачи необходимо определить предшественников для культур, план размещения культур на оптимизируемый год и балльную оценку предшественников [1, с. 534].

В нашей задаче хозяйство, имея посевную площадь 1755 га планирует ввести девятипольный севооборот:

− Пар занятый 100 га и пар чистый

− Озимые

− Картофель 120 га и кукуруза

− Яровые зерновые с подсевом многолетних трав

− Многолетние травы 1 года

− Многолетние травы 2 года

− Озимые

− Озимые

− Кукуруза.

Площади полей в севообороте будут варьировать от 184 до 215 га. На этой площади в предыдущем и текущем году размещалось 30 участков, занятых планируемыми культурами, а кроме того угодьями только распаханными или освоенными, посевами многолетних трав и озимых. Каждому предшественнику дана балльная оценка от 0 до 4.

Анализ предыдущих и текущих посевов показал, что сумма баллов по предшественникам составляет 4898. Это не максимально возможное, так как на некоторых участках не соблюдается использование наилучшего предшественника. Если бы оптимизация проводилась после предыдущего года, то в текущем году при соблюдении производственных планов можно было разместить культуры наилучшим образом с суммой баллов по предшественникам 6554.

Подготовка исходной информации для первого этапа оптимизации заключается в корректировке текущих посевов.

Корректировка позволяет на двух полях ввести поля севооборота при этом сумма баллов снизится на 24 балла, что составляет всего 0,5 % и не является существенным.

На 1 поле в текущем году размещены распаханные дороги (1 га) и озимые (189 га), логично принять это поле полностью за севооборотное — озимые. В предшествующем году на этом поле были многолетние и пары. Пятое поле, на котором в предыдущем году были озимые, пары и многолетние, в текущем возделывались озимые на 182 га и на 11 га многолетние прошлых лет и распаханные прочие угодья, можно так же включить в севооборот как озимые.

Исключение этих двух полей предшественников необходимых для оптимизации получаем сумму баллов 4134, то есть на 740 баллов меньше. Количество участков уменьшится до 24. Из предшественников исключим участки, после которых однозначно будут следовать культуры. Это участки с яровыми с подсевом многолетних трав, это многолетние травы 2 года и прошлых лет, что приведет к сокращению предшественников еще на 3 участка. Для оптимизации останется 21 участок.

Каждого предшественника для каждой планируемой культуры оценим в баллах.

Планируемый севооборот предполагает размещение на своих полях культур площадью не менее: озимые — 552 га, картофель — 120 га, кукуруза — 248 га, яровые зерновые с подсевом многолетних трав — 184 га, пар занятый — 100 га, пар чистый — 84 га. Многолетние травы будут определяться яровыми зерновыми с подсевом многолетних трав, поэтому в планах не учитываются.

Планы на первый год необходимо скорректировать, поскольку уже в текущем году два поля можно считать соответствующими полям севооборота.

В планируемом севообороте три поля озимых, предшественники показывают, что озимые могут быть любыми, необходимо решить какие из них мы вводим в севооборот уже в текущем году. Возможны три варианта решения этого вопроса:

− 1 вариант — 1 поле — озимые после паров, 5 поле — озимые после многолетних трав;

− 2 вариант — 1 поле — озимые после паров, 5 поле — озимые после озимых;

− 3 вариант — 1 поле озимые после многолетних, 5 поле — озимые после озимых.

В каждом варианте набор предшественников будет одинаков, но планы размещения культур будет различаться.

Так, в 1 варианте на планируемый год известно, что гарантированно будут возделываться: на 1 поле картофель и кукуруза, на 5 поле — озимые после озимых. Следовательно на этот год необходимо запланировать: озимые — 368 га, кукуруза — 184 га, картофель — 0, яровые зерновые –184 га, пар занятый — 100 га и пар чистый — 84 га. Многолетние травы будут определяться яровыми с подсевом многолетних трав.

Во 2 варианте на планируемый год известно, что гарантированно будут возделываться: на 1 поле картофель с кукурузой и на 5 поле — кукуруза, следовательно необходимо будет разместить не менее: трех полей озимых — 552 га, кукурузу и картофель не требуется 0, яровые — 184 га, пар занятый 100 га и пар чистый 84 га.

В 3 варианте гарантированно будут возделываться: на 1 поле озимые после озимых и на 5 поле — кукуруза, следовательно необходимо будет разместить — озимых — 368 га, кукурузы — 64 га, картофеля 120 га, яровых зерновых — 184 га, пар занятый — 100 га, пар чистый 84 га.

Анализ показывает, что решение транспортной задачи дает множество оптимальных решений и можно выбрать наиболее приемлемые результаты или пойти по нескольким вариантам.

Было проведено многократное решение первой оптимизации по каждому варианту и выявлено, что в 1 и 3 вариантах максимальное значение целевой функции выше и составляет 4507, а во втором только 4457. Эти результаты значительно превышают сумму баллов в текущем году по оставшимся для оптимизации участкам, соответственно на 373 и 322 балла, поэтому в разработку будут приняты все варианты.

В первом варианте, в можно ввести в севооборот на 2 поле озимые после паров и на 8 поле яровые с подсевом многолетних трав — это вариант 1а, а можно озимые после паров и кукурузу — вариант 1б (табл. 1, 2).

Таблица 1

Культуры, введенные всевооборот (вариант 1а)

№поля	Культура в 1 год	Культура во 2 год
	По итогам корректировки в текущем году:
1	Картофель + кукуруза	Яровые зерновые с подсевом многолетних трав
5	Озимые после озимых	Кукуруза
	По результатам первой оптимизации:
2	Озимые после паров	Картофель + кукуруза
8	Яровые зерновые с подсевом многолетних трав	Многолетние травы 1 года пользования

Таблица 2

Культуры, введенные всевооборот (вариант 1б)

№поля	Культура в 1 год	Культура во 2 год
	По итогам корректировки в текущем году:
1	Картофель + кукуруза	Яровые зерновые с подсевом многолетних трав
5	Озимые после озимых	Кукуруза
	По результатам первой оптимизации:
2	Озимые после паров	Картофель + кукуруза
8	Кукуруза	Пар занятый + пар чистый

Оптимизация второго исходного варианта позволяет ввести в севооборот только озимые после озимых на 2 поле — вариант 2а или озимые после многолетних — вариант 2б (табл. 3, 4).

Таблица 3

Культуры, введенные всевооборот (вариант 2а)

№поля	Культура в 1 год	Культура во 2 год
	По итогам корректировки в текущем году:
1	Картофель + кукуруза	Яровые зерновые с подсевом многолетних трав
5	Кукуруза	Пар занятый + пар чистый
	По результатам первой оптимизации:
2	Озимые после озимых	Кукуруза

Таблица 4

Культуры, введенные всевооборот (вариант 2б)

№поля	Культура в 1 год	Культура во 2 год
	По итогам корректировки в текущем году:
1	Картофель + кукуруза	Яровые зерновые с подсевом многолетних трав
5	Кукуруза	Пар занятый + пар чистый
	По результатам первой оптимизации:
2	Озимые после многолетних	Озимые после озимых

Оптимизация третьего исходного варианта позволяет ввести в севооборот только озимые после паров на 2 поле — вариант 3а или озимые после многолетних — вариант 3б (табл. 5, 6).

Таблица 5

Культуры, введенные всевооборот (вариант 3а)

№поля	Культура в 1 год	Культура во 2 год
	По итогам корректировки в текущем году:
1	Озимые после озимых	Кукуруза
5	Кукуруза	Пар занятый + пар чистый
	По результатам первой оптимизации:
2	Озимые после паров	Картофель + кукуруза

Таблица 6

Культуры, введенные всевооборот (вариант 3б)

№поля	Культура в 1 год	Культура во 2 год
	По итогам корректировки в текущем году:
1	Озимые после озимых	Кукуруза
5	Кукуруза	Пар занятый + пар чистый
	По результатам первой оптимизации:
2	Озимые после многолетних	Озимые после озимых

Таким образом, после первой оптимизации только исключением из модели введенных в севооборот полей можно получить 6 вариантов, которые будут исходными для второй оптимизации. Кроме этого, существует множество вариантов, которые связаны с различным размещением остальных культур на отдельных участках. Приведут ли эти варианты к разным результатам? Требуется много раз просчитать варианты модели, чтобы прийти к правильному решению. Следует ли принять за обязательное условие не допускать снижения суммы баллов. Если же допустить снижение суммы баллов на 0,5–1 %, то вариантов будет еще больше.

Литература:

1. Волков С. Н. Землеустройство. Экономико-математические методы и модели. Т. 4. — М.: Колос, 2001. — 691 с.
2. Исследование операций в экономике: Учебное пособие для вузов / Н. Ш. Кремер, Б. А. Путко, И. М. Тришин. М. Н. Фридман; под ред. проф. Н. Ш. Кремера. — М.: ЮНИТИ — 2004. — 407 c.
3. Математическое моделирование экономических процессов в сельском хозяйстве / Гатаулин А. М., Гаврилов Г. В., Сорокина Т. М. и др.; Под ред. А. М. Гатаулина. — СПБ.: ООО «ИТК ГРАНИТ», 2009. — 432 с.