Повышение эффективности использования орошаемых земель

Для орошаемого земледелия решение вопроса рационального использования земельных ресурсов имеет первостепенное значение, поскольку на орошаемых землях выше урожайность сельхозкультур и она менее подвержена складывающимся в течение вегетационного периода погодным условиям. Кроме этого, затраты на производство продукции на орошаемых землях выше, чем на богарных, что предопределяет необходимость более взвешенного подхода к планированию производства сельхозпродукции и формированию эффективных моделей хозяйствования на орошаемых землях, способствующих повышению конкурентоспособности отрасли.

Оптимизация развития орошения и использования орошаемых земель на уровне оросительных систем, бассейнов рек и регионов относится к так называемому классу «продуктовых» моделей, в которых главную роль играют физические показатели объемов производства продукции; технологические коэффициенты (оросительные нормы, урожайность, допустимая доля отдельных культур или их групп), соответствующие научно обоснованным системам орошаемого земледелия; ресурсные ограничения (ирригационный фонд, водные, материально-технические ресурсы). Моделью могут быть предусмотрены и другие условия (например, трудовые ресурсы), которые на нынешнем этапе обычно не включаются в задачу ввиду их неактуальности или сложности их достоверной оценки. При этом следует иметь в виду, что эти условия могут лишь сужать область возможного решения, но не менять принципиальных результатов. Для поиска оптимального плана размещения сельхозкультур на орошаемых землях используется алгоритм симплексного метода решения задач линейного программирования. Экономико-математическая постановка задачи оптимального использования орошаемых земель дает возможность последовательной оптимизации по нескольким критериям:

- на максимум производства отдельных видов сельскохозяйственных культур или их групп (в натуральном и стоимостном выражении);

- на максимум валового или чистого дохода от производства продукции растениеводства:

где - номер оросительной системы;

– площадь орошения –й культуры на -й оросительной системе;

- чистый доход от производства –й культуры на -й оросительной системе;

- урожайность –й культуры на -й оросительной системе.

Система ограничений модели может иметь блочную структуру. Состав групп ограничений, включаемых в каждом конкретном случае, определяется в зависимости от целей решения задачи. К числу ограничений задачи отнесены следующие:

- площадь орошаемых земель не должна превышать фактического наличия на современном уровне или потенциально возможного на перспективу по каждой оросительной системе;

- объем потребления водных ресурсов в целом по области не должен превышать выделенных лимитов;

- для каждой оросительной системы задается индивидуальный коэффициент полезного действия (фактический - на современном уровне или потенциально возможный - на перспективу);

- объем производства основных видов продукции (зерновые, технические, корма, овощи) не должен быть ниже заданного;

- доля отдельных культур должна находиться в определенных значениях от общей площади посевов, т. е. соответствовать севооборотным требованиям.

Земельные ограничения по ирригационному фонду в целом по Ростовской области представляются следующим образом: суммарная площадь по всем оросительным системам не должна превышать имеющегося ирригационного фонда в Ростовской области:

,

где – площадь ирригационного фонда.

Водохозяйственные ограничения на суммарный забор воды на орошение по бассейну Нижнего Дона: суммарный объем воды, выделяемый всем оросительным системам не должен превышать установленного лимита забора воды из водоисточника. Кроме того, суммарный забор воды на орошение по каждой оросительной системе не должен превышать установленного для неё лимита. В комплексе водопользователей Нижнего Дона орошаемое земледелие является крупнейшим водопользователем по объему безвозвратного водопотребления. Величина забора воды на нужды орошаемого земледелия в среднезасушливый год составляет порядка 10% от среднегодового стока (около 2,5 км³). В засушливые годы этот показатель возрастает, выходя за пределы нормированной величины, и приводит к увеличению дефицита водохозяйственного баланса:

,

где - оросительная норма –й культуры на -й оросительной системе;

- КПД -й оросительной системы;

- лимит водозабора на орошение.

Экономические ограничения на объём финансовых средств, выделяемых на эксплуатацию оросительных систем и освоение свободного ирригационного фонда по каждой оросительной системе: объём финансовых средств, направляемый на расширение ирригационного фонда, не должен превышать имеющихся финансовых ресурсов хозяйствующих субъектов, находящихся в зоне оросительной системы:

,

где - удельный норматив затрат на эксплуатацию оросительных систем;

- имеющиеся финансовые ресурсы хозяйствующих субъектов.

Технологические ограничения содержат группы ограничений по потребности в основных видах сельскохозяйственной техники для возделывания сельхозкультур на орошаемых землях, представленной, главным образом, поливной техникой:

,

где - норматив сезонной нагрузки на -й тип дождевальной машины;

- количество дождевальных машин -го типа;

- общая площадь оросительных систем, поливаемая дождеванием.

К числу основных технологических ограничений относятся ограничения по доле отдельных культур в севообороте:

,

где, - соответственно минимальная и максимальная доли культур в севообороте.

Правые части этой группы ограничений задаются на основе предварительной оценки наличия земельных, водных и других ресурсов. Параметрическое задание объемов этих ресурсов позволяет, изменяя их значения, анализировать эффективность использования одних ресурсов при фиксированных значениях других. Приведённая экономико-математическая модель системы представляет собой стандартную постановку задачи линейного программирования. Наличие экономического блока ограничений, лимитирующего объём финансовых средств, выделяемых на расширение ирригационного фонда, и ограничений, связанных с наличием материально - технической базы для производства сельхозпродукции на орошении, расширяет функциональные возможности модели. Появляется возможность постановки задачи не только оптимального планирования размещения сельхозкультур на орошаемых землях, но и стратегического планирования развития орошения.

В качестве исходной информации используются имеющиеся научно-исследовательские и проектные проработки, статистическая информация. Данные об урожайности, КПД, оросительных нормах, лимитах забора воды определяются как средневзвешенные значения перечисленных показателей по всем оросительным системам.

Интенсивное использование орошаемых земель достигается при внедрении комплекса взаимосвязанных агромероприятий – наиболее продуктивных культур и сортов зерновых, кормовых и овощных культур основного и промежуточного посева; специализированных севооборотов с оптимальной структурой посевных площадей и рациональным чередованием бобовых и злаковых культур; дифференцированной системы обработки почвы и удобрений; оптимального режима орошения и др.

В связи с резким изменением структуры посевных площадей за последние годы особое значение приобретает набор культур в орошаемом севообороте. При его обосновании необходимо учитывать зональные природно-климатические особенности, наличие орошаемых земель в хозяйстве, экономическую эффективность возделывания тех или иных сельскохозяйственных культур, наличие рынков сбыта и переработки произведенной продукции, агроэкологическое значение многолетних трав и бобовых культур. В целом в системе севооборотов должна учитываться возможность расширения спектра сельскохозяйственных культур за счет высокоинтенсивных и высокодоходных. К числу наиболее выгодных культур следует отнести: овощные, рис, ранний продовольственный картофель, зерновую и силосную кукурузу, сою, многолетние бобовые травы и другие кормовые культуры, семеноводческие посевы в объемах, востребованных рынком.

В системе технологических приемов производства сельскохозяйственной продукции важным условием интенсификации производства и повышения плодородия является применение минеральных удобрений на фоне орошения. Особенно это актуально в засушливых регионах, где отдача удобрений на орошаемых землях в несколько раз выше, чем на богарных. Результаты расчетов показывают, что применение удобрений на орошаемых землях способствует получению прибавок урожая озимой пшеницы и кукурузы на зерно от 20 до 50 %, овощных культур - от 30 до 170 %. Полученные прибавки урожая окупают стоимость применяемых удобрений по зерновым культурам в 2-3 раза, кормовым - в 2-10 раз, овощным - в 10-30 раз. Применение минеральных удобрений согласно научно обоснованным регламентам, разработанным для каждой конкретной зоны с учетом условий орошения и правильного чередования культур, позволит повысить продуктивность орошаемой пашни на 70-90 %. При дефиците минеральных удобрений возможно снижение их доз на 20-30 %.

Системы земледелия на орошаемых землях должны иметь явно выраженную почвозащитную направленность. Значительная территория области систематически подвержена воздействию ветровой эрозии. В результате эрозионных процессов наряду с разрушением почвенного покрова ежегодно происходит потеря элементов питания - азота, фосфора и калия в значительно больших количествах, чем вносилось с удобрениями в прежние годы. Системы обработки почвы должны предусматривать сочетание плужной, плоскорезной и поверхностной обработок почвы. Соотношение их в каждой зоне должно определяться в увязке с возделываемыми культурами и почвенно-климатическими условиями и, в первую очередь, с учетом влагообеспеченности территории, уклонов местности и показателей возможной эрозии почвы. Во всех сельскохозяйственных зонах должна применяться минимальная обработка почвы, желательно путем поверхностной обработки под посев озимых культур, плоскорезной обработки на дефляционно-опасных почвах, а также в виде использования комбинированных агрегатов, выполняющих одновременно несколько технологических операций.