Лунёв Д.В., Умрихина И.С., Гулая О.В. Оптимизация режимов

.
13-14, 2006 .
201
УДК 631.6:626.8
Лунёв Д.В., старший преподаватель, Умрихина И.С., Гулая О.В., студентки группы ГМ-401
Национальная академия природоохранного и курортного строительства
Оптимизация режимов орошения сельскохозяйственных культур.
Г
У
О
В
л
ум
я
а
.р
и
,И
хС
Л
В
н
Д
а .ун
в
ё
Произведена оценка влияния режимов орошения сельскохозяйственных культур на объём и качество их
урожайности. Определены направления оптимизации режимов орошения.
Оросительная норма, поливной режим, урожайность сельскохозяйственных культур, экономическая эффективность, окупаемость, капитальные затраты, себестоимость продукции, оптимальный урожай.
Крым обеспечен собственными водными ресурсами на 15-20% от потребности. При этом
интенсивное ведение сельскохозяйственного производства в регионе напрямую связано с орошением земель. Среди мер, обеспечивающих эффективное использование поливной воды можно
выделить следующие:
· применение экономичных способов полива;
· улучшение регулирования бассейнового стока;
· автоматизация полива;
· совершенствование подачи поливной воды;
Актуальной также является проблема экономии воды при расчете подачи ее на поля орошения. При расчете оптимальных поливных режимов и планируемой по объему и качеству урожайности орошаемых культур важно правильно оценить оросительные нормы воды.
В результате многочисленных исследований условий произрастания различных сельскохозяйственных культур, возделываемых в различных почвенно-климатических зонах, установлены зависимости размера получаемого урожая (У) от объема поданной на 1 га орошаемой площади оросительной нормы воды (М), т. е. построены кривые функции У=f(M) (рис.1)
Рис.1
Следует заметить, что общий характер выпуклой кривой У=f(M) будет идентичен для всех
орошаемых культур, так как с увеличением оросительной нормы воды до определенного объема
значительно повышается урожай орошаемой культуры до максимального значения Уmax (рис.1, точка УA). При дальнейшем увеличении оросительной нормы воды (относительно точки МA) урожай, особенно при близком залегании грунтовых вод, не только не увеличивается, но даже снижается. Это объясняется тем, что на урожае культур отрицательно сказывается как недостаток в почве влаги, так и ее избыток.
202
.
13-14, 2006 .
Выбрав заранее ту или иную точку на кривой зависимости урожая культур от оросительной
нормы воды У(М) и поддерживая заданный режим орошения, можно получить заданную урожайность и планируемый объем валовой продукции. Главное значение при этом имеет правильный
выбор оптимальной точки на кривой У=f(M), то есть надо определить экономически наиболее
эффективное соотношение урожая и оросительных норм воды.
При выборе указанной точки на кривой У(М) следует иметь в виду, что осуществление поливного режима, обеспечивающегомаксимальный урожай, далеко не всегда экономически выгодно,
особенно для районов с недостаточной водообеспеченностью, низким техническим уровнем оросительных систем и распределения воды на поле. Это объясняется тем, что при повышении урожая культур до максимального значения на последнем этапе кривая зависимости У=f(M) значительно выполаживается, что приводит к резкому увеличению удельного расхода воды и связанных с ним затрат на единицу прибавки урожая.
На рис.2 показано, что при повышении урожая условной культуры на последнем этапе на
10%, объем оросительной воды возрастает на
80%. Естественно, что такой расход воды для
столь незначительного прироста урожая в районах с недостаточной водообеспеченностью
будет малоэффективным. Кроме того, экономически далеко не всегда оправдываются затраты
на транспортирование и распределение дополнительного объема воды в случае низкого технического уровня орошаемого земледелия. В
связи с этим в практике орошения для районов
с недостаточной водообеспеченностью источников в отдельных случаях рекомендуется использовать второй вариант поливного режима:
полив орошаемых культур из расчета минимума
удельного расхода воды на единицу получаемой
продукции, т.е. из расчета М/ Уmin.
Известно, что каждая кривая зависимости
Рис.2
урожая от объема оросительной нормы воды
имеет экстремум функции М/У= f (У), т.е. точку с минимальным удельным расходом воды на единицу производимой продукции (рис.2). Точка минимума В функции М/У= f (У) соответствует
урожаю Ув.
Минимальное значение этой зависимости для данной культуры и условий ее возделывания
находится на большом расстоянии по оси урожая от точки Уmax в ту или другую сторону относительно точки В влечет за собой увеличение удельного расхода воды на единицу производимой
продукции.
Таким образом, орошение сельскохозяйственных культур можно вести в 2 вариантах с учетом
минимума удельного расхода воды на единицу продукции и максимального урожая. При этом
режим орошения по минимальным удельным расходам воды (в точке В) позволяет добиться максимума валового сбора урожая в случае дефицита оросительной воды. И, наоборот, значительно
ниже будет общий валовой сбор урожая по сравнению с максимальным урожаем культуры в условиях достаточной водообеспеченности.
Выбор оптимальных величин урожая и оросительной нормы воды следует вести с учетом
таких обобщающих показателей, как себестоимость единицы продукции и срок окупаемости капитальных вложений.
Прежде чем приступить к исследованию зависимостей между урожаем, оросительной нормой воды, себестоимостью продукции и сроком окупаемости продукции, разложим общую сумму
затрат З, связанных с орошением, обработкой и уборкой урожая с одного гектара, на 2 составляющие:
.
13-14, 2006 .
203
1. постоянную часть затрат, не зависящих от размера подаваемой на поле оросительной нормы
воды;
2. переменную сумму затрат, являющихся функцией от размера оросительной нормы воды З=f(М);
К отдельным элементам общей суммы постоянных затрат можно отнести значительную часть
затрат на эксплуатацию оросительных систем, амортизационные отчисления, затраты на вспашку
почвы и посев культуры и т.п.; к элементам переменной суммы затрат относим затраты на полив
орошаемых культур, предполивную и послеполивную обработку почвы, уборку урожая и др.
Удельное изменение затрат постоянной части в зависимости от урожая культур можно представить в виде функции С = f (У). При этом чем выше урожай орошаемой культуры, тем нижее
абсолютная величина этих затрат на единицу продукции. А это означает, что для данной группы
затрат наилучшим вариантом поливного режима является вариант с максимально возможный
урожаем, так как в данном случае величина С в себестоимости продукции С достигает минимума.
С другой стороны, удельная величина переменной суммы затрат, представленная функцией
С = f (У), с увеличением или уменьшением оросительной нормы воды, а следовательно и урожаев, возрастает относительно точки М/У -минимум.
Минимальное значение суммы переменных затрат в себестоимости единицы продукции Сmin
совпадает по оси урожая с точкой В (М/Уmin ) или находится в непосредственной близости от нее.
На рис. 3 кривые зависимости размера удельных постоянных затрат на единицу продукции от
урожая С (У) изображеены штрихпунктирной линией, переменной части затрат С (У)- штриховой,
а суммарное значение (себестоимость продукции) С ( С + С ) = f (У)- сплошной линией.
Анализируя различные группы затрат одной и той же себестоимости продукции, видим,
что одна часть затрат (переменная) имеет свой
минимум в точке b , т.е. совпадает с точкой минимального расхода воды на единицу производимой продукции; минимум же второй (постоянной) суммы затрат соответствует точке Уmax.
Отсюда минимум себестоимости продукции или
экстремум функции С = (У) будет находиться
между этими точками. Итак, под воздействием
кривой удельных постоянных затрат (см. рисунок) кривая себестоимости единицы продукции
С= f(У) имеет минимум в точке С, которая несколько смещена по оси урожая У в сторону Умах
относительно точки В. Однако орошение сельскохозяйственных культур на уровне минимальной себестоимости ( С min ) еще не является экономически наиболее эффективным вариантом.
При сопоставлении вариантов показатель
Рис.3.
себестоимости без соизмерения его с объемом
производимой продукции не может достаточно верно характеризовать эффективность мероприятия и срок окупаемости капитальных вложений. Необходимо учесть и размер урожая производимой продукции, т.е. сравнить темпы повышения себестоимости единицы продукции (относительно точки Сmin ) с темпами прироста урожая.
На рис.4 показана кривая зависимости размера экономического эффекта, исчисленного в
виде разницы между денежным выражением стоимости продукции и ее себестоимостью, от урожая орошаемой культуры: построена кривая Э = (Ц - С )*У. Кривая Э = f (У ) имеет более выраженный экстремум с точкой D , значительно смещенной по оси урожая орошаемой культуры в сторону
точки Умах.
204
.
13-14, 2006 .
Отклонение от точки Уд в ту или другую сторону по оси урожая орошаемой культуры У
снижает размер экономического эффекта. Применение же оросительной нормы, соответствующей
урожаю, находящемуся за пределами диапазона, ограниченного точками У1 и У2 , не только не
даст положительного эффекта, но и принесет убытки.
Вычисленные таким образом оптимальные оросительные нормы для отдельных культур могут быть использованы в качестве исходных величин оптимизации поливных режимов в целом
для оросительной системы.
ВЫВОДЫ:
Рис. 4.
1.Наивысшая продуктивность не является
единственным критерием оптимальности. На
определенной стадии развития растений некоторый дефицит влаги не только не вреден,
но может играть даже положительную роль,
сокращая, например, длительность вегетационного периода или улучшая качество продукции. Однако во всех случаях дефицит влагообеспеченности не должен превышать некоторое предельное значение, так как дальнейшее
его увеличение ведет к существенному замедлению роста и развития растений, в конечном итоге снижая не только урожай, но и другие показатели эффективности посевов.
2. При оптимизации режимов орошения
сельскохозяйственных культур следует в обязательном порядке учитывать оптимальное
соотношение между количеством подаваемой
на орошение воды, себестоимостью единицы
продукции и сроком окупаемости капитальных вложений.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Саноян М.С. Агрометеорологические и агрофизические принципы и методы управления влагообеспеченностью посевов. – Л.: Гидрометеоиздат, 1982.- 296 с.
2. Закусилов Н.А. Автоматизация оросительных систем и её экономическая эффективность. – Фрунзе: Илим, 1975. – 165 с.
3. Мелиорация и водное хозяйство. 6. Орошение: Справочник/Под ред. Б.Б. Шумакова. – М.: Агропромиздат, 1990.- 415 с.