Наукові основи моделювання екологічно збалансованих агроекосистем України

Організаційно-економічні та екологобезпечні заходи з оптимізації стану агроекосистем. Оптимізаційне моделювання в агроекології використовується для знаходження оптимального (найефективнішого у певному сенсі) стану виробництва (за деяким критерієм, наприклад, максимуму продуктивності агроекосистеми, мінімуму грошових витрат та ін.) за обмеженого ресурсозабезпечення за умов збереження екологічного стану регіону (збереження чи підвищення родючості ґрунтів, зменшення чи припинення ерозії, підтримки здатності агроекосистеми до самовідновлення, зменшення частки мінеральних речовин, що виноситься з урожаєм та ін.). Як окремий підрозділ оптимізаційного моделювання виділено розподільчі (транспортні) задачі, що є чи не найбільш розповсюдженими в аграрному виробництві, бо за статистикою не менше ніж 80 % сільськогосподарської продукції один чи кілька разів перевозиться на відстані не менше ніж 5 км.

Постійний розвиток АПК України передбачає забезпечення екологічно безпечної і економічно збалансованої взаємодії трьох сфер міжгалузевої кооперації: виробництва засобів виробництва для сільського господарства; власне самого сільського господарства; сфери збирання, заготівлі, переробки, збереження та транспортування сільськогосподарської продукції. Однією з умов стійкого функціонування АПК для України постає досягнення оптимального співвідношення вартості продукції усіх трьох складових.

Таким чином, на сучасному рівні розвитку аграрного виробництва основним має бути не спостереження й констатація фактів погіршення стану довкілля в результаті застосування хіміко-техногенних ресурсів, а запобігання можливим негативним наслідкам шляхом впровадження науково-обґрунтованих екологічних технологій, в основі яких лежить система екологічної безпеки довкілля й здоров'я людей. Для забезпечення збалансованого розвитку сучасних аграрних виробничих систем різних форм власності в умовах перехідного періоду й зменшення залежності від техногенних факторів виникає проблема їхньої часткової заміни альтернативними та поновлюваними енерговитратними заходами, що базуються на природних процесах самовідновлення.

У процесі дослідження нами розроблені та пройшли відповідну апробацію зональні оптимізаційні моделі за наступними напрямками:

• еколого-економічна оптимізація у рослинництві (визначення оптимальної структури посівних площ; модель оптимального використання ріллі; оптимізаційна модель сівозміни та ін.);

• моделювання виробничих систем у тваринництві (визначення оптимальної структури стада ВРХ; оптимальне планування обороту стада ВРХ; оптимізація раціонів годівлі тварин);

• моделювання спеціалізованих задач аграрного виробництва (підвищення ефективності використання наявних технічних засобів; оптимізація використання матеріалів; моделювання транспортної (розподільчої) задачі; задачі управління запасами).

Для автоматизації розв`язання таких задач представлено алгоритми їх формалізації на ЕОМ у середовищі електронних таблиць Microsoft Excel із залученням таких спеціалізованих засобів, як пошук рішення Назви засобів наводяться мовою оригіналу, в даному випадку російською мовою., Підбір параметра, функцій обробки масивів та ін.

На рис. 7 представлено приклад комп`ютерної моделі оптимізації використання у господарстві двох видів добрив - мінеральних та біологічних для отримання додаткової продукції рослинництва.

Рис 7. Представлення моделі у середовищі Microsoft Excel із розв`язанням за допомогою засобу "Поиск решения".

Еколого-математична модель цієї задачі має вигляд:

Z = c_jx_j max (j J)

за умов дотримання: балансу площі ріллі; балансу мінеральних, органічних та біодобрив; бездефіцитного балансу гумусу;

обмежень за питомою вагою площ посіву окремих культур; обмежень щодо використання виробничих ресурсів; обмежень щодо виробництва гарантованих обсягів продукції (x_j - площа посіву j-тої культури; c_j - коефіцієнт виходу продукції j-тої культури). Критерієм оптимізації є отримання додаткової кількості продукції рослинництва. Модель побудована на математичній теорії лінійного програмування і ефективно розв`язується симплекс-методом із штучним базисом.

У результаті оптимізації використання добрив отримано приріст валового збору врожаю зерна у господарстві у розмірі 12646,96 ц. Використання еколого-математичної моделі дозволило одночасно підійти до вирішення двох проблем - відтворення ґрунтової родючості та підвищення продуктивності рослинництва, що дозволяє повніше використовувати внутрішній відновлюваний потенціал господарства, що і визначає стійкість агроекосистеми.

Опрацювання оптимальних варіантів розроблених моделей надало можливість за рахунок удосконалення виробничої структури за обмежених ресурсів збільшувати обсяг отриманої продукції на рівень від 4,5 до 19,1 % при одночасному зменшенні суми використаних фінансових коштів на 12 % та зниженні собівартості на 4-7 %; тобто при мінімальних витратах не тільки отримувати додаткову продукцію та надходження, а й максимально забезпечувати відновлення природних ресурсів, а також планувати та забезпечувати гармонійний розвиток усіх складових агросфери.

Доведено, що формування конкурентоспроможної, екологічно безпечної виробничої системи повинно здійснюватися на основі науково-обґрунтованого планування збалансованого розвитку всіх галузей і секторів виробничого циклу з одержанням максимального економічного ефекту та раціонального використання отриманого прибутку.

Визначення тенденцій розвитку агроекосистем та прогнозування їх подальшого функціонування. Використання методів прогнозування в аграрній сфері на сучасному етапі є одним із найефективніших методів дослідження динамічних агроекономічних систем і знаходження найбільш оптимальних форм розв`язання існуючих проблем, що дозволяє проаналізувати кількісні характеристики предметів як у статичному, так і динамічному режимах, широко використовуючи при цьому електронно-обчислювальну техніку.

Поєднання можливостей сучасних програмних продуктів та стандартних математичних методів дозволяють не тільки автоматизувати, уніфікувати, значно полегшити та прискорити проведення аналізу статистичних даних щодо діяльності підприємства чи проведених польових дослідів, але й зменшити похибки розрахунків та імовірність їх появи, а отже, підвищити ефективність функціонування аграрного підприємства та створити передумови для еколого-економічного аналізу взаємозалежностей природних і антропогенних факторів агроекосистеми, виявлення тісноти їх зв`язку та прогнозування їх подальшого розвитку.

Прогнозно-балансове моделювання використовується для знаходження тенденції розвитку системи, визначення її станів рівноваги (збалансованості) та передбачення варіантів подальшого розвитку. Саме ці методи надають можливість для вивчення динаміки функціонування об`єкту та передбачення сценаріїв розвитку у майбутньому, що надає підґрунтя для прий-няття ефективних рішень (як при стратегічному чи тактичному планування розвитку аграрного підприємства, так і при складанні плану наукових досліджень чи інших заходів).

Для проведення прогнозного моделювання у дослідженні представлено такі сучасні методи, як: методи прогнозування, що базуються на усередненні (простому, ковзному, зваженому); згладжувальні методи (просте експоненційне згладжування та згладжування із урахуванням тренду); методи сезонного прогнозування (мультиплікативна декомпозиція та ін.); регресійний аналіз (одно- і багатофакторний, лінійний, нелінійний та ін.). Для кожного з методів наведено методологію використання, алгоритм автоматизації на ПЕОМ та загострено увагу на специфіці аграрного виробництва і особливостях розв`язання практичних задач сільськогосподарського виробництва чи проведенні наукового передбачення.

Для автоматизації розв`язання моделей рекомендовано використання надбудови Пакет анализа (з представленням особливостей окремих його засобів прогнозування), засобу Поиск решения, графічного пакету та окремих спеціалізованих функцій і можливостей, у т. ч. функцій обробки масивів. Усе це дозволяє зробити прогноз максимально вірогідним, з найменшою похибкою прогнозування та з найбільшою точністю передбачення і відповідністю прогнозованому явищу.

Верифікація моделей на базі аграрних підприємств Полтавської області показала, що при прогнозуванні часових рядів із характерним трендом найбільшу вірогідність мали моделі, що базувалися на методі Хольта. Тобто, якщо у динамічному ряді існує тенденція до зростання, то поряд із оцінкою поточного рівня необхідно зробити й оцінку нахилу.

У методиці Хольта згладжуються безпосередньо значення рівня і нахилу, причому для кожного з них використовуються різні константи згладжування. Метод базується на трьох рівняннях:

, де

L_t = y_t + (1 ) (L_t-1 + T_t-1), T_t = (L_t L_t-1) + (1 ) T_t-1

(y_t - реальне, - прогнозоване значення). Значення констант згладжування б і в знаходяться у межах від 0 до 1 і визначається шляхом мінімізації похибки прогнозування. Метод Хольта дозволяє прогнозувати на k періодів часу вперед. Змінна L_t вказує на довгостроковий рівень значень чи базове значення даних часового ряду (нова згладжена величина). Змінна T_t вказує на можливе зростання чи спадання значень за один період (оцінка тренду).

Особливе значення для аграрного виробництва набувають також методи прогнозування з урахуванням явища сезонності. Існує кілька методів для оцінки сезонних варіацій, які спочатку оцінюють і прибирають тренд, а потім згладжують нерегулярну компоненту. При цьому можна вважати, що дані, які залишилися, будуть вміщувати лише сезонні варіації. При використанні моделей мультиплікативної декомпозиції використовується популярний метод оцінки сезонних варіацій - віднесення до ковзного середнього.

Використання цього методу є доцільним при виявленні сезонності факторів зовнішніх умов при прогнозуванні очікуваного урожаю. Результати сезонного аналізу доцільно використовувати для урахування впливу агрокліматичних умов на розмір та якість врожаю сільськогосподарських культур, прогнозування попиту на сільськогосподарську продукцію протягом року, оцінки поточного стану аграрного підприємства (з урахуванням рівня виробництва, обсягів продаж, перевезень та ін.), а також із метою планування сільськогосподарського виробництва та прогнозування урожаїв.

Так, при вивченні тенденції зміни основних кліматичних показників у Полтавській області, виявлено, що в регіоні наявна тенденція до потепління клімату. Швидкість зростання середньорічної температури у регіоні складає 0,016С на рік, що з 1947 по 2005 рік склало близько 1,1 С.

Еколого-економічне прогнозування слід розглядати як необхідний і важливий науково-аналітичний етап загального процесу планування з метою обґрунтування тенденцій розвитку соціально-еколого-економічних процесів та окреслення проблем, що необхідно вирішити в майбутньому.

Дослідження організаційно-управлінських задач щодо еколого-економічних об'єктів, що функціонують в умовах невизначеності чи конфлікту. У розділі розглянуто основні аспекти розробки та прийняття управлінського рішення в аграрному виробництві. Наводяться різноманітні підходи до класифікації рішень, що приймаються в умовах визначеності, невизначеності та конфлікту, а також основні вимоги, що висуваються до ефективних і результативних рішень на сучасному етапі. Розглядаються особливості урахування проблем навколишнього середовища та сталого розвитку в процесі прийняття рішень. Зроблено аналіз існуючих систем підтримки прийняття рішень та можливостей їх застосування в агроекології.

Встановлено, що у сільськогосподарському виробництві досить ефективним є використання теорії ігор (так званих "ігор з природою"), яка надає можливість обрати з певного переліку можливих варіантів найбільш ефективний план дій за невизначених зовнішніх умов (природних чи економічних). Характерною особливістю відповідних моделей є розробка математичного апарату з прийняття рішень в умовах так званої природної невизначеності. Функція гри визначалася за формулою:

,

де х ₁, х ₂,… х_m; у ₁, у ₂,… у_n ймовірності (частоти), з якими слід обирати відповідні чисті стратегії, - матриця гри.

Розглянуто методологію постановки задачі теорії ігор у рослинництві та її розв`язання у чистих та змішаних стратегіях із використанням можливостей ЕОМ. Наведено приклади реальних моделей для конкретних виробничих ситуацій, а також особливості їх розв`язання графічним способом чи зведенням до задачі лінійного програмування.

Окремо представлено особливості прийняття рішень в тваринництві. Модель розраховує оптимальний кормовий раціон для корів, що дозволяє в умовах коливань температури у приміщенні у певних межах незалежно від температури, що встановилася, отримувати надій не нижчий гарантованого рівня. Тобто, за наявності n раціонів різної поживності, щоб гарантувати надій молока не нижчий певного значення при температурі, яка змінюється в межах від t₁ С до t₂ С, необхідно скласти кормосуміш у відношенні x₁ : x₂: …: x_n. Модель ефективно реалізується на ПЕОМ.

Таким чином, використання математичного апарату теорії ігор є доцільним і може знайти досить широке застосування у сільськогосподарському виробництві, бо дозволяє суттєво зменшити рівень невизначеності при прийнятті управлінських рішень з метою забезпечення цілеспрямованих дій по одержанню достатньої кількості сільськогосподарської продукції за різних (не передбачуваних) природних умов із урахуванням екологічного та економічного факторів виробництва. Переваги даного підходу полягають, як це не дивно, у його песимістичності, а саме - модель дозволяє знайти найкращий гарантований результат із найгірших можливих варіантів. Підприємство має змогу обрати стратегію вирощування культур, технологію обробітку, умови утримання тварин, стратегію розвитку підприємствах і т. п., які за будь-яких зовнішніх умов надаватимуть можливість отримати хоч і не найвищий, але гарантований прибуток.

У цьому ж розділі подано основи теорії масового обслуговування (ТМО), використання якої приносить помітний ефект при плануванні масового використання техніки у період польових робіт, розміщенні чи перевезенні урожаю, запчастин, добрив чи ін. ТМО використано для встановлення залежностей між характером потоку заявок, числом каналів (серверів), їх продуктивністю, правилами роботи й успішністю (ефективністю) обслуговування.

Ймовірність (Р ₀) вільного стану всіх каналів обслуговування розраховано за формулою:

де f - приведена щільність потоку заявок; К - число зайнятих каналів (0 К n).

Приведену щільність потоку заявок (f) визначено за формулою:

f = л / ,

де л - інтенсивність потоку заявок, тобто кількість заявок за 1 год.; - пропускна здатність одного каналу обслуговування (число виконання заявок 1 каналом за 1 год.)

Використання математичного апарату ТМО для розглянутої виробничої ситуації дозволило зменшити ймовірність створення черги в очікуванні обслуговування в 1,96 рази, а загальну суму втрат від простою зернових комбайнів і вантажних автомобілів зменшити практично втричі, тобто економія на втратах становила 65,5 %.

ВИСНОВКИ

1. Показано, що раціональне ведення сільськогосподарського виробництва можливе лише за умов безперервного агроекологічного моніторингу еколого-економічних показників аграрного виробництва, агрохімічних особливостей ґрунту, стану рослин і тварин як на регіональному, так і локальному рівнях (окреме господарство, ландшафт, поле).

2. Результатами екологічного моніторингу стану зональних агроекосистем Полтавщини показано, що ґрунти Полтавщини містять, в середньому, 3,4 % гумусу (в ґрунтах Карлівського, Машівського та Чутівського районів його вміст складає більше 4 %), є сприятливими для вирощування більшості сільськогосподарських культур, і можуть бути оцінені в 5 балів за 7-бальною шкалою. За останні 5 років середньорічні втрати гумусу досягають 0,96 т/га, що становить близько 0,25 %.

3. Для отримання конкурентоздатної сільськогосподарської продукції, ефективного господарювання та збільшення прибутку забезпеченість ріллею на душу населення в Полтавській області слід довести до 0,75 га і менше. Для цього необхідно вивести з інтенсивного обробітку та законсервувати схилові (>3°), деградовані та малопродуктивні землі; у кожному господарстві виокремити ґрунти, що придатні для мінімізації обробітку ґрунту і підтримувати їх у культурному (чистому від бур'янів) стані.

4. Встановлено, що у значній кількості господарств Полтавської області протягом останніх трьох років надавалася перевага культурам, які не виснажують ґрунт, збагачують його поживними речовинами, є економічно вигідними, високоліквідними. Так, у 2004 р. сою вирощували на площі 54 тис. га, у 2005 р. - понад 78,0 тис. га і вироблено понад 70 тис. тон її зерна. В 2005 році в області отримано понад 2,85 млн. тон зерна, при середній урожайності 31,3 ц/ га.

5. У результаті дослідження еколого-економічних характеристик аграрних формувань різної форми власності Полтавського регіону встановлено, що в цілому по області розширюються посіви сидеральних культур (у 2004 р. - 6,5 тис. га), що дає змогу додатково внести в ґрунт 10 тис. тон органічної маси; широко використовується побічна продукція рослинництва (солома зернових культур, стебла кукурудзи, гичка цукрових буряків) в межах 700 тис. тон на рік, що рівноцінно 2,8 млн. тон гною; хімічна меліорація ґрунтів проводиться відходами цукрової промисловості - дефекатом, що у порівнянні із фосфогіпсом виключає забруднення ґрунту фтористими сполуками.

6. Внесення соломи на добриво та заорювання стерні дає в умовах Полтавської області додатково, у перерахунку згідно нормативу, до 10-15 т/га гною, або 400-600 кг/га гумусу щорічно, що близько до його втрат за такий же термін.

7. Показано, що надзвичайно важливим для призупинення негативних процесів, що відбуваються у сучасних агроекосистемах і сільськогосподарських ландшафтах, та створення передумов для їх збалансованого розвитку є еколого-математичне моделювання агроекосистем різного рівня від особистих господарств до великих аграрних формувань, прогнозування розвитку агроекосистем, впровадження методів оптимізації структури агроландшафтів та біорізноманітності, наукове обґрунтування процесу прийняття управлінських рішень.

8. Сформувати гнучку, конкурентоздатну ресурсо- й енергозберігаючу агроекосистему дозволяє комплексне впровадження зональних (локальних) агроекологічних моделей, використання яких при мінімальних витратах забезпечує відновлення природних ресурсів та гармонійний розвиток усіх складових агросфери, а саме - досягнення високої ефективності господарства при мінімально-достатньому використанні ресурсів промислового походження.

9. Встановлено, що використання еколого-оптимізаційних моделей у рослинництві дозволило за рахунок удосконалення у господарствах структури посівних площ, планування сівозмін, оптимізації використання добрив та урахування структурних та складових особливостей ріллі за обмежених ресурсів збільшувати обсяг отриманої продукції на рівень від 4,5 до 19,1 % при одночасному зменшенні суми використаних фінансових коштів на 12 % та зниженні собівартості на 4-7 %.

10. Використання прогнозних моделей, особливо сезонних, на сільськогосподарських підприємствах Полтавської області дозволило із урахуванням коефіцієнтів сезонності для гідротермічних умов регіону передбачити та спланувати відповідні технологічні заходи, що дало змогу на окремих підприємствах підвищити рентабельність виробництва на 3,5 %.

11. Використання математичного апарату теорії ігор у сільськогосподарському виробництві дозволяє суттєво зменшити рівень невизначеності при прийнятті управлінських рішень. Переваги даного підходу полягають у тому, що модель дає змогу обрати гарантований результат із найгірших можливих варіантів при виборі технологій вирощування культур, їх переробки, плануванні стратегій розвитку тощо.

12. Використання математичного апарату теорії масового обслуговування дозволило загальну суму втрат від простою зернових комбайнів і вантажних автомобілів зменшити з 41,08 до 14,16 грн/год, економія на втратах становила 65,5 %.

13. Показано, що поєднання можливостей сучасних програмних продуктів та методів моделювання дозволяє не тільки автоматизувати, уніфікувати, значно полегшити та прискорити проведення аналізу даних щодо діяльності підприємства чи проведених польових дослідів, але й зменшити похибки розрахунків та імовірність їх появи, а отже, підвищити ефективність функціонування аграрного підприємства та створити передумови для еколого-економічного аналізу взаємозалежностей природних і антропогенних факторів агроекосистеми, виявлення тісноти їх зв`язку та прогнозування її подальшого розвитку.

14. Впровадження розроблених моделей та їх автоматизація на ПЕОМ у практику діяльності аграрних підприємств України дозволило оптимізувати рівень використання природних ресурсів та підвищити ефективність виробництва більше ніж на 10 %. Соціальний ефект від впровадження запропонованих розробок полягає у поліпшенні характеру й умов праці працівників планово-економічних служб та аналітиків на аграрних підприємствах будь-якого рівня.

Пропозиції виробництву. Для прогнозу розвитку агроекосистем рекомендується використовувати еколого-математичне моделювання, що надасть можливість виробникам сільськогосподарської продукції визначити найкращі способи управління агроекосистемою з метою отримання максимуму грошових надходжень при одночасному збереженні якості і родючості ґрунту та його здатності до самовідтворення.

Запровадження еколого-економічної оптимізації, агропрогнозів і методології обґрунтування та прийняття рішень дозволяє досягти високої продуктивності ландшафтного комплексу при забезпеченні єдності соціально-економічних, екологічних, природоохоронних функцій. Зокрема, використання сучасних технологій, які не виснажують ґрунт, збагачують його поживними речовинами, дозволить аграрним формуванням Полтавщини отримувати понад 2,8 млн. тон зерна на рік. Застосування зональних моделей дозволило рекомендувати площі посіву сої на Полтавщині довести до 95,0 тис. га, а ріпаку - до 25,0 тис. га.

Відтворення родючості ґрунту за одночасного підвищення врожайності сільськогосподарських культур слід здійснювати переважно за рахунок мінімізації механічного обробітку ґрунту та використання біологічних засобів інтенсифікації (гній, торф, компости, сидерати, солома, подрібнені стебла, мул ставків, органічні відходи). Для підвищення економічного ефекту від використання органічних, мінеральних добрив та інших засобів інтенсифікації, слід здійснювати постійний контроль за поживним режимом, забрудненням ґрунту та станом рослин. У сучасних умовах моніторинг повинен бути задіяний у кожному господарстві Полтавського регіону, а його результати щорічно оприлюднюватися.

У ході проведених досліджень визначено, що у галузі тваринництва загальну кількість поголів'я великої рогатої худоби в Полтавській області вже в 2006 році доцільно довести до 550 тис. голів, виробництво молока до 0,8 млн. тон, виробництво свинини в забійній вазі довести до 50 тис. тон. Поголів`я птиці рекомендується довести до 8 млн. голів, дієтичних яєць до 0,8 млрд. штук.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Монографії, підручники, посібники:

1. Костоглод К.Д., Злосчастьєв А.П., Калініченко А.В. Основи інформатики та комп`ютерної техніки. / Підручник для вищих аграрних закладів освіти (гриф Міністерства аграрної політики України). - Полтава: Вид-во Полтавського державного сільськогосподарського інституту, 2001. - 132 с. (Написання окремих розділів, формування висновків).

2. Костоглод К.Д., Протас Н.М., Калініченко А.В. Практикум з основ роботи в операційній системі Windows 95. / Посібник для вищих аграрних закладів освіти (гриф Міністерства аграрної політики України). - Полтава: Вид-во Полтавської державної аграрної академії, 2002. - 128 с. (Збір та узагальнення матеріалів).

3. Патика В.П., Коць С. Я., Волкогон В. В, Шерстобоєва О.В., Мельничук Т.М., Калініченко А.В., Гриник І.В. Біологічний азот. Монографія. - К.: СВІТ, 2003. - 424 с. (Написання окремого розділу).

4. Балдінська Н.О., Гончарова В.М., Злосчастьєв А.П., Калініченко А.В., Копішинська О.П., Костоглод К.Д., Малинська Л.В., Протас Н.М., Чехлатий О.М., Шейко К.В., Шмиголь Ю.В. Використання пакетів прикладних програм при проведенні економіко-статистичних та оптимізаційних розрахунків. - Полтава: Вид-во Полтавської державної аграрної академії, 2004. - 104 с. (Написання окремого розділу).

5. Калініченко А.В., Костоглод К.Д., Протас Н.М. Використання оптимального програмування при розв`язанні задач сільськогосподарського виробництва. / Посібник для вищих аграрних закладів освіти (гриф Міністерства аграрної політики України). - Полтава: Вид-во Полтавської державної аграрної академії, 2004. - 103 с. (Розробка концепції, збір та узагальнення матеріалу, написання окремих розділів).

6. Калініченко А.В. Оптимізаційні методи в аграрному виробництві. / Методичні рекомендації (гриф Міністерства аграрної політики України). - Інститут агроекології та біотехнології УААН, Полтавська державна аграрна академія, 2004. - 72 с.

7. Протас Н.М., Костоглод К.Д., Калініченко А.В., Чехлатий О.М., Шарун Т.А., Шмиголь Ю.В. Практикум із основ роботи в операційній системі Windows XP. / Посібник для вищих аграрних закладів освіти (гриф Міністерства освіти і науки України). - Полтава: Вид-во Полтавської державної аграрної академії, 2005. - 152 с. (Збір та узагальнення матеріалів).

8. Калініченко А.В., Шмиголь Ю.В., Шарун Т.А. Основні підходи до створення агропрогнозів. / Методичні рекомендації (гриф Міністерства аграрної політики України). - Інститут агроекології та біотехнології УААН, Полтавська державна аграрна академія, 2005. - 64 с. (Розробка концепції, збір та узагальнення матеріалу, написання окремих розділів).

9. Калініченко А.В., Шмиголь Ю.В., Шарун Т.А. Методи прийняття ефективних рішень у аграрному виробництві. / Методичні рекомендації (гриф Міністерства аграрної політики України). - Інститут агроекології та біотехнології УААН, Полтавська державна аграрна академія, 2005. - 36 с. (Розробка концепції, збір та узагальнення матеріалу, написання окремих розділів).

10. Калініченко А.В., Писаренко В.М. Особливості формування екологічно збалансованих агроекосистем. - К.: Колообіг, 2005. - 352 с. (Розробка концепції, участь у плануванні та проведенні дослідів, збір та узагальнення експериментального матеріалу, написання окремих розділів).

Статті у наукових виданнях:

11. Патика В., Волкогон В., Толмакова Л., Близнюк Н., Вергунова І., Калініченко А.В. Природні резерви підвищення врожайності сільськогосподарських культур. // Збірн. наук. праць "Техніко-технологічні аспекти розвитку та випробування нової техніки і технологій для сільського господарства України". - Дослідницьке, 1999. - Вип.2 (14). - С. 144-149. (Участь у обробці матеріалів).

12. Калініченко А.В. Про можливості застосування математичних моделей у мікробіологічних дослідженнях. // Вісник проблем біології і медицини. - Полтава, 1999. - №6. - С. 8-12.

13. Вергунова І.М., Калініченко А.В. Інформаційна модель біологічної азотфіксації. // Вісник аграрної науки. - Київ, 1999. - №10. - С. 51. (Збір та узагальнення експериментальних матеріалів, участь у написанні статті).

14. Вергунова І.М., Калініченко А.В. Прогнозування поведінки процесу азотфіксації на корінні сої в залежності від штаму азотфіксуючих бактерій. // Збірник наукових праць Луганського державного аграрного університету. - Луганськ, 1999. - №5(14). - С. 231-243. (Узагальнення експериментального матеріалу, участь у написанні статті).

15. Калініченко А.В. Використання інформаційних технологій для підвищення врожайності бобових культур. // Вісник Державної агроекологічної академії України. - Житомир, 2000. - С. 226-227.

16. Калініченко А.В. Математичний аналіз біологічного процесу симбіотичної азотфіксації і його впливу на вихід кінцевого продукту. // Вісник Полтавського державного сільськогосподарського інституту. - Полтава, 2000. - №6. - С. 25-29.

17. Калініченко А.В., Калініченко В.М., Протас Н.М. Екологічні аспекти вирощування сої в Україні. // Вісник аграрної науки Причорномор`я. - Миколаїв, 2001. - Вип. 3(12). - Т.2. - С. 243-245. (Розробка концепції, формування висновків, участь у написанні статті).

18. Русанова Г.М., Калініченко А.В., Русанов А.В. Ефективність виробництва цукру в Полтавській області. // Вісник ХДАУ. - Харків, 2001. - С. 261-263. (Формування висновків, участь у написанні статті).

19. Калініченко А.В., Протас Н.М. Проблеми впровадження комп`ютерних технологій у бізнес-освіті. // Науковий вісник Львівської державної академії ветеринарної медицини ім. С.З. Гжицького. - Львів, 2003. - Т.5 (№1). - С. 129-132. (узагальнення матеріалу, участь у написанні статті).

20. Копішинська О.П., Калініченко А.В. Шляхи підвищення якості підготовки управлінського персоналу для аграрних підприємств України. // Вісник Сумського національного аграрного університету. - Суми, 2003. - №3-4. - С. 183-187. (Узагальнення матеріалу, участь у написанні статті).

21. Шарун Т.А., Калініченко А.В. Використання імітаційного моделювання в прогнозуванні раціонального природокористування. // Вісник ХНАУ. - Харків, 2004. - №7. - С. 272-275. (Розробка концепції, формування висновків, участь у написанні статті).

22. Шарун Т.А., Калініченко А.В. Імітаційні моделі в екології. // Вісник Полтавської державної аграрної академії, 2004. - №3. - С. 120-122. (Розробка концепції, формування висновків, участь у написанні статті).

23. Калініченко А.В. Основні підходи до створення агропрогнозів в Excel. // Вісник Полтавської державної аграрної академії, 2004. - №4. - С. 36-39.

24. Шарун Т.А., Калініченко А.В. Природні фактори в сучасних еколого-еко-номічних дослідженнях. // Вісник ХНТУСГ. - Харків, 2004. - №30. - С. 322-323. (Розробка концепції, формування висновків, участь у написанні статті).

25. Калініченко А.В. Роль математичних методів у сільськогосподарських дослідженнях. // Агроекологічний журнал. - К., 2004. - №4. - С. 53-55.

26. Калініченко А.В. Оцінка сезонних варіацій при створенні агропрогнозу. // Вісник Сумського національного аграрного університету. - Суми, 2004. - №6(9). - С. 128-132.

27. Калініченко А.В. Оптимальне використання земельних ресурсів - надійний засіб досягнення збалансованості агроекосистем. // Агроекологічний журнал. - К., 2005. - №1. - С. 15-22.

28. Писаренко П.В., Калініченко А.В., Шмиголь Ю.В. Моделювання еколого-економічних процесів засобами кореляційно-регресійного аналізу. // Вісник Полтавської державної аграрної академії. - Полтава, 2005. - №2. - С. 8-12. (Участь у експериментальних дослідженнях, участь у написанні статті).

29. Писаренко П.В., Патика М.В., Калініченко А.В., Бердніков О.М. Науково-методичні аспекти досліджень фунгістатичного регулювання стану ґрунтів в агроекосистемах. // Вісник Полтавської державної аграрної академії. - Полтава, 2005. - №3. - С. 76-81. (Збір та узагальнення матеріалів, участь у написанні статті).

30. Шмиголь Ю.В., Калініченко А.В. Балансове моделювання екологічної стійкості природно-антропогенних систем. // Наукові праці Полтавської державної аграрної академії. - Полтава, 2005. - Том 3 (22). - С. 314-317. (Розробка концепції, формування висновків, участь у написанні статті).

31. Шмиголь Ю.В., Калініченко А.В. Моделі продукційного процесу рослин. // Наукові праці Полтавської державної аграрної академії. - Полтава, 2005. - Том 4 (23). - С. 228-230. (Збір та узагальнення матеріалів, участь у написанні статті).

32. Шмиголь Ю.В., Калініченко А.В., Протас Н.М. Еколого-економічна оптимізація землевикористання в аграрному виробництві // Вісник Сумського національного аграрного університету. - Суми, 2005. - Вип. 3-4. - С. 256-260 (Збір та узагальнення матеріалів, участь у написанні статті).

33. Писаренко В.М., Калініченко А.В., Шмиголь Ю.В. Основні підходи до оптимізації структури агроекосистем. // Агроекологічний журнал. - К., 2005. - №4. - С. 3-6 (Збір та узагальнення матеріалів, участь у написанні статті).

34. Писаренко П.В., Калініченко А.В., Горб О.О. Формування екологічно збалансованих агроекосистем шляхом усунення негативних явищ у сучасному розвитку ґрунтових процесів // Вісник Полтавської державної аграрної академії. - Полтава, 2006. - №1. - С. 11-14. (Участь у експериментальних дослідженнях, участь у написанні статті).

Матеріали наукових конференцій, з`їздів, рекомендації тощо:

35. Калініченко А.В., Калініченко В.М. Вплив симбіотичної азотфіксації на підвищення родючості ґрунтів. // Зб.наук.праць Міжнародної конференції "Генеза, географія та екологія ґрунтів". - Львів, 1999. - С. 271-272. (Розробка концепції, написання статті).

36. Вергунова І.М., Калініченко А.В. Математичне обґрунтування використання біологічного азоту. // Матеріали науково-практичної конференції "Наукове обґрунтування сталого розвитку агроекологічних систем Чернігівщини в ринкових умовах і обмеженого ресурсного забезпечення". - Чернігів, 1999. - С. 55-58. (Узагальнення матеріалів, формування висновків).

37. Калініченко А.В., Калініченко В.М. Отримання високоякісної продукції сої за рахунок впровадження екологічно чистих технологій. // Збірник наукових праць Всеукраїнської науково-методичної конференції "Людина та навколишнє середовище". - Полтава, 2000. - С. 116-118. (Розробка концепції, написання статті).

38. Калініченко А.В. Математичне обґрунтування еколого-економічного використання біологічного азоту. // Тези доповідей міжнародної науково-практичної конференції "Проблеми впровадження інформаційних технологій в економіці та бізнесі". - Ірпінь, 2000. - С. 142.

39. Калініченко А.В., Калініченко В.М. Інформаційні технології і сучасне землеробство. // Матеріали всеукраїнської науково-практичної конференції. - Київ-Чабани, 2000. - С. 102-103. (Розробка концепції, написання статті).

40. Калініченко А.В., Гетя А.А. Використання нових інформаційних технологій для підвищення якості продуктів переробки сої. // Материалы IX международного симпозиума "Нетрадиционное растениеводство. Эниология. Экология и здоровье". - Алушта, 2000. - С. 544-545. (Розробка концепції, написання статті).

41. Калініченко А.В., Костоглод К.Д., Протас Н.М. Роль та місце дисципліни "Методи прийняття управлінських рішень" в формуванні майбутніх бізнес-менеджерів АПК. // Матеріали науково-практичної конференції "Современный бизнес: проблемы, тенденции, перспективы". - Донецьк, 2001. - С. 27-30. (Збір та узагальнення матеріалів, участь у написанні статті).

42. Kalinichenko A.V. Informative model of biological process of soya-bean symbiotic nitrogen fixation. // Nitrogen fixation: global perspectives: proceeding of the 13^th International Congress on Nitrogen Fixation. - Canada, Hamilton, Ontario, Canada, July 2-7, 2001 / edited by Turlough M. Finan … [et all]. - P. 489.

43. Калиниченко А.В., Протас Н.М., Калиниченко В.Н. Математическая модель биологического процесса симбиотической азотфиксации. // Материалы международной научной конференции "Биологические ресурсы и устойчивое развитие". - Россия, Пущино Московской области, Институт фундаментальных проблем биологии РАН, 2001. - С. 86-87. (Збір та узагальнення матеріалів, участь у написанні статті).

44. Патика В.П., Вергунова І.М., Калініченко А.В. Одержання високоякісного зерна сої та продуктів її переробки за рахунок впровадження інформаційної моделі біологічної азотфіксації. // Збірник наукових розробок Інституту сільськогосподарської мікробіології. - Чернігів, 2001. - С. 31-32. (Узагальнення матеріалів, участь у створенні методики).

45. Півень М.С., Ландарь Л.І., Калініченко А.В. Моделювання динаміки одного покоління популяції дерев та механізм саморозрідження. // Тези доповідей учасників IV Міжнародної науково-практичної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених. - К.: Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут", 2002. - С. 61. (Розробка концепції, написання статті).

46. Kalinichenko A.V. Mathematical model of symbiotic nitrogen fixation. // 5^th European Nitrogen Fixation Conference. - Norwich (England), 2002. - Book of abstracts, Session 8, #8.13.

47. Калініченко А.В., Калініченко В.М., Протас Н.М. Біопрепарати для покращення азотного та фосфорного живлення рослин та захисту їх від хвороб та фітопатогенів. // Тези доповідей учасників 1 Всеукраїнської науково-практичної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених. - К.: Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут", 2003. - С. 110-111.

48. Калініченко А.В., Шарун Т.А. Методи прогнозування в сільськогосподарському виробництві. // Збірник тез Міжнародної науково-практичної конференції "Формування конкурентноздатності підприємств апк в умовах ринкової трансформації економіки". - Полтава, 2004. - С. 149-152. (Розробка концепції, обробка експериментальних матеріалів, участь у написанні статті).

49. Калініченко А.В., Рекало А.М. Інформатизація аграрного виробництва. // Збірник тез ІV Студентської Міжнародної науково-практичної конференції "Світ молоді - молодь світу". - Вінниця: Міжрегіональна академія управління персоналом, Вінницький інститут мауп. 2004. - С. 67-72. (Розробка концепції, написання статті).

50. Калініченко А.В., Шарун Т.А. Еколого-математичне моделювання сталих агроекосистем України. // Матеріали VII Міжнародної науково-практичної конференції "Наука і освіта 2004". - Дніпропетровськ, 2004. - С. 20-21. (Розробка концепції, обробка експериментальних матеріалів, участь у написанні статті).

51. Калініченко А.В., Рекало А.М., Стародубенко-Дзюба О.О. Урахування проблем навколишнього середовища та сталого розвитку у процесі прийняття рішень // Тези доповідей учасників VI Міжнародної науково-практичної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених "Системний аналіз та інформаційні технології". - К: Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут", 1-3 липня 2004. - С. 124-126. (Розробка концепції, участь у написанні статті).

52. Калініченко А.В. Біорізноманіття як індикатор сталого розвитку агроекосистем. // Збірник наукових праць Всеукраїнської науково-практичної конференції "Біорізноманіття: сучасний стан, проблеми та перспективи розвитку", присвячена пам`яті видатних ботаніків Полтавщини Ф.К. Курінного, П.Є. Сосіна, Д.С. Івашина. - Полтава: Полтавський державний педагогічний університет ім. В.Г. Короленка, 28-29 жовтня 2004 р. - С. 36-38.

53. Калініченко А.В. Методи формалізації біологічних систем. // Матеріали науково-практичної конференції "Формування конкурентоздатності підприємств АПК в умовах ринкової трансформації економіки". - Полтава: Полтавська державна аграрна академія, 06.12.04. - С. 17-19.

54. Шарун Т.А., Калиниченко А.В. Устойчивое развитие агроэкосистем Полтавщины. // Материалы международной научно-практической конференции молодых ученых "Адаптивное растениеводство: проблемы и решения". - Беларусь, Самохваловичи: Ин-т картофелеводства НАН Беларуси, 20-23 июля 2004. - С. 220-223. (Розробка концепції, обробка експериментальних матеріалів, участь у написанні статті).

55. Калініченко А.В., Костоглод К.Д., Протас Н.М. Роль економіко-математичного моделювання в аналітично-плановій роботі підприємств АПК. // Доповіді учасників Міжнародної науково-теоретичної конференції "Методичні основи сучасного дослідження в аграрній економіці". - Житомир: Державний агроекологічний університет, 2005. - С. 52-56. (Збір та узагальнення матеріалів, участь у написанні статті).

56. Калініченко А.В., Палій М. Сучасні технології - засіб забезпечення сталого розвитку АПК. // Матеріали внутрішньовузівської студентської науково-практичної конференції. - Полтава: Полтавська державна аграрна академія, 2005. - С. 29-30. (Розробка концепції, участь у написанні статті).

57. Шмиголь Ю.В., Калініченко А.В., Протас Н.М. Особливості оптимізації землевикористання. // Матеріали четвертої міжнародної науково-практичної конференції "Економічні проблеми виробництва та споживання екологічно-чистої продукції". - Суми: Сумський національний аграрний університет, 2005. - С. 248-250. (Розробка концепції, участь у написанні статті).

58. Калініченко А.В., Шмиголь Ю.В., Горб О.О. Деякі аспекти сталого розвитку агроландшафтів. // Доповіді учасників міжнародної конференції "Екологія: проблеми адаптивно-ландшафтного землеробства". - Житомир: Державний агроекологічний університет, 2005. - С. 59-63. (Збір та узагальнення матеріалів, участь у написанні статті).

59. Калініченко А.В. Оптимізація структури агроекосистем // Матеріали науково-практичної конференції "Агроекологічні проблеми сьогодення та шляхи їх вирішення". - Полтава: Полтавська державна аграрна академія, 2005. - С. 15-16.

60. Рекало А.М., Калініченко А.В. Еколого-економічні складові стабільності відтворення агропромислового виробництва. //Матеріали міжнародної наукової конференції "Екологічні проблеми сталого розвитку агросфери в умовах реформування земельних відносин та шляхи раціонального використання і охорони земель". - Харків: ХНАУ, 2005. - С. 293-294. (Розробка концепції, написання тез).

Навчально-методичні матеріали:

61. Калініченко А.В., Костоглод К.Д. Методичні вказівки щодо написання курсового проекту з дисципліни "Методи прийняття управлінських рішень". - Вид-во "Терра", Полтавська державна аграрна академія, 2001. - 21 с. (Написання окремих розділів, формування висновків).

62. Калініченко А.В., Товма І.П. Завдання для проведення практичних занять з дисципліни "Дослідження операцій". - Вид-во "Терра", Полтавська державна аграрна академія, 2002. - 16 с. (Написання окремих розділів, формування висновків).

63. Калініченко А.В. Лабораторний практикум із теми "Кількісні методи прогнозування". - Полтава: ПДАА, 2004. - 28 с.

64. Калініченко А.В. Опорний конспект лекцій із дисципліни "Методи прогнозування, обробки інформації та прийняття рішень". - Полтава: Вид-во ПДАА, 2005. - 64 с.

65. Калініченко А.В. Робочий зошит для виконання лабораторних робіт із дисципліни "Методи прогнозування, обробки інформації та прийняття рішень". - Полтава: ПДАА, 2005. - 28 с.

66. Калініченко А.В. Опорний конспект лекцій із дисципліни "Моделювання економіки". - Полтава: ПДАА, 2005. - 60 с.

67. Калініченко А.В. Робочий зошит для виконання лабораторних робіт із дисципліни "Моделювання економіки". - Полтава: ПДАА, 2005. - 40 с.

68. Калініченко А.В. Опорний конспект лекцій із дисципліни "Методи оптимізації та прогнозування в менеджменті". - Полтава: ПДАА, 2005. - 120 с.

69. Калініченко А.В. Робочий зошит для виконання лабораторних робіт із дисципліни "Методи оптимізації та прогнозування в менеджменті". - Полтава: ПДАА, 2005. - 64 с.

АНОТАЦІЯ

Калініченко А.В. Наукові основи моделювання екологічно збалансованих агроекосистем України (рукопис).

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.16 - екологія - Інститут агроекології УААН, Київ, 2006.

Дисертаційна робота присвячена теоретичному обґрунтуванню та розробці практичних прийомів формування екологічно збалансованих агроекосистем шляхом впровадження зональних еколого-математичних моделей.

Моделі екологічно-безпечного ведення сільськогосподарського виробництва створюються на базі інформації щодо стану агроландшафтів, систем землекористування, технологій вирощування сільськогосподарських культур, стану біоти, з урахуванням ґрунтово-кліматичних умов та запланованої продуктивності агрофітоценозів. Метою створення названих моделей є оптимізація стану агроекосистем та прогнозування їх подальшого розвитку на основі охорони ґрунтів, використання агробіотехнологій, нових сортів і гібридів сільськогосподарських культур, порід тварин, управління ентомофауною, розповсюдженням хвороб, контролю над бур`янами тощо. Опрацювання оптимального варіанту моделі дозволило при мінімальних витратах максимально забезпечувати відновлення природних ресурсів, а також планувати і забезпечувати гармонійний розвиток усіх складових агросфери з метою досягнення високої ефективності господарювання за мінімально-достатнього використання ресурсів промислового походження.

Запровадження еколого-економічної оптимізації, агропрогнозів та методології обґрунтування прийняття рішень дозволяє досягти високої продуктивності аграрного виробництва при забезпеченні єдності соціально-економічних, екологічних, природоохоронних функцій. Зокрема, використання сучасних технологій, які не виснажують ґрунт, збагачують його поживними речовинами, дозволить аграрним формуванням Полтавської області отримувати понад 2,8 млн. тон зерна на рік. Застосування зональних моделей дозволило рекомендувати розширення площ посіву сої на Полтавщині до 95,0 тис. га, ріпаку - до 25,0 тис. га.

Ключові слова: агроекосистема, екологічно збалансований розвиток, еколого-математична модель, оптимізація землевикористання, агропрогноз.

АННОТАЦИЯ

Калиниченко А.В. Научные основы моделирования экологически сбалансированных агроэкосистем Украины (рукопись).

Диссертация на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук по специальности 03.00.16 - экология - Институт агроэкологии УААН, Киев, 2006.

Диссертация посвящена теоретическому обоснованию и разработке практических приемов формирования устойчивых агроэкосистем путем внедрения зональных эколого-математических моделей.

Модели эколого-безопасного ведения сельскохозяйственного производства созданы на базе информации о состоянии агроландшафтов, систем использования земли, применяемых агротехнологий, состояния биоты, с учетом почвенно-климатических условий и запланированной продуктивности агрофитоценозов. Целью создания этих моделей является оптимизация состояния агроэкосистем и прогнозирование их дальнейшего развития на основе охраны почв, использования агробиотехнологий, новых сортов и гибридов сельскохозяйственных культур, пород животных, управления энтомофауной, распространением заболеваний, контроля за сорняками и т.п. Отработка оптимального варианта модели позволила при минимальных вложениях обеспечить максимальное возобновление природных ресурсов, а также планировать и обеспечивать гармоничное развитие всех составляющих агросферы с целью достижения высокой эффективности хозяйствования при минимальном использовании промышленных ресурсов.

В результате получена конкурентоспособная ресурсо- и энергосберегающая агроэкосистема, которая способна гибко реагировать на негативные внешние факторы, а также в полной мере использовать внутренние возобновляемые ресурсы.

Внедрение эколого-экономической оптимизации, агропрогнозов и методологии принятия решений позволяет достичь высокой продуктивности аграрного производства при обеспечении единства социально-экономических, экологических и природоохранных функций. В частности, оптимальное использование современных технологий, которые не истощают почвы, обогащают ее питательными веществами, позволит аграрным формированиям Полтавской области получать более 2,8 млн. тон зерна в год. Использование зональных моделей позволило рекомендовать расширение площади посева сои в Полтавском регионе до 95,0 тис. га, рапса - до 25,0 тис. га.

Ключевые слова: агроэкосистема, экология, экологически сбалансированное развитие, эколого-математическая модель, оптимизация использования земли, агропрогноз.

ANNOTATION

Kalinichenko A.V. Scientific foundation of modeling of ecological balanced agroecosystems of Ukraine (manuscript).

Thesis for the degree of Doctor of agricultural sciences, specialty 03.00.16. - ecology - Institute of agroecology of UAAS, Kyiv, 2006.

The dissertation is devoted to theoretical substantiation and practical devices elaboration of forming of the ecological balanced development of agroecosystems by means of the zonal ecological mathematical models introduction.

The models of ecological safe running of agricultural production are created on the base of the information about the condition of agrolandscapes, ground using systems, technologics of agricultural production running, condition of biota, taking into account soil-climate conditions and planned productivity of agrophitocenoses. The aim of creation above mentioned models is the optimization of agroecosystems and prognosing of their further development on the base of protection of soils the using of agrobiotechnologies, new sorts and gibreeds of agricultural plants, animal breeds, controlling of enthomofauna, deceases distribution control over the weeds, etc. Elaboration of the optimal variant of the model gave the possibility of maximum supplying of the restoration of nature resources while having minimum expenses and also planning and supplying of harmonic development of the components of the agrosphere in purpose on high effectivity of management achieving while minimum sufficient using of the industrial originated resources.

The improving of ecologo-economical optimization, agroprognosis and methodology of substantiation of taking decisions gives the possibility of high production achieving while supplying of the unity of the social, nature protectional functions. Thus, using of modern technologies which do not exhaust the soil, enrich it with nourishing substances, will allow agrarian formation of Poltava region have over 2,0 mln. ton of grain in a year. Using of zonal models allowed recommend to lead the grounds of sowing of soy to 95,000 hectares, and rape - to 25,000 hectares in Poltava region.

Restoration of the soil fertility for increasing of the productivity of agricultural cultures should be managed by the costs of minimization of mechanical cultivation of the soil and using of biological ways of the intensification (manure, peat, punch, ciderates, straw, mashed stalkes, mule of the ponds, organic wastes). For increasing of the economical effect from using of organic, mineral fertilizers and other ways of the intensification, stable control over the nutritious regime, pollution of the soil and the plant condition should be managed. Taking into account the modern conditions, the monitoring should be used in every farm of Poltava region, and it's results must be announced every year.