Оптимизация схем чередования культур

Введение
Задача оптимального размещения ресурсов всегда будет актуальной. Процессы принятия решений лежат в основе любой целенаправленной деятельности человека. Они призваны способствовать наиболее полному удовлетворению потребностей (целей) членов общества при имеющихся ресурсах и эффективному их воспроизводству.
Повышение эффективности реализации процессов управления и планирования в различных отраслях народного хозяйства требует все более широкого применения моделей систем, создаваемых с применением экономико-математических методов и средств информационно-вычислительной техники.
Тема данной курсовой работы: “Оптимизация схем чередования культур”.
В данной работе будет рассмотрена задача составления оптимального плана чередования культур с использованием модели линейного программирования, при котором издержки будут минимальными. Данная задача является типовой задачей линейного программирования.
По условию задачи имеется несколько видов ограничений. Будет рассмотрена методика математической записи целевой функции и этих ограничений и методика поиска оптимального решения.
Данная задача будет решаться с использованием встроенной функции EXCEL "Поиск решения".
Цель данной работы – найти оптимальное решение предлагаемой задачи линейного программирования, а также изучить методику решения подобных задач.
Задачи данной работы:
1) Изучить важность задачи схемы чередования культур.
2) Изучить методику решения задач линейного программирования.
3) Записать математическую модель предлагаемой задачи.
4) Разобраться с механизмом автоматизированного поиска решений с помощью EXCEL.
5) Решить предложенную задачу с помощью поиска решения в EXCEL.
6) Произвести анализ полученного результата
7) Произвести анализ предложений для повышения результата



1. Теоретические основы схем чередования культур
1.1 Схемы чередования культур

В основе севооборота лежит научно-обоснованная структура посевных площадей(соотношение площадей под различными с./х. культурами и чистыми парами, выраженное в процентах к общей площади пашни в хозяйстве).
Каждый севооборот состоит из определенного количества полей. Перечень групп сельскохозяйственных культур и паров в порядке их чередования называется схемой севооборота.
Чередование культур во времени–это прохождение каждой культуры севооборота через все его поля. Время, в течение которого все культуры и пар проходят через каждое поле севооборота, в установленной схемой последовательности, называется ротацией севооборота. Ротационный период обычно равен числу полей в севообороте.
Основными задачами севооборота является:
1. Повышение плодородия почвы и рациональное использование ее питательных веществ.
2. Увеличение урожайности сельскохозяйственных культур и повышение их качества.
3. Уменьшение засоренности посевов, их поражаемости болезнями и вредителями.
4. Уменьшение вредного влияния ветровой и водной эрозии.
Решение этих задач в севообороте должно осуществляться не только путем научно-обоснованного чередования сельскохозяйственных культур, но и приемами активного воздействия на почву: рациональной обработкой почвы, внесением органических и минеральных удобрений, борьбой с сорняками, вредителями и болезнями и т.д.
В ряде случаев в хозяйствах на отдельных участках пашни длительное время возделываются культуры без чередования их с другими. Такие посевы называются бессменными. Если одна культура выращивается на всей площади хозяйства длительное время, то ее называют монокультурой.
В некоторых севооборотах определенные культуры возделываются несколько лет подряд на каждом поле. Такие посевы называются повторными. Длительность повторного возделывания определяется биологическими особенностями растений и почвенными условиями.
Выводным называется поле севооборота, временное выведенное изобщего чередования культур.
В работах ряда советских ученых (Воробьев С.А., Стихин М.Ф., Прокопов П.Е., Рубенс Е.Я. и др.) приводятся многочисленные и убедительные результаты положительного влияния севооборотов на урожай сельскохозяйственных культур и плодородие почвы. Урожайность многих полевых и овощных культур даже на высокоплодородных почвах повышается на 20-25 % вследствие применения правильных севооборотов.
Каждая культура занимает в севообороте или цельное число полей (поле), или часть поля, на оставшейся площади которого размещаются другие культуры. Поле, в котором размещены посевы различных сельскохозяйственных культур, называют сборным. Сборные поля в севообороте нежелательны.
При определении состава сборных полей необходимо, однако, учитывать сходство биологии и агротехники культурных растений, чтобы не вызвать резкого изменения качества почвенного плодородия по отдельным частям каждого из таких полей. Для этого в сборном поле целесообразно размещать культуры по следующим группам:
а) озимые –озимый ячмень, озимая рожь и озимая пшеница;
б) яровые зерновые–яровая пшеница, ячмень и овес;
в) поздние яровые сплошного посева–гречиха, просо;
г) пропашные –картофель, сахарная свекла, подсолнечник и др.
Можно размещать в сборном поле и различающиеся по биологии, но рано убираемые культуры, что позволяет последующими приемами ухода за почвой выровнять наметившиеся изменения в плодородии почвы по отдельным частям поля.
Число полей–зависит от типа и вида севооборота и от принятой в данной почвенно-климатической зоне системы земледелия. Обычно севообороты имеют от 3-5 до 8-10 полей. Короткая ротация, например, характерна для полевых севооборотов Западной Сибири и Северного Казахстана, а также для кормовых прифермских севооборотов в центральных районах нечерноземной зоны. В европейской части страны полевые севообороты включают от 7-8 до 9-10 полей.
Предшественником называют культуру, которая занимала данное поле севооборота в прошлом вегетационном периоде.
В севообороте обычно по лучшему, как предшественник полю, следует более отзывчивая на плодородие и ценная культура. За ней идут 1-2 и реже большее число культур, ценность которых как предшественников последовательно убывает. Такую группу культур, тесно связанную между собой научно-обоснованным чередованием, называют звеном севооборота.
Необходимость чередования сельскохозяйственных культур объяснялась многими теориями. Одни ученые объясняли необходимость чередования с точки зрения питания растений (Тэер, Либих), другие –образованием вредных соединений в почве при бессменных посевах культур (Декандойль, Макер и др.), третьи –симбиотическими особенностями бобовых, различным влиянием растений на физические свойства почвы, особенно на структуру (П.А. Костычев, В.Р. Вильямс). Все эти взгляды и теории имеют общий недостаток –односторонность.
Д.Н. Прянишников обобщил весь имеющийся опыт в учение о плодосмене и на основании этого объединил эти причины в 4 группы: химического, физического, биологического и экономического порядков.
Причины химического порядка. Разные сельскохозяйственные культуры характеризуются неодинаковым потреблением питательных веществ. Так, зерновые выносят из почвы много азота, меньше калия и фосфора, а пропашные (картофель и корнеплоды) –значительно больше калия, зернобобовые и многолетние бобовые культуры благодаря симбиозу с клубеньковыми бактериями больше других растений накапливают азота в надземной массе и корнях.
Возврат в почву питательных веществ, вынесенных с урожаем, различен и зависит от веса послеуборочных органических остатков (стерни, корней пожнивных остатков), их химического состава, а также от характера использования произведенной продукции растениеводства.
Многие растения способны потреблять элементы пищи из глубоких слоев почвы, а также из ее труднодоступных соединений (люпин, гречиха, горох, клевер и др.). Чередование этих культур с растениями имеющими менее мощную корневую систему, способными потреблять питательные вещества только в легко доступной форме, позволяет полнее использовать плодородие почвы.
Причины физического порядка.
В зависимости от биологических особенностей и агротехники сельскохозяйственные растения не одинаково влияют на плотность, структуру и строение пахотного слоя почвы. Поэтому