МОДЕЛИРОВАНИЕ ФАКТОРОВ РАЗВИТИЯ АГРОПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СИСТЕМЫ РЕСПУБЛИКИ МОРДОВИЯ
мордовия агропроизводство фактор природный
Носонов Артур Модестович
доктор географических наук, профессор, кафедра физической и социально-экономической географии, Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева"
Аннотация: В статье рассматриваются влияние природных и социально-экономических факторов на функционирование и развитие агропроизводственной системы региона. Для исследования этого процесса использованы методы структурной и параметрической идентификации математической модели как основы имитационной модели. Приводится структурная схема созданной модели, выявлены коэффициенты значимости (важности) различных параметров, влияющих на целевую функцию агропроизводственной системы. Разработан интегральный (эколого-экономический) критерий эффективности функционирования агропроизводственной системы Республики Мордовия. Приведены результаты имитационного моделирования по комплексному сценарию, что позволило выявить сопряженное влияние всех используемых параметров на изменение интегрального критерия эффективности региональной агропроизводственной системы.
Библиографическое описание статьи для цитирования: Носонов А. М. Моделирование факторов развития агропроизводственной системы Республики Мордовия [Электронный ресурс] / А. М. Носонов // Научное обозрение : электрон. журн. - 2017. - № 1. - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). - Систем. требования: Pentium III, процессор с тактовой частотой 800 МГц ; 128 Мб ; 10 Мб ; Windows XP/Vista/7/8/10 ; Acrobat 6 х.
Введение
Углубление проблемы продовольственной безопасности, как на глобальном уровне, так и в отдельных регионах мира сопровождается снижением уровня и качества обеспечения населения продовольственными товарами и приводит к обострению экологической ситуации в сельской местности. Постоянный рост объема производства сельскохозяйственной продукции в современном мире происходит преимущественно в результате непрерывного увеличения материально-технических, природно-ресурсных и трудовых затрат, потенциал которых на современном этапе развития общества крайне ограничен. Для Российской Федерации проблема снабжения населения страны продовольствием и сельскохозяйственным сырьем является главной задачей стабильного развития агропроизводственной системы и обеспечения продовольственнойбезопасности страны. Для современного этапа развития агропромышленного комплекса России характерны значительная ограниченность материально-технических, технологических и трудовых ресурсов, что обусловливает необходимость разработки наиболее эффективных механизмов использования агроресурного потенциала территории в результате инновационного развитияагропродовольственной системы. При исследовании инновационного развития сельского хозяйства необходимо учитывать его циклический характер, присущий всем странам и регионам [1].
Негативно влияет на развитие сельского хозяйства в настоящее время также действий правил ВТО в аграрной сфере, а также «санкционная война» западных стран, ограничивающая поставки новых технологий, что формирует новые угрозы продовольственной безопасности России. Это требует разработки национальной и региональных программ импортозамещения. Обеспечить продовольственное импортозамещение может, прежде всего, увеличение государственного финансирования АПК, направленное на увеличение и качественное улучшение средств производства и оборудования, на развитие производственной и социальной инфраструктуры и повышение уровня квалификации трудовых ресурсов в сельской местности.
В последние годы особый импульс получили отечественные исследования взаимосвязи проблем продовольственной безопасности с импортозамещением продовольственных товаров, анализе рисков для национальных продовольственных рынков импорта продукции, которая может быть эффективно производиться в стране (А. Брич, В. А., Плотников, Ю. В. Вертакова, Е. С. Карпушин, В. В. Милосердов, А. И. Алтухов, И. Г. Шепелей, С. Г. Морозов, Н. Д. Аварский, И. Г. Ушачев, В. М. Полтерович, О. Н. Бабкина, В. В. Милосердов, Н. А. Борхунов, О. А. Родионова, И. Ф. Суханова Т. В. Липницкий и др.). Подчеркивается что импортозамещение продовольствия не является самоцелью национальной политики, а служит необходимым условием достижения необходимого уровня продовольственной безопасности. Однако большинство работ отечественных ученых не имеют междисциплинарного системного характера и не направлены на разработку методологических подходов к исследованию проблемы управления сельского хозяйства в современных условиях, а ориентированы на решение узких региональных вопросов аграрной политики. Аналогичные исследования проводятся в Китае (C. Chen, G. Chen, W. Yu, L. Cao и др.), в странах ЕС (A. Olper, D. Curzi, L. Pacc, A. Olper, L. Pacca, D. Curzi и др.), США (C. Waldrop), странах Африки (J. M. Kargbo), Японии (K. Onji), странах Латинской Америки (A. Mendoza, R. Machado). Эти исследования в разных типах стран различаются целевой направленностью. В экономически развитых странах проблемы импортозамещения рассматриваются в связи с балансом либерализма внешней торговли продовольствием в сочетании с регулированием ценовых аспектов в рамках единой аграрной политики, защищающей общую продовольственную безопасность, защиты продовольственного рынка и рынков сельскохозяйственных ресурсов с четким лоббированием внешнего экспорта. В развивающихся странах решение проблемы импортозамещения связано с необходимостью преодоления голода населения в результате обострения экономических факторов и ухудшения экологических условий.
Решение этих сложных вопросов требует поиска новых методов и подходов к исследованию инновационного развития сельского хозяйства на основе междисциплинарных исследований. Теоретическим и методическим основанием изучения инновационного развития сельского хозяйства является разработка главных направлений рационализации взаимоотношений территориальных систем сельского хозяйства (агрогеосистем) применительно к разным типам природной среды. Это позволит комплексно решать социальные, демографические, экономические и экологические проблемы сельской местности путем обоснованного использования природных ресурсов территории и рыночных факторов развития агропроизводственной системы.
Оптимизация взаимодействия природных систем и агропроизводственной региональных систем должна проводиться на основе применения двух сопряженных критериев: экономического и экологического. Такой подход позволяет обеспечить высокую экономическую эффективность использования природного потенциала территории при гармоническом функционировании природных экосистем, обеспечивающем поддержание динамического равновесия биогеохимического круговорота вещества и энергии. В основу признаков, характеризующих экономические критерии, должно быть положено соотношение продуктивности земель и размеров производственных затрат при рациональных способах организации хозяйства на каждом этапе социально-экономического развития страны. В качестве синтетического показателя должны использоваться размеры дифференциальной земельной ренты, исчисляемой в результате кадастровой экономической оценки различных видов земельных угодий и возделываемых культур.Для определения экологических критериев целесообразного использования земель необходимо выявление неблагоприятных тенденций эволюции ландшафтов под воздействием тех или иных способов сельскохозяйственного, лесохозяйственного, промышленно-транспортного, рекреационного использования. Для решения этих вопросов большое значение имеет применение картографических методов исследования путем совместного анализа карт использования земель, форм организации территории, систем расселения населения, с одной стороны, и карт основных компонентов и типов природной среды - с другой стороны.
Методы исследования
В настоящее время одним из наиболее эффективных методов исследования агропроизводственной системы, как на национальном, так и региональном уровнях является имитационное моделирование [2, 3, 4]. Под имитационной моделью понимается математическая модель, которая замещает реальный объект и отображает процесс функционирования систем в пространстве в определенный отрезок времени путем воспроизводства важнейших свойств изучаемых объектов и процессов с сохранением их внутренней структуры. Это дает возможность, используя исходные данные о структуре и главных свойствах агропроизводственной системы, получить сведения о взаимоотношениях между ее главными элементами и показать механизм формирования ее эффективного развития.
Значительная часть математических имитационных моделей построены по принципу «черного ящика», когда имеется какой-то вход в него, описываемый внешними переменными, возникающимиза пределами системы, и выход, который характеризует результат действия системы.В результате этого не требуется детальное изучение основных компонентов системы, их свойств и взаимосвязей, а оценивается реакция системы как целостного образования на изменение внешних условий [2]. Изменение выходных параметров осуществляется при помощи имитационных экспериментов, которые представляют собой многочисленныхвычислений по заданной модели по различным сценариям, количество которых неограниченно. В результате изменения начальных значений входапроизводится целевое нахождение оптимальных вариантов рационального взаимодействия природных систем и агропроизводственной системы. В результате этогокачественно и количественно оцениваются различные вариантыфункционирования агропроизводственной системы региона при различных значениях внешнихвоздействий.
При построении имитационных моделей следует учитывать ряд ограничений. Значительная их частьиспользует математическийаппарат,основанный на линейных связях между объектами, в то время как агропроизводственная система представляет собой сложную систему с высокой степенью неопределенности и преимущественно нелинейными связями между компонентами, имеющими стохастический характер. Поэтому традиционный математический инструментарий моделирования не отвечают требованиям адекватногоотображениявлияния показателейвхода нарезультирующий параметр. Нами предложена математическая имитационная модель, которая позволяет оценить степень внешних факторов на интегральный показатель эффективности агропроизводственной системы и определить различные варианты ее развития [3, 5]. Большое количество используемых показателей и их сильная дифференциация исходных данных ограничило использование классических методы экономико-математического моделирования при создании модели. Поэтому был разработан оригинальный математический аппарат, представляющий собой модификацию метода структурной и параметрической идентификации имитационной модели [4]. Под идентификацией математической модели понимается нахождение оптимальной в определенном смысле модели, которая строится по результатам входных и выходных переменных объекта. Структурная идентификация заключается в определении структуры математической модели, что подразумевает обоснование входов, выходов, взаимное влияние отдельных компонентов модели. Она включает процедуру ее агрегирования на основе учета только самых существенных свойств систем, обусловливающих их эффективность. В результате структурной идентификации определяется совокупность составных частей модели и связей между ними, а также определяется минимально необходимое множество ее параметров. Целью параметрической идентификации является количественное определение значений параметров агрегированной модели на основе сопоставления исходных данных с наблюдаемыми характеристиками агропроизводственной системыпри различных их состояниях. Процедура параметрической идентификации математической модели в настоящее время методологически недостаточно разработана и нами предлагается метод концептуального моделирования, основанный на совмещении процедур сопоставления данных имитации и исходных баз данных.
Агропроизводственная система может быть представлена как совокупность взаимосвязанных компонентов (подсистем). В структурном отношении разрабатываемая модель содержит следующие компоненты (рис. 1):
Рис. 1. Схема имитационной математической модели
1. Энергетические затраты в сельском хозяйстве - затраты на следующие элементы агропроизводственной системы, пересчитанные в энергетические единицы: а) внесение минеральных удобрений; б) количество сельскохозяйственной техники; в) затраты электроэнергии; г) трудозатраты; д) энергия топлива и горюче-смазочных материалов. Эти показатели получены из статистических источников по сельскому хозяйству Республики Мордовия и переведены в энергетические единицы (в джоулях) по имеющейся методике [6, 7, 8, 10,11, 12], что позволило рассчитать различные элементы энергетических затрат в единых единицах измерения.
2. Агроклиматические условия - сумма средних суточных температур воздуха, превышающий 10o (запасы тепла), коэффициент увлажнения (запасы влаги), коэффициент континентальности, зависящий от годовой амплитуды температур и широты местности [9].
3. Показатели естественного плодородия почв - содержание гумуса в пахотном слое в %, содержание подвижных элементов питания растений в почве (азот, калий и фосфор) в мг/100 г, кислотность почвы (pH от 0 до 150, плотность почвы в г/см3 [9].
4. Структура земельного фонда - доля в общей земельной площади основных видов земельных угодий: пахотных земель, природных кормовых угодий (пастбищ и сенокосов) и лесных земель.
5. Структура посевных площадей - доля отдельных сельскохозяйственных культур в площади обрабатываемых земель - зерновых и пропашных культур, многолетних и однолетних трав, а также чистых паров.
В имитационной математической модели данные параметры принимаются в качестве входных параметров, оказывающих влияние (кроме агроклиматических ресурсов как не регулируемых) на интегральный показатель эффективности агропроизводственной системы. В качестве такого показателя мы предлагаем использовать показатель эффективности энергетических затрат, который представляет соотношение пересчитанной в энергетические единицы валовой продукции всех возделываемых в республике культур и затрат энергии на производство этой продукции. Данный показатель отражает как экологические, так и экономические аспекты функционирования агропроизводственной системы. Использование этого критерия обосновано по ряду соображений. Так как наибольшая продуктивность является главной целевой функцией агропроизводственной системы, все социально-экономические ресурсы и организационно-хозяйственные меры (системы земледелия, агротехника, агрохимические и мелиоративные мероприятия) должны обеспечиватьвысокую продуктивность (энергетическую и экономическую). При низких энергетических затратах невозможно поддержать продуктивность агропроизводственной системы на высоком уровне. С другой стороны, высокий уровень энергетических затрат повышает продуктивность агроценозов, но одновременно вызывает развитие неблагоприятных экологических процессов, которые приводят к снижению экологической устойчивости агрогеосистем или даже к их полной деградации. Превышение допустимого уровня энергетических затрат приводит к падению энергетической эффективности функционирования агропроизводственной системы, снижению экономической эффективности сельскохозяйственного производства. Разработанная модель позволяет определить тот уровень энергетических затрат, который не превышает предела, за которым происходит негативное изменение агропроизводственной системы.