Оптимизация состава субстрата для вешенки и других грибов. Часть 3

Чунихин А.В.,  технолог-аналитик, кандидат с.-х. наук

Итак, в предыдущих публикациях мы рассмотрели общие принципы и алгоритмы сбора, подготовки и ввода данных для оптимизации состава субстрата для вешенки и других грибов. В данной публикации мы рассмотрим результаты обработки данных оптимизационной программой и проанализируем их. В данном случае будем рассматривать два варианта модели оптимизации состава субстрата для вешенки на примере одного из хозяйств .

Производственные потребности и обеспеченность ресурсами.

Хозяйству необходимо производить 1300 тонн субстрата в год. Контрольная технологическая влажность субстрата предполагается от 69 до 72 %. Соответственно, содержание сухого вещества от 28 до 31 %.

В хозяйстве имеются следующие виды основного сырья:

  1. Солома озимой пшеницы. В хозяйстве имеется с избытком.
  2. Лузга семечек подсолнечника. В хозяйстве имеется с избытком.

Хозяйство также имеет возможность закупать у соседей гороховую солому и солому озимого ячменя но при условии заранее заявленных количеств и  50 % предоплаты.

Возможности по добавкам:

Хозяйство регулярно закупает для нужд животноводства гидролизные дрожжи и сено люцерны. Также хозяйство имеет возможность закупать перьевую муку, причём по выгодным ценам и с минимумом транспортных расходов. Для своих нужд хозяйство также регулярно закупает технический сульфат калия и технические гидрофосфат и дигидрофосфат калия.

Вариант 1.

Задаём ограничения по следующим компонентам сырья и добавок:

  1. Солома озимой пшеницы. Поскольку солома в хозяйстве своя и её имеется относительный избыток, задаём, что соломы в состав субстрата для вешенки должно быть включено не менее 100 тонн (от воздушно сухой массы). Это также обусловлено необходимостью введения соломы как более влагоёмкого чем лузга компонента.
  2. Аналогично по лузге семечек подсолнечника. Её должно быть в составе субстрата также не менее 100 тонн по воздушно сухой массе.
  3. По соломе озимого ячменя и гороховой соломе ограничений не задаём. Нужно определить сколько нужно реально заявить сырья (по максимуму) в соседнем хозяйстве и сколько зарезервировать финансов на данную закупку.
  4. По гидролизным дрожжам также ограничений не задаём: они всегда в наличии и в любой момент закупку можно увеличить.
  5. Количество сена люцерны задаём не менее 1 тонны. Поскольку оно наиболее дешёвое из азотсодержащих добавок.
  6. Количество сульфата калия задаём не более 5 и не менее 3 тонн. Это те количества в рамках которых хозяйство может оперировать при увеличении закупок сверх потребностей растениеводства.
  7. Количество дигидрофосфата калия не ограничиваем. Его закупки можно увеличить или уменьшить без каких либо ограничений.

Задаём ограничения по количеству воды и основных питательных  элементов (NPK).

  1. Общее количество воды (с учётом натуральной влажности компонентов) задаём в пределах, которые соответствуют не менее 69 % и не более 72 % технологической влажности.
  2. Количество общего азота задаём в пределах, которые соответствуют содержанию не менее 0,75 % и не более 0,85 %
  3. Количество фосфора и калия рассчитываем исходя из оптимального соотношения N:P:K     (33:15:52)
  4. Ограничения по фосфору и калию вводим в соответствии с полученными расчётами.

В поле целевой функции вводим реальные цены всех компонентов с учётом транспортных и накладных расходов (для собственных компонентов – цена реализации третьим лицам, себестоимость + прибыль). Задаём целевую функцию: минимальная стоимость по сырью.

После отработки программы получаем оптимальное решение, которое соответствует всем введенным ограничениям. При этом получаем стоимость одной тонны субстрата технологической влажности 409 гривень 20 копеек.

Оптимизация субстрата1

Проанализируем полученное решение.

 1.Программа выполнила условие по ограничению, которое было задано для соломы озимой пшеницы и ввела её в субстрат в количестве 100 тонн. О чём это говорит ? По сути мы заставили программу выполнить условие «не менее 100 тонн». Следовательно, солома озимой пшеницы в данном перечне компонентов не является лучшим. Если бы мы не задали безусловное требование ввести солому в количестве 100 тонн, то программа компенсировала бы её каким то другим компонентом. Скорее всего, лузгой.

2.Программа исключила из состава субстрата солому озимого ячменя и гороховую солому. Это самый интересный момент. Во первых, произошёл конфликт с безусловным требованием введения в состав субстрата для вешенки соломы озимой пшеницы. Отсюда делаем важный вывод: ни один из видов соломы не является полноценным источником «триады» N:P:K. В том числе и гороховая. Они играют роль источника углерода и сухого вещества. Во вторых, цена 1 кг азота в целлюлозосодержащем сырье (с учётом реальных цен на сырьё и содержания азота в каждом из компонентов) распределяется следующим образом.

Самый дорогой азот это азот соломы озимой пшеницы – 300 грн/кг. Далее следуют азот ячневой соломы – 240 грн/кг, азот гороховой соломы – 213 грн/кг, азот сена люцерны – 139 грн/кг и азот лузги – 133 грн/кг.  Таким образом, самым дешёвым азотом из всех имеющихся компонентов целлюлозосодержащего сырья является азот лузги семечек подсолнечника. Причём здесь главную роль сыграло не столько высокое его содержание, сколько низкая стоимость самого сырья. Это послужило одной из причин того, что при ограничении «не менее 100 тонн» (таком же как и у соломы озимой пшеницы), программа ввела её не на грани требования, а значительно больше: 257,5 тонн.  Однако, одно целлюлозосодержащее сырьё при любой раскладке не в состоянии обеспечить ни нужное количество элементов «триады» N:P:K ни их баланс. Поэтому, программа ввела в состав субстрата для вешенки гидролизные дрожжи (в первую очередь как источник дешёвого азота – 66 грн/кг, во вторую как источник фосфора и калия) и два минеральных компонента: сульфат и дигидрофосфат калия. Причём ввод сульфата калия обусловлено тем, что баланс калия и фосфора в дигидрофосфате калия сильно смещён в пользу фосфора. Таким образом программа скорректировала баланс фосфора и калия в нужную сторону. При этом, следует обратить особое внимание на то, что без минеральных компонентов подобрать требуемое содержание элементов «триады» и их оптимальный баланс абсолютно не реально. Продолжение следует…