Введение к работе
Актуальность темы. Главной и до сих пор не решенной задачей в ельском хозяйстве является получение урожаев полевых культур аданного уровня и качества при условии обеспечения экологической езоласности окружающей среда и ресурсосбережения. Поіштки решить ту задачу за счет получения и анализа большого количества ксперименталышх данных о деталях поведения агроэкосистем казались малоуспешными в связи с разнообразием почвенных и лиматических условий произрастания растений и высоким уровнем атрат на приборное обеспечение. Естественной альтернативой этому етоду является применение динамических моделей продукционного роцесса, рассчитанных на использование, в основном, стандартной грометеорологической информации. Ясно, что для этого должны быть тработаны и доведены до определеного уровня адекватности алопараметрические динамические модели, ориентированные на решение рикладннх задач.
Одним из основных природных факторов, лимитирующих урожай ногих культур в большинстве регионов России, является почвенная лага. При этом отклонения от оптимальных условий влаго-беспечения происходят как в сторону недостатка вода, так и в торону переувлажнения. В связи с зтим вопрос оптимального спользования доступной растениям почвенной влаги приобретает собой значение. Водный режим, в свою очередь, определяется идрофизическими свойствами почвы, погодными условиями, собегагостчми возделываемых в зоне сортов и, наконец, принятыми гротехнологиямл. Все это свидетельствует о необходимости омшюксного анализа всех протекающих в агроэкосистемах процессов с елью получения количественной основы для оценки суммарного влияния а урожай совокупности внешних факторов.
Существенный прогресс в этой области наметился с появлением в 3-70-е году динамических моделей продукционного процесса зльскохозяйственгах культур. В то т время СЛОЖІОСТІ утилизированных, так называемых "базових" моделей, не позволяла зпользовать их непосредственно как инструмент принятия решений в змледелии. Кроме того, существовавшая в то время техническая база ЕС-ЭВМ ) затрудняла доступ к модели непосредственным )льзователям. В связи с зтим актуальной является задача построения
специализированных прикладных моделей, реализованных на персональних ІВИ-совместимнх компьютерах, находящих все более широкое распространение. Ясно, что такиэ модели доллин обладать простотой в использовании и интерпретации результатов, решать вполне определенный набор задач, важних для практики, не требовать проведения дорогостоящих экспериментов ' для идентификации из параметров. Именно такая задача и была поставлена в диссертации.
Целью работы является построение и идентификация динамически? моделей продуктивности зерновых (кукуруза) и кормовых (люцерна; культур при лимитировании урожая недостатком ала/и или кислород; (избыток влаги) в почве.
С этой целью решены следующие "задачи:
обоснована структура и алгоритмы реализации пржсладной модели отражающей изменчивость водного реамма почвы и посева по, воздействием метеоусловий, реально складывающихся на сельскохо зяйственном поле;
разработан алгоритм учета влияния неоптимальности услови увлажнения на продукционный процесс растений;
разработаны и программно реализованы метода' тюряметричееко идентификации блока развития растений;
проведена серия компьютерных экспериментов с целью проверк адекватности работы модели при использовании различных наборе стандартных метооданных.
Научная новизна полученных результатов заключается в создаш методологических основ использования мэлопара- метрическі прикладных моделей для решения задач оценки и прогноза земледелии. В ходе работы:
предложен новый приближенный метод расчета транспирации растет и почвенного испарения, в случае как дефицита, так и избыт; почвенной влаги;
обоснованы вид универсального показателя стресса по влаге процедура учета его влияния на процесс развития растений в услови засухи и переувлажнения;*
предложены методы оценки текущих влагозапасов под посева различных культур, прогнозирования темпов развития растений урожая;
предложен алгоритм расчета оптимальных сроков сева, основанный учете складывающейся метеорологической обстановки в rrepv
непосредственно предшествующий севу.
Практическая значимость. Разработанный в процессе выполнения работы пакет программ имеет непосредственное практическое значение, т.к. он может бить использован при решении следующих прикладных задач:
- расчета накопления влаги в контролируемом слое почвы под
растительным покровом той или иной культуры;
- имитации и прогнозирования темпов развития растений в
реальных условиях выращивания;
- определения оптимальных сроков проведения посевных работ:
- динамического прогноза действительно возможного урожая
полевых культур <ДВУ>;
- управления поливами (на орошаемых землях).
Апробация работы. Основные результаты диссертаци докладывались на семинарах лаборатории математического моделирования агроэкосистем АФИ, на расширенном семинаре Института биологии Карельского научного центра РАН "Использование математических методов в биологии" (Петрозаводск, 1993), на международной конференции молодых ученых и специалистов в ИППУ им. Н.Пушкарова (НРБ, 1988), на международной научно-практической конференции "Информатизация и системный анализ сельского хозяйства в условиях аграрной реформы" (Переславль-Залесский, 1992), на 11-й Санкт-Петербургской международной конференции "Региональная информатика" (РИ-93), на международной конференции "Моделирование систем и процессов в отраслях АПК" (АФИ, Санкт-Петербург, 1993).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, 2 работы находятся в печати. Список работ приведен в конце автореферата.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов и списка литературы, включающего 160 наименований, в том числе 56 работ иностранных авторов.
Объем диссертационной работы составляет 189 страниц , 37 рисунков, 6 таблиц.
