Введение к работе
Актуальность проблемы. Управление продукционным процессом куль-фных растений в современных условиях должно базироваться па оптималь-эм соотношении многочисленных факторов роста и развития растений. В свя-I с этим необходима разработка моделей продукционного процесса, учиты-нощих биологические и абиотические параметры агроэкологической системы прогнозом их в пространстве и времени. Существующие в настоящее время одели требуют большого числа входных параметров, получить которые в по-;вых условиях проблематично.
Таким образом, для управления продукционным процессом растений не5ходима модель, обеспечивающая максимальную информацию при мини-альном объеме исходных данных, полученных доступными методами, не тре-^гощими больших затрат времени и средств.
Такие модели нужны и в научной работе для координации научных назавлений в решении проблемы максимальной эффективности производства ж минимальных затратах.
В учебной работе при подготовке специалистов и консультантов отрасли ютениеводства ощущается дефицит прикладных компьютерных программ, )торые моделируют производственные ситуации, обеспечивают прогноз ди-1МИки процесса формирования урожая, возможность управления этим провесом и оптимизировать методы управления.
Цель п задачп исследований. Целью исследований ставилось: разрабо-1ть и обосновать комплексную динамическую модель управления агроэкоси--емами для Центральных районов Нечерноземной зоны России.
Для достижения цели необходимо было решить следующие задачи: Теоретически обосновать и разработать структурную схему модели. Адаптгоовать существующее математическое обеспечение модулей и разра-ботать необходимые дополнительные модули модели продукционного про-ЦЄССЗ. полевых культур. "
Разработать методику настройки и реализовать в виде компьютерных программ модули модели продукционного процесса на примере Костромской области.
Паучная новизна.
Создана комплексная имитационно-мониторинговая модель продукци-шого процесса растений в агроэкосистемах, обеспечивающая взаимодействие модулей; радиационного режима посева, температурного режима почвы, вод-)го режима почвы, режима температуры и влажности в посеве, роста и развн-ш растений, почвенного питания растений, экологических взаимодействий )ганизмов в экосистеме, агротехники.
Разработана методика сбора информации и настройки модели управле-1я продукционным процессом сельскохозяйственных культур на локальные ;ловия, включающая 23 параметра, в том числе 3 константы, 6 являются гатной информацией сети агрометеорологической службы, 3 - штатная ин-
формация проектно-изыскательской станции химизации сельского хозяйства, 8- настраиваются по экспериментальным данным и 3 устанавливаются при обследовании конкретной агроэкосистемы; методика массового обследования посевов основных сельскохозяйственных культур с дальнейшим прогнозом продуктивности общей биомассы, биомассы и площади отдельных фитоорганов с комлартментальным их распределением, заключающаяся в сборе информации о высоте растений, плотности популяции, абсолютно сухой массе наземной части одного растения сумме энтальпии воздуха от даты посева (или весеннего возобновления вегетации) до даты обследования с последующим расчетом динамики биометрических параметров и хозяйственной урожайности на основе прогноза, суммы энтальпии воздуха.
Разработана методика прогноза агрометеорологических параметров экосистемы (суммы интегральной коротковолновой солнечной радиации, суммы эффективных температур воздуха и суммы энтальпии воздуха) на вегетационный период. Установлена функциональная зависимость прогнозируемых параметров от календарных сроков с поправкой на фактическое значение парамет-ров от даты полного таяния снегового покдава до 10 мая ігоогнозигг/емого го-да.
Реализованы компьютерные программы модулей модели продукционного процесса, позволяющие сделать быстрый анализ и прогноз биологических химических и физических параметров и установить целесообразность антропогенного регулирования агроэкосистемы.
Практическая значимость работы и реализация результатов псследований.-На'основании предлагаемой в работе модели и разработанных компьютерных программ возможна оценка и прогноз экологического и хозяйственного состояния агроэкосистемы. Верификация программного обеспеченш свидетельствует о возможности его использования для прогноза динамики агроклиматических параметров и оптимизации срока и метода защиты растени{ от вредителей и сорных растений для монитошнга и прогноза продуктивност1 культурных растений расчета оптимальности систем удобрений загрузки м^ шинно-тракторного парка в весенне-летний период и календарных сроков вы-полнения технологических операций в производстве продукции растениевод стъэ.
Модель используется в научной, учебноп и консультационной работе Ко стромской ГСХА, в практической работе Костромского центра гидрометеоро логии и мониторинга окружающей среды.
На защиту выносятся следующие основные положения.
Обоснование, структурная схема, математическое описание имитационно мониторинговой модели продукционного процесса растений в агроэкоси стемах и метод настройки модели на биологические особенности культуры сорта, агрометеорологические и почвенные условия.
Возможность использования базового и мониторингового режимов оценки i прогноза физико-химических и биологических параметров агроэкосистемы.
Апробация работы. Базовый объем работ выполнен в Костромской государственной сельскохозяйственной академии. Основные положения диссергационной работы апробированы и получили положительную оценку на совещании агрономов и руководителей семеноводческих хозяйств Костромской эбласти (1988г.), на конференциях; молодых ученых и специалистов в НИИ Центральных районов Нечерноземной зоны (1989г.), молодых ученых и специалистов Костромской области (1989г.), на научно-технических советах отдепа защиты растений ВНИИ кормов им. В.Р.Вильямса (1987-1989гг), на совещании кафедры защиты растений Костромского СХИ «Караваево» (1989г.), на научной конференции преподавателей и аспирантов в С-Пб ГАУ (1994г.),на научно-практической конференции Ивановского СХИ (1995г.), на ежегодных на-учно-практических конференциях Костромской ГСХА (1993 - 2000гг) на ежегодных учебно-методических конференциях профессорско-преподавательского состава Костромской ГСХА (1992 - 2000гг 1 на семинаре-совещании заведующих кафедрами земледелия, растениеводства и кормопроизводства в Орлов-ской ГСХА (1996г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликованы самостоятельно я в соавторстве 49 работ, в том числе 1 монография.
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 364 страницах машинописного текста, состоит из введения, 10 глав, выводов и предложений производству, иллюстрирована 42 таблицами, 112 рисунками. Список литературы содержит 375 наименований, в т.ч. 316 иностранных авторов.