Имитационно-динамическая модель прогноза высоты генеративного побега и диаметра товарной куртины душицы обыкновенной (Origanum vulgare l.) в школке доращивания клонов

Размещено на http://www.Allbest.Ru/

Костромская государственная сельскохозяйственная академия

Заготовка лекарственного сырья душицы обыкновенной в дикорастущих ценопопуляциях Костромской области нецелесообразна, поскольку в диком виде это растение не образует зарослей [1]. Известно, что оптимальным способом закладки производственных плантаций являются однолетние куртины диаметром не менее 10,0...12,0 см, выращенные из клонов в школке доращивания [2], так как при этом способе гарантируется стопроцентная приживаемость посадочного материала.

Земли сельскохозяйственных предприятий характеризуются различным уровнем плодородия, поэтому куртины душицы в конце вегетации могут не достигнуть оптимального диаметра. Между тем в настоящее время существует достаточно много способов регулирования ростовых процессов растений, которые можно применить, если известен прогноз их динамики.

Прогностические модели динамики фитометрических параметров клонов в школке доращивания отсутствуют, поэтому целью исследований ставилось: разработать динамическую модель прогноза диаметра товарных куртин душицы обыкновенной в школке доращивания клонов.

Исследования проводились в 2017.2018 гг. на экспериментальном участке в г. Кологрив Костромской области. Почва участка - дерново-подзолистая супесчаная, содержание гумуса - 2,49%, Р2О5 - 152,9 мг/1000 г почвы, К2О - 410,4 мг/1000 г почвы, рН 6,64. Площадь учетной делянки 4,41 м², повторность трехкратная, закладка опыта двукратная (в 2017 и 2018 гг.). Варианты опыта включали календарные сроки клонирования, схемы посадки клонов, виды и формы удобрений в школке доращивания (табл. 1).

Посадочный материал выделяли из маточных растений, которые были выращены из клонов единичной дикорастущей особи душицы, что обеспечивало генетическую идентичность посадочного материала [3].

Таблица 1

Схема опыта по закладке школки доращивания клонов душицы обыкновенной (Origanum vulgare L.), 2017, 2018 гг.

Клонирование и посадку в школку проводили в II, III декадах мая и I декаде июня. Высота стеблей клонов, в зависимости от срока клонирования, была около 5,00, 10,00 и 15,00 см.

Удобрения в почву вносили локально под каждое растение непосредственно перед посадкой клонов на основании рекомендованной [4] нормы азота (N45-60) для производственных плантаций. В качестве минерального удобрения применяли азофоску, содержащую N16P16K16. Органоминеральное удобрение (ОМУ) с содержанием N6P4K12 в форме пеллет и пасты, разработанное в Костромской ГСХА и показавшее положительные результаты в посевах основных сельскохозяйственных культур [5], в посадках душицы ранее не изучалось.

Высоту центрального побега клона измеряли с интервалом 3 суток от посадки до начала цветения, диаметр сформированной клоном куртины - осенью в конце вегетационного периода.

Статистическую обработку результатов, расчет и верификацию математической модели проводили в табличном процессоре Excel.

Результаты исследований

Рост генеративного побега высаженного клона продолжался до фазы начала цветения, причем наиболее интенсивно этот процесс происходил до начала июня, далее постепенно замедлялся и к началу цветения полностью прекращался (рис. 1).

Вследствие обнаруженного нами отсутствия реакции высоты побега на схему посадки и удобрения [6], модель сезонного прогноза этого фитометрического параметра мы разрабатывали, пользуясь усредненными по вариантам опыта данными 2017 года. Динамика высоты, в зависимости от суммарной энтальпии воздуха (СЭВ), с точностью 99,82% (рис. 2) аппроксимирована следующей системой уравнений.

Рис. 1. Динамика высоты генеративного побега душицы обыкновенной (Origanum vulgare L.) в школке доращивания клонов (ориг.)

h = 1,0861 * е⁰'⁰⁰⁴³

h = 8,1869 ln Cp - 39,569

(250,0 < Ср < 490,0 КДж/кг, R² = 0,9861) (490,1 < Ср < 1800,0 КДж/кг,

R² = 0,9936),

где: hp - высота побега, см; Cp - суммарная энтальпия воздуха, КДж/кг.

Для обеспечения динамичности в модель вводится корректирующий коэффициент, представляющий собой разницу между эмпирической и расчетной высотой:

Ир = Ирр - И(срг), (2)

где: И'р - корректирующий коэффициент, см; И/р - эмпирическая высота побега на календарную дату учёта, см; Ир(Срг) - рассчитанное по системе уравнений (1) значение высоты на календарную дату учета, см; Срг - эмпирическая суммарная энтальпия воздуха от календарной даты весеннего возобновления вегетации до даты учета высоты побега, КДж/кг.

Рис. 2. Аппроксимация динамики высоты генеративного побега душицы обыкновенной (Origanum vulgare L.) в зависимости от суммарной энтальпии воздуха (ориг.)

товарный куртина душица диаметр высота побег

Окончательная модель прогноза высоты генеративного побега:

Др = Др ^(СР⁾ + Д р +АСр, (3)

где ДСр - шаг расчета модели, задаваемый пользователем, КДж/кг.

Верификация работы модели по эмпирическим данным 2017 года показала точность прогноза 87,40 - 99,22% (табл. 2), а по независимым (не участвовавшим в расчете модели) данным 2018 года - 89,39 - 96,90% (табл. 3).

Прогнозируемое значение Ир в фазу начала цветения служит входным параметром модели прогноза диаметра куртины душицы в конце периода вегетации [6]:

Р = 0Д975А²_р - 7,4765 + 90,825

(19,00 < Ир < 22,00 см), (4)

где: ё - диаметр куртины в конце вегетационного периода, см; Ир - высота центрального побега в фазу начала цветения, см.

Отклонение прогнозируемых значений диаметра куртины от эмпирических составляло -7,00+20,72% в 2017 г. и -10,36+17,78% в 2018 г., в зависимости от варианта опыта (см. табл. 2, 3), то есть не превышало 15,00 - 25,00% погрешности, допустимой для биологических моделей [7].

Таким образом, точность работы модели обусловливает применение ее для заблаговременного сезонного прогнозирования высоты генеративного побега и диаметра товарных куртин душицы обыкновенной в конце вегетации.

Таблица 2

Верификация прогноза высоты генеративного побега душицы обыкновенной (Origanum vulgare L.) и диаметра товарной куртины в школке доращивания клонов (см), 2017 г.

Алгоритм применения модели (рис. 3).

Рис. 3. Алгоритм прогноза фитометрических параметров душицы обыкновенной (Origanum vulgare L.) в школке доращивания клонов (ориг.)

Для расчета прогноза диаметра товарных куртин после посадки клонов в школке саженцев весной и начала их роста, что свидетельствует о нормальной приживаемости, следует выполнить действия:

1) измерить высоту генеративного побега минимум у 10 выбранных в случайном порядке растений с последующим усреднением результатов учета;

2) от начала весеннего отрастания растений маточной куртины (после схода снега и устойчивого перехода среднесуточной температуры воздуха через +5°С) до даты учета рассчитать фактическую суммарную энтальпию воздуха [8];

3) рассчитать корректирующий коэффициент;

4) по формуле (3) рассчитать прогноз высоты центрального побега от даты учета до начала цветения центрального побега с интервалом Ср, заданным пользователем, что, при необходимости, обеспечит возможность управления ростовыми процессами в течение вегетационного периода (подкормки удобрениями, применение стимуляторов роста и др.);

5) по формуле (4) рассчитать прогноз диаметра куртины в конце вегетации.

Заключение

В результате исследований установлена зависимость диаметра куртины душицы обыкновенной осенью в конце периода вегетации от высоты генеративного побега клона в фазу цветения. Рассчитана модель прогноза диаметра товарной куртины душицы обыкновенной в школке доращивания клонов, работающая с точностью 87,40... 99,22%, что обусловливает ее практическое применение с целью управления ростовыми процессами клонов в школке доращивания.

Список использованных источников

1. Шкарбан А.А., Бородий С.А. Географическое распространение и морфологические особенности дикорастущих ценопопуляций душицы обыкновенной (Origanum vulgare L.) в Костромской области // Актуальные проблемы науки в агропромышленном комплексе: сборник статей 68-й международной научно-практической конференции: в 3 т. - Караваево: Костромская ГСХА. - 2017. - С. 84-89.

2. Шкарбан А.А., Бородий С.А. Эффективность совместных посадок душицы обыкновенной (Origanum vulgare L.) и календулы лекарственной (Calendula officinalis L.) в культурной плантации // АгроЭкоИнфо. - 2020, №1.

3. Шкарбан А.А., Влияние морфологических характеристик посадочного материала и сроков посадки на приживаемость и формирование куртины душицы обыкновенной // Научно-практический журнал «Аспирант». - 2021. - №1. - С. 251-256.

4. Семенихин И.Д., Семенихин В.И. Лекарственные растения, возделываемые в России, т. I. - М.: ОАО «Щербинская типография», 2015.

5. Виноградова В.С., Козина А.А. Продуктивность картофеля при использовании различных видов ОМУ [Электрон. ресурс] // АгроЭкоИнфо: Электронный научно-производственный журнал. - 2021. - №1.

6. Бородий С.А., Шкарбан А.А. Влияние удобрений, сроков и способов посадки клонов на выход товарных куртин душицы обыкновенной (origanum vulgare l.) в школке доращивания [Электрон. ресурс] // АгроЭкоИнфо: Электронный научно-производственный журнал. - 2021. - №2.

7. Образцов А.С. Системный метод: применение в земледелии. - М.: Агропромиздат, 1990. - 303 с.

8. Бородий С.А., Бородий П.С. Прогноз фенологических стадий развития пижмы обыкновенной (Tanacetum vulgare L.) в дикорастущих ценопопуляциях // Труды Костромской государственной сельскохозяйственной академии. Выпуск 86. - Кострома: КГСХА, 2017. - С. 5-11.

Размещено на allbest.ru