Оптимизация применения агрохимических средств с использованием информационных технологий и математического моделирования (1098311), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

Таблица 4.2. Распределение 62 полевых опытов Геосети (1953-1984 годы)
на дерново-подзолистых почвах Нечернозёмной зоны по градациям
показателей плодородия и характеристикам климата на год закладки.
Информационный банк АИС “Геосеть-2000”

Рассматриваемые полевые эксперименты выполнены на дерново-подзолистых почвах различного гранулометрического состава. В группах 2 и 4 преобладают легкосуглинистые, в группе 5 - среднесуглинистые, а в группе 3 - тяжелосуглинистые почвы.

Большинство опытов в классификационных группах 1, 2, 3 и 5 заложены на сильнокислых почвах. В группе 4 большинство опытов - на почвах с близкой к нейтральной и нейтральной реакцией солевой вытяжки. Сравнение средней величины рН сол. в данной группе со средними в группах 1, 2, 3 и 5 с использованием t-критерия Стьюдента (при  = 0,05) свидетельствует, что данное различие достоверно.

По величине содержания подвижного фосфора в почве опыты в группах распределены неравномерно. Опыты групп 3 и 5 заложены, в основном, на почвах с очень низким, низким и средним содержанием доступных растениям фосфатов. В группе 1 примерно равное число экспериментов проведено на почвах с низким, средним, повышенным и высоким содержанием фосфора. Опыты с первоначально средней и повышенной градацией обеспеченности элементов преобладают в группе 2. Примерно одинаковое число опытов с градациями содержания фосфора в почве от среднего до очень высокого имеется в группе 4. Сравнение средних уровней содержания подвижного фосфора с использованием t-критерия Стьюдента (при  = 0,05) позволило выявить достоверное отличие группы 3 от остальных.

Менее четкие различия установлены в отношение обеспеченности почв опытов перед закладкой обменным калием. В группах 1, 2, 3 и 5 преобладают эксперименты с низким и средним содержанием этого элемента, в группе 4 - со средним и повышенным. Однако достоверное различие всех средних значений этой величины с помощью t-критерия Стьюдента (при  = 0,05) установлено лишь с группой 1.

Большинство опытов в группах 1 - 4 заложены на почвах с низким содержанием гумуса. Группа 5 по среднему значению этого показателя достоверно отличается от групп 1-4.

Реализованная процедура групповой классификации в целом правильно воспроизводит распределение опытов в Нечернозёмной зоне по значениям показателей агрохимических и агрофизических свойств, а также агроклиматических условий. Это позволяет использовать меру степени близости эксперимента к центру группы d_E, вычисляемую по формуле 4.2 в качестве характеристики типичности (представительности) условий проведения полевого опыта.

Важная задача экспериментального исследования - выбрать из числа типичных опытов в группах эксперименты с наибольшей информационной ёмкостью. При числе вариантов n, повторности опыта r и его длительности - t, объем данных D, полученных в эксперименте составляет:

D = n · r · t (4.8)

Величина D характеризует число наблюдений, проведенных в полевом опыте. Её можно оценить на основании описания факторного плана эксперимента. При этом не обязательно привлекать весь массив исходных сведений. Это позволяет отобрать наиболее информативные эксперименты для включения в банк данных.

Можно показать, что объем полученных в эксперименте данных является максимальной оценкой количества содержащейся в нём информации. По определению, взаимная информация I между событиями x и y определяется выражением (Корогодин, Корогодина, 2000):

(4.9)

Величина I(x,y) выражена в битах. С использованием выражений условной вероятности p(x/y) = p(x,y) / p(y) и p(y/x) = p(x,y) / p(x), формулу (4.9) можно переписать в виде:

(4.10)

События x и y можно рассматривать, как реализации некоторых случайных величин X и Y. Некоторые из них изменяются дискретно (дозы удобрений и химических мелиорантов, параметры агротехнологий), другие - непрерывно (характеристики почвенного плодородия или продуктивности культур).

По определению, средняя взаимная информация между переменными X и Y равна:

(4.11)

Знаки и обозначают суммирование по всем элементам обучающей выборки (y, x).

Выражение (4.12) можно преобразовать следующим образом:

(4.12)

Здесь H(X) и H(Y) - величины энтропии, характеризующие собственную информацию, содержащуюся в действующих на агроэкосистему факторах X и откликах Y. H(X,Y) – совместная энтропия факторов и откликов. Она характеризует ошибки при учёте результатов полевого опыта и другие факторы, снижающие достоверность получаемых сведений и уменьшающих количество информации в опыте.

С увеличением числа вариантов опыта, суммарная энтропия H(X) и H(Y) возрастает. Вероятность выбора индивидуального значения из обучающей выборки обратно пропорциональна её объему D. Оценкой максимальной информационной ёмкости агрохимического полевого эксперимента может служить двоичный логарифм объема полученных в нём данных:

(4.13)

Упорядочение экспериментов в порядке возрастания величины I_max позволяет отобрать полевые опыты с наибольшей информационной ёмкостью в выделенных группах по сходству почвенно-климатических условий.

С использованием разработанного алгоритма в выделенных группах полевых опытов Геосети на дерново-подзолистых почвах в Нечернозёмной зоне выбраны 17 экспериментов 8 опытных учреждений, данные которых занесены в АИС “Геосеть-2000”:

1. Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова,
факультет почвоведения

1.1. Влияние свойств дерново-подзолистой среднесуглинистой слабоокультуренной почвы и минеральных удобрений на урожай и биологическое качество растительной продукции (Минеев и др., 1986).

1.2. Влияние свойств дерново-подзолистой среднесуглинистой среднеокультуренной почвы и минеральных удобрений на урожай и биологическое качество растительной продукции (Минеев и др., 1986).

1.3. Влияние свойств почв и минеральных удобрений на урожай и биологическое качество растительной продукции (Лебедева и др., 1981; Лебедева и др., 1982; Лебедева и др., 1983).

1.4. Влияние способов обработки дерново-подзолистой почвы, доз минеральных удобрения и торфа на урожаи сельскохозяйственных культур (Кобзаренко, 1986).

Характеристики

Список файлов диссертации