Автореферат (1151764), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Адаптация моделей к конкретным почвенноклиматическим условиям проводилась по ретроспективным агрохимическим,агрофизическим и метеорологическим данным, собранным на экополигоне«Мещера».Для выделения границ участков поля, однородных по агромелиоративным характеристикам, применялся кластерный анализ - метод группировкиобъектов в классы на основании полевых опытных данных (Statistica v5.773 иГИС Парк v3.0).
Методы кластерного анализа дополнялись методами дискриминантного и статистического анализа, которые позволяют определить границы между кластерами и получать статистические оценки достоверности клас88сификации данных. С помощью ГИС Парк v3.0 выполнен пространственныйанализ совокупности данных агрохимического анализа распределения различных форм минерального азота в почве по севооборотным участкам ОПХ «Полково». Кроме того, для реализации координатной мелиорации земель применялось цифровое моделирование, расчет и измерение геометрических характеристик мелиорируемых участков с помощью ПО ESRI ArcGIS 9.2; построение тематических карт с использованием данных натурных определений географических координат объектов, картографических образов объекта аэрокосмическойфотосъемки (Google Earth Pro v3.0.0395) и оцифрованной проектной документации по гидромелиорации «Тинки-II» (Autodesk Autocad 2004); выполнено совмещение модельных расчетов (Microsoft Office 2003 SP3) и отображение их накарте с целью проведения ситуационного анализа.Используемые на экополигоне «Мещера» технические средства сборамониторинговой информации о состоянии природной среды представлены автоматизированной метеостанцией "SEBA" (модель №8101), гидрологическимзондом и GPS-приемником MAP 276C, с помощью которого регистрировалиськоординаты точек отбора проб и координаты земельных участков на изучаемомобъекте «Тинки-II».В третьей главе поставлен комплекс оптимизационных задач управлениямелиоративными режимами почвы для трех организационно-технологическихуровней комплексной мелиорации земель хозяйства.
Показано, что основноеназначение информационных технологий управления продуктивностью мелиорируемых земель – поддержка управленческих решений на основе формирования рациональных научно обоснованных вариантов мероприятий комплексноймелиорации с учетом изменяющихся природно-экономических условий.Реализация основных функций информационной технологии управлениямелиоративными режимами почв базируется на решении ряда задач, различающихся по их положению в сложной иерархической структуре сельскохозяйственного производства. Информационное обеспечение системы поддержкипринятия решений в области агромелиорации представлено нами в виде трехвзаимосвязанных страт (рис.
1).На верхнем уровне формируется информация для принятия решенийстратегического плана: выбор наиболее эффективного состава комплекса мелиоративных мероприятий, соответствующий потребностям севооборота, типупочвы и экологическим требованиям. Кроме того, на этом этапе выбираетсяуровень интенсификации технологии выращивания - планируемая урожайностькультуры и соответствующие параметры мелиоративного режима, при которыхможет быть получен максимум приращения ЧДД в условиях реализации комплекса мелиоративных и агротехнических мероприятий.На втором уровне формируется управленческая информация тактического значения для оптимизации отдельных технологических параметров мелиоративных мероприятий и технологии выращивания сельскохозяйственных культур, а именно: расчет оптимального распределения доз мелиорантов и удобрений по участкам поля с различными агрохимическими свойствами для получения максимума продукции с использованием планового ресурса.
На этом этапеиспользуется комплекс информационных технологий для реализации подходов99координатной мелиорации, аналогичных методам точного земледелия, для более эффективного использования мелиорантов в поддержании требуемого режима почв в течение периода вегетации растений.На нижнем уровне решаются задачи оперативного управления технологией выращивания: формируется информация о росте и развитии посева, назначении сроков и норм поливов, подкормок, прогнозируется урожайность и срокиуборки в зависимости от погодных условий и реализованного мелиоративногорежима.1 уровень.
СтратегическийСостав комплекса мелиоративных мероприятий и необходимые ресурсы для ихреализацииСтатистическая обработка, программыоптимизацииПриборы агроэкологич.мониторинга мелиоративных режимов почвГИС (агрохим. и агрофиз. хар-ки поля) стат.обработка, моделиАвт. метеостанция, авт.гидрологический зонд,GPS-приемникСтатистическая обработка,имитационные системы,подпрограммыСредства связи, метеорологические, почвенные и др.доступные данные вИнтернете2 уровень.
ТактическийКоординатная мелиорацияземель (дифференцированное внесение мелиорантов иудобрений)3 уровень. ОперативныйОперативное управление водным режимомпочвБаза данных,модели управленияWeb-интерфейс,варианты решенийЛицо, принимающеерешенияЭффективныйвариантуправленияРис. 1. Концептуальная модель информационного обеспечения управления мелиоративными режимами на базе информационных системПеречисленные выше информационные потоки в системе принятия решений по управлению мелиоративным режимом почв формируются путем решения комплекса оптимизационных задач, включающих ряд известных моделей:– определение оптимального состава комплекса агромелиоративных мероприятий для однородного по агрохимическим и агрофизическим свойствампочвы участка агроландшафта (С.А.
Пегов – П.М. Хомяков: содержание гуму1010са, гидролитическая кислотность, содержание NPK в почве; Ю.П. Добрачев –А.В. Матвеев: минеральные удобрения, оросительная норма; А.И. Голованов:динамика содержания гумуса);– оптимизация распределения мелиорантов по участкам поля (кластерныйанализ, ГИС, многофакторная статистическая модель продуктивности);– оперативное управление водным режимом посева сельскохозяйственной культуры на основе имитационной модели агроценоза (Ю.П. Добрачев).С целью интеграции и систематизации данных сценарных и натурных исследований влияния параметров почвенного покрова на продуктивность агроценоза, а также для выявления закономерностей влияния мелиоративных режимов на урожайность сельскохозяйственных культур проведены аналитическиеисследования по разработке многофакторной статистической модели.
Влияниеагроэкологических факторов на продуктивность агроценоза представим причинно-следственной схемой вида:X i ⇒ S i ⇒ yi ,(1)где X i – комплекс агроэкологических факторов, воздействующих на растения в течение i -го интервала времени; Si – актуальное состояние растений,характеризуемое фазой развития, листовым индексом, глубиной проникновениякорней в почвенный горизонт; yi – продуктивность посева за i -тый интервалвремени, определяемая по приросту биомассы: yi = ai ⋅ Δϕ i ; ai – коэффициентпропорциональности, характеризующий качество мелиоративного режима почвы, Δϕi – приращение величины лимитирующего фактора роста. Рассчитываемая величина урожайности будет всегда ниже потенциальной (максимальной),откуда следует, что для конкретных условий значение коэффициента ai ограничено некоторым предельным значением Ai , которое назовем показателемнаиболее благоприятного состояния среды.В технологическом процессе производства растениеводческой продукцииуправление мелиоративными режимами можно обосновать, исходя из критерия:Ai −yi⇒ min ,Δϕ i(2)т.е.
по разнице между показателями желаемого и фактического состояния агрогенной среды. Эта разница, с одной стороны, характеризует имеющийся резервпродуктивности, который может быть достигнут путем оптимизации состояниясреды обитания растений агротехнологическими и мелиоративными средствами, а с другой - может являться показателем внутренней напряженности состояния посева, т.е. показателем уровня состояния «стресса» растений, равнымразнице между наиболее благоприятным (желаемым) состоянием среды и фактическим: α i = Ai − ai .Динамику отклика продуктивности посева на улучшение мелиоративногорежима можно характеризовать относительной величиной скорости прироста dα iα i , которая стремится к нулю при оптимальном состоянии среды. Для ком-плекса факторов, ответственных за продуктивность растений, эта зависимостьможет быть представлена в следующей форме:1111ndα im∑αm =1→ 0,(3). В предельном случаеdα imn∑αm =1im= 0,(4)imгде m - число факторов, ответственных за продуктивность.
В диссертацииприведены допущения и аналитические преобразования, в результате которыхполучен окончательный вид модели (для двух действующих факторов среды):[]y i = Yi ⋅ 1 − D ⋅ ( А1 − k ⋅ a1 ⋅ a 2 ) − γ 1 ⋅ ( А2 − a 2 ) − γ 2 ,(5)где Yi и yi – действительно возможная (потенциальная) и расчетная урожайность i-той сельскохозяйственной культуры, т/га; А1 , А2 – оптимальныезначения факторов мелиоративного режима; a1 , a2 – актуальные значения факторов; D, k, γ1 и γ2 – эмпирические и размерностные коэффициенты.Идентификация параметров модели выполнялась по данным полевыхопытов, полученным в Мещерском и Калмыцком филиалах ВНИИГиМ. Найденные зависимости адекватно отражают влияние оросительной нормы и дозвносимых удобрений на урожайность многолетних трав, яровой пшеницы идругих культур в широком диапазоне значений названных факторов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
