Статья: Математическая модель прогноза урожайности лекарственного сырья чистотела большого (Chelidonium majus L.)

Примечание: Э* -- эмпирические значения, П* -- значения, рассчитанные по модели (прогноз); ** -- нет данных.

Надземную общую фитомассу составляют листья, стебель, генеративные органы (цветки и створки коробочек) и семена. Доля этих фитоорганов в общей массе изменяется во времени, поэтому для прогноза массы отдельно взятого фитооргана применяется коэффициент, рассчитанный как отношение массы этого фитооргана к надземной общей массе побега. Произведение прогнозируемых значений надземной общей фитомассы побега (Mo) на прогнозируемый коэффициент фитооргана (Kl, Ks, Kg, Kgs) соответствует прогнозируемой массе фитооргана:

(4)

Динамика массы листьев побега. Масса листьев возрастала до стадии созревания семян. При этом лист, в пазухе которого располагается соцветие, постепенно отмирает, что вызывает снижение массы листьев по мере старения побега чистотела (рис. 5).

Соответственно, изменяется и значение коэффициента листьев (Kl), динамика которого с точностью 79,63…97,38 % (табл. 4) аппроксимирована следующей системой уравнений:

(180,0?Cp?600,0 КДж/кг)

(600,1?Cp?800,0 КДж/кг)(5)

(800,1?Cp?1900,0 КДж/кг)

Рис. 5. Динамика массы листьев побега чистотела большого (Chelidonium majus L.) в дикорастущей ценопопуляции (ориг.)

Таблица 4. Верификация модели прогноза коэффициентов фитоорганов побега чистотела большого (Chelidonium majus L.) в дикорастущей ценопопуляции

Верификация модели в 2014 году показала точность прогноза 93,03%, а в 2015 г. -- 93,67% в (см. табл. 3), что обеспечивает возможность прогнозировать динамику массы листьев побега в условиях производства.

Динамика массы стебля побега. Масса стебля до стадии бутонизации центрального побега возрастала менее интенсивно, чем в более поздние фенологические стадии развития, а в начале рассеивания семян имела тенденцию к снижению вследствие отмирания цветоносов, несущих плоды с созревшими семенами (рис. 6).

Рис. 6. Динамика массы стебля побега чистотела большого (Chelidonium majus L.) в дикорастущей ценопопуляции (ориг.)

Для прогноза динамики коэффициента стебля (Ks) разработана система уравнений, описывающих процесс с точностью 95,17…97,16 % (см. табл. 4):

(180,0?Cp?390,0 КДж/кг)

(390,1?Cp?630,0 КДж/кг)(6)

(630,1?Cp?900,0 КДж/кг)

(900,1?Cp?1900,0 КДж/кг)

Прогноз массы стебля соответствовал эмпирическим данным на 94,45…97,76 %, в зависимости от года исследования (см. табл. 3). Следовательно, модель можно рекомендовать для применения в производственных условиях.

Динамика массы генеративных органов побега. Масса генеративных побегов складывается из массы цветков и плодов на стадии начала формирования семян. На более поздних стадиях учитывали только створки коробочки без семян, что объясняет выход линии динамики на плато (рис. 7).

Рис. 7. Динамика массы генеративных органов (цветки, коробочки) побега чистотела большого (Chelidonium majus L.) в дикорастущей ценопопуляции (ориг.)

Для прогноза динамики массы генеративных органов предварительно рассчитывается их коэффициент (Kg) по уравнению, работающему с точностью 75,19…91,92 %, в зависимости от года исследования (см. табл. 4):

(390,0?Cp?1900,0 КДж/кг)(7)

Проверка модели прогноза массы генеративных органов показала достаточно точное совпадение расчетных и эмпирических данных -- 80,79…91,03 % (см. табл. 3).

Динамика массы семян. Закладку культурных плантаций чистотела большого рекомендуется производить посевом семян [2]. При этом авторы отмечают, что семена являются побочным продуктом производства лекарственного сырья, поскольку продолжительный период плодоношения позволяет получить достаточное количество семян для посева в процессе сушки зеленой массы до стандартной влажности.

В период массового цветения до 10,0% коробочек содержат созревающие и зрелые семена [2]. В результате, несмотря на тенденцию возрастания массы семян к стадии рассеивания, стабильности динамики этого показателя в годы исследования не наблюдалось (рис. 8), что отразилось на невысокой точности работы модели.

Рис. 8. Динамика массы семян побега чистотела большого (Chelidonium majus L.) в дикорастущей ценопопуляции (ориг.)

Так, коэффициент семян (Kgs), аппроксимированный системой уравнений

(1160,0?Cp?1450,0 КДж/кг)

(1450,1?Cp?1900,0 КДж/кг)(8)

варьировал от 0,05 до 46,40 % (см. табл. 4), а масса семян -- от 69,84 до 87,58 % (см. табл. 3), что не позволяет рекомендовать модель прогноза массы семян для производственного применения.

Заключение

В результате исследований было установлено значение теплоемкости фенологических стадий, совпадающее с эмпирическими данными на 99,77%, что обеспечивает возможность прогноза календарных сроков фенологических стадий развития и, следовательно, планирования сроков заготовки лекарственного сырья чистотела большого. Разработанные математические модели прогноза сезонной динамики фитометрических параметров побега (влажность 13%) можно рекомендовать для применения в производственных условиях, поскольку они работали с точностью: высота -- 98,6…98,8 %; общая надземная фитомасса -- 95,2…98,0; масса листьев -- 93,0…93,7; масса стебля -- 94,5…97,8; массы генеративных органов (цветки, створки коробочек) -- 80,8…91,0 %. Модель прогноза массы семян работала нестабильно (точность - 69,8…87,6 %), поэтому рекомендуется применять ее только для приблизительных расчетов.

Список использованных источников

1. Атлас ареалов и ресурсов лекарственных растений СССР. Под ред. П.С. Чиков, Л.Н. Зайко, А.И. Шретер. - М.: Фабрика № 2 ГУГК. - 1983. - 340 с.

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

3. 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.

Цитирование:

Бородий С.А. Математическая модель прогноза урожайности лекарственного сырья чистотела большого (Chelidonium majus L.) // АгроЭкоИнфо. - 2019, №4. - http://agroecoinfo.narod.ru/journal/STATYI/2019/4/st_409.doc.