Математическая модель агроэкосистемы картофель-вредитель-среда обитания

- 2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
ВВЕДЕНИЕ ................................................. 5
ГЛАВА. I. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В АГРОМЕТЕОРОЛОГИИ ................................................... 14
1.1. Агроэкосистема "картофель-вредитель-среда обитания" как объект математического моделирования .............................................. 14
1.1.1. Системный подход к исследованию агроэкосистемы ...............................................
1.1.2. Метеорологические и почвенные условия, определяющие динамику формирования урожая картофеля ...........................................
1.1.3. Влияние метеорологических и почвенных факторов на развитие вредителей картофеля .... 25
1.2. Математические модели продуктивности агроэкосистем ................................................30
1.3. Использование модели "Пагода-урожай" (ВНИИСХМ) для прогноза урожая картофеля в Ленинградской области .............................................. 34
1.4. Модели динамики численности популяций вредных насекомых в агроэкосистемах .......................... 41
1.5. Выбор структуры модели агроэкосистемы "картофель-вредитель-среда обитания " .......................46
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КЛИМАТА ПОЧВЫ
КАРТОШШОГО ПОДЯ.................................50
- З -
Стр.
2.1. Модель динамики влажности почвенного профиля в почвах различного механического состава и сложения при различных условиях влагообеспе-ченности ................................................ 50
2.2. Моделирование влияния на влагообмен изменений плотности ночвы в складывающейся метеорологической обстановке ....................................... 68
2.3. Математическое описание температурного режима почвы ................................................... 74
2.4. Модель учета антропогенных воздействий на формирование климата почвы ................................. 78
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МИКРОКЛИМАТА В РАСТИТЕЛЬНОМ ПОКРОВЕ КАРТОФЕЛЬНОГО ПОЛЯ................. 83
3.1. Радиационный режим растительного покрова .... 83
3.2. Влагоперенос в растительном поіфове ................ 92
3.3. Температурный режим растительного покрова ... 95
ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ БИОТИЧЕСКОЙ ЧАСТИ АГРОЭКОСИСТЕМЫ КАРТОФЕЛЬ-КОЛОРАДСКИЙ ЕУК-СРЕДА ОБИТАНИЯ 100
4.1. Модель динамики биомассы картофельного растения .................................................... 100
4.2. Модель динамики численности и возрастной структуры популяции колорадского жука - основного вредителя картофеля .................................... 113
4.2.1. Модель динамики численности популяции колорадского жука при равномерном разбиении структуры популяции по возрастам.......................... ИЗ
- 18 -
дем к обзору литературы, который позволит выделить объект моделирования и выбрать соответствующий математический аппарат для его описания.
1.1.2. Метеорологические и почвенные условия, определяющие динамику формирования урожая картофеля
Картофель является очень пластичным растением и легко приспосабливается к самым различным условиям среды. Во всех климатических зонах картофель обладает способностью (при обеспечении необходимой агротехникой) давать урожаи до 40-70 т/га и более. В то же время картофель - культура довольно низких температур: чем больше температура среды отклоняется от температуры родины картофеля, тем больше снижается его урожай [18, 63, 71, ПО, 124] .
Сельскохозяйственная метеорологическая комиссия при Международной Метеорологической организации (Женева) провела анализ большого количества многолетних данных по влиянию метеорологических условий на урожайность картофеля [208 3. Было установлено, что для получения высокого урожая необходимо, чтобы в период вегетации температура воздуха была в пределах 14 -18°С и гидротермический коэффициент (ГТК) был больше единицы ЮР
(ГТК = где Р " СУ1®® осадков, мм; £Т - сумма температур (°С) в период вегетации). Пониженные температуры (10-12°С) и температуры выше оптимальной (18-19°С) замедляют, а выше 28°с практически прекращают рост клубней. Кроме того, высокие температуры воздуха вызывают климатическое вырождение картофеля (появление на клубнях тонких и нитевидных рост-
ков, образование вторичных клубней) [18} .
На уровень оптимальной температуры оказывает существенное влияние интенсивность света и обеспеченность растения водой. В период засухи неблагоприятное воздействие высокой температуры проявляется сильнее, чем при достаточной влаго-обеспеченности [124] . В работе [208] отмечается, что для быстрого роста клубней необходимо наличие почвенной влаги в 50-см слое почвы в пределах 80-100 % от полной влагоем-
О
кости. Усиление солнечной радиации от 70 до 370 кал/(см • сут) обеспечивает более раннее формирование клубней. Интенсивность света по мере усиления приводит к возрастанию фотосинтеза до тех пор, пока не будет достигнуто насыщение [177, 199 , 203 , 206Д . У картофеля интенсивность фотосинтеза достигает максимума в фазе цветения. В случае снижения интенсивности света соотношение вес ботвы/вес клубней сдвигается в пользу ботвы.
Для картофельного растения характерны преимущественно вечерний и ночной рост клубней. Пониженные температуры воздуха и почвы в ночное время оказывают отрицательное действие на процесс клубнеобразования [18, 173 ] . В условиях Белоруссии отмечено [173 ] , что независимо от сорта рост клубней наблюдался в основном в вечерние часы. Темпы роста листьев и стеблей в дневные часы также резко снижаются (в 2-3 раза по сравнению со скоростью роста в вечерние и ночные часы). Хотя полностью рост не прекращается, свет в сочетании с пониженной влажностью воздуха и почвы оказывает угнетающее действие. В ночное же время больше замедляется рост надземных органов, а снижение темпа роста клубней выражено гораздо