Анотація до роботи:

Наумов М.М. Метод оцінки агрометеорологічних умов формування продуктивності соняшника і прогнозу врожайності на півдні України. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук. – Спеціальність 11.00.09 – метеорологія, кліматологія, агрометеорологія. – Одеський державний екологічний університет, Одеса, 2004.

Дисертація присвячена вивченню впливу агрометеорологічних умов на продуційний процес соняшника і розробці на цій основі методів оцінки стану посіву соняшника і прогнозу врожайності. В експериментальному розділі наводяться результати дослідження впливу агрометеорологічних умов на фотосинтетичну діяльність посівів соняшника. Теоретичний розділ присвячений проблемі створення динамічної моделі продуційного процесу соняшника. Виконано процедуру ідентифікації параметрів динамічної моделі продуційного процесу соняшника та перевірки її адекватності. На основі синтезу моделі продуційного процесу соняшника і розрахунку тенденції врожайності розроблені методи оцінки впливу агрометеорологічних умов на продуктивність посівів соняшника і прогнозу врожайності для території півдня України.

Результати виконаних досліджень уявляють собою теоретичне узагальнення і вирішення важливої проблеми оцінки агрометеорологічних умов формування продуктивності і прогнозування врожайності однієї з основних сільськогосподарських культур України – соняшника. Основні результати досліджень полягають у наступному:

1. Експериментальними спостереженнями за культурою соняшника в умовах півдня України показано, що в залежності від агрометеорологічних умов загальна суха маса посіву наприкінці вегетації досягає значень 703-1503 г_с.р.м^-2_ґрунту.

2. Швидкість росту загальної сухої біомаси посіву соняшника підкоряється закону «трикутника», де в основі трикутника лежить тривалість онтогенезу (80-120 доби), а вершина – максимальна швидкість росту загальної сухої біомаси посіву (20- 25 г_с.р.м^-2_ґрунтудоба^-1). Чиста продуктивність фотосинтезу у залежності від агрометеорологічних умов становить 14,5-17,4 г_с.р.м^-2_л.пл.доба^-1.

3. Експериментально отримані функції періоду вегетативного росту соняшника. На початку розвитку посіву основна маса продуктів фотосинтезу направляється у листкові пластинки – 34-53 %. Наприкінці онтогенезу, протягом останніх 3-4 декад вегетації, весь потік асимілятів направляється в кошики – 100 %.

4. Розроблена і реалізована для ПЕОМ (мова програмування MATLAB) довгоперіодна динамічна модель продуційного процесу соняшника з фізіологічним і агрометеорологічним обґрунтуванням.

5. Фотосинтез посіву соняшника розглядається в залежності від абіотичних та біотичних факторів: світла, тепла, вологи, біологічного часу і досягає значень 0,001270 г СО₂м^-2_л.пл.с^-1. Враховується критичний період соняшника від фази бутонізації до фази цвітіння стосовно фактора вологи.

6. Дихання розглядається в залежності від факторів: інтенсивності продуційного процесу, тепла, біологічного часу. Інтенсивність дихання посіву соняшника досягає 50 г_с.р.м^-2_ґрунтудоба^-1.

7. Біологічний час розглядається як окремо взятий біологічний фактор поряд з факторами світла, тепла, вологи. Весь період онтогенезу від сходів до дозрівання складає 2,0 відн. од. біол. часу. Ефективність впливу біологічного часу на інтенсивність фотосинтезу соняшника рівноцінно впливу фактора вологи, і в 2,29 рази нижче впливу на інтенсивність фотосинтезу фактору тепла.

8. Функції періоду вегетативного росту соняшника отримані теоретичним шляхом за методом А.М. Польового і зіставлені з тими ж функціями, отриманими експериментально. Дається нове трактування цих функцій як відношення швидкостей плину біологічного часу в окремих органах і в цілому організмі.

9. Уточнено теоретичний метод А.М. Польового одержання функцій періоду репродуктивного росту. Усунуто теоретичну похибку розрахунку біомаси органів у 5,8 % і оптичного елемента в 14,7 %. Уявлення про функції періодів вегетативного і репродуктивного росту узгоджується з фізіологічною концепцією «джерело-стік».

10. Оптичний елемент посіву соняшника (листкові пластинки) характеризується динамічно мінливою в онтогенезі площею аж до повного відмирання. Експериментально підтверджено, що питома поверхнева щільність листових пластинок лінійно зростає від сходів (40 г_с.р.м^-2_л.пл.) до цвітіння (92 г_с.р.м^-2_л.пл.), що враховано в моделі продуційного процесу соняшника.

11. Проведено ідентифікацію параметрів моделі та перевірку адекватності моделі реальному об'єкту дослідження – посівам соняшника. Перевірка адекватності показала, що похибка розрахованих значень загальної біомаси посіву соняшника не перевищує 5 %, маси кошика – 24 %. Середня похибка розрахунку маси кошика 10 %.

12. Чисельні експерименти з моделлю продуційного процесу соняшника як єдиного цілого показали, що в умовах півдня України інтенсивність фотосинтезу соняшника найбільше сильно реагує на зміну потоку ФАР у діапазоні від 0 до 200 Втм^-2 у період цвітіння. Найбільше інтенсивність фотосинтезу знижується (до 0,0006 гСО₂м^-2_л.пл.с^-1) у діапазоні температур повітря 10-20 С у поєднанні з низькими запасами продуктивної вологи (50-100 мм) у метровому шарі ґрунту. У залежності від температури повітря в діапазоні від 10 до 25 С, фотодихання змінюється відповідно від 15 до 33 г_с.р.м^-2_{ґрунту.}доба^-1. Дихання підтримки при цьому зростає від 7 до 34 г_с.р.м^-2_ґрунтудоба^-1. Загальні витрати на дихання посіву соняшника зростають від 23 до 50 г_с.р.м^-2_ґрунтудоба^-1.

13. Чисельні експерименти з довгоперіодною динамічною моделлю продуційного процесу соняшника дозволили виявити, що на насінну продуктивність найбільший вплив має фактор тепла. При коливаннях температурного фактора в діапазоні ±20 % середньобагаторічної норми маса кошика коливається від –40 до +30%. При таких же коливаннях фактора вологи маса кошика змінюється від –27 до +23 %. Фактор світла для умов півдня України практично знаходиться в оптимальному діапазоні.

14. Запропоновано інтегральний метод оцінки агрометеорологічних умов формування загальної біологічної і насінної продуктивності посівів соняшника. Для умов півдня України така оцінка формування насінної продуктивності у багаторічному розрізі коливається в межах від 0,4 до 1,4 відн. од. середньобагаторічної норми.

15. Запропоновано метод оцінки очікуваної врожайності посівів соняшника як синтез прогнозу тенденції рівня культури землеробства та оцінки агрометеорологічних умов вирощування посівів соняшника за допомогою запропонованої довгоперіодної динамічної моделі продуційного процесу соняшника. Середня похибка прогнозу складає: в Одеській області – 16 %, Миколаївській області – 22 %, Херсонській області – 16 %. Розроблений метод оцінки агрометеорологічних умов формування продуктивності і прогнозу врожайності може бути використаний в оперативній практиці Державної гідрометеорологічної служби Міністерства охорони навколишнього природного середовища України.

Публікації автора:

1. Миусский П.Е., Наумов М.М., Русакова Т.И. О математической модели продукционного процесса подсолнечника //Межвед. научн. сб. Украины. - Метеорология, климатология и гидрология. -1989. -Вып. 24. - С. 132-137.

2. Наумов М.М. К расчету функций репродуктивного роста некоторых динамических моделей продукционного процесса растений //Межвед. научн. сб. Украины. - Метеорология, климатология и гидрология. - 1992. - Вып. 28. - С. 136-146.

3. Наумов М.М. Уравнение старения вегетативного органа растения //Міжвід. наук. зб. України.-Метеорологія, кліматологія та гідрологія. - 2000. - Вип. 40. - С. 74-79.

4. Наумов М.М. Метод оценки и прогноза урожайности подсолнечника на юге Украины //Міжвід. наук. зб. України. - Метеорологія, кліматологія та гідрологія. - 2001. - Вип. 44. - С. 112-117.

5. Наумов М.М. Фотосинтетическая деятельность культуры подсолнечника в посеве //Міжвід. наук. зб. України.-Метеорологія, кліматологія та гідрологія. - 2003. - Вип. 47. - С. 118-125.

6. Наумов М.М. Прогноз урожайности семян подсолнечника на основе математической модели продукционного процесса //Матеріали міжнародної конференції „Гідрометеорологія і охорона навколишнього середовища – 2002”. – Одеса, 2003. - Ч. 1. - С. 264-270.

7. Наумов М.М. Оценка агрометеорологических условий формирования продуктивности подсолнечника и прогноз урожайности на юге Украины //Тези доповідей до ювілейної міжнародної конференції, присвяченої 70-річчю утворення Одеського державного екологічного університету «Гідрометеорологія і охорона навколишнього середовища – 2002”. – Одеса, 2002. - С. 135-136.