Математическое моделирование процессов накопления биомассы C3-растений в процессе вегетации

• Автор: Журавлева, Вера Владимировна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 120 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. ФОТОСИНТЕЗ, ФОТОДЫХАНИЕ, ТЕМНОВОЕ ДЫХАНИЕ, РОСТ И РАЗВИТИЕ РАСТЕНИЙ И ИХ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ

1.1. Физиологические и биохимические аспекты

1.2. Влияние внешних и внутренних факторов на интенсивности фотосинтеза, фотодыхания, темпового дыхания, роста и разви тия растений

1.3. Обзор математических моделей фотосинтеза и дыхания листа

1.4. Модели роста и развитии зерновых культур

ГЛАВА 2. МОДЕЛЬ ФОТОСИНТЕЗА И ФОТОДЫХАНИЯ СуРАСТЕНИЙ .

2.1. Разработка модели фотосинтеза и фотодыхания Сзрастений.

2.2. Решение динамической системы уравнений модели фотосинтеза и фотодыхания Сзрастсний.

ГЛАВА 3. АНАЛИЗ МОДЕЛИ ФОТОСИНТЕЗА И ФОТОДЫХАНИЯ

с,растений и параметрическая идентификация
МОДЕЛИ НАКОПЛЕНИЯ БИОМАССЫ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР
3.1. Качественный анализ модели фотосинтеза и фотодыхаиия Сзрастений.
3.2. Параметрическая идентификация модели накопления биомассы зерновых культур.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ


Основоположником этого направления в нашей стране считается академик И. С. Шатилов [, ], а в развитии ряда новых методов и подходов активное участие принимали ученые Агрофизи-ческого НИИ (г. Санкт-Петербург) [-]. Среди наиболее известных моделей продукционного процесса растений можно отмстить используемую во многих европейских странах модель WOFOST (Нидерланды, Centre for World Food Studies) [], семейства моделей CERES, BROOK (Университет Ныо-Хемшпира, Water Resource Research Center) [-], EPIC (Департамент сельского хозяйства CILIA, Agricultural Research Service) [], а также разработанную в Агрофизическом НИИ РАСХН имитационную систему AGROTOOL []. Блоки функционального описания растения составляют центральное звено динамических моделей продукционного процесса. Среди них важное место занимает блок фотосинтеза как основного процесса, влияющего на биопродуктшлюсть растений []. Всестороннее изучение теоретических аспектов процессов роста, развития, фотосинтеза, фотодыхания и темпового дыхания растений шрает важную роль при разработке математических моделей этих процессов, претендующих на «физиологичное гь». Часть материалов первой главы посвящена описанию наиболее значимых аспектов перечисленных процессов, а также описанию реакций растения на изменение лимитирующих факторов но результатам анализа литературных источников. Также в первой главе приводится обзор и анализ математических моделей и методов моделирования процессов фотосинтеза, дыхания, роста и развития растений в условиях естественной природной среды. Рост и развитие - это интегральные процессы, присущие всякому живому организму, в том числе и растению. Растительный организм поглощает воду и питательные вещества, аккумулирует энергию, в нем происходя'! В отличие от животных организмов растения образуют новые клетки и растут практически до самой смерти, хотя обычно с некоторыми перерывами. Поэтому «почти непрерывный» рост является отличительной особснноегыо и фундаментальным свойством растительного организма [1. Рост и развитие тесно взаимосвязаны, однако темпы этих процессов могут быть разными: быстрый рост может сопровождаться медленным развитием или быстрое развитие медленным ростом. Следовательно, критерии, определяющие темпы роста и развития, различны, а сами понятия нетождественны [-]. Будем рассматривать эти процессы по отдельности. Согласно Д. Л. Сабинину, рост- это необратимое увеличение массы, объема растений, сопровождаемое новообразованием элементов структуры (органов, тканей, клеток, а также клеточных органелл), а качественные изменения в новообразовании элементов структуры называют развитием [). В качестве критериев темпов роста обычно берут скорость изменения массы растения (сухой или сырой), высоты и толщины (для стебля), площади (для листьев) и т. В зависимости от выбранного критерия можно получить совершенно различные результаты, поэтому, говоря о росте, необходимо уточнять, что имеется в виду. Критерием темпов развития может служить время перехода растений к очередному этапу онтогенеза (например, к репродукции). Растения в процессе онтогенеза проходят ряд стадий развития, каждая из которых ответственна за формирование тех или иных органов []. Принято выделять четыре этапа онтогенеза []: эмбриональный, ювенильный, репродуктивный и старость. Эмбриональный этап онтогенеза семенных растений охватывает развитие зародыша от зачатия до созревания семени включительно. Ювенильный этап начинается с прорастания семян. Этап молодости характеризуется формированием вегетативных органов, его продолжительность зависит от вида растения и условий произрастания. На этапе репродукции растение обеспечивает рост и развитие гетеротрофных органов. Этап старости включает период о г полного прекращения плодоношения до естественной смерти организма. Существует несколько формальных шкал, в которых могут измеряться темпы развития сельскохозяйственных культур. Специалисты-биологи пользуются шкалой, основанной на понятии этапов органогенеза, она носит научную направленность и применяется для описания текущей фазы развития отдельного растения.