Моделирование поглощения фосфора из почвы растениями ячменя

• Автор: Матвеев, Игорь Валерьевич
• Шифр специальности: 06.01.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 126 с. : ил.

Глава 1. Фосфатное состояние почв и его оптимизация (обзор литературы)
1.1 Формы фосфора в почве
Органический фосфор
Фосфор аморфных соединений и кристаллических
минералов.
Фосфор почвенного раствора
Фосфор, адсорбированный на поверхности минералов
1.2 Трансформация соединений фосфора в почве
Поглощение растворимых фосфатов почвами
Трансформация минеральных и органических фосфатов
в почвах.
1.3 Фосфорное питание растений
Поглощение фосфора растением из раствора
Поглощение фосфора растениями из почвы
Диагностика и оптимизация условий минерального
питания растений фосфором.
1.4 Параметризация системы «почва-растение»
Параметры растения
Почвенные параметры
1.5 Моделирование фосфорного питания растений
Глава 2. Идентификация параметров и построение имитационной модели поглощения фосфора из почвы растениями ячменя, (экспериментальная часть)
2.1 Задачи, объекты, методы исследования
2.2 Идентификация параметров построенной модели
Идентификация растительных параметров
Идентификация почвенных параметров
2.3 Построение имитационной математической 95 модели поглощения фосфора растениями в почве.

2.4 Анализ чувствительности построенной модели
2.5 Апробация модели по данным вегетационного, 111 микроделяночного и полевого опыта
Выводы
Список литературы

Фосфор является одним из основных элементов питания растений. Поведение фосфора в почве и его поглощение растениями зависят от комплекса факторов. Проблема оценки, регулирования и оптимизации совместного действия этих факторов относится к числу особо актуальных проблем агрофизики, агрохимии и агроэкологии. Актуальность проблемы постоянно возрастает в связи с истощением запасов фосфатных руд. Использование системного подхода значительно повышает эффективность поиска искомого решения. Реализация системного подхода в методе имитационного моделирования опирается на количественное описание моделируемой системы, в основу которого положено исследование механизмов природных процессов и явлений.
Динамическая имитационная модель описывает пространственно-временную изменчивость системы «почва-корень». С ее помощью можно оценить степень влияния того или иного фактора на фосфатный режим почвы, выработать меры по регулированию и оптимизации условий фосфорного питания растений. Поиск решения этой задачи связан с определением необходимых воздействий на почву, выражающихся в конкретных агротехнических мероприятиях, обеспечивающих достижение требуемых количественных и качественных характеристик продукции растениеводства, а также планируемых показателей питательного режима почвы.
Цель работы заключается в разработке динамической имитационной модели поглощения фосфора растениями на примере ячменя. Прототипом разрабатываемой является модель Классена-Барбера (1984г.). Основные задачи проведенного исследования включают в себя: усовершенствование модели - прототипа с учетом особенностей поведения фосфора в корнеобитаемом почвенном слое; адаптацию усовершенствованной модели к условиям сельскохозяйственного поля с культурой ячменя;

почвы и растений отбирались три раза в течение развития. Для отбора корней использовались стальные коробки с длиной, шириной и высотой 20 см. Корни были зафиксированы в растворе формалин-ацетиловой кислоты. Сравнив измеренные данные с рассчитанными моделью автора сделали следующие выводы:
1) Отношение, предсказанное к измеренному растет при увеличении концентрации элемента в почвенном растворе (от 0.2 при концентрации меньше 0.03 ммоль до 2.0 при С) меньше 0.06 ммоль).
2) При высоких концентрациях поглощение сильно зависит от максимальной скорости потока 1тах.
3) Низкое предсказание при низких концентрациях связано с тем, что не учитывалось действие микоризы.
Модель поглощения питательных элементов (аммония, фосфора и калия) Барбера-Кушмана применялась при выращивании риса [153]. Показано, что в этих условиях она хорошо предсказывает поглощение рисом этих элементов в период формирования вегетативных органов и плохо- в репродуктивный период. Анализ чувствительности модели в данном случае показал, что поглощение МН4+ и Р (Н2РО4', НРО42', Р043') сильнее всего зависит от межкорневой конкуренции в верхнем 20-сантиметровом слое почвы, от радиуса корня, концентрации питательных элементов в ПР и потенциальной буферной способности почвы. В то время как поглощение калия (его было достаточно в почве для данной культуры) определялось в первую очередь параметрами 1тах , радиусом корня, Кт и скоростью роста корня.
Попытка использовать модель Барбера- Кушмана для определения влияния pH почвенного раствора на поглощение фосфора и калия показала, что результаты расчёта выноса калия определялись в основном различной способностью почвы снабжать кукурузу калием при разных значениях pH и параметрами роста корня [101]. Предсказание поглощения