Файл: мгуп.docx

Агроклиматическая оценка вегетационного периода сельскохозяйственных культур.

Цель работы: оценить соответствие агрометеорологических ресурсов данной местности требованиям сельскохозяйственной культуры.

Необходимость мелиоративных воздействий на факторы гидротермического режима внешней среды сельскохозяйственных культур.

Количественная оценка пригодности сельскохозяйственных культур для возделывания необходимо при обосновании эффективности мелиорации.

Чтобы её выполнить, нужно иметь зависимость урожая сельскохозяйственной культуры от факторов внешней среды (функцию требований растений) и режим изменения этих факторов во времени.

Факторы среды обитания.

Количественные характеристики причин, влияющих на урожай.

Из всего разнообразия факторов выберем лишь самые существенные, действие которых выходит за рамки точности учёта урожая; при этом выделим такие на которые можно воздействовать целенаправленно, мелиоративными методами.

- влагозапасы почвы - температура воздуха и почвы - уровень грунтовых вод - содержание в почве питательных веществ. Эти факторы назовём управляемыми.

Оставшиеся существенные, но неуправляемые мелиоративными методами факторы назовём фоновыми. Фоновые факторы определяют максимально возможный урожай. – фотосинтетически активная радиация - потенциалы магнитных и гравитационных полей

Совокупность действия тех и других факторов определяет урожай.

U=S*U_max(1),

где U-урожай сельскохозяйственных культур (Г/га год.)S=U/U_m-относительный урожай (в долях от максимально возможного) (2).

Степень оптимальности условий определяется:

S=min(Sϕ_i)i=1,n(3).

Закон минимума. Минимальный фактор – лимитирующий. Им и определяется урожай.

Степень оптимальности условий по i-му фактору.

S_ϕi=[((ϕ_i-ϕ_mini)/(ϕ_opti-ϕ_mini))^((ϕ_opti-ϕ_mini)/(ϕ_maxi-ϕ_mini))*((ϕ_maxi-ϕ_i)/(ϕ_maxi-ϕ_opti))^(( ϕ_maxi-ϕ_opti)/( ϕ_maxi-ϕ_opti))]^jϕi(4),

---

где КПД i-го фактора.

ϕ- значение фактора.

Рис.1 Требования растений к ϕ_i- му фактору.

ϕ_i = (В-ВЗ)/(ПВ-ВЗ) (5),

где В - влагозапас почвы, мм; ВЗ – влагозапасы при влажности завядания, мм; ПВ – влагозапасы при заполнении всех пор водой, мм.

а) В=ВЗ => ϕ= 0 б) В=ПВ => ϕ= 1

В=ϕ_i(ПВ-ВЗ)+ВЗ– линейное преобразование координаты (6),

S_ϕi=[(ϕ_i/ϕ_opt)^ϕ_opt*((1-ϕ_i)/(1-ϕ_opt)^(1-ϕ_opt)]^jϕi(7),

а) _i = 0 => S_ϕ=0 = 0 (ВЗ=В) б) _I = 1 => S_ϕ=1 = 1 (В=ПВ) в) _I = _opt => S_ϕ=ϕopt = 1 (В=В^*_opt)

Построим функцию требовании к факторам среды, травы.

ВЗ =165 ПВ=220 ϕ_в=0,58 j_в = 4

Рис.2. Расчетный слой почвы.

В =ϕ_в(ПВ-ВЗ)+ВЗ В_прод=В-ВЗ S_в=[(ϕ_B/0,58)^0,58*((1-ϕ_B)/0,42)^0,42]⁴

Расчёт требований трав к влагозапасам. Таблица 1

В, мм	Впрод, мм	ϕв	Sв
165	0	0	0
176	11	0,2	0,26
187	22	0,4	0,8
196,9	31,9	0,58	1,00
203,5	38,5	0,7	0,91
209	44	0,8	0,63
220	55	1,0	0

---

По результатам расчётов из таблицы 1 построен график 3.

Расчёт требований трав к t⁰(температурам воздуха).

t₀=4,⁰C; t_*=39,⁰C; t_opt=27,⁰С; j_t=2,5. ϕ_topt= (27-4)/(39-4)=23/35=0,66 t⁰=ϕ_t(t_m-t₀)+t₀ S_t=[(ϕ_t/0,66)^0,66*((1-ϕ_t)/0,34)^0,34]^2,5 t_прод=U_t(t_m-t₀)

Расчёт требований трав к t⁰ воздуха. Таблица 2

t,0C	tпрод,0C	ϕt	St
4	0	0	0
11	7	0,2	0,29
18	14	0,4	0,71
25	21	0,6	0,98
27,1	23,1	0,66	1,00
32	28	0,8	0,87
39	35	1,0	0

По результатам расчётов из таблицы 2 составлен график 4.

---

Статичестическая обработка данных.

Определение статистических моментов, варьирующих величин и её закона распределения.

Среднее значение фактора.

ϕ=∑ϕ_i/n- математическое ожидание (первый момент распределения).

Dϕ-дисперсия отклонений

Dϕ= ∑(ϕ_i-ϕ)^2/n(второй статистический момент)

Если нас интересует, насколько заданная величина отличается от среднего значения, то рассчитываем среднеквадратическое отклонение:

σ_ϕ=_ϕ=- центр тяжести величины отклонений от среднего значения.

Гистограмма распределения.

Гистограмма распределения– варьирующей величины, это график зависимости числа её попаданий (∆N_i) в интервал группировки от самой её величины(∆x_i).

1) Рассчитываем среднее арифметическое значение и среднее отклонение от него.

2) Выбираем шаг группировки данных δ_x≈σ_x

B_ср= 101,66≈100 σ_B=53,82≈50

t_ср=18,16≈18 σ_t=6,78≈7

3) Разбиваем интервал изменения фактора в обе стороны от округленного среднего значения так, чтобы в крайние интервалы попали хотя бы по 1 значению варьирующей величины

4) Подсчитываем количество попавших в интервал ∆n_i

ρ=∆N_i/∆x_i=∆N_i/((∑∆N_i)*∆x_i) – плотность вероятностей

∆P_i=∆N_i/∑∆N_i

ρ_B=4/(12*50)=4/600ρ_t=5/(12*7)=5/84

Расчет продуктивности трав по влагозапасам приведен в таблице 3. Таблица 3.

Bi,мм	Bi+1-Bi	ΡBi	∆ρBi	SBi	∆ρBi*Si
	50-0=50	4/600	200/600
	100-50=50	2/600	100/600
	150-100=50	3/600	150/600
	200-150=50	3/600	150/600

---

Расчет продуктивности трав по температурам приведен в таблице 4. Таблица 4.

t, 0C	ti+1-ti	Ρti	∆ρti	Sti	∆ρti*Si
	11-4=7	2/84	14/84
	18-11=7	3/84	21/84
	25-18=7	5/84	35/84
	32-25=7	2/84	14/84

Таким образом, лимитирующим для урожая является водный режим почвы.

S=min(S_B= ;S_t= )=S

Требования с/х культуры должны соответствовать условиям местности.

Районирование – проблема выбора с/х культуры, подходящей к данной местности.

Экономически целесообразна мелиорация будет тогда, когда урожай с/х культур ≈ 80%

от максимального.

U/U_m=S≥0,8 Если значение фактора попадает в этот диапазон, то продуктивность ≥80%.

Знание диапазона позволяет оценить сценарий.

По влагозапасам (В):

- в первой декаде мая требуются осушительные работы

- с третьей декады мая по третью декаду августа включительно требуется полив.

Чтобы обеспечить урожай ≥80% требуется двусторонняя мелиорация

По температуре(t⁰С):

В первой декаде мая требуется повышать температуру чтобы обеспечить урожай ≥80% требуется односторонняя мелиорация.

Оценка необходимости гидротермических мелиораций.

Вероятность попадания фактора в оптимальный диапазон.

P_optϕ=≈ ∑∆P_ϕ

Вероятность необходимости снижения значения фактора

P_ϕ↓=≈ ∑∆P_ϕi

Вероятность необходимости повышения значения фактора

---