автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.09, диссертация на тему:Управление продукционным процессом растений на основе модели гормональной регуляции

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН НАУЧНО-произведетВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ "КИБЕРНЕТИКА"

На правах рукописи

АЛИМОВ Абдусамат АСдурасульевич

УПРАВЛЕНИЕ ПРОДУКЦИОННЫМ ПРОЦЕССОМ РАСТЕНИЙ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИ ГОРМОНАЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ

05.13.09 - Управление в биологических и медицинских системах С включая применив вычислительной техники)

Авто р е ф еpar

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук -

Ташкент - 1994

Работа выполнена в Ордена Трудового Красного Знамени Институте кибернетики НПО "Кибернетика" АН РУз

Научные руководители: доктор технических наук

X 3. ТУРСУНОВ

кандидат биологических наук - . А. КАРИМОВ

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

А. А. МАХМУДОВ

кандидат технических наук Ш. Е АХМЕДОВ

Ведущая организация - Ташкентский Государственный Аграрии

Университет

Защита состоится "1? " 1994 г. в d-^v часов н

заседании Специализированного совета К 015.12.23 в Научно-проиэ водственном объединении "Кибернетика" АН РУз по адресу: 700143, г.Ташкент, ГСП, ух Ф.Хэджаева, 34.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НПО "Ккбер нетика" АН РУз.

Автореферат разослан " & " 1994 г.

Ученый секретарь Специализированного совета,

доктор медицинских наук <г~т f --R-У. АЛЛАНИЯРОВ

Босмага топгадеилди а 02.94 й. Босишга рухсат этилди а 02.94 й. Когоз бичими 60x84 1/16. Офсет босма усулй. Далови 100 нусха Вуюртмаб .

?з? ФА "Кибернетика" ИИЧБ сига ^рашли Кибернетика йастотутининг босмахонасида чоп этилган. Turnia, 1шкент, хуяаев кучаси, 34 уй.

- 3 -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Удовлетворение всемерно растущих потребностей в продуктах сельского хозяйства предполагает углубленное исследование механизмов, управляющих ростом, развитием и продуктивностью сельскохозяйственных культур. Выявление этих механизмов будет способствовать более полной реализации потенциальных возможностей культивируемых растений путем разработки методов управления продукционным процессом и оптимальных технологий их возделывания. Важная роль при этом отводится гормональной системе, координирующей обмен веществ, дифференцировку, размножение, деление и рост клеток. Следует отметить, что эффективность исследований взаимосвязанной активности фитогормонов и их влияние на жизнедеятельность растений невозможна без примене--ния современных методов математического моделирования и вычислительного эксперимента (ВЭ). В связи с этим представляется актуальным создание теоретических и экспериментальных предпосылок для применения количественных методов в области биологии развития растений в целом, и в исследованиях регуляторных механизмов в частности.

Цель работы - разработать и реализовать на ЭВМ математическую модель гормональной регуляции для имитации роста, развития и плодообразования хлопчатника и управления его продукционным процессом.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие основные задачи:

1. Разработать математическую модель гормональной регуляции растений (на примере хлопчатника).

2. Разработать и реализовать программно-методическое обеспечение модели и принципов организации вычислительного эксперимента в области биологии развития растений, и в частности -хлопчатника

3. Провести модельные и полевые исследования закономерностей роста, развития и плодообгззования различных селекционных сортов хлопчатника в зависимости от воздействий различных внешних факторов и агротехнических приемов (АТП) возделывания.

4. Разработать принципы управления продукционным процессом и рекомендации по возделыванию хлопчатника с учетом закономерностей его развития и конкретных почвенно-климагйческих услоЕШ.

Объект исследования - математическая модель гормональной регуляции растения, программа имитации роста, развития и плодо-образования хлопчатника и методы управления его продукционным процессом.

Методика исследований. Для реализации поставленных задач использованы методы математического и имитационного моделирования, теории управления, эвристической самоорганизации, случайного поиска и ЕЭ. Использована такие методика проведения полевых опытов.

На защиту выносятся следующие положения, имеющие научную новизну и значимость:

1. Создана математическая модель, основанная на балансе фи-тогормонов и сосгояшэя из системы нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений, которая позволяет управлять динамикой роста, развития и плодообразования'растения с помощью гормональной регуляции.

2. Разработана программа имитации роста, развития и плодооб-разования хлопчатника, обеспечивающая в диалоговом режиме организацию и проведение ЕЭ для изучения закономерностей роста и развития растения в зависимости от почвенно-климатических условий и ДТП возделывания, а также скороспелости высеваемого сорта.

3. Установлены зависимости: урожайности хлопчатника от сроков и глубины проведения культиваций, сроков и норм внесения удобрений и вегетационных поливов; ускорения листоопадения и раскрытия коробочек от сроков и глубины срезки боковых корней в конце вегетации. На основе этих зависимостей разработаны принципы управления продукционным процессом хлопчатника.

Практическая ценность работы состоит в том, что:

- разработанное модельное и программное обеспечение используется для исследования регуляторных механизмов роста, развития и плодообразования хлопчатника в ходе полевых и вычислительных экспериментов, а также для выработки рекомендаций до разработке оптимальных ДТП его возделывания;

- установленные закономерности биологии развития позволяют рекомендовать в хлопковое производство экологически чистые ДТП возделывания и предуборочной обработки хлопчатника;

разработанное программно-методическое обеспечение, реализованное на ПК совместимое с IBM PC, позволяет имитировать процессы роста и развития не только хлопчатника, но и других куль-

- а -

тивируемых в Узбекистане растений.

Реализация результатов исследований осуществлена в виде конкретных методов управления ДТП возделывания хлопчатника в хозяйствах Ташкентской и Самаркандской областей Республики Узбекистан с обида экономическим эффектом около 1,3 млн. рублей ('в ценах 1990 г.), что подтверждено соответствующими актами внедрения.

Апробация работы. Результаты исследований доложены, обсуждены и получили одобрение на: Республиканской научно-технической конференции "Применение микро-ЭВМ и микропроцессоров в народном хозяйстве" (Ташкент. 1988); Всесоюзной научно-практической конференции "Ученые и специалисты - в решении социально-экономических проблем страны" (Ташкент, 1590); Республиканской конференции "Современные проблемы алгоритмизации" (Ташкент, 1991); Первом съезде физиологов растений Узбекистана (Ташкент, 1991); научных семинарах НИИ "Биокибернетика", лабораторий "Управление 'урожаем" и "Моделирование и управление в биомедицинских системах"'ИК НПО "Кибернетика" АН РУз (Ташкент, 1984-1993).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 10 работах.

Структура и объем работа. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав и заключения, изложенных на 122 страницах машинописного текста. Диссертация содержит список использованной литературы из 96 наименований, 18 таблиц, 9 рисунков и приложение.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснован выбор направления и методов исследования, сформулированы основные положения и результаты, выдвигаемые на защиту,, дана краткая характеристика работы.

В первой главе обсуждается современное состояние проблемы, приводится краткий обзор основных направлений и развитие методов математического и имитационного моделирования в области биологии развития растений. Изложены принципы моделирования роста и развития растений на основе гормональной регуляции и сформулированы задачи управления продукционным процессом хлопчатника.

Показано, что путем последовательной детализации главных программ развития может быть осуществлено моделирование регудн-торных механизмов растений, которое приводит к учету все более различных сторон проявления регуляторных механизмов растений,

необходимых для анализа их роста, развития и плодообразования. Регуляция жизнедеятельности клеток растений посредством фитогормонов является одним иа основных способов их взаимосвязанной деятельности. На уровне растительного организма в целом они координируют рост, дифференцировку, обмен веществ, размножение и движение клеток. Исходя иа этого осуществлена постановка задачи по моделированию роста и развития растений на основе гормонального баланса с целью выявления наиболее эффективных режимов выращивания культивируемых растений.

Вторая глава посвящена разработке математической модели гормональной регуляции растений, основанной на балансе фитогор-монов, имитационной модели роста и развития хлопчатника с учетом его гормональной регуляции, программно-методического обеспечения ВЭ в области биологии развития для задач управления продукционным процессом растений, изложены результаты ВЭ по определению влияния АТП возделывания на этапы онтогенеза хлопчатника.

С повышением требований, предъявляемых к качеству и количеству урожая культивируемых растений, . естественно, возникает необходимость в разработке более эффективных кибернетических методов управления продукционным процессом растений. Один из таких методов заключается в управлении ростом, развитием и плодообра-зованием растений е использованием биологически активных веществ - гормонов растений или фитогормонов.

Как известно, в настоящее время общепринято группировать фитогормоны следующим образом: ауксины, гиббереллкны, цитокини-ны, абсцивовая кислота и этилен. Взаимосвязанная регуляция активности фитогормонов в ходе развития целостного растения осуществляется, как'правило, частично прямым влиянием одних гормонов на активность других, иногда - воздействием их на биосинтез, распад шш транспорт и, наконец, влиянием на ткань, изменяя ее способность к реакциям.

Рассмотрим взаимосвязь фитогормонов по ЬеЪЬага (рис.Г). Обозначим величину активности фитогормонов гиббереллинов через Ха (X), ауксинов - Хг(и, этилена - Ха(Г), абсцизовой кислота -Х4(и, цитокининов - У (и, и составим уравнение для активности фитогормонов.

Из взаимосвязи фитогормонов видно, что на гиббереллшш стимулирующее действие оказывают цитокиндаы, а репрессирующее -абсцизоЕая кислота. Учитывая такую взаимосвязь между ними, урав-

этилен -*—

гибоереллины Ч

ауксин

I I

цитокинины

У

*

V

/

абецизовая кислота -

/

_ J

Рис.1. Взаимосвязь фитогомонов по ЬеЪЬаш : Сплошными стрелками обозначена стимуляция, пунктирными - репрессия.

нение активности гиббереллинов можно записать в виде:

с1Х1а)/л- 3^(0/(1 + <11х4а)) - ь!Х1а) , .

где а1, Ь} и 5З1 - положительные коэффициенты.

На активность ауксинов стимулирующее влияет и гиббереллины, и цитокинины, а действие этилена - репрессирующее, следовательно, их взаимосвязь позволяет получить следующее уравнение: .

<1Х2(1)/<11 - (аоХ1а> + азУа))/(1+<12Хэа)) - Ьг Х2а) ,

где 32, аз , Ьг и сЗг - положительные коэффициенты.

Гиббереллины, ауксины и цитокинины оказывают стимулирующее действие на активность этилена, а абецизовая кислота - репрессирующее. Отсюда,, учитывая их взаимосвязь, уравнение активности этилена имеет вид:

с«эа)/л - 1а4х2а) + а5х4а) + абУа)з/(1 + <1зХ4а)> -

- ьзхза) ,

где а« , а5 , Зб г Ьз и с!з - положительные коэффициенты.

Поскольку абецизовая кислота подвержена репрессирующему действию цитокининов и стимулирующему влиянию со стороны зткле-за, то на основе их взаимоотношения уравнение активности абсци-зовой кислоты записывается в виде:

- 8 -

dX4(t)/dt - a7X3(t)/(l 4 d4Y(t)) - b4X4(t),

где a7 , b4 и d4 - положительные коэффициенты.

Исходя из сделанных предположений, модель активности фито-гормонов имеет вид:

окз(1)/<л - [а4х2а) + а5Х1а.) + авУа)]/(1 + азх4а)) -

- ЬэХ3а)

- а?Хз(Ь)/{1 + <34у(Ь)) - Ь4Х4а) )

На основе анализа поведения решений данной системы уравнений показано, чго основные характеристики модели гормональной регуляции зависят от общего состояния внешних условий и имеют единствениш предельный режш активности. Следовательно, в рамках рассматриваемой модели для каждого вида растения существует свой единственный прэдельнай реккы акткввости фитогорыонов, нарушение которого ведет к неблагоприятным изменениям при реализации главных программ развития.-

При построении математической модели гормональной регуляции величину активности цитокининов ¥(1) и общее состояние синтетической активности растения можно принять прямопропорциональ-ньши друг другу. В этой случае на значения г <Ч.) оказывает влияние динамика параметров внешней среды. Следовательно, изменение активности цитокининов можно принять в виде:

где t - текутцее время (с момента посе.за) ; ав - максимальное количество цитокининов в данном растении; Ъв - время, при которое достигается указанный максимум.

На основе предложенной математической модели разработан; программа имитации роста, развития и плодсюбрааования хлопчатника, блок-схема которой приведена на рис. 2. Программа реализована'на языке Turbo Pascal для Ш. совместимой с IBM PC.

dXa(t)/dt - aiY(t)/(l + d^Ct)) - biXi(t) , otX2(t)/dt - (a2Xi(t) + a3Y(t))/(l+d2X3(t)) - b2X2(t)

2

Y(t) - ae t2 e ~ь5г ,

Рис. 2. Блок-схема программы имитации роста, рагзития и плодсобразоваяия хлопчатник на основе модели гормональной регуляции

- 10 -

Моделирование взаимодействия фенологических признаков и количественных значений фитогормонов осуществлена по методике Б.Н.Хидирова (1975>.

При этом в качестве основных фенологических признаков приняты время наступления этапов жизнедеятельности: посев, начало прорастания семени, всход, появление 2-3 настоящих листочков.и рост главного корня, появление 4-5 настоящих листочков и образование боковых корней, закладка 1-ой симподиальной ветки и начало бутонизации, рост главного стебля и начало цветения, массовое цветение и начало плодсгабразования, плодообразование, начало раскрытия коробочек и массовое раскрытие коробочек. - С помощью разработанной программы имитации роста, развития и плодообразо-вания хлопчатника осуществляется последовательное прохождение указанных выие этапов жизнедеятельности растением.

В программе расчитываются показатели фитогормонов развития корней и стеблей (А), листьев (В), плодообразования- (Б), опадения листьев (Р) и плодов (8), листовой массы (Н) по формулам составленным на основе работ К.Дёрфлинга и В.И.Кефели, и учитывающих фаз развития, в которых они проявляются:

А - ад Х2 + У ; В - (аюХг + *)/Х4;

Б - Хз + ацХ4 ; Г - (а^Хз + Х4)/Хг;

сИЭАЛ - (а13х3 + а14?)ЛЗ - Б ;

Н - ( £ В <18 )/( 1 + $ Г <Й );

0 0

Разработанная программа позволяет. варьировать значениями временных показателей основных этапов жизнедеятельности растения в достаточно широких пределах. При наличии фенологических данных конкретных сортов растений путем изменения параметров модели и коэффициентов взаимосвязи фенологических признаков и значений фитогормонов достигается соответствие фенологических и машинных показателей онтогенеза исследуемого растения.

На основе фенологических данных получены основные временные показатели жизнедеятельности хлопчатника (на примере сорта 108-Ф, табд.1, В-1).

Для управления процессами роста, развития и плодосюразова-

.- и -

Таблица 1

Сравнительные показатели жизнедеятельности хлопчатника

--.-^-,-—I-——-1

(Показатели | День наступления |

| Фаза развития 1 [фитсгормо Ь (нов I • I ' г в-1 I 1 1 В-2 | 1 1 В- 3 | ■ -1 В-4 I 1

Посев 0 0 "о 0

Начало прорастания семени Х2-0,003 3 3 3 3

Всход Х2-0,008 8 8 а 8

Появление 2-3 настоящих

листочков, рост

главного корня Ко-О,027 24. 24 24 24

Появление 4-5 настоящих

листочков, рост глав-

ного стебля, образо-

вание боковых корней Хэ-0,085 43 43 43 43

Начало бутонизации, зак-

ладка первой симпо-

диальной ветки . Хз-0,13? 57 58 57 53

Начало цветения Х1-0.133 63 64 63 64

Массовое цветение, нача-

ло плодообразования. Х1-0.155 73 74 73 73

Пдодообразование Хз-0,242 81 84 81 82

Начало раскрытия коробочек Хз-0,359 113 128 120 104

. Массовое раскрытие

коробочек 123 135 129 115

ния хлопчатника требуется "динамическая" информация о закономерностях роста и развития растения.. Как известно, практически все ДТП оказывают действие прежде всего на корневую систему, и через нее - на надземные органы. Б связи с этим проводились ВЭ для выявления роли корневой системы на рост и развитие растения. Результаты ВЗ приведены в таблице 1. Здесь В-2 - вариант, ь котором проводилась имитация проведения междурядной обработки почвы с повреждением корневой системы, В-2 - рост и развитие растения при дефиците минерального питания, а В-3 при дефиците воды. Кроме того, проводился ВЗ по имитации срезки корней в конце ве-

Таблица 2

Изменение фенологических признаков растения в зависимости от повреждения корневой системы в конце вегетации

-------1-:-—---п

1&эа массового раскрытия! | коробочек I

1-1-1

| Контроль 1 Опыт (срезка)!

Название показателей

Корней и стеблей 0,4028 0,2870

Лкстьей 7,3621 5,6990

Блодообрзэование 0,9441 0,9444

Опадение листьев ■ 5,6547 11,3987

Опадение плодов 0,5072 0,4943

Листовая масса 7,9414 6,9573

гетащш хлопчатника (табл.2).

Результаты ВЭ показали, что для получения потекла льва возможной в шлаках условиях продуктизк:.;?? улопчагвяид. «.6. ускоренна наступления основных фгз раводхик и набора шхшцевньпс коробочек, необходимым условием щж я^оведеит агро?охнк'»сккх мероприятий является сохранение цяяоатюсти корневой система и создание огаикзлькоа водкэ-дагательшй среды, обвспечивгэдвс предельный режим активности фатогорюнов.

Третья глава посвяи^на практичЕсвой реализации результатов Ш для уаравяогда продукционным процессам хлоичаинкла.

В 1988-90 гг. в хозяйствах Глкабздекаго з 4ш:ургакского РАЛО Ташкентской области.. и УЛЯО Са>»лука.чдсчс.5 ..<5-

ластк проводилкйь полевые юследорянет гг. изуче.лю доде, развития и продуктивности хдопч-аттаа» и эглисажюти от с:.Ок*йе>лсстк высеваемого сорта, почвеш:о~квшаткчес«кх условий л АТа выделывания. Детальное изучение продумаюгного процесса погволяьг предствавять его как сложный много^акторхшА процесс со многош входаыг и одним выхсдои, когорт може? Ьъхь описав, в частноата, с помощь» оператора К :

К ( и , V )

где У - выход (урожайность); и , У - входы (совокупность факторов, влняжцих на урожайность).

Как известно, одним из важнейших звеньев агротехники хлопчатника в период вегетации является междурядная обработка почвы (культивация), воздействующая на корнеобитаемый слой почвы, определяющая характер развития и существования многочисленных, жизнедеятельных боковых корней и через них влияющая на жизненно-важные плодовые ветви. В связи с этим. проведены полевые и численные эксперименты с целью исследования особенностей роста, развития и продуктивности хлопчатника в зависимости от целостности корневой системы и разработки принципов управления глубиной установления рыхлящих рабочих органов культиватора. Для выявления численного выражения процесса применялся метод МГУА (А.Г.Ивахненко, 1976), с помощью которого разработаны математические модели роста, развития, плодообразования и урожайности для скороспелых сортов хлопчатника по четырем фазам в зависимости от целостности корневой системы в течении вегетации: -•

У. - К (21, 22, 23, 24);

2.1 - Г4(У ......Ув.иь.... и4); (1-1,2,3,4);

где У - урожайность,ц/га; Ъ\, 2з, 2^ - число настоящих листочков, бутонов, цветочков и коробочек, соответственно; VI -глубина размещения основной шеф*; корней, см; Уг - глубина размещения 1-го бокового корня, см; Уз - длина междоузлий, см; У4, У5, У$ - длина, корней соответственно на глубине 0-10,10-20, 20 см и ниже, см; V? - количество ветвей; Ув - высота главного стебля, см; и!,.иг, Из, - глубина установки.рабочих органов культиватора, см.

По всем приведенным моделям значения средвеквадратического отклонения, индекс корреляции, а также сопоставления фактических и расчетных значений роста, развития и урожайности хлопчатника свидетельствуют о требуемой достоверности и адекватности.

Задача'определения оптимальных параметров АТП возделывания для управления продукционным процессом хлопчатника сводится к определению таких значений управляемых параметров и*, Щ, при заданных (априори) значениях неуправляемых параметров VI,...,Ув. которые обеспечивали бы максимум урожайности хлопчатника, т.е.

- 14 -

У - К (У1,...,Ув,и1...., и4)

так

Сформулированная задача решается методом случайного поиска |'Л. А.Раетригин, 1971), с помощью которого для управления продукционным процессом хлопчатника определены оптимальные значения глубины установки рыхлящих рабочих органов культиватора, обеспечивающие целостность корневой системы и, следовательно, нормальное развитие надземных органов хлопчатника.

На основе результатов сравнительных испытаний дифференцированной обработки почвы получено уравнение зависимости заболеваемости хлопчатника вилтом от глубины культивации:

<

Зв - В (Ць 1*2, и3, и4),

где Зе - количество пораженных вилтом кустов иа 100 растений; 1*1. 1*2, из и и^ - глубина установки 1-ой, П-ой Ш-ей пары и седьмого рабочих органов культиватора соответственно, см.

Оптимальные значения управляемых факторов показывают, что для снижения пораженности хлопчатника вилтом также необходимо сохранение целостности корневой системы. Это связано с тем, что цитокинины положительно действуют на устойчивость хлопчатника к ышу, и при повреждении корневой системы уменьшается их концентрация.

В то же время проведенные полевые исследования показали, что при междурядной обработке с рыхлением слоя почвы на глубину 20-25 см у скороспелых сортов срезаются 8-10, а у среднеспелых 6-8 боковых корней первого порядка, при этом исключается поступление питания и воды в соотвествукщие подопечные ветви и нарушается предельный режим активности фитогормонов, что ведет к усилению опадения листьев и раскрытия коробочек. Для оптимизации технологии предуборочной обработки хлопчатника путем срезки боковых корней получено, уравнение зависимости опадения листьев от сроков и глубины срезки боковых корней для скороспелых сортов хлопчатника:

100 - 70 е ~ 1'3еог + 0,39594 А ♦ 1.0002 Б ^

0,54467 - 0,0062996 Гс ~ 0,00084405 Гс2; 0,353 + 0,098653 Д„ + 0,01172 Рк - 0,0020891 Д„ Рк •

Здесь Ол - опадение листьев, X; Ге - глубина срезки, см; Дп -число дней после срезки; Рк - раскрытие коробочек, X.

С помощью полученного уравнения составлены графики зависимости процента опадения листьев и раскрытия коробочек от глубины срезки боковых корней.

Результаты модельных и полевых исследований по изучению влияния междурядной обработки почвы на процесс продуктивности хлопчатника и его предуборочной обработки дали основание заключить. что

- в период вегетации исключение повреждения корневой системы растения способствует сохранению предельного режима активности фитогормонов, которое ведет к ускорению роста, развития и плодообразования растения;

- в конце вегетации срезка боковых корней приводит к усилению естественного листоопадения и раскрытия созревших коробочек, что способствует проведению более ранней машинной уборки урожая.

С целью 'обоснования необходимых доз удобрений, - не нарушающих предельный режим активности фитогормонов. проведены полевые эксперименты результаты которых позволили выявить зависимость урожайности хлопчатника от норм внесения удобрений с учетом технологических качеств волокна и семян для сорта Ташкент-1:

У - Т {Ыс.В^К^Ма.Н^Н^Гр),

и для сорта АН-402:

У - А 01о.Ев.К».Ца.На,Нф,ГР>.

где У - урожайность хлопчатника, ц/га; М.а - масличность семян: X; Ее - выход волокна, X ; КЕ - крепость волокна, гр ; Мо - мае са 1000 семян, гр ; Н.а - годовая норма азота, кг/га : Н* - голо вая норма фосфора, кг/га ; ГР - густота стояния растений тыс.ит/га.

Получена также математическая модель зависимости урожай ности хлопчатника от норм и сроков проведения вегетационных по ливов:

У - П Шя.Мс.ПсДм.Вв.Нп.Рн),

где У - урожай, ц/га; Пи - поливная норма, м/'га; Мо - масса 1000 семян, гр; Пе - сброс, X; Дм - число дней между поливами; В^ -выход волокна, X; Нп - номер полива; рн - разрывная нагрузка во-

- 1в -

локна, сН.

На основе этих уравнений были получены оптимальные значения ..норм и сроков внесения удобрений и проведения вегетационных поливов. которые позволяют рационально использовать минеральные удобрения и поливную воду.

В то же время существующая технология проведения вегетационных поливов не защищает почву на склоновых землях от ирригационной эрозии. Урожай хлопка-сырца на этих землях в зависимости от степени ародированности в среднем на 15-40 X ниже, чем на почвах, не подверженных эрозии. Используя результаты опытов, проведенных на эродированных почвах, составлено уравнение влияния на урожайность хлопчатника некоторых факторов полива для уклона 0,5-4°:

У - Э (Пк,Нп,Дм,Рс.Ча,Аа>Гб,Сп).

где У - урожайность, ц/га; Лн ~ поливная норма, и /га; Нп -номер полива; Дм - число дней между поливами; Ре - размер струи поливной воды, л/с; Чв - число зигзагов на 1 пог.м., шт; Аэ -амплитуда зигзагов, см; Г6 - глубина борозды, см; Сп - смыв почвы, т/га.

Показано, что для равномерного обеспечения растения водой и защиты почвы от ирригационной эрозии на склоновых землях амплитуду и число зигзагов противоэрозионных борозд следует постепенно увеличивать по мере роста и развития хлопчатника.

ВЫВОДЫ

Основные результаты, полученные в диссертационной работе, состоят ь следующем:

1. Ыатеыатическое моделирование позволяет учитывать различные стороны проявления регуляторных механизмов растений, необходимых для анализа их роста, развития и шюдообразования и выявлять наиболее эффективные режимы их выращивания.

2. На основе принятой методики моделирования главных программ развития разработана математическая модель гормональной регуляции растений, состоящая из системы нелинейных дифференциальных уравнений.

¿, Для. реахлгащш модели гормональной регуляции растений и

выявления узловых точек управления его продукционным процессом разработано программно-методическое обеспечение и методы ВЗ по имитации процессов, роста, развития и плодообразования хлопчатника с учетом воздействия внешних условий и АТП возделывания.

4. На основе модельных исследований показано, что для каждого вида растений существует свой единственный предельный режим активности фитогормонов, на который могут влиять условия внешней среды, в том числе и АТП возделывания, нарушение которого сопровождается получением недоразвитых растений, подверженных различным заболеваниям.

5. На основе.'модели гормональной регуляции проведены вычислительные эксперименты по выявлению наиболее эффективных АТП возделывания хлопчатника, обеспечивающих предельный режим активности фитогормонов, и следовательно, лучшие показатели количества и качества его урожая.

5. Для управления продукционным процессом необходимо в первую очередь дифференцировать АТП возделывания в зависимости от скороспелости высеваемого сорта, конкретной фазы его развития, глубины проникновения основной массы, длины распространения боковых корней и почвенно-климатических условий.

7. Разработаны математические модели для управления АТП междурядной обработки, внесения удобрений, полива и защиты от ирригационной эрозии, а также.предуборочной обработки хлопчатника, учитывающие скорослелось высеваемого сорта и почвенно-климатические условия.

8. Практическая реализация разработанных методов управления продукционны}/! процессом в виде дифференцированных АТП возделывания способствовали повышению урожайности в среднем на 4-6 ц/га е улучшенным качеством волокна, ускорению естественного опадения листьев хлопчатника без применения дефолиантов, до 70-80 % и раскрытия коробочек на 5-6 дней, снижению пораженности растения вилтом до 35 7. и увеличению количества волокна I сорта.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Турсуноз Х.З., Каримов А. , Магометов У. Я, Танкентбаев Ш. , Юадашев Р. У., Алимов А. А. Автоматизация исследований биологии развития и управления агротехническими приемами возделывания хлопчатника //Тезисы докл. Руспубд. научно-техн. конференции: При-

менение микро-ЭВМ и микропроцессоров в народном хозяйстве. -Ташкент: РИСО АН УзССР, 1988. С. 31-32.

v. 2. Каримов А., Турсунов X 3., Аиралиев Э. X , Алимов А. А., Атаков С. ,' Ташкент-боев HL Технология предуборочной обработки хлопчатника для удаления его листьев /Инф. листок УзШКНГИ. -Ташкент. 1989. - С. 1-2.

3. Турсунов X. 3., Каримов А. , Алимов А. А. • Разработка и испытание метода нехимической дефолиации хлопчатника // Тезисы докл. Веесоквн. научно-практ. конференции: Ученые и специалисты - в решении социально-экономических проблем страны. - Ташкент: Узбекистан, 1990. С. 19-20.

4. Каримов А., Турсунов X S., Ашралиев 3. X . Алимов А. А., Карабаев А. X, Ташкентбоев Е Влияние срезки боковых корней ка ускорение опадения листьев и раскрытие коробочек хлопчатника //Узбекский биологический журйал. - Ташкент: ФАН, 1990. № 4. С. 27-30.

Б. Сайдалиева М., Алимов А. А. Црограмма модели гормональной регуляции растений //Алгоритмы. - Ташкент: РИСО АН УзССР, 1990. Вып. 71. - С. 87-90.

6. Турсунов X 3., Каримов А. , Сайдалиева , Исраилова С. М. , Алимов A.A. Сдельное, программно-методическое и информационное-обеспечение управления урожаем //Тезисы докл. Первого съезда физиологов растений Узбекистана. - Ташкент, 1991. С. 190.

7. Турсунов X 3., Сайдалиева М. , Алимов А. А. Моделирование роста, развития и плодообразования хлопчатника на основе гормональной регуляции //Тезисы докл. Республ. конференции: Современные проблемы алгоритмизации. - Ташкент, 1991, С. 92.

G. Турсунов X 3., Сайдалиева iL , Алимов А. А. Моделирование гормонального развития растений на ЭВМ //Узбекский биологический журнал. - Ташкент: ФАН, 1992. N: 1. С. 38-41.

9. Алимов А. А. Программа модели гормональной регуляции роста и развития хлопчатника //Алгоритмы. Автоматизация и моделирование социально-экономических систем. - Ташкент, 1993. Вып. 78. С. 39-42.

10. Алимов А. А. Исследование модели гормональной регуляции роста и развития хлопчатника //Вопросы моделирования и информатизации экономики. Отраслевое и территориальное планирование и управление. - Ташкент. 1993. Вып. 8. С. 86-92.

05.13.09 - "Биологик ва тиббий системаларда (хисоблаш техникаеини куллаш ёрдамида) бошкариш" мутахасислиги буйича техника фанлари номзади даражасини олиш учун А. А. Алимовнинг "Гормонал мувозанатни саклаш модели асосвда усимликларнинг махсулдорлик лараёнини бошкариш" мавзусидаги диссертацион ишнинг к^ск^ча мазмуни

Ушбу диссертацияда пахта етиштиришнинг оптимал технологиясини ишаб чи^иш йули билан махсулдорлигини бошкариш максадида унинг мувозанатни сак^аш механизмларини анализ килиш учун усимлик ривож-ланиш тара« ни да фитогормонларнинг узаро боглицлик фаолияти тедо^-ьртини модел ва программа-методик таъминотининг асосий масалалари кУриб читлган.

Ишнинг илмий жихатдан янгилиги ва мазмундорлиги:

- гормонал мувозанатни са^лаш ёрдамида Усимлик усиш, ривожланиш ва хосил пайдо ^илиш динамикасини бош^аришга имкон берувчи, фито-гормонлар баланси асосидаги, оддий дифференциал тенгламалар систе-масидан ташкил топган математик модел;

- г уза навининг тезпишарлиги ва тупроц-ге^пш шароитларига бог-лик холда усиш ва ривожланиш крнуниятларини урганиш учун ^исоблаш тажрибасини ташкил этим ва Ртказишн таъминловчи, иулокрт режимида ишловчи, гузанинг усиши, ривожи ва з^осил пайдо цилишининг таклидий программаси;

- культивация килиш чукурлик ва муддатлари, угит с олиш ва суго-риш муддат ва нормаларининг гуза хосилдорлигига ва унинг ривожи охирида ён илдизларни кесиш чунурлиги ва муддатининг усимлик барг ташлаши ва кусак очилиш теалигига аншуннган богликлиги ва шу асосда рузанинг махсулдорлик жараёнини бошкариш асослари ташкил зтади.

Ишнинг амалий киймати:

- Хусусий ЭХНда амалга оширилган программа-матодик таъминот ^ишлок хужалик усимяикларининг усиши, ривожи ва хрсил пайдо к?иш-шини та^лид этиш имконияти;

- дала шароити ва хисоблаш таж£>ибасида гуза усиши, ривожи ва хрсил пайдо К)шш1ининг мувозанатни са^лаш механизмларини тадкикрд этишда, шунингдек уни етипггиришнинг оптимал агротехник усуллари буйича тавсияномаларни яративда* фойдаланиладиган ишаб чюдиган модел ва программа таъминоти;

- гуза ривожланишининг ани^антан крнуниятлари асоеида пахтачи-ликка экологнк жи^атдан тоза булган агротехник етиштириш ва хосил олди ишлови бериш усуллари буйича тавсиякомалар ташкил этади.

Диссертация 122 бегдан иборат кириш ^сми, уч боб ва хулосадан ташкил топган. Унинг таркибида 96 номдан иборат булган адабиётлар рУйхати, 18 жадвал, 9 раем ва илова мавжуд. Диссертациянинг асосий мазмуни муаллифнинг босмадан <яи9<ан 10 ишйда еритилган.

- 20 -SUMMARY

of dissertation by Alimov A.A. on the theme "Plants production^ processes management bases on hormonal regulations model", presented on the scientific degree of the Candidate of Technical Sciences' on speciality 05.13.09 - ^Control in biological and medicine systems (using computing techniques)"

, 9 publication