МОДЕЛИРОВАНИЕ УРОЖАЙНОСТИ ЗЕРНОВЫХ В СЛОЖНОПРЕДСКАЗУЕМЫХ УСЛОВИЯХ КЛИМАТА

  • Петр Борисович Акмаров
    • ФГБОУ ВО «Удмуртский государственный аграрный университет»
  • Ольга Петровна Князева
    • ФГБОУ ВО «Удмуртский государственный аграрный университет»
  • Иван Иванович Рысин
    • ФГБОУ ВО «Удмуртский государственный университет»
Ключевые слова: климат, урожайность зерновых культур, вегетационный период, регрессионные модели, нейронные сети, Удмуртия

Аннотация

Представлены особенности формирования урожайности зерновых культур в полевом растениеводстве, выделены климатические показатели, как основные факторы нестабильности аграрного производства. На материалах сельскохозяйственных организаций Глазовского района Удмуртии и многолетних наблюдений Глазовской метеостанции показана зависимость урожайности растениеводческой продукции не только от целенаправленной работы человека, но и, в существенной мере, от условий климата в период активного роста возделываемых культур. Особое внимание уделено температурному режиму и режиму влагообеспеченности растений в вегетационный период с мая по август. Установлено, что за счет внесения минеральных удобрений урожайность зерновых можно повысить в среднем на 66 кг на каждый килограмм внесенных удобрений. Предложены различные регрессионные модели для прогнозных расчетов будущих урожаев зерновых, которые могут также применяться для планирования при выработке управленческих решений. Получены выводы о том, что из климатических показателей, влияющих на урожайность зерновых, наиболее существенным является отношение количества осадков к средним температурам в июне месяце. Чуть слабее и с обратным знаком подтверждается влияние такого же отношения показателей климата в мае. Показан пример использования моделей для аграрного производства исследуемого района. Отдельно представлены варианты возможных моделей для грубой оценки климатических условий будущих урожаев, основанные на использовании нейронных сетей, что позволит обосновать план агротехнических мероприятий возделывания зерновых культур.

Литература

1. Акмаров П.Б., Князева О.П., Рысин И.И. Изменение климата и его влияние на эффективность земледелия (на материалах Удмуртии) // Вестник Удмуртского университета. Серия Биология. Науки о Земле. 2022. Т. 32. Вып. 3. С. 312-322.
2. Вильфанд Р.М., Страшная А.И. Климат, прогнозы погоды и агрометеорологическое обеспечение сельского хозяйства в условиях изменения климата // Адаптация сельского хозяйства России к меняющимся погодно-климатическим условиям. Сборник докладов международной научно-практической конференции (7-11 декабря 2010). М.: РГАУ-МСХА им. К. А. Тимирязева, 2011. С. 23-38.
3. Макаров В.И. Агроклиматические ресурсы Удмуртии и их связь с урожайностью зерновых культур (на примере Ижевской ГМС) // Вестник Удмуртского университета. Серия Биология. Науки о Земле. 2016. Т. 26, вып. 3. С. 112-121.
4. Пасов И.М. Изменчивость урожаев и оценка ожидаемой продуктивности зерновых культур. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 152 с.
5. Akmarov P.B., Rysin I.I., Knyazeva O. P. About the Role of Digitalization of Agriculture in Reducing the Impact of Climate on the Technological Development of Crop Production // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Virtual, Online, January 10-12, 2022. Virtual, Online, 2022. P. 042012. doi:10.1088/1755-1315/988/4/042012.
6. Смагин Б.И. Экономический анализ и статистическое моделирование аграрного производства. Мичуринск: Изд-во Мичурин. гос. аграр. ун-та, 2007. 153 с.
7. Атлас Удмуртской Республики / Под общей ред. И.И. Рысина. Изд. 2-е, доп. и перераб. М.: Феория; Ижевск: Удмуртия, 2020. 288 с.
8. Пасов В.М., Яцало Б.И. Использование комплекса моделей в агрометеорологическом прогнозировании // Метеорология и гидрология. 1992. № 12. С. 87-94.
9. Козлов А.Ю., Мхитарян В.С., Шишов В.Ф. Статистический анализ данных в MS Excel: Учебное пособие. М.: Инфра-М, 2018. 80 c.
10. Оценка макроэкономических последствий изменений климата на территории Российской Федерации на период до 2030 года и дальнейшую перспективу / Под ред. В.М. Катцова, Б.Н. Порфирьева. М.: Д´АРТ: Главная геофизическая обсерватория, 2011. 252 с.
11. Сиротенко О.Д., Абашина Е.В., Павлова В.Н. Чувствительность сельского хозяйства России к изменениям климата, химического состава атмосферы и плодородия почв // Метеорология и гидрология. 1995. № 4. С. 107-114.
12. Liefert W. Comparative Advantage in Russian agriculture // American Journal of Agricultural Economics. 2002. Vol. 84. Pp. 762-767.
13. Павлова В.Н. Продуктивность зерновых культур в России при изменении агроклиматических ресурсов в 20-21 веках: дис. … докт. геогр. наук. Москва, 2021. 271 с.
14. Обухов В.М. Урожайность и метеорологические факторы. М.: Госпланиздат, 1949. 317 с.
15. Фатыхов И.Ш. Программирование урожаев сельскохозяйственных культур в условиях Западного Предуралья. Ижевск: ИжСХИ, 1991. С. 6-9.
16. Батталов Ф.З. Сельскохозяйственная продуктивность климата для яровых зерновых культур. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 112 с.
17. Переведенцев Ю.П., Давлятшин И.Д., Лукманов А.А., Мустафина А.Б. Прогнозирование урожайности яровой пшеницы по метеорологическим показателям на примере Тетюшского района Республики Татарстан // Вестник Удмуртского университета. Серия Биология. Науки о Земле. 2020. Т. 30, вып. 4. С. 457-464.
18. Тюрин Ю.Н., Макаров А.А. Анализ данных на компьютере: Учебное пособие / Науч. ред. В.Э. Фигурнов. М.: ИД ФОРУМ, 2017. 368 c.
19. Гелиг А.Х., Матвеев А.С. Введение в математическую теорию обучаемых распознающих систем и нейронных сетей. Учебное пособие. М.: Издательство СПбГУ, 2018. 224 c.
20. Круглов В.В., Борисов В.В. Искусственные нейронные сети. Теория и практика. М.: Горячая линия - Телеком, 2019. 382 c.
21. Хайкин Саймон. Нейронные сети. Полный курс: моногр. М.: OOO «И.Д. Вильямс», 2017. 788 c.
22. Макшанов А.В. Журавлев А.Е. Технологии интеллектуального анализа данных: Учебное пособие. СПб.: Лань, 2018. 212 c.
23. Чазова И.Ю., Акмаров П.Б., Князева О.П. Развитие цифровизации аграрного производства и оценка использования ее потенциала в Удмуртии // Вестник Удмуртского университета. Серия Экономика и право. 2022. Т. 32, №6. С. 1035-1041.
24. Ормели Е.И. Зависимость урожайности яровой пшеницы от гидротермических условий в Саратовском регионе // Вестник Удмуртского университета. Серия Биология. Науки о Земле. 2021. Т. 31, вып. 4. С. 467-473.
25. Bras T.A, Seixas J, Carvalhais N, Jägermeyr J (18 march 2021) Environmental research letters // IOP Publishing Ltd. 16(6): 06512. Doi: 10.1088/1748-9326/abf004
26. Акмаров П.Б., Князева О.П., Рысин И.И. Агроклиматический потенциал эффективности земледелия (на примере зерновых культур Удмуртии) // Вестник Удмуртского университета. Серия Биология. Науки о Земле. 2014. Вып. 2. С. 89-96.
Поступила в редакцию 2023-02-02
Опубликована 2023-03-31
Раздел
Физико-географические исследования
Страницы
72-81