CC BY
55
МОДЕЛЬ ЗАПАСА СЫРЬЯ РАСТЕНИЙ БРУСНИКИ (Vaccinium vitis-idaea L.) В МЕЗОФИЛЬНЫХ БОРАХ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ
MODEL RAW MATERIAL Vaccinium vitis-idea L. STORAGE IN MESOPHILOUS BORON EUROPENS PART OF THE RUSSIA
Лебедев А.В., Ларикова Ю.С., Кондратьев М.Н.
(РГАУ-МСХА, г. Москва, РФ) Lebedev A.V., Larikova J.S., Kondratiev M.N.
(RGAU- Moscow Timiriazev agricultural academy, Moscow, Russia)
Разработана математическая модель для оценки запасов лекарственного сырья из растений брусники в лесных фитоценозах
Elaborated mathematical models for estimate raw medicinal material from vaccinium plants in phytocenosis forests
Ключевые слова: модель, сезонная динамика, энтальпия, масса листьев,^еблей
Keywords: modal, season dynamics, enthalpy, leaf and stem mass
Растения в результате жизнедеятельности накапливают в своих органах разнообразные органические соединения, которые, с одной стороны, оказывают существенное воздействие на рост и развитие видов в составе биогеоценоза, с другой, многие из них необходимы и полезны для человека, являясь источником лекарственных химических компонентов.
Важным этапом при сборе лекарственного сырья является адекватная оценка возможного его запаса на единице площади. В большинстве случаев запасы лекарственного сырья определяются при помощи «Методики определения запасов лекарственных растений». Чтобы произвести их определение необходимо снаряжать экспедиции и детально прорабатывать маршрут. Можно значительно упростить работу путём разработки региональных моделей роста и развития лекарственных растений, благодаря которым, вводя определенные параметры, рассчитывается теоретический запас лекарственного сырья.
Сезонную динамику роста и развития можно задать функцией, где в качестве одной из переменных выступает значение суммарной энтальпии воздуха (СЭВ). Энтальпия (кДж/кг) - количество энергии, которая содержится в единице массы воздуха. Зная сезонные изменения суммарной энтальпии, можно точно предсказать значения биометрических параметров в соответствии с календарными сроками.
Уравнение накопления массы листьев и стеблей молодых побегов брусни-
л
ки (на 1 м ), в общем виде, можно представить как:
7 ?
m=exp(a1+a2*ln(E)+a2*ln (E)+a3*ln (E)+a4ln(CK),
где аь а2, а3, а4 - коэффициенты уравнения, E - суммарная энтальпия воздуха, кДж/кг, СК - сомкнутость крон древостоя. Значимость числовых коэффициентов уравнения оценивается с помощью t-критерия Стьюдента. По F-критерию Фишера статистически доказывается взаимосвязь между переменными. О степени надежности модели можно судить по показателю детерминации.
Вместе с тем, при первичной обработке данных изменения массы в модели учитывалась зависимость проективного покрытия брусники от сомкнутости
крон сосновых древостоев. Сомкнутость крон является важным лесотаксацион-ным показателем, который позволяет судить об уровне освещенности в фитоценозе.
Изменение массы листьев молодых побегов в зависимости от суммарной энтальпии воздуха описывается следующим уравнением:
тл=ехр(-980,464+366,296*1п(Е)-45,458*1п2(Е)+1,881*1п3(Е)-1,025*1п(СК),
л
где тл - масса листьев, г/м ; Е- суммарная энтальпия воздуха, кДж/кг; СК -сомкнутость крон: 1>105=2; Р=124,88 при Р<0,05; И2=0,958
Суммарная энатлышя воздуха, кДж/кг
л
Рисунок 1 - Изменение массы листьев брусники (на 1 м ) в зависимости от
СЭВ
Как следует из рисунка 1, наиболее интенсивное накопление массы листьев происходит в конце мая - начале июня (СЭВ в интервале от 1000 до 2000 кДж/кг). При этом можно наблюдать, что масса увеличивается при уменьшении сомкнутости крон древостоя. То есть чем больше света поступает в травянистый ярус, тем больше масса листьев брусники.
Накопление массы стеблей задается следующей функцией:
тст=ехр(-507,781+ 187,78*1п(Е)-23,032*1п2(Е)+ 0,942*1п3(Е) -0,287*1п(СК),
л
где тл - масса листьев, г/м ; Е- суммарная энтальпия воздуха, кДж/кг; СК -сомкнутость крон: ^05=2; Г=107,65 при Р<0,05; Я2=0,943.
Рисунок 2 - Изменение массы стеблей молодых побегов брусники в зависимости от суммарной энтальпии воздуха
Профиль кривых накопления массы стеблей (рисунок 2), в целом, аналогичен динамике формирования массы листьев. На основании этого можно сделать заключение, что накопление массы различных фитоорганов брусники в сосновых борах происходит по единому принципу.
Достаточно простым способом оценки массы листьев, по нашему мнению, является использование зависимости между средней высотой побега брусники и массой листьев:
тл=вхр(0,982*1п(Н)+ 0,517*1п2(Н)-2,084*1п(СК),
где тл - масса листьев, г/м , Н - средняя высота побега, см, СК - сомкнутость крон древостоя: ^05=2; Б= 6597,1 при Р<0,05; Я2=0,999.
На основании рисунка 3 можно сделать вывод, что максимальное увеличение массы наблюдается при И=5 см. Данный период в жизни растения соответствует началу лета. При сопоставлении высоты растений с величиной суммарной энтальпии воздуха, становится ясно, что к концу лета процесс увеличения высоты стеблей замедляется, также как и процесс накопления массы фитоорга-нов.
100 90 SO 70
es
£ 60
(J
8-
-♦-Модель CK=l -■-Модеяь CK=0.9 -*-Модель CK=0TS -^-Модель CK=0,7 -^-Модель CK=0.6
2 3
Средшш высота, см
Рисунок 3 - Зависимость средней массы листьев (на 1 м2) от средней высоты побега
Описанные выше модели имеют важное практическое значение при организации сбора лекарственного сырья. Также возможно их использование при моделировании процессов роста и развития, продукционного процесса при выращивании брусники в искусственных условиях.
Данные модели имеют высокий уровень надежности, который доказан статистическими методами.
Список использованных источников
1. Тооминг Х.Г. Экологические принципы максимальной продуктивности растений. -Л.: Гидрометеоиздат, 1984.
2. Степень Р.А. с соавт. Органическая фракция воздушной среды сосняка- брусничника. В кн. Аллелопатия в естественных и искусственных фитоценозах.- Киев: Наукова думка, 1982. -С.124-129.
