CC BY
104
4. Потапов В.П., Семенов А.В. Возможности радарных данных для решения задачи мониторинга окружающей среды // Методы и методики мониторинга окружающей природной среды техногенных ландшафтов [Электронный ресурс]: сб. материалов научно-практического семинара, г. Кемерово, 30 октября 2012 г. - Кемерово, 2012. - URL: http://event.ksai.ru/index. php/materialysem301012
ENVIRONMENT MONITORING SYSTEM OF ANTHROPOGENIC LANDSCAPES
D.V. Ejdenzon, E.A. Izhmulkina, N.A. Marinov, O.V. Loshkareva
Summary. The article presents environmental monitoring system of anthropogenic landscapes, based on ground means of data accessing and remote sensing data from satellites.
Key words: monitoring of anthropogenic destroyed landscapes, information system, environment, geographic information technology.
УДК 677.021
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБА ОЦЕНКИ ЛЬНА-ДОЛГУНЦА ПО МОРФОЛОГИЧЕСКИМ ПРИЗНАКАМ
Н.М. ФЕДОСОВА, кандидат технических наук, научный сотрудник
С.М. ВИХАРЕВ, кандидат технических наук, научный сотрудник
ВНИПТИМЛ Россельхозакадемии В.А. БОЛОНКИН, аспирант
Костромской государственный технологический университет.
E-mail: vniptiml44@mail.ru
Резюме. Исследования проводили с целью снижения трудоемкости морфологического анализа сортообразцов льна, а также повышения его информативности за счет применения специально разработанного программного комплекса и вычисления комплексной оценки сортообразцов. Программный комплекс позволяет по цветной фотографии льняного стебля определять его общую и техническую длину, а также диаметр в разных зонах по длине стебля. Результаты измерений, полученные с применением разработанного программного комплекса, практически не отличаются от измерений, проведенных вручную по общепринятым методикам. Коэффициенты корреляции общей длины стеблей, их диаметра в точке разветвления соцветия, в средней части и в основании составили 0,95; 0,78; 0,82; 0,78 соответственно. Для сравнения сортообразцов по результатам автоматизированного морфологического анализа предложена комплексная оценка качества, учитывающая среднюю общую длину стеблей, их мыклость и удельную сбежистость, позволяющая давать однозначное заключение о преимуществах того или иного образца, в сравнении с другими. Комплексная оценка и статистическая обработка, предусмотренные в программном комплексе, обеспечивают получение более полной информации об образце благодаря вычислению средней арифметической и коэффициента вариации каждой морфологической характеристики. Ключевые слова: лен-долгунец, сортообразец, морфологический анализ, программный комплекс, комплексная оценка.
Одна из проблем, существующих в работе со льном, - высокая трудоемкость методик оценки качества его стеблевой массы [1, 2]. По-прежнему не теряет свой актуальности вопрос разработки и освоения экспресс-методов оценки селекционного материала, позволяющих быстро и точно прогнозировать качество испытуемых сортов. Один из наиболее простых и доступных способов контроля стеблей - морфологический анализ. Однако его применение ограничено из-за значительной трудоемкости, а также отсутствия
методики комплексной оценки сортообразцов, которая позволяла бы давать однозначное заключение о качестве изучаемого материала.
Поскольку лен-долгунец в нашей стране возделывают преимущественно для получения длинного волокна, то при оценке качества сортов в первую очередь необходимо учитывать те признаки стеблей, связь которых с его выходом наиболее существенна и очевидна. К ним относятся длина, толщина и цвет стеблей [3, 4]. Кроме того, для полноты картины важное значение имеют такие косвенные показатели, как мыклость и сбежистость стеблей, которые позволяют прогнозировать долю волокнистых веществ в стеблях и возможность их выделения в виде длинного волокна при механической обработке.
Льняной стебель по внешнему виду представляет собой сильно вытянутый конус, расширенный у основания и суженый у вершины. Конусность стеблей характеризуется показателем сбежистости, который определяется как разность диаметров у семядольного колена и у начала соцветия. Чем она меньше, тем больше и лучше по качеству волокно в стеблях [5]. Однако при одинаковом значении сбежистости короткие стебли, в сравнении с длинными имеют более конусную форму. Поэтому некоторые исследователи [6, 7] определяют сбежность как отношение разности диаметров в нижней и верхней частях стебля к расстоянию между этими частями. Такую характеристику предложено называть удельной сбежистостью льняных стеблей
Цель наших исследований - совершенствование морфологического анализа стеблей льна путем применения специального программного комплекса для оценки их отдельных свойств и вычисления комплексной оценки сортообразцов.
Условия, материалы и методы. Для оценки отдельных морфологических параметров использовали общепринятые методы измерений длины и диаметра льняных стеблей, способы расчета косвенных характеристик - мыклости и удельной сбежистости, а также специально разработанный программный комплекс [8], который позволяет по цветной фотографии определить общую и техническую длину, а также диаметр в разных зонах по длине стебля льна [8]. Для получения фото-
— Достижения науки и техники АПК, №11-2012
<=с " 0,8 §
(D
1 °>6
w
о
S 0,4
Я
U
5
и 0,2 по
Зарянка Тверской Алексим А-93
Лидер
Рисунок. Комплексная оценка изучаемых сортообразцов льна-долгунца по морфологическим признакам: 0 - комплексный показатель; ■ - массовая доля луба (нормированное значение).
графии растения помещают на белый фон и проводят съемку фотокамерой с разрешающей способностью 10-мегапиксельной и более. Освещенность должна быть равномерной, резкие теневые перепады - отсутствовать.
После копирования фотографий в компьютер с изображением проводится подготовительная работа -настраиваются RGB-параметры автоматического анализа. С учетом того, что белый фон светлее льняного стебля подбираются нижняя и верхняя (как правило, всегда максимальная - абсолютно белая) цветовые границы, в пределах которых изображение будет отмечено как фон. Точки, не попавшие в эти пределы, считаются относящимися к стеблю.
После выбора параметров проводится анализ изображения. В зависимости от производительности компьютера и размера фотографии его продолжительность составляет 10...30 сек. Осуществляется количественная оценка таких морфологических показателей, как общая длина стебля, длина соцветия, техническая длина, толщина стебля в средней части, в точке разветвления соцветия и в комлевой части. На основе полученных сведений рассчитывается мыклость и удельная сбежистость.
При необходимости оценки нескольких изображений стеблей одного сортообразца возможен пакетный анализ фотографий по заданным параметрам. Результаты обработки записываются в текстовый файл. В нем хранятся сведения по каждому из стеблей пробы и статистические данные по каждой оцениваемой характеристике для пробы в целом (среднее арифметическое, среднеквадратическое отклонение, коэффициент вариации).
Сравнение массивов данных, полученных вручную и с применением программного комплекса, осуществляли с помощью корреляционного анализа, реализованного в пакете Excel. Для разработки показателя качества, позволяющего оценивать изучаемые сортообразцы льна-долгунца по морфологическим признакам, использовали комплексный метод, распространенный в области управления качеством.
Результаты и обсуждение. Длина и толщина льняных стеблей, установленные с применением разработанного программного комплекса, практически не отличаются от результатов измерений тех же стеблей, проведенных вручную по общепринятым методикам.
Достижения науки и техники АПК, №11-2012 —
Коэффициенты корреляции общей длины стеблей, их диаметра в точке разветвления соцветия, в средней части и в основании составили 0,95; 0,78; 0,82; 0,78 соответственно.
К преимуществам автоматического распознавания свойств льна по морфологическим признакам следует отнести отсутствие деформации стеблей при фотосъемке. Кроме того, сами фотографии, а также результаты их обработки сохраняются в базе данных, что исключает возможность появления грубых погрешностей, а также позволяет проводить анализ и оценку изучаемого материала, полученного в разные годы.
На основании анализа литературы по проблеме разработки показателя комплексной оценки сортообразца льна мы определили, что наиболее целесообразно использование средней геометрической комплексной оценки [10]. В качестве отдельных морфологических характеристик стеблей выбраны общая длина, мыклость и удельная сбежистость, наиболее полно характеризующие стебель с точки зрения количества и качества длинного волокна, которое можно из него выделить при механических воздействиях.
= %] ХцХ2іХзі, (1)
где Gt - комплексная оценка /'-го сортообразца; Хь - средняя общая длина стеблей /-го сортообразца; Хгі - средняя мыклость стеблей /-го сортообразца; Х31 - средняя удельная сбежистость стеблей і-го со-ртообразца.
Определение комплексных показателей предполагает использование безразмерных величин, характеризующих исследуемые свойства, в качестве которых мы применили относительные индексы качества X, определяемые по формулам (2) и (3) для позитивных и негативных показателей соответственно [10]:
X = Х/Х , (2)
/ /' тах’ ' '
X = X а, (3)
/ т/п' /’ ' '
где х/ - дифференциальная размерная оценка морфологической характеристики /-го сортообразца; хтах, хт/п - значение лучшего показателя морфологической характеристики сравниваемых сортообразцов для позитивных и негативных соответственно (использование х , х вызвано отсутствием нормативов для
тах т/п
базовых показателей исследуемых характеристик сортообразцов).
Оценив качество нескольких сортообразцов с использованием предлагаемого комплексного показателя, мы установили, что он отличается высокими значениями (более 0,8). Это обусловлено большой общей длиной (70...82 см), средней мыклостью (450...547 ед.) и цилиндрической формой стеблей (удельная сбежистость 0,0011.0,0013 мм/мм).
Выводы. Использование специально разработанного программного комплекса позволяет с высокой точностью проводить морфологический анализ стеблей льна по их фотоизображениям. Для сравнения сортообразцов льна-долгунца по результатам автома-
---------------------------------------------- 69
тизированного морфологического анализа предложен щий среднюю общую длину стеблей сортообразца, его
показатель комплексной оценки качества, учитываю- мыклость и удельную сбежистость.
Литература.
1. Павлова Л.Н., Александрова Т.А., Марченков А.Н., Герасимова Е.Г. Селекционные аспекты улучшения качества льноволокна // Проблемы повышения технологического качества льна-долгунца: Материалы Международной научно-технической конференции. - г. Торжок, 2005. - С.34-39.
2. Семницкая Г.А., Сячкова Н.С. О факторах, влияющих на качество льняного волокна // Проблемы повышения технологического качества льна-долгунца: Материалы Международной научно-технической конференции. - г. Торжок. - 2005. -С.131-132.
3. Марков В.В., Суслов Н.Н., Трифонов В.Г., Ипатов А.М. Первичная обработка лубяных волокон. - М.: «Легкая индустрия», 1974. - 416 с.
4. Шушкин А.А. Технологическая оценка селекционных сортов льна. - М.: Ростехиздат. - 1962. - 103 с.
5. Льноводство/[Отв. ред. А.Р. Рогаш].-М.: Колос, 1967. - 583 с.
6. Архангельский А.Г. Учение о волокнах. - М.-Л., Гизлегпром, 1938. - 480 с.
7. Крагельский И.В. Физические свойства лубяного сырья. - М.-Л.: Гизлегпром, 1939. - 341 с.
8. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2011611914. Автоматизированный анализ льняных стеблей по анатомическим и морфологическим признакам/Болонкин В.А., Вихарев С.М., Федосова Н.М.
9. Болонкин В.А. Совершенствование методов и средств изучения строения льна по анатомическим и морфологическим признакам: дисс.... канд. техн. наук. - Кострома: КГТУ, 2010. - 156 с.
10. Соловьев А.Н., Кирюхин С.М. Оценка качества и стандартизация текстильных материалов. - М.: Легкая индустрия, 1974. - 248 с.
IMPROVED METHOD OF ESTIMATION FIBER FLAX ON MORPHOLOGICAL GROUNDS N.M.Fedosova, S.M.Vikharev, V.A.Bolonkin
Summary. The purpose of the real work is decrease in labor input of the morphological analysis flax’s selection grades, and also increase of its informtiveness at the expense of application of specially developed program complex and calculation of a complex assessment flax’s selection grades respectively. The program complex allows to determine by the color photo of a linen stalk the total and its technical length, and also diameter in different zones on length of a stalk. Results of measurements of length and the thickness of the linen stalks received with application of the developed program complex, practically don’t differ from results of measurements of the same stalks which have been carried out manually by the standard techniques. Factors of correlation of total length of stalks, their diameter in a point of a branching of an inflorescence, in an average part and in the basis made 0,95; 0,78; 0,82; 0,78 respectively. Use of the developed program complex allows to reduce duration of the morphological analysis approximately in 2,5 times in comparison with the analysis which is carried out manually. For comparison flax’s selection grades by results of the automated morphological analysis the complex assessment of quality considering some morphological characteristics, and allowing to draw the unequivocal conclusion about advantages of this or that sample in comparison with other samples of a studied material is offered. The complex assessment and the statistical data processing provided in a program complex, provides obtaining fuller information on a sample at the expense of calculation of average arithmetic size and factor of a variation of each morphological characteristic.
Key words: fiber flax, selection grades, morphological analysis, software package, integrated estimation.
УДК: 31:635.65(571.61)
ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОЗДЕЛЫВАНИЯ СОИ В АМУРСКОЙ ОБЛАСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИХ МАШИН
Е.Б. ЗAXAРОВA, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
КЛ. НИКУЛЬЧЕВ, аспирант E-mail: Za.kharova@mail.ru
Резюме. В статье приводится оценка эффективности использования для основной обработки стерни ячменя под посев сои агрегатов К-701 + ПЛН-8-40, Buhler Versatile + БДМ-8, Buhler Versatile + культиватор Morris со стрельчатыми лапами в два срока (сразу и не менее чем через две недели после уборки ячменя). Использование Buhler Versatile + культиватор Morris со стрельчатыми лапами в технологии основной обработки почвы позволяет обеспечить наивысший уровень рентабельности (185 %) и самую низкую себестоимость 1 т семян сои (3,86 тыс. руб.).
Ключевые слова: соя, обработка почвы, экономическая эффективность, энергетическая эффективность, отвальная вспашка, культивация, дискование.
70 -----------------------------------------------
В Амурской области - основном соесеющем регионе России эта культура в севооборотах занимает более 50 % при относительно невысокой урожайности на уровне 11 ц/га. На продуктивность сои влияют различные факторы, один из которых - система технологий и машин для её возделывания. В последние годы в структуре машинно-тракторного парка хозяйств региона увеличилась доля новой почвообрабатывающей техники. Использование современных энергосберегающих технологий в системе основной обработки почвы требует экономической и энергетической оценки эффективности возделывания сои. На обработку почвы приходится 40.50 % всех энергетических затрат по выращиванию культуры. Максимальное ресурсосбережение можно обеспечить путем рационализации приемов основной обработки почвы и, в частности, посредством замены
— Достижения науки и техники АПК, №11-2012
