МОДЕЛЬ ЗАПАСА СЫРЬЯ РАСТЕНИЙ БРУСНИКИ (Vaccinium

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,cтеблей
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 брусники (на 1 м2), в общем виде, можно представить как:
m=exp(a1+a2*ln(E)+a2*ln2(E)+a3*ln3(E)+a4ln(СК),
где а1, 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 Fкритерию 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 лесотаксационным показателем, который позволяет судить об уровне освещенности в фитоценозе.
Изменение массы листьев молодых побегов в зависимости от суммарной
энтальпии воздуха описывается следующим уравнением:
mл=exp(-980,464+366,296*ln(E)-45,458*ln2(E)+1,881*ln3(E)-1,025*ln(СК),
где mл – масса листьев, г/м2; E- суммарная энтальпия воздуха, кДж/кг; СК –
сомкнутость крон: t>t05=2; F=124,88 при P<0,05; R2=0,958.
Рисунок 1 – Изменение массы листьев брусники (на 1 м2) 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:
mст=exp(-507,781+ 187,78*ln(E)-23,032*ln2(E)+ 0,942*ln3(E) -0,287*ln(СК),
где mл – масса листьев, г/м2; E- суммарная энтальпия воздуха, кДж/кг; СК –
сомкнутость крон: t>t05=2; F=107,65 при P<0,05; R2=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:
mл=exp(0,982*ln(h)+ 0,517*ln2(h)-2,084*ln(СК),
где mл – масса листьев, г/м2, h – средняя высота побега, см, СК – сомкнутость крон древостоя: t>t05=2; F= 6597,1 при P<0,05; R2=0,999.
На основании рисунка 3 можно сделать вывод, что максимальное увеличение массы наблюдается при h=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 фитоорганов.
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.