Ученые, МГУ, математическая модель урожайности, улучшение урожая, экономия воды, эксперимент

Ученые придумали, как улучшить урожай, используя меньше воды

Технологии Фрукты-овощи-ягоды
  •  
  •  
  • 1
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
    1
    Share

Ученые из МГУ имени М.В. Ломоносова совместно с коллегами нашли оптимальные сценарии ирригации двух сельскохозяйственных культур (картофель и сахарная свекла).

В результате математического моделирования было продемонстрировано увеличение урожайности при снижении расхода воды. Результаты работы были представлены на авторитетной конференции ICCS 2021 и опубликованы(внешняя ссылка) в рамках серии книг Lecture Notes in Computer Science.

Задачей исследования являлось не только увеличение урожайности культур, но и снижение потерь воды при неэффективном поливе. Снижение потерь воды при поливе необходимо, с одной стороны, для экономии водных ресурсов, а с другой – для снижения влияния миграции удобрений на водоемы. При высоких объемах полива эффективность использования воды растениями снижается, а объем вымываемых минеральных удобрений в грунтовые воды увеличивается.

В работе использовалась математическая модель урожайности WOFOST. Данная модель – один из ключевых элементов европейской системы мониторинга агрокультурных ресурсов(внешняя ссылка). Значительная часть данных об изученном хозяйстве, расположенном неподалёку от р. Оки, была получена в результате полевых экспериментов. На выходе после расчётов данная модель позволяет получить количественный прогноз урожайности в зависимости от погодных условий, свойств почвы, фермерских стратегий полива и др.

Использование цифрового симулятора для отработки возможных сценариев требует несопоставимо меньших ресурсов и усилий в сравнении с реальными многолетними экспериментами по изучению урожайности.

«Дополнительно математическая модель позволяет “проигрывать” различные качественные сценарии изменения урожайности на основе данных долгосрочных исторических погодных наблюдений. Таким образом, можно оценивать долгосрочные эффекты, которые могут проявиться при постоянном использования тех или иных стратегий эксплуатации хозяйства», – пояснил доцент кафедры ВТМ Сергей Матвеев.

В процессе поиска оптимальной стратегии полива был использованы мощности суперкомпьютера Жорес для ускорения расчетов с помощью специализированного генетического алгоритма оптимизации NSGA-II.

«Приятным наблюдением было то, что используемые реальные фермерские стратегии планирования полива являются весьма разумными и нам потребовались длительные вычисления, чтобы убедиться, что существующие сценарии всё-таки можно улучшить их в пределах 10–12 процентов, что тоже является весьма значимой цифрой. Мы надеемся, что наши рекомендации, полученные в результате моделирования, можно будет передать в опытные хозяйства для проведения масштабного полевого эксперимента. В то же время мы рады даже тому факту, что нам удалось в очередной раз продемонстрировать, что существующие сценарии ирригации, используемые в сельском хозяйстве всё ещё возможно улучшить в сторону уменьшения расхода пресной воды», – добавила старший преподаватель Сколтех, выпускница факультета почвоведения МГУ Мария Пукальчик.

Источник: inm.ras.ru

Метки