Организация службы мониторинга водного режима виноградников

Организация службы мониторинга водного режима виноградников.

Н. Г.Нилов.

До недавнего времени массовой организации служб мониторинга водного режима виноградников в отечественном виноградарстве препятствовало отсутствие доступных технических средств ведения локального экологического мониторинга. Усилиями специалистов ИВиВ «Магарач» в Крыму была инициирована разработка подобных технических средств, что привело к появлению надежного и доступного отечественного оборудования (в частности крымской компании «Логрус»). Таким образом, основное препятствие для организации служб мониторинга в целом на сегодняшний день преодолено. Однако наличие самого замечательного оборудования является лишь необходимым, но не достаточным условием успешного внедрения информационных технологий в виноградарстве. Настоящая статья написана с целью помочь виноградарям, виноделам и специалистам в области управления орошением виноградников лучше понять организационную структуру СМ для плодотворной совместной работы.

Определение. Под «службой мониторинга водным режимом виноградников» (в дальнейшем - СМ) будем понимать регулярно проводимую совокупность мероприятий, обеспечивающих снабжение пользователя (агронома, фермера, научного сотрудника и др.) оперативной информацией о водном режиме виноградника и функциональном состоянии растений в целях оперативного управления орошением и другими элементами технологии возделывания винограда.

Следует прокомментировать данное определение в одном принципиальном месте. Около 20 лет тому назад первые попытки определить функции фитомониторинга (только ли пассивное наблюдение или же управление тоже?) вызвали бурные споры специалистов в этой области и привели тогда к изящному компромиссу, предложенному основоположниками фитомониторинга В. Г.Кармановым, О. О.Лялиным и С. С.Радченко (1). Решено было определять фитомониторинг в двух смыслах: узком и широком. СМ, как некоторое методическое обобщение традиционного физиологического и фитомониторного подходов при оценке водного режима растений, так же можно понимать в узком и широком смысле слова. В узком смысле СМ создается только для снабжения пользователя информацией (первая часть определения), которую он далее использует, как может. В широком смысле в функции СМ входит так же управление орошением и другими технологическими процессами на основе анализа полученной информации и имеющихся знаний. Из данного выше определения ясна позиция автора: СМ на современном этапе наших представлений о водном режиме растений (по крайней мере, винограда) уже может и должна трактоваться в широком смысле слова, организовываться не только с целью получения информации, но и предусматривать ее переработку и активное воздействие на водный режим растений и их функциональное состояние в требуемом направлении. Иными словами охватывать все три выделяемые ступени иерархии: а – информацию, б – знание, в – управление (2).

Попытки ограничиться только подачей информации о водном режиме насаждений за последние 15 лет приводили многие компании к вполне закономерным коммерческим неудачам. Исключением являлись лишь случаи снабжения информацией некоторых научных подразделений и крупных тепличных комплексов. Действительно, жизнеспособной в плане оказания информационных услуг в общем виде в виноградарстве может быть лишь удобная информационная служба, способная реально помочь виноградарю непосредственно при управлении технологией возделывания винограда и ее совершенствовании. Эту роль призвана выполнить СМ.

Цели и задачи организации СМ.

Обоснование необходимости создания СМ, а так же обзоры методов ведения мониторинга, стратегий орошения виноградников и реализующих их на практике физиологических алгоритмов были даны нами ранее (см. 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 и др.). В настоящей работе отметим лишь, что первоначально концепция СМ разрабатывалась в целях активного воздействия на качество винограда путем проведения точной оросительной политики в рамках той или иной стратегии орошения. Напомним, что стратегией орошения называется общий план варьирования водным режимом растений в течение вегетации (7). Стратегии орошения можно разделить на две группы: бесстрессовые и стрессовые. Первые направлены на предотвращение стрессовых воздействий на протяжении всей вегетации. Вторые предусматривают проведение такой оросительной политики, в результате которой в определенные периоды растения подвергаются заранее запрограммированным стрессовым воздействиям определенной глубины и длительности. Стратегии орошения реализуются на практике через физиологические алгоритмы управления орошением, для точной реализации которых необходимо постоянное наблюдение (мониторинг) за состоянием водного режима растений и параметрами среды их обитания. Подобный мониторинг достигается путем организации СМ на опытных или производственных виноградниках. Необходимо отметить, что точное и оперативное управление орошением хотя и является основной, но далеко не единственной задачей организации СМ. Со временем стала ясной перспектива плодотворного использования СМ при решении и других задач виноградарства: защиты растений, агротехники, сортоизучения и др. (подробнее см., например, 8). Создание современных портативных метеостанций, датчиков влажности почвы, фитомониторов и удобных телеметрических систем связи между ними и пользователем с одной стороны позволяет уверенно говорить о возникновении информационных технологий управлением орошением. С другой же стороны, за последние несколько лет СМ стала приобретать очевидные очертания не только информационной технологии, способной обеспечить точное управление орошением, но и технологии управления возделыванием винограда в целом, на каждом конкретном, сколь угодно малом винограднике.

Управление технологией возделывания винограда и структура СМ.

Виноградник является сложной динамической и биолого-гуманистической системой (2, 3). Отсюда следует, что виноградник, как объект управления, полностью согласуется с формулировкой объекта рассмотрения классической кибернетики Н. Винера. Эти фундаментальные кибернетические представления были положены в свое время В. Г.Кармановым, В. Н.Савиным, А. Ф.Чудновским и другими известными отечественными учеными в основу создания такого оригинального научного направления, как биокибернетика растений (10, 11, 12). В рамках биокибернетического подхода в Агрофизическом институте (СПб) в общем виде для любых возделываемых культурных растений были разработаны представления о принципах управления технологией возделывания растений на основе концепции обратной связи (11). К сожалению, ни в отечественной, ни в обширной зарубежной литературе последних 15 лет, посвященной теме орошения и управления орошением виноградников, кибернетический взгляд на эти процессы в явном виде практически отсутствует. Между тем корректное описание управления орошением виноградников, а значит и описание, и анализ структуры СМ, возможны только на основе биокибернетических представлений. На рис.1 приводится схема системы управления, которая по определению, как любая кибернетическая система, является системой с обратной связью. По каналам обратной связи объект управления (виноградник) информирует управляющую систему (человека или автомат) о своем состоянии. Если это состояние отличается от желаемого, включается управляющее воздействие. Строго говоря, от объекта управления к управляющей системе поступает не информация, а некоторые данные, восприятие, которые уже потом преобразуются в представления и информацию. Эта тема, однако, заслуживает отдельного рассмотрения, в настоящей же работе будем рассматривать несколько упрощенную схему системы управления.

В более развернутом виде для случая управления орошением виноградника эта схема представлена на рис.2. СМ, как следует из этой схемы, призвана обеспечить первичный сбор информации (СМ-1), преобразование информации на основе знаний (методических рекомендаций, алгоритмов и т. д.) в целях определения водного статуса растений и принятия решения о необходимости начала орошения (СМ-2), а так же определение времени прекращения орошения (СМ-3), постоянное накопление и анализ информации о параметрах урожая, данных мониторинга и складывающихся погодных условий, (создание базы данных) в целях изменения или уточнений стратегии орошения и физиологических алгоритмов управления орошением для каждого конкретного виноградника (СМ-4).

Этапы организации службы мониторинга водного режима виноградников.

1. Составление проекта СМ.

I. Информационный блок.

II. Блок знаний.

III. Блок управления.

Типовые варианты проектов организации службы мониторинга виноградников.

2. Подготовка, проверка и установка оборудования. Предварительный выбор пилотных растений.

3. Изучение водного режима виноградника.

4. Управление орошением виноградника.

Пример организации службы мониторинга водного режима виноградников.

1. Составление проекта.

2. Подготовка, проверка и установка оборудования. Предварительный выбор пилотных растений.

3. Изучение водного режима виноградника.

4. Управление орошением.

Литература.

1. Лялин О. О., Радченко С. С., Карманов В. Г. Проблемы фитомониторинга на современном этапе // Физические методы и средства получения информации в агромониторинге: Сб. Науч. Тр./ АФИ, 1987, С.30-35.

2. Молчанов А. М. Информация, моделирование и управление в экологии. Принципы и методы экоинформатики (материалы Всесоюзного совещания по экоинформатике и экологическим базам данных, 6-8 января 1987). Москва, 1986, с 17-18).

3. Нилов Н. Г. Опыт применения методологии фитомониторинга в виноградарстве.// Биофизика растений и фитомониторинг. Сб. научных трудов, Ленинград.1990.-c.140-150

4. Нилов Н. Г. Основная задача фитомониторинга в виноградарстве.// Виногр. и винод. 1993.N 1-2, - c.11-15

5. Нилов Н. Г. Методы мониторинга водного режима виноградников // Виноградарство и виноделие. Сб. Науч. Трудов. – ХХХI. Ялта.-2000.-С36-42.

6. Нилов Н. Г.. Тенденции в современном растениеводстве, приводящие к неободимости организации служб мониторинга водного режима насаждений// Виноградарство и виноделие. Сб. Науч. Трудов.-XXXII, Ялта. 2001.-С. 9-12.

7. Нилов Н. Г. Стратегии орошения виноградников. //Виноделие и виноградарство #1, 2001.- 26-30.

8. Нилов. Н. Г. .Методические и технологические возможности использования фитомонитора «АМ-Крым-1» в виноградарстве. «Виноградарство I Виноробство», Мiжвiдомчий науковий збiрник № 42, с.12-24, ННЦ «IBIB iм В. Е. Таiрова», Одесса 2005.

9. Нилов. Н. Г. Физиологические алгоритмы управления орошением виноградников // Виноградарство и виноделие. Сб. Науч. Трудов. – ХХХVI. Ялта.-2006.-С29-35.

10. Карманов В. Г. Приложение автоматики и кибернетики к растениеводству. ДАН СССР, 1959, том 128, №1.

11. Чудновский А. Ф,.Карманов В. Г,.Савин В. Н,. Рябова Е. П. Кибернетика в сельском хозяйстве. Изд-во «Колос», Ленинград, 1965, 152 с.

12. Кибернетика в растениеводстве. ВИНТИ по Сельскому хозяйству, выпуск 95, Материалы Всесоюзной конференции по применению кибернетики в растениеводстве. Москва, 1967, 335с.

Скачать полный текст Организация службы мониторинга водного режима виноградников в Word

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить