Решение проблемы механизации садоводства и виноградарства

В данном случае решение сводилось к системному анализу развития с

последующей доработкой принятых в производстве вариантов технологий

многолетних культур.

Закономерность формообразования этих вариантов развития определялась

морфологическим анализом функциональных отличий стыка между параметрами

насаждений (табл. 1), в том числе и формообразования растений в насаждениях

(табл. 3), и параметрами средств ухода за ними, на фоне мировой градации

поколений техники (НТР.ВО «Знание» / Бюл. - № 20, 1986 г.) и почвенно -

климатических особенностей Северо - Кавказского региона России в разрезе

отрицательных факторов воздействия технологий на параметры среды и среды на

параметры технологий [16, 19, 23, 24, 25, 69, 92, 96, 104, 120].

Видение проблемы в целом, связей между её частями и отдельных её

частей осуществлялось специально разработанным для этого методологическим

подходом, отправным моментом которого являет-[pic]ся доказательство

достаточности массива информации о проблеме [43, 70, 73, 81, 82, 86, 88,

89, 91, 95, 98].

Анализ информации морфологической матрицы (табл. 1) показал, что на

данном этапе развития многолетних культур существует, с позиции теории

систем, два технологических «организма» [pic] и [pic], имеющих собственные

цели. Первый и конструктивно и функционально «застыл» на втором уровне

мировой градации поколений техники ([pic] и [pic]). Его средства ухода

[pic][pic]ограничиваются моторизацией инвентаря с ручным управлением. Его

самоцель - заставить рабочий объём насаждения максимально давать продукт.

Поэтому он является основой ведения дачных, приусадебных и других куртинных

насаждений. Второй, в отличие от первого «организма», развивающийся. Его

цель - максимальная замена ручного труда машинным. Ему осталось в

управлении системой применить гибкое программирование с адаптацией и

внутренней диагностикой системы, тогда он полностью перейдёт на пятый

уровень мировой градации поколений техники. В нём противоречие отбора

рабочего объёма насаждения на технологические коридоры [pic] [98] решается

переходом средств ухода на мостовые системы по схеме [pic] и [pic] [82,

124]. В «организме» [pic] заложена не только собственная цель, но и

возможные пути развития её «организма» в направлении [pic], или [pic], или

[pic], или [pic], или [pic], или [pic].

Из этого следует, что каждое последующее функциональное отличие

технологии предыдущему функциональному отличию является альтернативным

([pic] альтернатива для [pic] и т. д.), поэтому вектор развития

архитектоники многолетних насаждений явно движется от [pic] к [pic].

Кульминацией этого развития станет блочно - пропашное исполнение

«организма» [pic] (см. табл. 2).

Чисто пропашное исполнение «организма» [pic][pic] [pic]

бесперспективно для садоводства

по причине сло-жности транспортировки урожая с участка. Рационально его

использовать в питомниководстве с модернизацией трактора МТЗ-80/82 и

[pic]

[pic] При четырёхразовой ротации насаждений.

культиватора КРН-5,6 [124]. Применение «организма» [pic], с использованием

[pic] по схеме [pic], при появлении [pic] стало не рациональным [34, 35,

48, 54, 56, 70, 71, 72, 85, 90, 93, 117, 119, 120].

Таким образом, многолетние насаждения с технологическими коридорами

являются самоорганизующейся системой, каждый вариант которой имеет сугубо

свои цели, поэтому на ближайшее обозримое будущее варианты [pic], или[pic],

или [pic], или [pic] этой технологии правомочны. В них параметры

технологического коридора останутся стабильными как минимум до 2010 года,

(на период пятого поколения техники ширина коридора будет в пределах 2 ...

2,5 м.), в то время как архитектоника растения будет продолжать

совершенствоваться [11, 26, 31, 32, 38, 43, 48, 56, 60, 65, 67, 73, 75, 81,

82, 83, 93, 94, 98, 111, 112, 113, 115, 116, 123, 125]. А это значит, что

заданная стратегия развития отличительной функции [pic] архитектоники

многолетних насаждений, «опирающаяся на поведенческие стере-отипы»

(Н.Н.Моисеев, 1996) этой функции, ещё не только не исчерпала себя, но и

находится на подъёме. Подъём её идёт явно по двум

Таблица 3

Морфологическая матрица вариантов исполнения

основных функций архитектоники многолетних растений

[pic]

направлениям: уменьшением количества технологических коридоров и параметров

растений. Но эти направления для [pic] и [pic] антагонистичны, так как с

уменьшением параметров растений уменьша-

ется ширина междурядья, что увеличивает её долю в параметре коридора с 25%

на СКС до 50% на карликовых подвоях М9, а это и недобор урожая с площади, и

увеличение антропогенного влияния агрегатов на почву более частыми

проходами на этой площади. Поэтому варианты [pic] и [pic] наиболее

перспективны [98]. При этом следует ожидать, что из вариантов [pic], [pic]

и [pic] будут синтезированы садовые [98] и виноградниковые (В.П.Бондарев,

1989) оптимальные конструкции крон отдельных растений или рядов [93] для

блока варианта [pic]. Путь этого синтеза чётко прослеживается с помощью

формализации кроны многолетнего растения в виде четырёхмерного

пространства, которая показывает направления совершенствования

архитектоники кроны, а следовательно и насаждения. Для этого были

использованы понятия науки проектирования и конструирования «носителей

функций» (Я.Дитрих, 1981), информация о которых представлена в табл. 3 и на

рис. 1.

[pic]

Рис. 1. Модульное с) нарастание дерева а) и куста в);

[pic] - апикально, по порядкам ветвления [pic];

[pic] - латерально, по порядкам утолщения [pic]

Анализ данных таблицы 3 показал, что, с позиции теории систем, вся

гамма форм архитектоники многолетнего растения строится на трёх основных

иерархически подчинённых функциях: ствола, скелета и периферии кроны.

Каждая из этих функций отдельный организм, имеющий сугубо свою цель, но

закономерность построения этих организмов однотипна - обязательная

соподчиненность последующих порядков предыдущим, «с размещением в

пространстве таким образом, чтобы занять в нём минимальный объём»

(Ф.Патури, 1979). По положению в пространстве нарастание тела растения

происходит апикально (верхушек побегов 1, 2, 3 и т.д. в длину) и латерально

(вторичное утолщение уже выросших органов растения [pic] и т.д.) по схеме,

приведённой на рис. 1.

Согласно рис.1, многолетнее растение, - безразлично, дерево [pic]) или

куст [pic]), - в процессе нового цикла роста «одевает» выросшее за

предыдущие циклы роста тело растения латерально, одновременно осуществляя

на этом слое «одежды» апикальный рост новых органов кроны, используя

идентичные строительные модули [pic]) архитектоники кроны с побегами

апикального роста. При этом, согласно законам

механики, растение, как живой организм, реагирует на действие сил,

приложенных к нему и, согласно биологическим законам, также реагирует на

них изменением строения своего тела и его частей.

Наши исследования архитектоники укрывных и неукрывных виноградных

кустов с различными шпалерными системами подтвердили эту схему построения.

Куст представляет собой сообщество двух типичных конструкций: одной -

соответствующей форме опоры (субъективной), а другой - видовой

(объективной). Первая в виде балки - удлинителя равного сечения выполняет

роль проводника, а вторая - постоянно наращиваемой плодообразующей

древесины, представляющей собой балку равного сопротивления.

Более полно свойства архитектоники кроны изложены в публикациях [23,

31, 38, 60, 67].

Анализ полученной информации [65] показал, что структурно это

построение отображается тремя принципами: согласованностью, повторяемостью

и целесообразностью.

По принципу согласованности определялся [73, 80, 81, 89, 94, 111, 113,

125] уровень оптимизации стыка системы машина - растение при постоянном

изменении архитектоники крон. Так как стык, прежде всего, осуществляется

через внешние параметры основных функций архитектоники растения по коридору

[pic] или над растениями [pic] , то одним из возможных путей достижения

оптимальности является формирование кроны в нужном направлении без

побуждения её израстания, но вызовом в первую очередь закладки системы

структурного и функционального объединения тех органов растения, которые

должны в необходимом количестве развиваться в слое плодообразующей

древесины. Эта согласованность обусловлена наследственно закреплёнными

параметрами кроны сортоподвойной комбинации, отображённой на проекции в

плане кругом, периметр площади которого является определяющим параметром

при расчёте ширины междурядья. Следовательно, влиять на параметр ширины

междурядья возможно внешними факторами, например, деформацией круга в

эллипс в пределах этого параметра. Таким образом, соблюдая закон золотого

сечения 21 / 34 (Ф.Патури, 1979), параметр проекции кроны может быть

сдеформирован вдоль ряда до 1,2 её естественного диаметра d и до 0,74 того

же диаметра со стороны междурядий. Тогда, за счёт параметра 0,74d

уменьшается ширина междурядья, а за счёт 1,2d увеличится шаг посадки

растений в ряду.

По принципу повторяемости определялась [23, 26, 31, 32, 38, 43, 65,

67, 75, 98] идентичность составляющих системы машина - растение через

скалярность скелетов растений в ряду (квартале). Благодаря этой скалярности

насаждение ведётся подобными компонентами системы структурного и

функционального объединения органов архитектоники растения (например,

лопастирование), используя «организм» [pic]. [pic]. Такая «инвариантность в

подобии» указывает на возможность применения автоматических систем в частях

[pic] и [pic] этого «организма» [56, 112]. Математически подобная

скалярность выражается как фрактальная система формулой Мандельброта [43],

[pic],

(1)

где [pic] - количество одинаковых компонентов системы структурного и

функционального объединения органов архитектоники растения в разрезе каждой

её основной функции;

[pic] - масштаб в разрезе иерархии ([pic] и т.д.) каждой

основной функции;

[pic] - порядок ветвления.

В формуле (1) [pic]изменяется по мере нарастания объёма кроны, а количество

ветвлений в модуле «с» зависит от их целесообразности, которая определяется

из табл. 4 и рис. 2, где увеличение в скелете коли-чества компонентов

первого порядка ветвления ведёт к потере темпа набора объёма кроны. Лучшими

являются двухкомпонентное ветвление ранга [pic] (вариант I) и

двенадцатикомпонентное ветвление в плодообразующем слое древесины ранга

[pic] (варианты I и II) [125].

[pic]

Рис. 2. Закономерность набора объёма кроны

в зависимости от интенсивности её ветвления [pic]

Наращивание остальных порядков ветвления не имеет смысла, так как темп

увеличения объёма кроны асимптотически приближается к масштабу [pic],

который следует считать нижним критерием ветвления, так как при [pic]

остаётся только побег продолжения, а при [pic] растение превращается в

плеть (ствол). В настоящее время [pic] используется в насаждениях

короткого цикла, например, садах - питомниках [93] и петлеобразном кордоне

виноградного куста [113].

Таблица 4

Морфологическая матрица

данных членов формулы Мандельброта (1)

|Иерар-х|Варианты ветвления по рангам |

|ия | |

|ран-гов| |

|вет- | |

|вления |I |II |III |IV |

|[pic] |Коли-че|[pic] |Коли-ч|[pic] |Коли-ч|[pic] |Коли-ч|[pic] |

| |ство | |ество | |ество | |ество | |

|[pic] |0 |1 |0 |1 |0 |1 |0 |1 |

|[pic] |2 |0,5 |3 |0,33 |4 |0,25 |5 |0,2 |

|[pic] |6 |0,408 |6 |0,408 |8 |0,353 |12 |0,437 |

|[pic] |12 |0,437 |12 |0,437 |16 |0,397 |24 |0,451 |

|[pic] |24 |0,451 |24 |0,451 |32 |0,421 |48 |0,461 |

|[pic] |48 |0,461 |48 |0,461 |64 |0,435 |96 |0,468 |

|[pic] |96 |0,468 |96 |0,468 |128 |0,444 |192 |0,473 |

|[pic] |192 |0,473 |192 |0,473 |256 |0,468 |384 |0,476 |

Развитием работ [93 и 113] нами установлено, что крона многолетнего

растения строится посредством модуля «с» темпоральными слоями (рис. 1),

поэтому возможна её формализация в виде четырёхмерного пространства Генриха

Минковского (рис. 3).

Согласно рис. 3, координаты [pic] и время [pic] реализуются в своих

главных чертах - вдоль ряда «[pic]» и его поперечном сечении «[pic]»,

«[pic]». С математической точки зрения они равноправны, так как прошедшее,

настоящее и будущее этих компонентов кроны запрограммировано генетически в

пределах статической концепции

[pic]

Рис. 3. Формализованный вид кроны многолетнего растения

через пространственные координаты [pic] и время [pic]

времени [pic] (по Козыреву), поэтому может быть для каждого варианта табл.

4 отображено моделью

[pic](2)

где[pic],[pic],[pic] - количество ветвлений по рангам [pic];

[pic] - объём темпорального слоя [pic].

При асимптотическом приближении к нижнему критерию ветвления (рис. 2),

последующие за третьим членом модели (2) по своему объёму будут близки

третьему члену, поэтому он может быть отображён в модели (2) в периоде.

Создавая почвообрабатывающие комплексы для садоводства, виноградарства

и питомниководства, мы установили идентичность влияния на почву в этих

насаждениях факторов природного и антропогенного происхождения. В качестве

природного фактора - водная эрозия, а антропогенного - утяжеление почвы

техникой, что ускоряет процесс слитогенеза в землепользовании и, в конечном

итоге, способствует переувлажнению земель за счёт потери почвой

естественной дренированности. Установлено, что способы возделывания

многолетних насаждений влияют на дренированность почвы в междурядьях из за

однообразия механических воздействий на неё в течении всей жизни насаждения

[16, 23, 25, 28, 69, 92]. Различия в толщине слоёв одной массы до

возделывания и после доходят до 0,1 м за вегетацию. К концу периода

вегетации уплотнение машинами верхних 0,4 м рыхлого выщелоченного

чернозёма Прикубанья уменьшает толщу у этого слоя по следу трактора на 25

%, а проходы почвообрабатывающих машин - не менее, чем на 10 %. В слое 0,00

... 0,39 м на виноградниках в конце вегетационного периода можно

встретиться с тремя типами распределения плотности почв - равномерное по

всей толщине слоя в ряду, более плотное сверху в колее трактора и более

плотное внизу в центре междурядья - «плужная подошва».

Эти данные подтверждены структурным анализом образцов приёмом

деинтеграции (Г.Н.Теренько, С.Ф.Неговелов, В.А.Бондарев, 1979). В

большинстве образцов выход агрономически ценной структуры превышал 80 % от

их массы. На этом фоне резко выделялись образцы, взятые в колее. Даже

интенсивная деинтеграция не смогла разрушить созданных трактором глыб;

структура не только сжата и деформирована, но кое где полностью нарушены её

прежние границы. Поэтому не только осталось больше глыб, но и сама

агрономически ценная структура отличается по характеру от верхнего слоя в

ряду, где преобладает более мелкая структура, размером от 3 до 0,25 мм, её

доля в агрономически ценной структуре 63[pic] 2,8% при коэффициенте

варьирования 10,8%. В колее, наоборот, преобладают более крупные фракции 3

... 7 мм, которые составляют 69[pic] 4,9% при коэффициенте варьирования

17,5%. Интерпретируя полученные результаты исследования и увязав их с

информацией использования почвы однолетними посевами, мы сделали вывод

[99], что уплотнение пахотного и особенно подпахотного слоя вносит глубокие

изменения в водный режим преобладающих на юге тяжелосуглинистых и глинистых

структурных чернозёмов. При насыщении влагой уплотнённых слоёв следует

ожидать ухудшения аэрации корнеобитаемого слоя, где водоудерживающие

капилляры сильно сжаты, а это может в более глубоких неуплотнённых слоях

сильно понизить полезную влажность. Опыты с внутрипочвенными

бороздователями [121] показали, что запасы продуктивной влаги в

корнеобитаемом слое сада снижаются от этого почти вдвое. Вода, просачиваясь

сквозь узкие капилляры уплотнённого слоя, заполняет такие же тонкие

капилляры более глубоких слоёв, а более широкие, которые в нормальной по

плотности верхних слоёв почвы заполнялись водой, остаются пустыми. Кроме

того, на склонах уплотнение ведёт к прямым потерям влаги. Водопроницаемость

почвы понижена и сток во время дождя увеличивается, образуя в междурядьях

мочажины [33]. Это и прямая потеря влаги для урожая текущего года и

усиление эрозии почвы, то есть потенциальная потеря урожая последующих лет.

С позиции физики процесса, приобретение почвой плотности во время

потери влаги следует квалифицировать, как процесс становления пласта до

появления эффекта «каркаса». Принимая во внимание тот факт, что между

механическим составом, влажностью и способностью почвы к уплотнению

существует определённая связь, а утяжеление почвы в зарегулированных

междурядьях зависит от времени года[23], в «каркас» твёрдой фазы будут

упаковываться механическим путём разбухшие коллоидные частицы, которые

покажут достижение эффекта «каркаса» ещё на не высохшей почве, поэтому в

раннем периоде вегетации эффект «каркаса» будет кажущимся (неустойчивым).

Это подтверждается исследованиями утяжеления почвы в междурядьях

виноградников Краснодарского края в 1962 ... 1980 г.г. [69], (табл. 5) .

Таблица 5

Динамика коэффициента утяжеления почвы ([pic])

в междурядьях виноградника

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9