A Mathematical Model of Symbiotic Nitrogen Fixation

  • Л.А. Хворова Altai State University (Barnaul, Russia) Email: hla@math.asu.ru
  • А.Г. Топаж Agrophysical Research Institute (Saint-Petersburg, Russia) Email: topaj@hotmail.ru
  • А.В. Абрамова Altai State University (Barnaul, Russia) Email: abramova.math@gmail.com
Keywords: nitrogen fixation, soil mineral nitrogen, legumes, environmental conditions, algorithm, model

Abstract

A model of symbiotic nitrogen fixation by nodule tissues of roots is an essential part of a comprehensive and integrated approach to modeling the production process of legumes. Its implementation as a part of AGROTOOL crop productivity simulation model is explained by specific biological features of legume crops. Due to the symbiosis with rhizobia (legume bacteria), legumes acquire the ability to assimilate nitrogen from air. This fact plays an important role in a nitrogen nutrition of plants and maintaining of soils fertility. Specific crop rotations with legumes using legume-rhizobium systems are the basis of the “biological agriculture”. Therefore, symbiotic nitrogen fixation algorithms are required for mathematical models of legumes production and complex models of agricultural crop rotations with legumes. It is an important practical problem. Modeling of nitrogen transformation processes in soil and nitrogen absorption by plants will help to control crops development and attain highest possible yields using nitrogen fertilizers efficiently and, thereby, reducing nitrogen pollution. The research goals are development and experimental validation of the symbiotic nitrogen fixation model.

DOI 10.14258/izvasu(2015)1.2-29

Downloads

Download data is not yet available.

Metrics

Metrics Loading ...

Author Biographies

Л.А. Хворова, Altai State University (Barnaul, Russia)
кандидат технических наук, доцент, профессор кафедры теоретической кибернетики и прикладной математики 
А.Г. Топаж, Agrophysical Research Institute (Saint-Petersburg, Russia)
доктор технических наук, заведующий лабораторией математического моделирования агроэкосистем
А.В. Абрамова, Altai State University (Barnaul, Russia)
аспирант факультета математики и информационных технологий

References

Хворова Л. А. Моделирование влияния азотного питания на продукционный процесс посева люцерны : дис.. канд. техн. наук. - СПб., 1992.

Хворова Л.А., Топаж А.Г., Абрамова А.В., Неупокоева К.Г. Подходы к описанию симбиотической азотфиксации. Часть 1. Анализ и выделение перечня факторов с оценкой их приоритетности // Известия Алт. гос. ун-та. - 2015. - № 1/1 (85). DOI:10.14258/izvasu (2015)1.1-33.

Хворова Л.А., Топаж А.Г., Абрамова А.В., Неупокоева К.Г. Подходы к описанию симбиотической азотфиксации. Часть 2. Анализ подходов к математическому моделированию процесса // Известия Алт. гос. ун-та. - 2015. - № 1/1 (85). DOI:10.14258/izvasu(2015)1.1-34.

Liu Y., Wu L. et al. Models of biological nitrogen fixation of legumes // Agronomy for Sustainable Development, Springer Verlag. - Germany, 2011. - № 31 (1).

Топаж А.Г., Абрамова А.В. Математические модели симбиотической азотфиксации: взаимопомощь или подчинение? // Математика. Компьютер. Образование : сборник тезисов докладов XXII Междунар. конф. - Пущино, 2015.

Хворова Л.А., Брыксин В.М., Гавриловская Н.В., Топаж А.Г. Математическое моделирование и информационные технологии в экологии и природопользовании. - Барнаул, 2013.

Хворова Л.А. Методы исследования чувствительности моделей продуктивности агроэкосистем // Известия Алт. гос. ун-та. - 2013. - № 1/1 (77).

Хворова Л.А., Гавриловская Н.В. Адаптивная идентификация структуры динамических моделей продукционного процесса сельскохозяйственных растений // Известия Алт. гос. ун-та. - 2010. - № 1/2.

Хворова Л.А. Оптимизация процесса структурнопараметрической идентификации моделей продуктивности агроэкосистем // Известия Алт. гос. ун-та. - 2012. - № 1/1.

How to Cite
Хворова Л., Топаж А., Абрамова А. A Mathematical Model of Symbiotic Nitrogen Fixation // Izvestiya of Altai State University, 1, № 1/2(85) DOI: 10.14258/izvasu(2015)1.2-29. URL: http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282015%291.2-29.