Analysis of the Mathematical Model of Photosynthesis in Protected Ground

УДК 519.8:581.132

  • V.V. Zhuravleva Altai State University (Barnaul, Russia) Email: vvzhuravleva@mail.ru
  • A.S. Manicheva Altai State University (Barnaul, Russia) Email: manicheva.a.s@gmail.com
  • A.A. Martynova Altai State University (Barnaul, Russia) Email: Any.mart@mail.ru
Keywords: mathematical modeling, photosynthesis, light mode, photosynthetically active radiation, efficiency

Abstract

The problem of predicting changes in the intensity of photosynthesis associated with changes in the lighting mode, atmospheric carbon dioxide concentration, and the temperature is urgent. Appropriate models can help choose the optimal mode of growing plants in protected soil, as well as serve as a basis for predicting the consequences of global climate change. It is noted that in the conditions of protected soil, the most significant factor is the illumination of plants.

The aim of the research is to construct an algorithm for additional illumination of plants in protected ground conditions based on a mathematical model of photosynthesis. The authors introduced the value of the efficiency of additional illumination and studied its dependence on the coefficient of light transmission of the roof.

The solution of the main task of the study is achieved by the fact that the light mode in protected ground structures is carried out on the basis of additional illumination to the ideal (optimal) for this type of plant. The entered value of the efficiency of additional illumination shows what energy costs will be for the production of photosynthesis products and, as a result, allows estimation of the economic costs.

The considered method of artificial lighting of plants makes it possible to effectively use both sunlight and artificial lighting, providing an optimal lighting mode all year round, and allows to increase the intensity of photosynthesis by 50-80 %.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

V.V. Zhuravleva, Altai State University (Barnaul, Russia)

кандидат физико-математических наук, доцент, доцент кафедры теоретической кибернетики и прикладной математики

A.S. Manicheva, Altai State University (Barnaul, Russia)

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры теоретической кибернетики и прикладной математики

A.A. Martynova , Altai State University (Barnaul, Russia)

студентка Института математики и информационных технологий

References

Журавлева В.В., Казазаев В.В. О моделировании фотосинтеза растений в условиях глобального изменения климата // Известия Алт. гос. ун-та. 2017. № 4 (96). DOI: 10.14258/izvasu(2017)4-18.

Экология : учебник / под ред. Г.В. Тягунова. М., 2005.

Дмитриева Г.А. Физиология растений. М., 2005.

Аутко А.А., Гануш Г.И., Долбик Н.Н. Овощеводство защищенного грунта. Минск, 2006.

Каримов И.И., Яковлев С.М. Повышение эффективности облучения растений в условиях закрытого грунта // Достижения науки — агропромышленному производству : материалы LIII Международной научно-технической конференции. Челябинск, 2014.

Каримов И.И., Галиуллин Р.Р. Эффективность использования светодиодных светильников в тепличных хозяйствах // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2016. № 1 (12).

Молчанов А.Г., Самойленко В.В. Энергосберегающее оптическое облучение промышленных теплиц. Ставрополь, 2013.

Юферев Л.Ю., Шахраманьян М.А., Стребков Д.С., Прошкин Ю.А. Светодиодное освещение на основе резонансной системы передачи электрической энергии // Альтернативная энергетика и экология. 2012. № 11 (115).

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

Penning de Vries F.W.T., Van Laar H.H. Simulation of plant growth and crop production. Wageningen, 1982.

Полуэктов РА., Смоляр Э.И., Терлеев В.В., Топаж А.Г Модели продукционного процесса сельскохозяйственных культур. СПб., 2006.

Bernacchi C.J., Singsaas E.L., Pimentel C., Portis A.R., Long S.P. Improved temperature response functions for models of Rubisco-limited photosynthesis // Plant, Cell and Environment. 2001. Vol. 24. DOI: 10.1111/j.1365-3040.2001.00668.x.

Журавлева В.В. Моделирование процессов фотосинтеза и фотодыхания С3-растений // Математическая биология и биоинформатика. 2015. Т. 10. Вып. 2. DOI: 10.17537/2015.10.482.

Журавлева В.В. Об одной модели фотосинтеза // Агроэкосистемы в естественных и регулируемых условиях: от теоретической модели к практике прецизионного управления : материалы Всероссийской научной конференции (с международным участием). СПб., 2016.

Published
2020-09-09
How to Cite
Zhuravleva V., Manicheva A., Martynova A. Analysis of the Mathematical Model of Photosynthesis in Protected Ground // Izvestiya of Altai State University, 2020, № 4(114). P. 86-91 DOI: 10.14258/izvasu(2020)4-13. URL: https://izvestiya.asu.ru/article/view/%282020%294-13.
Section
Математика и механика