Имитационная модель агроэкосистемы как инструмент теоретических исследований

Механистический (экофизиологический) подход к имитационному моделированию формирования урожая предполагает рассмотрение сущности процессов и причинно-следственных связей в агроэкосистеме с описанием их динамики на основе физически интерпретируемых зависимостей (в отличие от логически интерпретируемых зависимостей при эмпирическом подходе) (A. Di Paola с соавт., 2016; Р.А. Полуэктов, 2010). Нами проанализировано потенциальное применение динамических имитационных процесс-ориентированных (механистических) моделей агроэкосистем в прикладной и теоретической сельскохозяйственной биологии. Имеющийся опыт разработки и использования таких моделей показывает, что они более приспособлены для исследовательских целей, но менее полезны и востребованы в практической агрономии. На конкретных примерах в компьютерных экспериментах с разработанными авторами моделями продемонстрирована возможность получения нетривиальных результатов, не заложенных напрямую в логику алгоритмов моделей (V. Badenko с соавт., 2014; S. Medvedev с соавт., 2015). Обсуждается роль имитационной модели как научного инструмента приобретения нового знания об объекте и интерпретации эмпирически наблюдаемых явлений. Для демонстрации потенциала имитационного моделирования в сельскохозяйственной биологии рассмотрены результаты исследований авторов по анализу причин проявления немонотонной формы у функции отклика урожайности на дозы внесения азотных удобрений, по интерпретации эффекта тайминга при управлении азотными подкормками по листу и по изучению совместного влияния водного и азотного стресса на продуктивность посевов культур. На основании данных литературы проанализированы перспективы применения моделей как современного элемента селекционного процесса для его ускорения. Делается вывод о том, что необходимым условием успешного развития динамического моделирования служит биологизация имеющихся моделей, а также существенное повышение научной обоснованности подходов при описании биотических процессов в системе почва-растение-атмосфера.