Modelling of beetroot seedlings with modified generalized logistic functions

• Autorzy: Szparaga A. , Czerwińska E.

Identyfikatory

DOI

10.1515/agriceng-2017-0030

Warianty tytułu

PL

Modelowanie wschodów buraka ćwikłowego z wykorzystaniem zmodyfikowanych uogólnionych funkcji logistycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Modified generalized logistic functions (also known as Koya-Goshu functions) were used for mathematical description of germination. These functions constitute natural modification of traditionally used Richards' function for description of plants germination that introduces a non-linear time increase in exponent and an element related to time shift. Curves were adjusted to experimental data based on minimization of the square sum of difference between experimental data and a mathematical model (the smallest squares method). Results of simulation research show that the determined parameters of curves (e.g., values of the growth parameter, time shift or upper limit of population) describing the number of seedlings as a time function stay compliant to interpretation with regard to biology of the investigated processes. Based on the research, it was stated that for control and application of plant extracts to soil, Koyu-Gosha model has better adjustment to experimental data in comparison to the generalized logistic model.

PL

Do opisu matematycznego wschodów wykorzystano zmodyfikowane uogólnione funkcje logistyczne (znane również jako funkcje Koya-Goshu). Funkcje te stanowią naturalną modyfikację klasycznie stosowanych funkcji Richardsa w opisie wzrostu roślin, wprowadzającą nieliniowy przyrost czasu w wykładniku exponenty oraz człon związany z przesunięciem czasowym. Dopasowanie krzywych do danych eksperymentalnych przeprowadzono w oparciu o minimalizacje sumy kwadratów różnic pomiędzy danymi eksperymentalnymi, a modelem matematycznym (metoda najmniejszych kwadratów). Rezultaty badań symulacyjnych pokazują, iż wyznaczone parametry krzywych (np. wartości parametru wzrostu, przesunięcia czasowego czy górnej granicy populacji) opisujących ilość wschodów w funkcji czasu pozostają w dobrej zgodności z interpretacją na gruncie biologicznym badanych procesów. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, iż dla kontroli oraz aplikacji do gleby wyciągów roślinnych model Koya-Goshu posiada lepsze dopasowanie do wyników eksperymentalnych w stosunku do uogólnionego modelu logistycznego.

Słowa kluczowe

EN

beetroot; seedlings; water extracts; logistic function; Koya-Goshu functions

PL

burak ćwikłowy; wschody; wyciągi wodne; funkcje logistyczne; funkcje Koya-Goshu

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Rolniczej
• Czasopismo: Agricultural Engineering
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 21, No. 3
• Strony: 107--117
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Szparaga A.

• Department of Agrobiotechnology, Koszalin University of Technology

autor

Czerwińska E.

• Department of Biomedical Engineering, Koszalin University of Technology

Bibliografia

• Adaszyńska, M., Swarcewicz, M., Markowska-Szczupak, A. (2013). Comparison of chemical composition and antimicrobial activity of lavender varieties from Poland. Postępy Fitoterapii, 2, 90-96.
• Bošković, M., Baltić, Ž.M., Ivanović, J., Đurić, J., Lončina, J. Dokmanović, M., Marković, R. (2013). Use of essential oils in order to prevent foodborne illnesses caused by pathogens in meat. Tehnologija mesa, 54(1), 14-20.
• Bozin, B., Mimica-Dukic, N., Simin, N., Anackov, G. (2006). Characterization of the volatile composition of essential oils of some Lamiaceae species and the antimicrobial and antioxidant activities of the entire oils. Journal of Agriculture and Food Chemistry, 54, 1822-1828.
• Brachaczek, A., Kaczmarek, J., Kosiada, T., Jędryczka, M. (2012). Występowanie suchej zgnilizny kapustnych na wybranych odmianach rzepaku ozimego i ich plon w warunkach doświadczeń łanowych w Wielkopolsce Rośliny Oleiste, XXXIII, 56-72.
• Bradford, K.J. (1990). A water relation analysis of seed germination rates. Plant Physiologicol, 94, 840-849.
• Brown, R.F., Mayer, D.G. (1988). Representing cumulative germination. The use of the Weibull function and other empirically derived curves. Annals of Botany, 61, 127-138.
• Burkhart H.E., Tomé M. (2012). Modeling forest trees and stands. Springer-Verlag. London. ISBN 9789400715974.
• Carlson T. (1913). Über geschwindigkeit und grösse der hefevermehrung in Würze. Biochemische Zeitschrift, 57, 313-334.
• Czerwińska, E. (2015). Właściwości przeciwbakteryjne i przeciwgrzybowe wybranych roślin zielonych i ich części. Acta Scientiarum Polonorum Technica Agraria, 14(1-2), 13-22.
• Czerwińska, E., Szparaga, A., Deszcz E. (2015). Ocena wpływu zaprawiania wyciągami roślinnymi na zdolność kiełkowania nasion łubinu żółtego i grochu siewnego. Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu seria Rolnictwo, 612, 7-19.
• Czerwińska, E., Szparaga, A. (2015a). Żywotność i zdrowotność nasion roślin oleistych traktowanych wyciągami roślinnymi. Acta Scientiarum Polonorum Technica Agraria, 14(1,2), 47-60.
• Czerwińska, E., Szparaga, A., Deszcz, E. (2015b). Ocena wpływu zaprawiania wyciągami roślinnymi na zdolność kiełkowania nasion buraków. Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu, Rolnictwo, CXII, 7-20.
• Czerwińska, E., Szparaga, A., Piskier, T., Deszcz, E. (2016). Effect of the application methods of natural plant extract on emergence of beets. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, 61(3), 67-71.
• Eberhardt, L.L. and Breiwick, J.M. (2012). Models for Population Growth Curves. ISRN Ecology, 2012, 1-5.
• France, J., Thornley, J. H. M. (1984). Mathematical Models in Agriculture. Butterworths CAB Inter-national London. ISBN 0408108681.
• Hageseth, G.T., Joyner, R.D. (1975). Kinetics and thermodynamics of isothermal seed germination. Journal of. Theoretical Biology, 53, 51-65.
• Hsu, F.H., Nelson, C.J., Chow, W.S. (1984). A mathematical model to utilize the logistic function in germination and seedling growth. Journal of Experimental Botany, 35, 1629-1640.
• Ito, T., Osumi, S. (1984). An analysis of the basal area growth in even- aged pure stands based on the Richards growth function. Journal of the Japanese Society for Horticultural, 66(3), 99-108.
• Koya, P.R., Goshu, A.T. (2013). Generalized Mathematical Model for Biological Growths. Open Journal of Modelling and Simulation, 1, 42-53.
• Krebs, C.J. (1985). The Experimental Analysis of Distribution and Abundance. Harper and Row. New York. ISBN 0065004108.
• Morgan, B.J.T. (1976). Stochastic models of groupings changes, Advances in Applied Probability, 8, 30.
• Mrówczyński, M., Korbas, M., Praczyk, T., Gwiazdowski, R., Jajor, E., Pruszyński, G., Wachowiak, H. (2009). Ochrona roślin w integrowanej produkcji rzepaku. Rośliny Oleiste, XXX, 245-256.
• Muszyński, S., Świetlicka, I., Świetlick,i M., Gładyszewska, B. (2015). Modelowanie kinetyki kiełkowania nasion pomidora z wykorzystaniem równania Gompertza. Acta Scientiarum Polonorum Technica Agraria, 14(1-2), 61-69.
• O’Neill, M.E., Thomson, P.C., Jacobs, B.C., Brain, P., Butler, R.C., Turner, H., Mitakda, B. (2004). Fitting and comparing seed germination models with a focus on the inverse normal distribution Austral. Journal Statistics, 46, 349-366.
• Odabas, M.S., Mut, Z. (2007). Modeling the effect of temperature on percentage and duration of seed germination grain legumes and cereals. American Journal of Physiology, 2, 303-310.
• Orzeszko-Rywka, A., Rochalska, M. (2007). Preliminary assessment of efficiency of some ecological methods of sugar beet seed dressing. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, 52(4), 10-13.
• Richards, F.J. (1959). A flexible growth function for empirical use. Journal of Experimental Botany, 10, 290-300.
• Rochalska, M., i Orzeszko-Rywka, A. (2009). Zastosowanie naturalnych substancji roślinnych jako zapraw nasiennych dla upraw ekologicznych. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, 54(4), 74-80.
• Rochalska, M. , Orzeszko-Rywka, A., Tracz, M. (2010). Estimation efficiency of powdered herbs of crop seeds treatment. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, 55(4), 67-72.
• Shafii, B., Price, W.J. (2001). Estimation of cardinal temperatures in germination data analysis. Journal of Agricultural, Biological and Environmental Statistics, 6, 356-366.
• Shafii, B., Price, W.J., Swensen, J.B., Murray, G.A. (1991). Nonlinear estimation of growth curve models for germination data analysis. The Third Conference On Applied Statistics In Agriculture. Kansas State University. Manhattan. KS, 19-42.
• Tsoularis, A., Wallace, J. (2002). Analysis of logistic growth models. Mathematical Biosciences, 179, 21-55.
• Tyszyńska-Kownacka, D., Starek, T. (1989). Zioła w polskim domu. Wydawnictwo Warta. Warszawa. ISBN 8322502303.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).