Odstranování mechu z trávníku

Název: Odstranování mechu z trávníku

Autor: Marek Vávra

Definice problému

Mech je večný problém lidí se zahradou a existuje několik různých metod, jak se pokusit o jeho odstranění. Tyto metody provádí člověk a do různé míry poškozují i okolní biom, který je žádoucí, nejčastěji trávník. Simulace tedy bude ukazovat, jak dojde k renegeraci trávníku a mechu po zásahu danou metodou

Typ modelu: Multiagentní

Modelovací nástroj: Netlogo

Vlastnosti Prostredi:

• Vlhkost
• Provzdušněnost půdy
• Množství vápníku
• Množství hnojiva

Vlastnosti půdy jsou simulovány pomocí náhodných čísel na začátku simulace

Agenti:

• Mech - Pokud prosperuje, šíří se náhodně do sousedních polí. Čím více prosperuje, tím rychleji se šíří. Pokud má nepříznivé podmínky, umírá. Příznivé podmínky pro mech znamená vlhkost, nepříznivé větší množství vápníku.
• Trávník - Pokud prosperuje, šíří se náhodně do sousedních polí. Čím více prosperuje, tím rychleji se šíří. Pokud má nepříznivé podmínky, umírá. Příznivé podmínky pro trávu představuje prohnojená půda a nepříznivé podmínky představuje neprovzdušněná půda.
• Člověk - Bude simulován pomocí několika různých metod (agentů) - například použití mechostopu, vertikutátoru, vyhrabání mechu

Parametry:

• Metoda(agent) - Účinnost na mech
• Metoda(agent) - Vliv na trávník
• Metoda(agent) - Rychlost aplikace (simulována jako pohyb agenta)

Konkrétní metody:

• Vertikutátor - je simulován jako agent, který vyhledává nejbližší mech a s pravděpodobností 70% ho odstraní. Zárověn ale ničí i trávu (s pravděpodobností 10%). Kromě toho provzdušnuje půdu
• Mechostop - je simulován jako agent, který vyhledává nejbližší mech a s pravděpodobností 90% ho odstraní. Zárověn ale ničí i trávu (s pravděpodobností 20%). Kromě toho zhoršuje poškozuje půdu, simulováno snížením množstvím hnojiva v půdě (vlastnost prostředí)

Cíl simulace: Cílem simulace je ukázat, jaký vliv mají různé metody na podobu trávníku

Metoda

Základem simulace je prostředí (půda), která má určité vlastnosti. V tomto prostředí existují dva druhy (tráva a mech), které spolu soupeří o prostor. Jedná se tedy o dynamické prostředí. Toto se dá dobře simulovat pomocí nástroje NetLogo, kde se vlastnosti půdy dají nastavit a měnit pomocí objektu patches, a šíření, umírání či reakce na změny v okolí (mechu či tráv) se dá dobře simulovat pomocí agentů. Simulace, kterou jsem zatím popsal, by se po určité době dostala do stabilní polohy, která by byla závislá na iniciálních podmínkách (vlastnosti půdy). Tuto stabilitu ale narušuje člověk, který zasahuje do prostředí s cílem podpořit jeden druh (trávu). Toto chování také dává smysl simulovat jako agenta.

Model

Vlastnosti půdy, náhodně generované, parametrizovatelé:

• vapnik ((random 100) + vapenitost-pudy)
• vlhko ((random 100) + vlhkost-pudy)
• hnojeni random 100
• provzdusnenost random 100

Vlastnosti trávníku:

• Vhodnost okolního prostředí pro růst (dále nazývám spokojenost) - základní metrika, zda se tráva bude rozmnožovat, umře, či jen přežívá. Hodnota na začátku nastavena na 30.

Je ovlivnována vlastnostmi půdy:

• Hnojení(50+) - přidává +1 ke spokojenosti
• Nízká provzdušněnost (50-) - ubírá -1 od spokojenosti
• Pokud je na stejném poli více rostlin, počet ostatních rostlin se odečte od současné spokojenosti
• Rozmnožování probíhá náhodně do jednoho ze sousedních polí, pokud je spokojenost vyšší než 50. Tráva se rozmnožuje rychleji, jeli spokojenost vysoká (podle vzorce spokojenost/30, kde se bere číslo před desetinou čárkou)
• Smrt nastává, pokud spokojenost klesne pod určité číslo (nastavitelná hodnota, používal jsem 0-30)

Vlastnosti mechu:

• Velmi podobné trávníku, liší se vhodným prostředím k růstu
• Vhodnost okolního prostředí pro růst (dále nazývám spokojenost) - základní metrika, zda se tráva bude rozmnožovat, umře, či jen přežívá. Hodnota na začátku nastavena na 30.

Je ovlivnován vlastnostmi půdy:

• Vlhko(50+) - přidává +1 ke spokojenosti
• Vápník (50+) - ubírá -1 od spokojenosti
• Pokud je na stejném poli více rostlin, počet ostatních rostlin se odečte od současné spokojenosti
• Rozmnožování probíhá náhodně do jednoho ze sousedních polí, pokud je spokojenost vyšší než 50. Mech se rozmnožuje rychleji, jeli spokojenost vysoká (podle vzorce spokojenost/30, kde se bere číslo před desetinou čárkou)
• Smrt nastává, pokud spokojenost klesne pod určité číslo (nastavitelná hodnota, používal jsem 0-30)

Vlastnosti vertikutátoru:

• Pohybuje se vždy směrem k nejbližšímu mechu

Ve svém okolí (5 polí)

• se 70% pravděpodobnosí zabije mech
• s 10% pravděpodobností zabije trávu
• zvýší provzdušněnost půdy (+5)

Vlastnosti mechostopu:

• Pohybuje se vždy směrem k nejbližšímu mechu

Ve svém okolí (8 polí)

• se 90% pravděpodobnosí zabije mech
• s 20% pravděpodobností zabije trávu
• sníží vlastno půdy hnojení o 5

Výsledky

Ke všem grafům bych chtěl podotknout, že trvá asi 50 kol(ticků), než se systém stabilizuje

Příznivé podmínky pro mech

• Nastavení vlhkost +20 a vápenitost půdy -20

Bez údržby

Vertikutátor

Mechostop

Můžeme vidět, že v defaultním nastavení příznivém pro mech bez dalších zásahů trávník postupně odumře. Mechostop sice zvládá do určité míry hubit mech, ale to nenapomáhá šíření trávníku. Vertikutátor je pak schopen dosáhnout určitého, mírně rostoucího podílu trávníku, vede si tedy v tomto scénáři o mnoho lépe.

Stejně příznivé podmínky pro mech i trávu

Bez údržby

Vertikutátor

Mechostop

Zde můžeme z prvního obrázku vidět, že se jedná opravdu o vyrovnaný systém, pokud do něj dále nezasahujeme. Z dalších grafů pak vyplývá, že obě metody jsou schopny kompletně eliminovat mech z prostředí. Mechostop toho dosáhne asi čtyřikrát rychleji, ale na úkor menšího zastoupení trávníku po ukončení simulace. Počet trávy byl asi poloviční, než při použití vertikutátoru.

Závěr

Ze simulací vyplynulo, že obě použité metody, tzn. vertikutátor i mechostop, jsou schopny si poradit s mechemv prostředí, které je alespon neutrální pro výskyt trávy. Se zhoršujícími podmínkami pro pěstování trávníku ale klesá i schopnost metod se s mechem vypořádat a pro jeho úplné ostranění by muselo dojít ke změně vlastností půdy, (například použití vápna).

Co se týká rozdílu v metodách, tak z dlouhodobého hlediska se ukázal jako lepší vertikutátor, jelikož kromě odstranění mechu i podporuje i růst trávy. Z krátkodobého hlediska byl ale účinější mechostop, a to díky většímu vlivu na odstranění mechu.

Kód

Media:Simulace_travniku_a_mechu.nlogo