CC BY
12
2016, том 18 [4]
—--—
УДК 502; 504.052
СПОСОБ АНАЛИЗА УРОЖАЙНОСТИ ЛУГОВОЙ ТРАВЫ ОТ ВЫСОТЫ ПРОБНОЙ ПЛОЩАДКИ НАД УРЕЗОМ МАЛОЙ РЕКИ
П.М. Мазуркин, С.И. Михайлова
ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет» г. Йошкар-Ола, Россия, 424000 e-mail: kaf_po@mail.ru
Аннотация. По патенту 2547763 выявляют волновые закономерности изменения относительной встречаемости видов в зависимости от высоты виртуальной пробной площадки над урезом воды путем статистического моделирования. Способ позволяет повысить точность учета наличия видов травяных и травянистых растений с учетом измерений нивелиром высоты расположения площадок без срезания травы.
Ключевые слова: трава, виды, пробная площадка, урез воды, влияние высоты.
Изобретение [1] относится к анализу урожайности луговой травы, преимущественно на прирусловых пойменных лугах со сложным ветвлением малой реки на рукава и сложной поверхностью рельефа.
Сущность технического решения заключается в том, что водное питание растений происходит по разнице высот между урезом воды и пробной площадкой, причем самое короткое расстояние между ними — это створ измерений перпендикулярно линии уреза воды до центра пробной площадки по горизонтали. И это обстоятельство является доминирующим в обеспечении влагой от малой реки. Поэтому выделенный сложный по элементам фитоценоза участок малой реки принимается за единый объект для измерения по сырой мас-
се срезанных проб травы, без их разделения по видовому составу.
Новизна заключается в том, что доказаны закономерности изменения высоты рельефа (без учета расстояний по створам измерения) от расстояния вдоль реки и высоты рельефа в зависимости от основного параметра прибрежного рельефа — высоты травы над урезом водной поверхности малой реки. Найден критерий, который не зависит от антропогенного влияния на разных участках пойменного луга.
Объект исследования — земельные участки на территории племенного завода «Аза-новский» Медведевского района Республики Марий Эл с растительным покровом в травяной пойме реки Манага (рис. 1).
—--—
~ 9 ~
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ ЭЛ № ФС77-50518 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ (НЭБ) — головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ)
—--—
, ; | ; 1 2 3 4 5 6
Рис. 1. Профиль первого створа выделенного участка малой реки
^ 2.25
Рис. 2. Рельеф выделенного участка пойменного луга на реке Манага
Предмет исследования — закономерности влияния расстояния поперек и вдоль реки, а также высоты от уреза воды на урожайность травяного покрова.
Пробные площадки на правом берегу реки Ронга расположены на месте, где регулярно производился выпас скота. Территория имеет ярко выраженный рельеф (рис. 2) по двум сторонам рукавов и при этом имеются разные выдела пойменного луга с отличающимися антропогенными воздействиями.
Влияние высоты было выявлено статистическим моделированием в программной среде СигуеБхрег1-1.40 (http://www.curveexpert.net) [2].
Каждый выдел имеет размеры: по длине реки 50 м, а по ширине — 30 м. Все выдела одинаковы по размеру и имеют площадь 1500 м2 или 15 ар (соток). Общая площадь участка равна 150 х 210 = 31 500 м2 или 3,15 га. Общая продуктивность по сырой массе равна 208,8 ц или 20,88 т. А по сухому сену
продуктивность равна 9390 кг (93,9 ц или 9,39 т).
Далее рассмотрим возможность закономерностей с волновыми составляющими. Мы придерживаемся концепции Декарта о необходимости применении алгебраического уравнения общего вида напрямую [3; 4].
После проведения испытаний проб травы и измерений высоты выявляют волновые закономерности изменения массы сырой пробы в зависимости от высоты пробной площадки над урезом воды малой реки по формуле
п
т = ^ т,
1 =1
тг = Лг соз(лН / р - ),
Л, = аиИа2' exp(-a3lHa4i),
р, = а5, + аНа7, (1)
где т — расчетная масса пробы сырой травы, г (рис. 3); т, — масса по составляющим уравнения, г; Н — высота центра пробной площадки над урезом водной
—--—
~ 10 ~
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ ЭЛ № ФС77-50518 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ (НЭБ) — головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ)
—--—
поверхности малой реки в створе измерений по центру одной пробной площадки, м; Ai — амплитуда (половина) колебания массы сырой травы, г; pi — полупериод колебания высоты над урезом воды, м; al ... a8 — параметры уравнения, получаемые после идентификации по статистическим данным измерений массы сырой пробы травы; i — номер составляющей общего уравнения; п — количество детерминированных и волновых составляющих.
По формуле (1) с двумя фундаментальными физическими постоянными е (число Непера или число времени) и п (число Архимеда или число пространства) образуется изнутри изучаемого явления и/или процесса квантованный вейвлет-сигнал.
S = 37.21419464 r = 0.74293023
S = 18.74829106 r = 0.87707746
Тренд массы сырой пробы из двух законов
Первая волна возмущения сырой массы
S = 16.78549219 r = 0.97482251
S = 3.89956091 r = 0.95396395
Совместная модель — тренд и одно колебание
Дополнительное третье колебание
S = 1.82802114 r = 0.43131663
S = 1.58091756 r = 0.50196545
.....
Дополнительное четвертое колебание
Дополнительное пятое колебание
Рис. 3. Графики влияния высоты пробной площадки на массу пробы свежесрезанной травы
0.9
1.2
1.4
1.7
1.9
2.2
2.4
—--—
~ 11 ~
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ ЭЛ № ФС77-50518 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ (НЭБ) — головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ)
—--—
Параметры формулы (1) записываем в матричной форме в табл. 1. Примечательно в ней доказательство волновой природы ландшафта.
Изобретение повышает функциональные возможности за счет ландшафтного измерения высоты над урезом воды, без привязки к расстояниям по створам и вдоль реки. Появляется возможность выделение делянок
с равными высотами и на них проводить испытания для выявления других экологических факторов.
В таблице 2 даны оценки абсолютной е = у - у и относительной Д = 100е / у погрешности у моделей, параметры которых даны в табл. 1.
Таблица 1
Составляющие вейвлетов y = a1ix"2' exp(-a3ixa4')cos(nx / (a5i + a6¡x"1')- a8i)
№ г Амплитуда колебания Полупериод и сдвиг колебания Коэфф. коррел.
an a2i a3i a4i asi a6i an a8i
Ранговое распределение высоты пробной площадки над урезом воды малой реки
1 1,03400 0 -0,14740 0,61898 0 0 0 0 0,9995
2 0,18769 2,18245 0,61000 0,96184 5,51187 2,33418e-5 3,93148 -1,22993
3 0,14486 0,53574 0,050157 1,88550 5,10520 -0,35641 0,99127 -3,21648
4 -4,65042e-12 11,95492 0,35913 1,21791 2,11176 0,0022683 1,75803 2,68081 0,8744
Влияние высоты над урезом воды на сырую массу пробы травы пойменного луга (рис. 3)
1 7,91496e8 0 14,91797 0,20780 0 0 0 0 0,9990
2 1,21694e5 20,47299 11,58527 1,09938 0 0 0 0
3 2,68598e7 66,64892 28,17210 1,06558 0,041704 0,0050774 1,25466 2,31705
4 0,049560 21,08455 21,51251 0,78408 0,049560 0,0016258 6,30868 5,75981
5 14,21265 13,15404 5,71483 1 0,0098048 -2,18745e-8 1 -6,30380e-6 0,4465
6 3,19995e10 92,45022 43,97899 1 0,019976 0 0 0,013020 0,4313
7 1,95231e10 60,74484 32,53157 1 0,14259 0 0 -4,89261 0,5020
Влияние высоты над урезом воды на массу влаги у проб травы пойменного луга
1 239,96810 0 0,35355 6,32855 0 0 0 0 0,9711
2 1,82039e8 34,61357 20,20483 0,91867 0 0 0 0
3 -15,40677 0 -3,16989e-5 13,18394 0,18072 -0,031055 0,94751 4,01957
4 4,07269e8 22,17953 17,25708 0,92345 0,16974 -0,0032831 2,07031 5,16983
5 36,30792 0 1,12918 1,00340 0,019611 0 0 -0,10611 0,4781
6 2,71642 0,98469 0,00019027 10,44085 0,069520 0,0028392 1,13035 5,79291 0,2624
7 -0,93754 3,54754 0,014634 6,24571 1,51290 -0,81485 0,40942 -5,83434 0,2316
Влияние высоты над урезом воды на массу сухой пробы травы пойменного луга
1 92,79618 0 0,00096635 4,13118 0 0 0 0 0,7201
2 -1,63358e-18 53,03151 0 0 0 0 0 0
3 20,70746 3,04178 0,00073183 12,05668 0,0034046 0,017316 0,82763 2,59443
—--—
~ 12 ~
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ ЭЛ № ФС77-50518 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ (НЭБ) — головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ)
—---
Таблица 2
Оценка относительной погрешности моделирования
Распределение высоты Влияние высоты пробы над поверхностью реки
Ранг R H, м По модели H, м Сырая трава Сухая трава Масса влаги
£, м А, % т, г £, г А, % т , г c' £, г А, % т , г в' £, г А, %
0 1,03 -0,004 -0,39 2,14 245 2,50 1,02 90 -0,06 -0,07 155 6,36 4,10
1 1,07 -0,003 -0,28 2,01 190 -1,91 -1,01 80 -16,70 -20,87 110 -10,24 -9,31
2 1,10 0,001 0,10 1,92 180 -0,30 -0,17 70 -1,63 -2,32 110 -0,70 -0,64
3 1,15 -0,013 -1,15 2,32 140 0,02 0,02 50 -0,53 -1,07 90 -2,37 -2,63
4 1,25 -0,002 -0,17 2,07 170 0,21 0,12 65 -27,00 -41,54 105 -0,11 -0,11
5 1,32 -0,001 -0,11 1,25 155 -0,50 -0,32 55 -8,41 -15,29 100 -0,61 -0,61
6 1,5 -0,005 -0,35 1,10 175 -0,05 -0,03 70 2,07 2,96 105 4,16 3,96
7 1,84 0,009 0,47 1,07 200 -0,43 -0,22 100 2,73 2,73 100 -3,65 -3,65
8 1,92 -0,011 -0,55 1,03 260 0,75 0,29 110 -3,63 -3,30 150 2,42 1,62
9 1,99 -0,004 -0,22 1,15 190 -0,25 -0,13 100 5,80 5,80 90 -2,94 -3,26
10 2,00 0,006 0,32 1,32 130 0,52 0,40 90 -12,58 -13,98 40 1,95 4,89
11 2,01 -0,006 -0,28 1,50 140 0,00 0,00 95 8,27 8,71 45 -0,76 -1,69
12 2,07 0,008 0,38 1,84 240 -0,88 -0,37 100 10,67 10,67 140 -0,68 -0,49
13 2,14 -0,003 -0,13 2,00 235 2,40 1,02 85 -11,77 -13,85 150 19,83 13,22
13 2,14 -0,003 -0,13 2,14 240 -2,50 -1,04 100 9,94 9,94 140 -8,64 -6,17
14 2,23 0,011 0,51 1,99 260 -2,10 -0,81 140 43,77 31,27 120 -10,62 -8,85
15 2,26 -0,007 -0,32 2,23 130 -0,47 -0,36 80 -5,53 -6,91 50 -1,34 -2,67
16 2,32 0,005 0,24 2,26 200 1,93 0,97 85 4,59 5,40 115 0,99 0,86
Способ упрощается из-за того, что не требуется сушить пробы травы и это позволяет сразу же после срезки взвесить пробы на переносных весах и тут же эту пробу после взвешивания выбросить. Поэтому останется только один важнейший показатель — масса сырой пробы в зависимости от высоты пробой площадки ад урезом воды. Такое упрощение значительно расширяет возможности
применения способа на гораздо большее количество пробных площадок, намечаемых вдоль реки на длинные участки малой реки. Но при этом требуется учесть и падение реки на этом участке малой реки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Патент 2547763 Российская Федерация,
мпк а 01 а 7 / оо, а 01 а 23 / оо, а 01 с 5 / 00
(2006.01). Способ анализа видового состава луго-
—--—
~ 13 ~
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ ЭЛ № ФС77-50518 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ (НЭБ) — головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ)
—--—
вой травы от высоты пробной площадки над урезом малой реки / Мазуркин П.М., Михайлова С.И., Ямбаева О.С.; опубл. 10.04.2015. Бюл. № 10. http://www1.fips.ru/Archive/PAT/2015FULL/ 2015.04.10/D0C/RUNWC2/000/000/002/547/763/ document.pdf.
2. Мазуркин П.М., Михайлова С.И. Анализ видового состава луговой травы. Йошкар-Ола: ПГТУ, 2015. 156 с. ISBN 978-5-8158-1548-3.
3. Mazurkin P.M. Wavelet Analysis Statistical Data. Advances in Sciences and Humanities. Vol. 1, No. 2, 2015, pp. 30—44. doi: 10.11648/j.ash. 20150102.11.
4. Mazurkin P.M. Invariants of the Hilbert Transform for 23-Hilbert Problem, Advances in Sciences and Humanities. Vol. 1, No. 1, 2015, pp. 1— 12. doi: 10.11648/j.ash.20150101.11.
METHOD OF PRODUCTIVITY ANALYSIS MEADOW GRASS HEIGHT OF TEST SITE ON EDGE OF THE SMALL RIVER
P.M. Mazurkin, S.I. Mikhailova
Volga State University of Technology Yoshkar-Ola, Russia, 424000 e-mail: kaf_po@mail.ru
Annotation. By Pat 2547763 wave patterns of change in the relative occurrence of species are identified depending on the height of the virtual test site above the water edge by statistical modelling. EFFECT: method enables to improve the accuracy of accounting the presence of species of grass and herbaceous plants, taking into account the measurement with the level unit of height of location of the plots without cutting the grass.
Key words: grass, species, the trial court, water edge, the height, of the impact.
REFERENCES
1. Patent Russian Federation 2547763, IPC A 01 G 7/00, A 01 G 23/00, C 01 G 5/00 (2006.01). The method of analysis of the species composition of meadow grass on the height of the test platform's edge over the small river / Mazurkin P.M., Mikhailova S.I., Yambaeva O.S.; publ. 04/10/2015. Bull. Number 10. http://www1.fips.ru/Archive/PAT/ 2015FULL/2015.04.10/D0C/RUNWC2/000/000/ 002/547/763/document.pdf.
2. Mazurkin P.M., Mikhailov S.I. An analysis of the species composition of meadow grass. Yosh-kar-Ola: VSUT, 2015. 156 p. ISBN 978-5-81581548-3.
3. Mazurkin P.M. Wavelet Analysis Statistical Data. Advances in Sciences and Humanities. Vol. 1, No. 2, 2015, pp. 30—44. doi: 10.11648/j.ash. 20150102.11.
4. Mazurkin P.M. Invariants of the Hilbert Transform for 23-Hilbert Problem, Advances in Sciences and Humanities. Vol. 1, No. 1, 2015, pp. 1—12. doi: 10.11648/j .ash.20150101.11.
