CC BY
12
2016, том 18 [5]
—-ЕЧс^З-—
УДК 502;504.052
СПОСОБ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВИДОВ ЛУГОВОЙ ТРАВЫ ПО МАССЕ СВЕЖЕСРЕЗАННОЙ ПРОБЫ
П.М. Мазуркин, С.И. Михайлова
ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет» г. Йошкар-Ола, Россия, 424000
Оценку видового состава травяного покрова осуществляют статистическим моделированием путем идентификации математических моделей изменения массы срезанной травы на участке и на отдельной пробной площадке в зависимости от ранга видов травяных и травянистых растений. Такая технология позволит повысить точность учета наличия видов травяных и травянистых растений при одновременном упрощении процесса оценки видового состава.
Ключевые слова: трава, виды, пробы, масса, распределения, закономерности.
Изобретение [1 ] относится к измерению показателей качества различных видовых комплексов травяных и травянистых растений, включая и лекарственные виды, на свежесрезанных пробах, преимущественно на пойменных прирусловых лугах, и может быть использовано в экологическом мониторинге территорий с травяным покровом.
Сущность заключается в том, что рельеф исключается и на первое место выступает распределение массы свежесрезанной травы. Однако необходима новая шкала распределения, которая создается из суммы всех масс сырых проб, срезанных с одинаковых по размерам пробных площадок. Сущность также и в том, что срезаются порции травы на площадке по видам растений, и они раскладываются по отдельности. Кучки травы сразу взвешиваются на переносных весах. После
взвешивания всех кучек трава выбрасывается. Далее процедура повторяется на следующей пробной площадке.
Ранг устанавливается один раз по иерархии массы всей пробы (табл. 1).
Модель рангового распределения т = / (Я) (рис. 1) определяется [2; 3] параметрами, приведенными в матричной форме в табл. 2.
Всего получилось 12 составляющих, из которых 10 стали волновыми функциями. При этом первая и вторая составляющая относятся к тренду, то есть к тенденции изменения массы в зависимости от ранга растения. Первая составляющая показывает показательный рост, что видовое разнообразие по массе может нарастать. Однако, как известно, существует в данных климатических условиях предел продуктивности.
—--—
~ 18 ~
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 1
Масса свежесрезанной травы по пробным площадкам в 2011 г.
№ п/п Ранг R Масса проб свежей травы по номерам пробных площадок 0,50 X 0,50 м, г m, г
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
1 27 23 14 0 13 33 23 0 0 0 40 13 24 0 0 32 53 18 21 307
2 28 27 12 0 15 26 22 0 46 40 0 0 0 26 25 25 0 21 24 309
3 26 13 0 0 0 30 15 15 0 38 0 0 0 38 41 0 68 0 22 280
4 29 39 0 97 17 25 18 0 43 0 49 0 0 40 0 26 0 14 0 368
5 25 0 0 0 0 27 15 26 33 0 12 27 10 34 15 15 0 23 0 237
6 8 0 0 0 0 0 16 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 26 26
7 21 0 16 0 0 0 11 19 0 0 25 0 15 0 0 0 0 0 29 115
8 19 0 0 0 0 0 13 27 0 36 20 0 0 0 0 0 0 0 0 96
9 22 26 0 0 10 0 12 11 0 45 0 0 0 0 27 17 0 0 0 148
10 30 21 28 0 12 29 0 38 48 34 28 10 31 53 0 44 0 15 25 416
11 16 31 0 0 11 0 10 0 0 0 0 9 0 0 0 0 0 0 0 61
12 13 0 0 0 19 0 0 0 0 0 0 0 0 0 25 0 0 0 0 44
13 15 0 11 0 14 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 21 0 11 0 57
14 24 20 0 0 19 0 0 23 0 0 0 23 0 0 29 29 70 0 0 213
15 1 0 0 0 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10
16 23 0 0 83 0 0 0 0 0 0 0 14 0 49 0 0 0 8 28 182
17 17 0 27 0 0 0 0 0 0 0 16 0 27 0 0 0 0 8 0 78
18 9 0 26 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 26
19 18 0 15 0 0 0 0 0 30 39 0 0 0 0 0 0 0 0 0 84
20 5 0 22 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 22
21 4 0 19 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 19
22 10 32 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 32
23 2 13 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 13
24 6 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 23 0 0 0 0 0 0 23
25 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 0 10
26 20 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 15 0 0 0 18 69 0 0 102
27 4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 19 0 0 0 0 0 0 0 19
28 11 0 0 0 0 0 0 0 0 28 0 0 0 0 0 0 0 12 0 40
29 3 0 0 0 0 0 0 16 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 16
30 7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 25 25
31 12 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 28 13 0 0 0 41
32 14 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 45 0 0 0 0 45
—--—
~ 19 ~
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)
Тренд их первых двух составляющих
S = 4.98937222 r = 0.99944176
S = 2.73770602 r = 0.78720268
Три составляющие вместе на участке
Четвертая составляющая массы вида
r = 0.99981471
• •
• •
Четыре составляющие вместе
Остатки после четырех составляющих
Рис. 1. Графики модели по первым четырем составляющим изменения массы
Q.1
5.6
11.0
16.5
22.0
32.9
—--—
~ 20 ~
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
Составляющие рангового распределения общей массы видов растений
у1 = а11х"21 ехр(-а31х) ео8(лх / (а51 + а61ха71) - а81)
№ i Амплитуда колебания Полупериод и сдвиг колебания Коэф. корр.
aii a2i a3i a4i a5i a6i an asi
1 0,0073115 3,20988 0 0 0 0 0 0 0,9998
2 10,38641 0,68557 0,093271 1 0 0 0 0
3 1,1715 0e— 18 31,35665 9,12664 0,56694 192,36429 -20,46513 0,65354 -2,14617
4 0,040490 2,33539 0,078243 1,06930 4,25834 -0,00058236 2,30001 2,06444
5 29,23962 0,92691 4,53154 0,068161 2,54349 -0,00083872 1,90602 4,66753 0,4858
6 0,00012234 3,51339 0,00061378 2,37397 5,63170 -0,00026050 2,53257 2.59150 0,6120
7 -6,36344e8 6.64918 21,66972 0,20967 18,37508 -10,01645 0,12721 -5,77249 0,4910
8 8,51675e-5 18,06091 1,13055 0,96855 0,97091 0,00040212 1,67569 2,77602 0,9153
9 -3,16084e10 13,94166 30,75777 0,26113 0,58704 0,93329 0,044086 -0,67129 0,8390
10 35,58229 0 2,02925 1 2,24102 -0,21496 1 0,081124 0,4751
11 0,0018801 1,95030 0,63541 3,43588e-5 0,055196 0,013468 1,07959 -0,42841 0,9429
12 4,53529e-14 20,64068 1,84656 0,99994 16,25830 0,68320 0,99988 -4,19209
Таблица 3
Составляющие рангового распределения массы видов растений на первой площадке
у1 = аьх"21 ехр(-а31ха41) ео8(лх / (а51 + а61ха? 1) - а81)
№ i Амплитуда колебания Полупериод и сдвиг колебания Коэф. коррел.
an a2i a3i a4i a5i a6i an a8i
1 4,06492e-5 3.96302 0 0 0 0 0 0 0,9415
2 -1,11518e-6 0 -14,92198 0,019882 30,67158 -25,96078 0,015295 -1,76402
3 3,83986e-60 104,7660 10,09853 0,99945 14,49427 -0,94531 1,00348 -5,39219
4 -0,32715 1,16377 0 0 2,36467 -0,028562 1 -1,58332
5 1,51983e-104 116,87351 2,42612 1,26466 1,29333 -0,0070573 1,06028 1,48098 0,7498
6 195,08758 7,59599 4,20310 1 1 0 0 0 0,6168
7 0,77808 0,54830 0,037546 1 94,43942 -3,42139 1 2,04402 0,5935
8 0,060578 5,32262 2,04138 0,61484 10,88170 -0,22885 1,05496 1,63635 0,7258
9 -0,040826 3,29285 0,38943 1 8,72733 -3,79745 0,17770 -3,61267 0,5814
10 0,11735 0 -0,058775 1 271,06878 -152,70910 0,11875 -1,98679 0,1464
11 -0,13108 0 -0,084116 1 5,02968 -0,017724 0,48429 1,12411 0,6251
12 1,15300e9 10,72950 26,07506 0,24068 0,59919 0,074415 0,60576 1,98021 0,6985
13 -0,20616 0,31503 0,00092467 2,01746 10,67463 1,73355e-5 2,98888 0,29246 0,5351
14 -3,77320e-20 19,82815 0,63303 1,06122 4,33569 -0,00078700 2,15198 0,24657 0,8504
15 -0,41366 0 0,026636 1,50481 0,053719 0,42096 0,64871 1,62853 0,6660
16 -1,15640e-20 24,19586 1,38803 1,00005 4,23890 -0,10292 0,99925 -3,70678 0,7593
—--—
~ 21 ~
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)
—--—
В таблице 3 приведены данные моделирования по распределению массы видов растений на первой пробной площадке.
Из данных таблицы 3 заметно, что тренд включает только один показательный закон без стрессового возбуждения всей популяции, так как она стала всего из 10 членов по видам растений. Но зато становится понятным, что нулевые значения массы отсутствующих видов растений имеют под собой физико-биологическую основу: в данных условиях произрастания появляются только те виды, которые успешны, а остальные находятся семена-
ми в режиме ожидания. Тогда, фиксируя рельеф и другие условия произрастания, можно будет изучать адаптационную способность всего видового состава не только к рельефу, но и к ежегодным гидрометеорологическим показателям.
В таблице 4 даны расчетные показатели адекватности моделей по рангам, которые приняты по вектору предпорядка предпочтительности «хуже ^ лучше». Чем больше масса общая по всем пробам на участке, тем лучше для видового состава растений.
Таблица 4
Относительная погрешность рангового распределения видов травы
Наименование травы Ранг R На всем участке поймы На первой площадке
m, г m, г £, г А, % m, г m, г £, г А, %
1. Тысячелистник обыкновен. 27 307 307 -0,03 -0,01 23 23 -0,09 -0,40
2. Анис. обыкновенный 28 309 309 -0,01 0,00 27 27 -0,09 -0,33
3. Вероника дубравная 26 280 280 -0,12 -0,04 13 13 0,29 2,20
4. Герань луговая 29 368 368 0,02 0,00 39 39 -0,12 -0,31
5. Одуванчик луговой 25 237 237 0,07 0,03 0 -0,08
6. Подорожник ланцетный 8 26 26 0,10 0,40 0 -0,05
7. Щучка дернистая 21 115 115 0,03 0,03 0 -0,08
8. Тимофеевка луговая 19 96 96 -0,01 -0,01 0 -0,03
9. Земляника лесная 22 148 148 -0,04 -0,03 26 26 0,02 0,06
10. Тростник обыкновенный 30 416 416 0,03 0,01 21 21 -0,18 -0,87
11. Манжетка 16 61 61 -0,06 -0,09 31 31 0,09 0,28
12. Мать-и-мачеха 13 44 44 0,02 0,05 0 -0,17
13. Ежовник петушье просо 15 57 57 0,03 0,05 0 -0,07
14. Василек луговой 24 213 213 0,10 0,05 20 20 0,12 0,59
15. Репей 1 10 10 0,00 0,01 0 0,00
16. Вейник обыкновенный 23 182 182 -0,05 -0,03 0 0,06
17. Полынь 17 78 78 -0,06 -0,08 0 -0,06
18. Гулявник лекарственный 9 26 26 -0,08 -0,30 0 0,05
19. Пырей ползучий 18 84 84 0,06 0,07 0 -0,02
20. Незабудка мелкоцветная 5 22 22 -0,03 -0,14 0 -0,01
21. Донник лекарств. желтый 4 19 19 -0,01 -0,05 0 -0,01
22. Гусиная лапка 10 32 32 0,04 0,13 32 32 -0,07 -0,22
23. Лютик ползучий 2 13 13 0,00 -0,04 13 13 0,00 0,01
24. Белоус торчащий 6 23 23 -0,01 -0,04 0 -0,02
—--—
~ 22 ~
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)
—---
Окончание таблицы 4
Наименование травы Ранг R На всем участке поймы На первой площадке
m, г m, г £, г А, % m, г m, г £, г А, %
25. Клоповник сорный 1 10 10 0,00 0,01 0 0,00
26. Цикорий 20 102 102 -0,04 -0,04 0 -0,01
27. Лисохвост луговой 4 19 19 -0,01 -0,05 0 -0,01
28. Плевел многолетний 11 40 40 -0,03 -0,07 0 -0,08
29. Клевер красный 3 16 16 -0,02 -0,10 0 0,01
30. Костер безостый 7 25 25 -0,06 -0,23 0 0,01
31. Вьюнок полевой 12 41 41 0,01 0,03 0 0,12
32. Зверобой продырявлен. 14 45 45 -0,05 -0,11 0 0,15
Из данных таблицы. 4 видно, что модель по параметрам из таблицы 3 получает максимальную относительную погрешность всего 0,40%.
Предлагаемое изобретение повышает функциональные возможности способа за счет более подробного по видам растений по сырой массе, причем без привязки к расстояниям по створам и вдоль реки, и даже без измерений высоты расположения пробной площадки над урезом воды.
ЛИТЕРАТУРА
1. Патент 2556981 Российская Федерация, МПК А 01 О 23 / 00 (2006.01). Способ распределения видов луговой травы по массе свежесрезан-
ной пробы / Мазуркин П.М., Михайлова С.И., Ямбаева О.С.; опубл. 20.07.2015. Бюл. № 20. URL: http://www1.fips.ru/Archive/PAT/2015FULL/2015.07. 20/DOC/RUNWC2/000/000/002/556/981/document.pdf.
2. Mazurkin P.M. Identification of the wave patterns of behavior // 14th International multidiscipli-nary scientific geoconferenct & SGEM2014. GeoCon-ference in nano, bio and green — technologies for a sustainable future. Conference proceedincs. Vol. 1. Section Advances in Biotechnology. 17—26 June 2014. Albena, Bulgaria. P. 373—380.
3. Mazurkin P.M. Method of identification // 14th International multidisciplinary scientific geocon-ferenct & SGEM2014. GeoConference jn nano, bio and green — technologies for a sustainable future. Conference proceedincs. Vol. 1. Section Advances in Biotechnology. 17—26 June 2014. Albena, Bulgaria. P. 427—434.
METHOD DISTRIBUTION OF SPECIES OF MEADOW GRASS BY WEIGHT OF FRESHLY CUT SAMPLE
P.M. Mazurkin, S.I. Mikhailova
VPO "Volga State University of Technology" Yoshkar-Ola, Russia, 424000
Annotation. Assessment of the species composition of the grass cover is carried out by statistical modelling by identifying the mathematical models of mass change of cut grass on the site and on a separate test site depending
on the rank of species of grass and herbaceous plants. EFFECT: technology enables to increase the accuracy of
—--—
~ 23 ~
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)
—--—
accounting of the presence of species of grass and herbaceous plants, with simultaneous simplifying the evaluation process of species composition.
Key words: grass, species, the sample, mass distribution, laws.
REFERENCES
1. Mazurkin P.M., Mikhailova S.I., Yambae-va O.S. Patent Russian Federation 2556981, IPC A 01 G23 / 00 (2006.01). The method of distribution of species of meadow grass freshly cut sample by weight. Publ. 07/20/2015. Bull. No. 20. URL: http://www1.fips.ru/Archive/PAT/2015FULL/2015.07. 20/D0C/RUNWC2/000/000/002/556/981/document.pdf
2. Mazurkin P.M. Identification of the wave patterns of behavior. 14th International multidiscipli-nary scientific geoconferenct & SGEM2014. Geo-
Conference jn nano, bio and green — technologies for a sustainable future. Conference proceedincs. V. 1. Sec. Advances in Biotechnology. 17—26 June 2014. Albena, Bulgaria. P. 373—380.
3. Mazurkin P.M. Method of identification. 14th International multidisciplinary scientific geoconferenct & SGEM2014. GeoConference in nano, bio and green — technologies for a sustainable future. Conference proceedincs. Vol. 1. Section Advances in Biotechnology. 17—26 June 2014. Albena, Bulgaria. P. 427—434.
