Способ определения потенциальной урожайности естественных травостоев заливного луга

(54) СП АЛЬН НЫХ (57) Из эяйств извод опред травос ОСО ТРАВО обрет у,вча ству, и елени тоев з зобрет ву,вч дству, и делени ние относится стности к пуго может быть иурожа йност аливных лугов к сельскому ховому кормопропользовано для и естественных зв пр авостоев з 24 18 60 0,6 Н; ых во ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ(71) Научно-.исследовательский институтсельского хозяйства Крайнего Севера(53) 631,165 (088.8) ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕНЦИОЖАЙНОСТИ ЕСТЕСТВЕНСТОЕВ ЗАЛИВНОГО Лл А ние относится к сельскому хостнасти к луговому кормопроможет быть использовано дляурожайности естественных аливных лугов. Наилок, выпавНа фиг.1 - 3 представлены зависимости местоположения различных луговых участков от характера формирования поймы,Известно, что наилок, выпавший на заливной луг во время стояния паводковых вод. существенно влияет на урожайность сельскохозяйственных культур.В год, предшествующий исследуемому, с помощью нивелира определяют высоту Ь каждого конкретного участка луга над меженью реки, являющегося объектом исследования. Исходной (нулевой) точкой берут уровень меженных вод.8 год исследования, во время весеннего паводка, с помощью реперов и измерительной рейки проводят определение макси 1646520 А 1 ший на заливной луг во время стояния паводковых вод, существенно влияет на урожайность сельскохозяйственных культур. Потенциальную урожайность травостоев заливного луга определяют по массе наилка, выпавшего из паводковых вод на заливной луг, через показатели высоты стояния паводковых вод над меженью реки и над конкретным участком луга, высоты конкретного участка луга над меженью реки, удаленности участка луга от кромки берега реки и времени стояния паводковых вод над конкретным участком луга. В изобретении используют математическую модель процесса осаждения из паводковых вод наилка, 2 табл., 3 ил. ной высоты Н паводковых вод над мею реки.Сопоставляя полученные показатели высоты Н и Ь для каждого участка, находят высоту уровня паводковых вод Н - Ь над каждым конкретным участком луга,Для получения возможности использовать изобретение для любой реки и упрощения математических расчетов высоту стоянки паводковых вод Н и ширину поймыделят на 5 равных отрезков, которые выражают как; 1,0 Н; 0,8 Н; 0,6 Н; 0,4 Н; 0,2 Н и 1,0 Е; 0,8; 0,6 Е; 0,4; 0,2соответст вен но.Тогда ширина поймы рек, равная 3000 - 00 м, составляет 1,01; 2400 - 1800 м = 0,81; ОО - 1200 м = 0,6; 1200 - 600 м = 0,43;0 - 0 м= 0,2Высота и ая 20 - 16 м =1,0 Н; 168 - 4 м =0,4 Н;Для учета р а вводе в зависимости в д аводковых вод, равн - 12 м = 0,8 Н; 12 - 8 м 4 - Ом=0,2 Н.аспределения наилк от высоты паводкопроцесс осаждения при малых числах Рейнольдса (йе 1).Распределение частиц по диаметрам в единИце объема)-ой фракции полагают равномерным и р:вным Масса частиц 1-ой фракции в единицеобъема выражается формулой Р =У с 1(а) рба. а,о Масса частиц всех фракций в единицеобъема соответственно равна 4Р =Г Р)=1 Величина Р известна. Учитывая, что процесс осаждения протекает при малых числах Рейнольдса, скорость Ч рассчитывают по формуле Стокса: Тогда Масса вещества всех фракций, выпадающая в единицу времени на единицу площади из единицы объема, равна: кр И 24над меженью реки и отдаленности участкаот кромки берега реки разрабатывают таблицу содержания массы наилка в единицеобъема р(,Н - и) в долях от максимальногозначения р(.ико,Нмакс) (табл.1) и процентного распределения наилка по фракциям вединице объема в зависимости от удаленияконкретного участка от русла реки и высотыпаводковых вод, т;е. (1.,Н - Ь) (табл.2),Далее, используя приведенную ниже 10математическую. модель процесса осаждения наилка и данные табл.1 и 2, определяютскорость выпадения наилка Ч(а) из единицыобъема в единицу времени на единицу площади с характеристиками удаления от русла 15Е и высоты паводковых вод Н - Ь.Распределение массы-наилка в паводковых водах р( Н) показано в табл,1.Табл,1 и 2 поясняются чертежами,Математическая модель процесса осаждения из паводковых вод органических и).= 1,2,3,4 - номер фракции (под фракцией понимаются группы осаждающихся 25частиц следующих диаметров соответственно, мм; 1,0 - 0,2; 0,2 - 0,05; 0,05 - 0,01; 0,01 -. 0,001;ау - максимальный диаметр частиц в-ой фракции, мм; 30а 1,0 - минимальный диаметр частиц в1-ой фракции, мм;М - доля частиц )-ой Фракции в единицеобъема, ;к - доля частиц всех фракций в единице 35объема, ;С 1(а) - нормированное количество час, тиц диаметром )-ой фракции в единице объема, ;Р 1 - масса частиц 1-ой фракции в единице объема, т/м;Р - масса частиц всех фракций в единице объема, т/м;Ч(а) - скорость осаждения частиц диаметром, равным, а, м/с; 45а 1 - масса вещества)-ой фракции, выпадающая в единицу времени на единицу площади из единицы объема, т/м /с;т - масса вещества всех фракций, выпадающая в единицу времени.на единицу. 50площади из единицы объема, т/га/с;р - плотность вещества (наилка), т/м;з,т/ - вязкость жидкости, т/м с2р - плотность жидкости, тlмд - ускорение свободного падения,м/с . 552вПолагают, что в единице объема перемешивание жидкости равномерное ввидунезначительности объема. Размеры осаждающихся частиц позволяют рассматривать а,1 Зп 11 - 3 с(а) рЧ б а, д), о Вычисляя интеграл для Р 1, получают; 3 последнего соотношения вычисляеину к:24 Р1646520 Ки, 100К, цуга, (2У 100 Далее, суммируя по 1, вычисляют массу вещества всех фракций, выпадающих е еди ницу времени из единицы обьема на единичную площадь: 4 4х 2 25 Последняя формула позволяет вычислить массу наилка, выпадающего на заливной луг в единице объема на единичноеоснование.Зная время .стояния паводковых водрассматриваемого единичного обьема водыТ и соответствующие значения Р и 1, можнорассчитать массу наилка, выпавшего на заливной луг за время Т, где Р является произведением максимальной массы наилка вединице объема на коэффициент из табл.1, 40соответствующий рассматриваемым параметрам паводкаи Н,Для того, чтобы рассчитать массу полного еыпадания наилка за время стояния паводковых вод, необходимо просуммировать 45массу выпавшего наилка по горизонтам глубины, т,е. время стояния паводковых воддля горизонтов находится в пределе от Т до0,5 Т, где Т - максимальное время стоянияпаводка над конкретным участком, а 0,5 Т -минимальное,Для упрощения расчетов принятщение, что в пределах .ф м значикоэффициенты 1, остаются постодля любого уровня глубины,55Далее, при наличии данных массы полного выпадения наилка за время стоянияпаводковых вод, рассчитанных вышеуказанным способом, коэффициентов содержания азота е наилке, коэффициентов Соде увеличив ния учас0,2 0,4.0,63 0,63 1,0 Общ конкретн ле: 0,36 ь 0,40 ую потенциаль ого участка опр урожа и ность яют пб формуА= где Ао - урожайность незаливного луга,известная из предыдущих лет;Ам - потенциальная прибавка урожайности за счет массы наилка, выпавшего на конкретный участок заливного луга.Незаливной луг - луг, вышедший из сферы затопления паводковыми водами, т,е. Н паводка в течение последних 10 лет имеет отрицательную величину. Он сопряжен на рельефе с заливными лугами и находится на одном поперечном профиле поймы.Урожайность незалиеного луга определяют укосным способом в фазе полного цветения лисохвоста лугового в течение 7 лет, и она составила в среднем 9,5 + 0,7 ц/га воздушно-сухой массы. о допуение Р ян ными Подставляя в интегральное выражение для в значение С(а) и Ч и вычислив интеграл, получают; использования растениями азота из почвы и расхода азота на формирование 1 ц сухой массы, определяют потенциальную прибавку урожайности естественных травостоев Ам за счет массы наилка, выпавшего на конкретном участке луга. по формуле: где М - масса наилка, выпавшего на конкретном участке луга, кг/га;Ки - содержание азота в наилке, ; Ку - расход азота на формирование 1 ц сухой массы, кг/ц;Ки - коэффициент использования азота растениями из почвы, 7 ь,Коэффициенты Кы, К, Кунаходят потабличным данным агротехнических норм, При этом Ки - процент содержания азота в наилке в зависимости от местоположения на поперечном профиле поймы, Так, например, около русла, где выпадают более крупные песчаные и супесчаные частицы наилка, содержание азота ниже и, наоборот, в притеррасной части поймы выпадают более мелкие глинистые и суглинистые частицы наилка, в которых содержится азота боль- ше ржание азота в выпавшем наилке ается равномерно по мере удалетков от русла реки от 0,24 до 0,407 ь:0,240,2803) 7 16Способ характеризуется тем, что масса наилка, выпавшего во время паводка на конкретном участке луга, определяют через 5 пОказателей: высоту паводковых вод над меженью реки Н, высоту конкретного участка луга над меженью реки Ь; высоту паводковых вод над конкретным участком луга Н- и, удаленность участка луга от кромки берега реки ., время стояния паводковых вод Т над конкретным участком луга; а потенциаЛьную урожайность. конкретного участка заливного. луга определяют по сумме урожайности неззливного луга и потенциальной прибавки урожайности за счет наилка, выпавшего на конкретном участке заливного луга: А = Ао+ Ам.П р и м е р 1. Опыт проводили в пойме рЕки Енисей в 1984 г.В течение летнего периода 1983 г с помощью нивелира было проведено определе-. ние местоположения исследуемого участка над меженью в пойме р.Енисей (район пос.Курейка).Участок располагался на высоте и 6 м и был удален от кромки берега реки на 0,21: - =200 м. В этом случае из 3,9-метрового слоя з 19 сут выпало время стояния верхнего слоя паводка 18Весной 1984 г в период максимального паводка (24 июня) был произведен промер паводковых вод над меженью реки, он был равен 17,8 м Н = 1,0),Далее была сопоставлена высота расположения участка с высотой паводковых вод Н - й, т.е, 17,8 м - 6 м = 11,8 м, что подпадает под градацию 0,6 Н.Отдаленность участка подпадает под градацию 0,21 . В журнале регистрации отмечали, а затем просчитали количество суток стояния паводковых вод над участком (Т, сутки), которое было равно 38 сут.Используя математическую модель(формула 1), определили массу наилка М(т) из общей массы воды, выпавшего на участке 1 в расчете на 1 га при параметрах: 20 1. Отдаленность от кромки берега рекиравна 200 м =021 2. Высота паводковых вод по участкам Н- И=11,8 м = 0,6 Н. 3. Максимальное время стоянки паводковых вод над участком 1 Т = 38 сут,в 1=007 х 19 х 39=52 т/га.4 0,750,64 1500 1010 з= 0,08 10 кг/м с =0,07 т/га сут из метрового слоя .Из 3,9-метрового слоя за 28,5 сутоквыпало наилка щ 2 = 0,07 х 28,5 х 3,9 =7,77 т /га сут. 4 10 0,82 0,064 10 1500 27 103 0,022 +4 ОЗ,2,229 + 6,00,574 0,229 0,01-0,00 0 9,073 кг/м с = 0,074 трасут из метрового сло з 3,9-метрового слоя за 33гпз =0,074 х 3,9 х 38 =10сут выпало нэилка: т/га Прогнозируем бавка урожайности рассчитана по фор модели: пристке 1 вской 35 потенциальн равостоя на учуле (2) математ Ам 1 =М Ки 1 00 К 40 20% 11 ОО 0,044 1х 0,04 -2,9 цlга,Исполь ормула 1), з единицы ке 2 при п уя математическую модель пределяли массу наилка М 2 Щ бьема (м), выпавшего на учараметрах,ность от кромки берега реки рожайность участка 15.0=12,8 м; 0,8 = 2200 м; Тпаводка делили на 3 с,3 ц/ганого лм,р 2; Опв 1984г было где А 0= 9 стоев незалив ыдущим года Приме реки Енисей периода 1983од над участко урожайность травоизвестная по предпаводковых вод надтогда для е 2 0,8 Нивкс = 42 сут; высоту оя. каждый слой по ыт проводили в пойме г, В течение летнего проведено определеИз всех слоев за время стояния паводкаыпало наилка:М = а 1 + в 2 + аз = 5,2 + 7;77+ 10,973,94 т/га = 239,4 ц/га ние местоположения исследуемого участка над меженью в пойме р.Енисей (район пос. Курейка).Участок 2 располагался на высоте 5 м(Ь) и был удален от кромки берега р. Енисей 2200 м(0,8 Ц;Весной 1984 г в период максимального паводка (24 июня) был проведен промер высоты паводковых вод над меженью реки, он был равен 17,8 м (Н - 1,0),Далее была сопоставлена высота расположения участка 2 с высотой паводковых вод(Н - и)= 17.,8-5 =.12,8 и, которая подпадает под градацию.0,8 Н,Отдаленность участка попадает под градацию 0,81В журнале регистрации отмечали, а затем просчитывали количество суток стояния паводковых вод нвд участком 2 (Т, сут), которое было равно 42.сут.= О,О 6 т/гв сут иэ первого 4,3-метрового слоя . слоя: Из 4,3 и за 21,сут выпало в, = 0,064,321 = 5,42 т/га; 2. Масса наилка, выпавшего из второго а 2 = 0,148100,580,06415 х 758 0,007 + 0,430,099 + 0;039О;23810 + 0,00001 0,656 10 935 0,007 + 11 0,099 + 0,156,238 + 0;656вз -0,034 4,3 42 =6,14 т/га; Всего за время стояния выпало наилка А 2 - Ао+ Ам 2= 9;3+ 3,2 = 12,5 ц/га,50 004 = 175,2 ц/га о1= М 2 высоте 4,3 м, Для упрощения расчетов счи- талИ, что в пределах каждого слоя Р и К 1 не меняются, Верхний слой соответствует 0,8 Й, средний 0,6 Н и нижний 0,2 Н,Время стояния верхнего слоя 21 сут, среднего 31,5 сут, нижнего 42 сут. М - гп 1+ гл 2+ аз 5,42+ 5,96+ 6,14 ==17,52 т/га - 175,2 ц/га.Прогноэируемую прибавку урожайностй травеетоев участка 2 рассчитывали по фбрмуле Щ математической модели:Потенциальная урожайность участка 2равна: Способ позволяет достоверно определить массу выпаваего наилка на конкретном участке заливного луга, содержание питательных веществ в ней в зависимости от уровня паводковых вод. Поскольку не только в различных поймах, но и в различных хозяйствах луга имеют различное местоположение и различные параметры заливания их паводковыми водами, раэра13 1646520 изон ания а ботанный способ позволяет осуществлятьдифференцированный подход к каждомуконкретному участку луга, что дает возмож-ность анализировать и определять плодородие и, следовательно, урожайность травостоев заливных лугов, валовый сбор кормов с конкретных участков луга, в конкретных хозяйствах,На основании определения массы выпавшего наилка специалисты могут рекомендовать хозяйствам разработать конкретные предложения по кармопроизводству, Например, будет ли обеспечена необходимая урожайность луга за счетпаводковых вод, или в связи с малой массойвыпавшего наилка потребуется дополнительное внесение удобрений для получения нужных урожаев травостоев на заливных лугах.Формула изобретения Способ определения потенциальной урожайности естественных травостаев заливного луга, заключающийся в том, что в год, предшествующий исследуемому, определяют высоту Ь каждого конкретного участка луга над меженью реки, при этом за исходную точку берут уровень меженных вод, затем в год исследования во время весеннего паводка проводят определение максимальной высоты Н паводковых вод над меженью реки и по разности определенных величин Н - Ь рассчитывают высоту паводковых вод над конкретным участком. луга, определяют также удаленность участ. ка от кромки берега реки и время стояния паводковых вод над конкретным участком луга Т, при этом потенциальную урожайность травостоя определяют по сумме урожайности незаливного луга Ао и потенциальной прибавки урожайности А заливного луга, которую рассчитывают. по Формуле К 1 ч Ки 1мгде М - . общая масса наилка, выпавшего конкретном участке луга, т/га, рассчитыемая по формуле: 25 30 35 40 М = в Т 1, т/га,сде Ь - высота паводка на данном участке,т,е. количество горизонтов толщиной в 1 м;1 - номер горизонта;а - масса наилка, выпавшая из единицы объема, в единицу времени на единицуплощади из 1-го горизонта, рассчитываемаяпо математической модели процесса осаждения наилка по формуле:ф 4 ге= в 1= х27 1 где-1,2,3,4 - номера фракций, в которых осаждающиеся частицы имеют следующие диаметры, соответственно, мм: 1,0 -0,2; 0,20 - 0,05; 0,05 - 0,01; 0,010 - 0,001;гп 1 - масса вещества -ой фракции, выпадающая в единицу времени, на единицу площади из единицы объема, т/мг/с;ау - максимальный диаметр частиц в)-ой фракции, мм;а 1,О - минимальный диаметр частиц в)-ой фракции, мм;М - доля частиц)-ой фракции в единицеобьема, ;р - масса частиц всех фракций в единице объема, т/мг/с;р - плотность вещества (наилка), т/м;3,д - вязкость жидкости, т/м /с;гр - плотность жидкости, т/м,;р - ускорение свободного падения,м/с;Т - время стояния 1-го гор та, с;Кн - коэффициент содерж азота внаилке, ;Ки - коэффициент использования азотарастениями иэ почвы, ;Ку - коэффициент расхода азота на фор- .мирование 1 ц сухой массы, т/ц.о о 1 Ю) Ю о) СЧ ЮО СЧ 3 СЧСОО СЧ СЧ М С 3 С СЧ С 4 Ч СЧ СЧ СО Ф СО Ф Ф ооооо Щ о а О ОЪ Ю Ю СЧ О СЭ СО Г 3 О С Фоооо СО Ж СО СО Ю соо Юо СОСЧ ФФ с ФФ СОСО О оОЪ о Ю В .3- СЧО с 3 3 О 3 О сО СО СЧ СЧ СЧ СЧ С 4(О СО СОЮ ООООО ОЪ 4:) о СЧ О О ф х ь Ф О М Ф 3 СО СО 3 Г) фТ Сф) СЧ СЧ СЧО с Е О , Б Ю о 1 333 Ю Ю СЧ Юо СО ССО с 3 СЧ СЧ Сф) Сф) Ф ф 3 СЧ СЧ сч СЧ СЧ О о оо о 33) О о.1 СЧ о Ф Й фФ СЧ Сф) (О Р 3" ГО О) М) ъ О) о о 1 ОЪ Ю О СЧ о о СО 3" 3" Г" - ооооо 3 СЧ о(О - СО СЧ Ф се) :3 цГ Г) 3 ф СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ х2фОщУОф" Оа,.фЩО"с х л ф О, О" Ф Щ с ххххх СЧ С 3 СО СО О ооооХ:СХ СЧ с 3 Ю СО. С 1 ооооО О с Е СС з 1- О Б О О О Б М о о оЮ о Ф.С Ф СГ СЧ с- СЧ СЧ С) СЪ СЧ СЧ.СЧ СЧ СЧ СО О ж СЧ ГЭ Ф СО.3- Л 3 с СЧСЧ СЧСЧ СЧ СЧ СЧ СЧ с О О а О Б Х Ф с Я 1- О З о О Х .Б о Б ф О с Х О З О