RU2603903C1 - Method of calculating biomass of plants inter-strip space - Google Patents

Method of calculating biomass of plants inter-strip space Download PDF

Info

Publication number
RU2603903C1
RU2603903C1 RU2015139780/13A RU2015139780A RU2603903C1 RU 2603903 C1 RU2603903 C1 RU 2603903C1 RU 2015139780/13 A RU2015139780/13 A RU 2015139780/13A RU 2015139780 A RU2015139780 A RU 2015139780A RU 2603903 C1 RU2603903 C1 RU 2603903C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
biomass
vegetation
plants
day
sampling
Prior art date
Application number
RU2015139780/13A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ольга Васильевна Рулева
Наталья Николаевна Овечко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук" (ФНЦ агроэкологии РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук" (ФНЦ агроэкологии РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук" (ФНЦ агроэкологии РАН)
Priority to RU2015139780/13A priority Critical patent/RU2603903C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2603903C1 publication Critical patent/RU2603903C1/en

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00—Botany in general
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G22/00—Cultivation of specific crops or plants not otherwise provided for

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)

Abstract

FIELD: agriculture.
SUBSTANCE: invention relates to agriculture. Method involves collecting samples of crops in vegetation period at transect perpendicular to forest strip and determination of their biomass. Sampling is performed at least three times throughout measurement period (vegetation period). Biomass of samples is determined by weighing in laboratory conditions, after which biomass of plants M is presented in form of a logistic function and calculated on day of vegetation τ by formula
Figure 00000007
, where M is biomass of plants, g; Mmax is maximum possible biomass of crop, g (depends on grade or hybrid features of plants); τ - day of vegetation; a and b are coefficients, which are calculated by formulae
Figure 00000002
,
Figure 00000003
, where N is number of samples; i is sample number; Mo is biomass of sample, g; τ - day of vegetation at moment of sampling.
EFFECT: method provides more accurate determination of biomass of agricultural plants in space between strips.
1 cl

Description

Изобретение предназначено для использования в области сельского хозяйства и научных исследований при определении и прогнозировании биомассы сельскохозяйственных растений в межполосном пространстве. Может быть использовано в крупных и мелких фермерских хозяйствах с целью рационального ведения производства.The invention is intended for use in the field of agriculture and scientific research in determining and predicting the biomass of agricultural plants in the inter-lane space. It can be used in large and small farms with the goal of rational production.

Известен способ для определения прироста надземной части биомассы растений при помощи устройства, состоящего из вегетационной ванны, в которой размещены держатели растений, бака с питательным раствором, системы периодического подтопления и системы определения веса. Способ основан на изменении уровня при подтоплении конструкции, на которой крепятся растения и которая связана с весовым устройством [1].A known method for determining the growth of the aerial part of the biomass of plants using a device consisting of a vegetation bath, which contains the holders of plants, a tank with a nutrient solution, a system of periodic flooding and weight determination systems. The method is based on a level change during flooding of the structure on which the plants are attached and which is connected with the weighing device [1].

Недостатки способа следующие.The disadvantages of the method are as follows.

1. Для осуществления этого способа требуется громоздкое сооружение.1. To implement this method requires a bulky structure.

2. Способ применим только в лабораторных условиях.2. The method is applicable only in laboratory conditions.

Известен способ определения биомассы растений, включающий измерение относительного изменения плотности пучка γ-квантов. Растительность, биомассу которой определяют, располагают между двумя параллельными рамками, на одной из которых располагают источник γ-квантов, а на другой, по одной линии с источником, являющейся нормалью к рамкам, монтируют детектор γ-квантов и в жестко связанной системе источник-детектор формируют узкий пучок γ-квантов, который с определенным шагом последовательно сканируют в двух взаимно перпендикулярных направлениях с выходом его за контуры биомассы. На каждом шаге определяют локальную поверхностную плотность биомассы. По локальным значениям определяют среднюю поверхностную плотность биомассы. Измерить биомассу в большем объеме можно за счет последовательного сканирования узким пучком всего объема с последующим суммированием полученных результатов [2].A known method for determining plant biomass, including measuring the relative change in the density of the beam of γ-quanta. The vegetation, the biomass of which is determined, is located between two parallel frames, on one of which there is a source of γ-quanta, and on the other, in a line with the source, which is normal to the frames, a detector of γ-quanta is mounted and in a rigidly connected source-detector system form a narrow beam of γ-quanta, which with a certain step are sequentially scanned in two mutually perpendicular directions with its exit beyond the biomass contours. At each step, the local surface biomass density is determined. Local values determine the average surface density of biomass. It is possible to measure biomass in a larger volume due to sequential scanning with a narrow beam of the entire volume with subsequent summation of the results [2].

Недостатки способа: следующие.The disadvantages of the method: the following.

1. Необходимость наличия узкоспециализированного оборудования.1. The need for highly specialized equipment.

2. Необходимость подготовки специалиста для работы с оборудованием или его найм.2. The need to train a specialist to work with equipment or to hire him.

3. При оценке биомассы на большой площади необходимо много последовательных шагов сканирования, что требует много времени и сил.3. When evaluating biomass over a large area, many sequential scanning steps are required, which requires a lot of time and effort.

4. Наличие хотя и низких, но все же доз облучения.4. The presence of although low, but still radiation doses.

Известен способ определения биомассы прямостоящей растительности. С летательного аппарата детектором одновременно регистрируют плотность вертикального потока первичных гамма-квантов и плотность потока рассеянных гамма-квантов от поверхностного слоя земли. По плотности вертикального потока гамма-квантов рассчитывают поток многократно рассеянных на уровне земли, а по отношению последнего к измеряемому потоку многократно рассеянных гамма-квантов, определяют биомассу надземной части леса или другой растительности [3].A known method for determining biomass of upright vegetation. From the aircraft, the detector simultaneously records the density of the vertical flux of primary gamma rays and the flux density of scattered gamma rays from the surface layer of the earth. The density of the vertical flux of gamma-quanta is used to calculate the flux of multiple scattered gamma-quanta, and the biomass of the aboveground part of the forest or other vegetation is determined by the ratio of the latter to the measured flux of multiple-scattered gamma-quanta [3].

Недостатки способа следующие.The disadvantages of the method are as follows.

1. Способ применим только к прямостоящей растительности.1. The method is applicable only to upright vegetation.

2. Способ применим для участков большой площади, и не может быть применен на поле с лесными полосами, когда сельскохозяйственные культуры граничат с деревьями.2. The method is applicable for plots of large area, and cannot be applied on the field with forest belts when crops border trees.

3. Необходимость наличия летательного аппарата и узкоспециализированного оборудования.3. The need for an aircraft and highly specialized equipment.

4. Достаточно большая ошибка в определении биомассы (12-13% и более).4. A sufficiently large error in the determination of biomass (12-13% or more).

Цель настоящего изобретения - расчет и прогноз биомассы сельскохозяйственных культур и повышение точности ее определения.The purpose of the present invention is the calculation and forecast of biomass of agricultural crops and improving the accuracy of its determination.

Поставленная цель достигается следующим образом. Отбор образцов сельскохозяйственных культур проводится на площадках 0,25 м2 по трансекте перпендикулярно лесной полосе не менее трех раз за период вегетации (от начала посева до конца вегетации). Определяется их биомасса весовым методом в лабораторных условиях.The goal is achieved as follows. Crop sampling is carried out on sites of 0.25 m 2 along a transect perpendicular to the forest strip at least three times during the growing season (from the beginning of sowing to the end of the growing season). Their biomass is determined by the gravimetric method in laboratory conditions.

Биомассу растений представляют в виде логистической функцииPlant biomass is represented as a logistic function

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где M - биомасса растений, г; Mmax - максимально возможная биомасса сельскохозяйственной культуры, г (зависит от сорта или гибридных особенностей растения); τ - день вегетации; a и b - коэффициенты, которые рассчитывают по формуламwhere M is the biomass of plants, g; M max - the maximum possible biomass of the crop, g (depends on the variety or hybrid characteristics of the plant); τ is the day of vegetation; a and b are the coefficients that are calculated by the formulas

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

Figure 00000003
,
Figure 00000003
,

в которых N - число образцов; i - номер образца; Mo - биомасса образца, г; τ - день вегетации на момент взятия образца.in which N is the number of samples; i is the number of the sample; M o - sample biomass, g; τ is the day of vegetation at the time of sampling.

Точность прогноза составляет не менее 85%.The forecast accuracy is at least 85%.

ЛитератураLiterature

1. Авторское свидетельство SU 1664178, A01G 7/00, A01G 31/02, G01G 19/00, 23.07.1991.1. Copyright certificate SU 1664178, A01G 7/00, A01G 31/02, G01G 19/00, 07.23.1991.

2. Авторское свидетельство RU 2163064, МПК7 A01G 7/00, 20.01.2001.2. Copyright certificate RU 2163064, IPC7 A01G 7/00, 01.20.2001.

3. Авторское свидетельство SU 1794401, A01G 7/00, G01N 29/00, 15.02.1993.3. Copyright certificate SU 1794401, A01G 7/00, G01N 29/00, 02.15.1993.

Claims (1)

Способ расчета биомассы растений в межполосном пространстве, включающий отбор образцов сельскохозяйственной культуры в период вегетации по трансекте перпендикулярно лесной полосе и определение их биомассы, отличающийся тем, что отбор образцов осуществляют не менее трех раз на протяжении измерительного периода (периода вегетации), биомассу образцов определяют взвешиванием в лабораторных условиях, после чего представляют биомассу растений М в виде логистической функции и рассчитывают ее на день вегетации τ по формуле
Figure 00000004

где М - биомасса растений, г; Mmax - максимально возможная биомасса сельскохозяйственной культуры, г (зависит от сорта или гибридных особенностей растения); τ - день вегетации; а и b - коэффициенты, которые рассчитывают по формулам
Figure 00000005

Figure 00000006

в которых N - число образцов; i - номер образца; Мо - биомасса образца, г; τ - день вегетации на момент взятия образца. A method for calculating plant biomass in the inter-strip space, including sampling of agricultural crops during the growing season along a transect perpendicular to the forest strip and determining their biomass, characterized in that the sampling is carried out at least three times during the measurement period (growing season), the biomass of the samples is determined by weighing in laboratory conditions, after which the plant biomass M is represented as a logistic function and calculated on the vegetation day τ by the formula
Figure 00000004

where M is the biomass of plants, g; M max - the maximum possible biomass of the crop, g (depends on the variety or hybrid characteristics of the plant); τ is the day of vegetation; a and b are the coefficients that are calculated by the formulas
Figure 00000005

Figure 00000006

in which N is the number of samples; i is the number of the sample; M about - the biomass of the sample, g; τ is the day of vegetation at the time of sampling.
RU2015139780/13A 2015-09-18 2015-09-18 Method of calculating biomass of plants inter-strip space RU2603903C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015139780/13A RU2603903C1 (en) 2015-09-18 2015-09-18 Method of calculating biomass of plants inter-strip space

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015139780/13A RU2603903C1 (en) 2015-09-18 2015-09-18 Method of calculating biomass of plants inter-strip space

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2603903C1 true RU2603903C1 (en) 2016-12-10

Family

ID=57776625

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015139780/13A RU2603903C1 (en) 2015-09-18 2015-09-18 Method of calculating biomass of plants inter-strip space

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2603903C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2661829C1 (en) * 2017-01-18 2018-07-19 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук" (ФНЦ агроэкологии РАН) Irrigated agricultural crops yield and productivity evaluation method in the forest-protected landscapes
CN110472189A (en) * 2018-05-11 2019-11-19 北京林业大学 A kind of single-point multiple observations forepart prediction of plant growth method

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090007485A1 (en) * 2007-07-03 2009-01-08 Holland Scientific Sensor-Based Chemical Management for Agricultural Landscapes

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090007485A1 (en) * 2007-07-03 2009-01-08 Holland Scientific Sensor-Based Chemical Management for Agricultural Landscapes

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
РУЛЕВА О.В. Биопродуктивность орошаемых агролесоландшафтов юга Европейской России, автореф. дисс. на соиск. уч. ст. д.с.-х. н., Волгоград, 2005, разосл. 22.08.2005;SU 1817852 A3, 23. 05.1993;RU 2530519 C2, 10.10.2014;RU 2163064 C2, 20.02.2001. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2661829C1 (en) * 2017-01-18 2018-07-19 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр агроэкологии, комплексных мелиораций и защитного лесоразведения Российской академии наук" (ФНЦ агроэкологии РАН) Irrigated agricultural crops yield and productivity evaluation method in the forest-protected landscapes
CN110472189A (en) * 2018-05-11 2019-11-19 北京林业大学 A kind of single-point multiple observations forepart prediction of plant growth method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cammalleri et al. Combined use of eddy covariance and sap flow techniques for partition of ET fluxes and water stress assessment in an irrigated olive orchard
Keramatlou et al. A simple linear model for leaf area estimation in Persian walnut (Juglans regia L.)
Zhao et al. Comparison of dual crop coefficient method and Shuttleworth–Wallace model in evapotranspiration partitioning in a vineyard of northwest China
Perez-Priego et al. Evaluation of eddy covariance latent heat fluxes with independent lysimeter and sapflow estimates in a Mediterranean savannah ecosystem
Tue et al. Carbon storage of a tropical mangrove forest in Mui Ca Mau National Park, Vietnam
Béland et al. On seeing the wood from the leaves and the role of voxel size in determining leaf area distribution of forests with terrestrial LiDAR
Holgate et al. Comparison of remotely sensed and modelled soil moisture data sets across Australia
Mendoza-de Gyves et al. A non-destructive, simple and accurate model for estimating the individual leaf area of kiwi (Actinidia deliciosa)
Donald et al. Using MODIS imagery, climate and soil data to estimate pasture growth rates on farms in the south-west of Western Australia
Alam et al. A refined method for rapidly determining the relationship between canopy NDVI and the pasture evapotranspiration coefficient
Ondrusek et al. A predictive model for estimating rates of primary production in the subtropical North Pacific Ocean
JP4976689B2 (en) Tree soundness evaluation method and tree soundness evaluation apparatus
Vyas et al. Allometric equations for estimating leaf area index (LAI) of two important tropical species (Tectona grandis and Dendrocalamus strictus)
Komatsu et al. Changes in canopy transpiration due to thinning of a Cryptomeria japonica plantation
RU2603903C1 (en) Method of calculating biomass of plants inter-strip space
Thi Phan et al. Method for estimating rice plant height without ground surface detection using laser scanner measurement
Anderson et al. A simple method for field-based grassland curing assessment
An et al. The optimal soil water content models based on crop-LAI and hyperspectral data of winter wheat
JP2006242923A (en) Co2 flux measuring method for forest
Doody et al. A river basin spatial model to quantitively advance understanding of riverine tree response dynamics to water availability and hydrological management
Awal et al. Determination of leaf area index for oil palm plantation using hemispherical photography technique
Townsend et al. Effects of autotrophic biomass and composition on photosynthesis, respiration and light utilisation efficiency for a tropical savanna river
Niu et al. Stemflow temporal dynamics differ significantly between standing live and dead branches of two xerophytic shrub species
JP2011017728A (en) Method for measuring co2 flux of forest
Wood et al. Developing calibration techniques to map crop variation and yield potential using remote sensing

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170919