SU1646520A1

SU1646520A1 - Способ определени потенциальной урожайности естественных травостоев заливного луга

Info

Publication number: SU1646520A1
Application number: SU874350195A
Authority: SU
Inventors: Леонид Леонтьевич Чупров; Амина Летфулловна Чупрова; Сергей Альфредович Эдэрэр
Original assignee: Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Крайнего Севера
Priority date: 1987-12-28
Filing date: 1987-12-28
Publication date: 1991-05-07

Abstract

Изобретение относитс к сельскому хоз йству , в частности к луговому кормопроизводству , и может быть использовано дл определени урожайности естественных травостоев заливных лугов. Наилок, выпавший на заливной луг во врем сто ни паводковых вод, существенно вли ет на урожайность сельскохоз йственных культур. Потенциальную урожайность травостоев заливного луга определ ют по массе наилка, выпавшего из паводковых вод на заливной луг, через показатели высоты сто ни 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 сто ни паводковых вод над конкретным участком луга. В изобретении используют математическую модель процесса осаждени из паводковых вод наилка. 2 табл., 3 ил.

Description

Изобретение относитс к сельскому хоз йству , в частности к луговому кормопроизводству , и может быть использовано дл определени урожайности естественных травостоев заливных лугов.

На фиг. 1 - 3 представлены зависимости местоположени различных луговых участков от характера формировани поймы.

Известно, что наилок, выпавший на заливной луг во врем сто ни паводковых вод, существенно вли ет на урожайность сельскохоз йственных культур.

В год, предшествующий исследуемому, с помощью нивелира определ ют высоту h каждого конкретного участка луга над меженью реки, вл ющегос объектом исследовани . Исходной (нулевой) точкой берут уровень меженных вод.

В год исследовани , во врем весеннего паводка, с помощью реперов и измерительной рейки провод т определение максимальной высоты Н паводковых вод над меженью реки.

Сопоставл полученные показатели высоты Н и h дл каждого участка, наход т высоту уровн паводковых вод Н - h над каждым конкретным участком луга.

Дл получени возможности использовать изобретение дл любой реки и упрощени математических расчетов высоту сто нки паводковых вод Н и ширину поймы L дел т на 5 равных отрезков, которые выражают как: 1.0Н; 0,8Н; 0.6Н; 0,4Н; 0,2Н и 1,OL; 0,8L; 0,6L; 0,4L; 0.2L соответственно.

Тогда ширина поймы рек, равна 3000 - 2400 м, составл ет 1 ,OL; 2400 - 1800 м 0.8L; 1800 - 1200 м 0.6L; 1200 - 600 м 0.4L; 600-Ow 0,2L

Высота паводковых вод, равна 20 - 16м 1,ОН; 16- 12м 0,8Н; 12-8м 0,6Н; 8 - 4 м 0,4Н; 4 - 0 м 0.2Н.

Дл учета распределени наилка в воде в зависимости от высоты паводковых вод

СП

с

о

Јь

о ел

N3 О

над меженью реки и отдаленности участка от кромки берега реки разрабатывают таблицу содержани массы наилка в единице объема p(L,H - h) в дол х от максимального значени р(Ьмакс.Нмакс) (табл.1) и процентного распределени наилка по фракци м в единице объема в зависимости от удалени конкретного участка от русла реки и высоты паводковых вод, т.е. (L,H - h) (табл.2).

Далее, использу приведенную ниже математическую модель процесса осаждени наилка и данные табл. 1 и 2, определ ют скорость выпадени наилка V(a) из единицы объема в единицу времени на единицу площади с характеристиками удалени от русла L и высоты паводковых вод H - h.

Распределение массы-наилка в паводковых водах p(L, H) показано в табл,1. Табл.1 и 2 по сн ютс чертежами. Математическа модель процесса осаждени из паводковых вод органических и минеральных веществ (наилка). Обозначени :

j. 1,2,3,4 - номер фракции (под фракцией понимаютс группы осаждающихс частиц следующих диаметров соответственно , мм: 1,0 - 0,2; 0,2 - 0,05; 0,05 - 0,01; 0,01- 0,001;

aj,i - максимальный диаметр частиц в j-ой фракции, мм;

aj.o минимальный диаметр частиц в j-ой фракции, мм;

kj - дол частиц j-ой фракции в единице объема, %;

k - дол частиц всех фракций в единице объема, %;

С(а) - нормированное количество частиц диаметром j-ой фракции в единице объема , %;

PJ - масса частиц j-ой фракции в единице объема, т/м3;

Р - масса частиц всех фракций в единице объема, т/м3;

V(a) - скорость осаждени частиц диаметром , равным, а, м/с;

mj - масса вещества j-ой фракции, выпадающа в единицу времени на единицу площади из единицы объема, т/м2/с;

m - масса вещества всех фракций, выпадающа в единицу времени на единицу площади из единицы объема, т/га/с;

р - плотность вещества (наилка), т/м3; rj - в зкость жидкости, т/м2с; р - плотность жидкости, т/м ; g - ускорение свободного падени , м/с2. Полагают, что в единице объема перемешивание жидкости равномерное ввиду незначительности объема. Размеры осаждающихс частиц позвол ют рассматривать

процесс осаждени при малых числах Рей- нольдса (Re « 1).

Распределение частиц по диаметрам в единице объема J-ой фракции полагают рав- номерным и р2йьым

cj (а )

1

&1,1 а., о

kjk.

10 Масса частиц j-ой фракции в единице объема выражаетс формулой

Ч-1 cj

aj.o

(a)-pda.

Масса частиц всех фракций в единице объема соответственно равна

20

Р ,.

Величина Р известна. Учитыва , что процесс осаждени протекает при малых 25 числах Рейнольдса, скорость V рассчитывают по формуле Стокса:

30

v-§.ifl/l..

Тогда

mj

81 , 1j, d 3

J cj(a)-/9Vda.

aj .0

Масса вещества всех фракций, выпадающа в единицу времени на единицу площади из единицы объема, равна:

|.

m 2, Щ j 1

45 Вычисл интеграл дл PJ, получают:

Р -ЛРk ki (af, 1 -aj4, о) J 24 (aj.i-aj.o)

50

и, следовательно,

P-tPl-ffit №Г-$:1 1 1/ч j 1 V ai 1 at . О )

}

Из последнего соотношени вычисл ем 24 Р

величину k:

К 1--TJ-J--.

„A (af.i-af.,) % (ai.i-aj.o) k

Подставл в интегральное выражение дл mj значение Cj(a) и V и вычислив интеграл , получают:

$Pg(p-p )

J 1

1 (aj.i-aj.oT

J 1

27

. (afi-af.o) . ± aj.i-aj.o j 27

Далее, суммиру по j, вычисл ют массу вещества всех фракций, выпадающих в единицу времени из единицы объема на единичную площадь:

Ј4 Рд(р-р )

т -- rv, у-- ....У .,- v

m - 2, mJ - 97 Х

f. 1 - af .о) (aj.i-aj.Vj

ki

(1)

$ (af.i-af.c 1 (aj.i-aj.o

°J )

Последн формула позвол ет вычислить массу наилка, выпадающего на заливной луг в единице объема на единичное основание.

Зна врем сто ни паводковых вод рассматриваемого единичного объема воды Т и соответствующие значени Р и kj, можно рассчитать массу наилка, выпавшего на заливной луг за врем Т, где Р вл етс произведением максимальной массы наилка в единице объема на коэффициент из табл.1, соответствующий рассматриваемым параметрам паводка L и Н.

Дл того, чтобы рассчитать массу полного выпадани наилка за врем сто ни паводковых вод, необходимо просуммировать массу выпавшего наилка по горизонтам глубины , т.е. врем сто ни паводковых вод дл горизонтов находитс в пределе от Т до 0.5Т, где Т - максимальное врем сто ни паводка над конкретным участком, а 0,5Т - минимальное.

Дл упрощени расчетов прин то допущение , что в пределах ±100 м значение Р и коэффициенты kj, остаютс посто нными дл любого уровн глубины.

Далее, при наличии данных массы полного выпадени наилка за врем сто ни паводковых вод, рассчитанных вышеуказанным способом, коэффициентов содержани азота в наилке. коэффициентов

использовани растени ми азота из почвы и расхода азота на формирование 1 ц сухой массы, определ ют потенциальную прибавку урожайности естественных травостоев AM за счет массы наилка, выпавшего на конкретном участке луга, по формуле:

KN Ки

100 100

JL

Ку

ц/га, (2)

на

где М - масса наилкз, выпавшего конкретном участке луга, кг/га;

KN - содержание азота в наилке, % ; Ку- расход азота на формирование 1 ц 15 сухой массы, кг/ц;

Ки - коэффициент использовани азота растени ми из почвы. %.

Коэффициенты KN, Кц, Ку наход т по табличным данным агротехнических норм. При 0 этом KN - процент содержани азота в наилке в зависимости от местоположени на поперечном профиле поймы. Так. например , около русла, где выпадают более крупные песчаные и супесчаные частицы наилка, 5 содержание азота ниже и, наоборот, в притеррасной части поймы выпадают более мелкие глинистые и суглинистые частицы наилка, в которых содержитс азота больше .

0 Содержание азота в выпавшем наилке увеличиваетс равномерно по мере удалени участков от русла реки от 0.24 до 0.40%: 0,2L 0,24% 0,28% 0,3% 0,36% 0,40%

5

0,4L 0.6L 0.8L 1,OL

0

5

0

5

Общую потенциальную урожайность конкретного участка определ ют по формуле:

А АО + Ам

где АО - урожайность незаливного луга, известна из предыдущих лет;

AM - потенциальна прибавка урожайности за счет массы наилка, выпавшего на конкретный участок заливного луга.

Незаливной луг - луг, вышедший из сферы затоплени паводковыми водами, т.е. Н паводка в течение последних ТО лет имеет отрицательную величину. Он сопр жен на рельефе с заливными лугами и находитс на одном поперечном профиле поймы.

Урожайность незаливного луга определ ют укосным способом в фазе полного цветени лисохвоста лугового в течение 7 лет, и она составила в среднем 9.5 ± 0,7 ц/га воздушно-сухой массы.

Способ характеризуетс тем, что масса наилка, выпавшего во врем паводка на конкретном участке луга, определ ют через 5 показателей: высоту паводковых вод над меженью реки Н, высоту конкретного участка луга над меженью реки h, высоту паводковых вод над конкретным участком луга Н- п, удаленность участка луга от кромки берега реки L, врем сто ни паводковых вод Т над конкретным участком луга; а потенци- урожайность конкретного участка заливного луга определ ют по сумме урожайности незаливного луга и потенциальной прибавки урожайности за счет наилка, выпавшего на конкретном участке заливного луга: А АО + AM.

П р и м е р 1. Опыт проводили в пойме реки Енисей в 1984 г.

В течение летнего периода 1983г с помощью нивелира было проведено определение местоположени исследуемого участка над меженью в пойме р.Енисей (район пос.Курейка).

Участок располагалс на высоте h 6 м и был удален от кромки берега реки на 0,2L 200 м.

5

0

5

Весной 1984 г в период максимального паводка (24 июн ) был произведен промер паводковых вод над меженью реки, он был равен 17,8м(Н 1,0).

Далее была сопоставлена высота расположени участка с высотой паводковых йод Н - h, т.е. 17,8 м - 6 м 11,8 м, что подпадает под градацию 0,6Н.

Отдаленность участка подпадает под градацию 0,2L.

В журнале регистрации отмечали, а затем просчитали количество суток сто ни паводковых вод над участком (Т, сутки), которое было равно 38 сут.

Использу математическую модель (формула 1), определили массу наилка MI(T) из общей массы воды, выпавшего на участке 1 в расчете на 1 га при параметрах:

1.Отдаленность от кромки берега реки равна 200 м 0.2L.

2.Высота паводковых вод по участкам ,8м 0,6Н.

3.Максимальное врем сто нки паводковых вод над участком 1 Т 38 сут.

mi.10-«PJL

0,064 10

10J

(0.2)6-(0.05)6 т + 0,2-0,05и.™° +

(0,9)4-(0.2)(0,2 )4- (0,05 )4 96 +

0,9-0,2U,un + 0,2-0.05и.о +

(0,05)6-(0.01)В.021Э (0,01)6-(0.001)6.0546 0,05-0.010.219+ 0,01-0.001°-Ь4Ь

(o,o5)4-(o,oi)4 0210 ,fo.ot)4-(o.oonV

0,5-0,01 хи, 0,01-0,001и &м

10 6 0,08 кг/м2 с 0,07 тАа сут из метрового сло .

В этом случае из 3,9-метрового сло за 19 сут выпало (врем сто ни верхнего сло паводка);

(0.9)6-(0.2)6.0 Q (0.2)6-(0.05)6

0.9 -0,20. {/.2-0,05Ъ™

(0.9)4-(0.2)4(0.2 )2- (0.05 )4

0,9-0,20,011+- о,2 -0,05° 18

(0,05)е-(О.ОП6, (0.01)в-(О.ООП6 Q.7f.

0.05-0.010.224+ 1 O.Q -дрен°-575

(0.05)4-(0,01)4 .Q(0,01 )4- (0.001 )4

0,05-0,010.224+ Ь.01-0,001° 575

1500 (0.9)6-(0.2)60.021 + 0,9 - 0,2

mi1 - 0,07 х 19 х 3,9 - 5,2 т/га. 4 0,75 0,64 1500 10

та

27

10J

9164652010

0,08 кг/м2 с 0,07 т/га сут из метрового сло .

Из 3.9-метрового сло за 28,5 суток выпало наилка

ГП22 0,07 х 28,5 х 3,9 7,77 т /га сут.

т 4 КГ6 0.82 0.064 10 1500 тз-27

(0,9)6-(0.2)6()6-(0.05)6.0175

0.9-0.20.022 + 0,2-0.05 (0.9)4-(0.2)42 (0.2)4-(0,05)4.0175

л п ЯТЯV, ТПОП ОС V, I v

л),9 - 0,20,2 - О.Цэ

(0.05)f-(0.01)6.0229 (0.01)6-(0.001)6.0571 0.05-0. + ftOl-0.001u-s 4

-(0.05)4-(0.01)4 . Q229 t (0.01 )4-(0,001 )4. о 571 0.05-0,010..01-0.001° 574

10 0.073 кг/м2. с 0,074 т/га сут из метрового сло ; из 3,9-метрового сло за 38 сут выпало наилка : газ 0.074 х 3,9 х 38 10 97 т/га .

Из всех слоев за врем сто ни паводкание местоположени исследуемого участка

выпало наилка:над меженью в пойме р.Енисей (район

пос.Куремка).

М m 1 + ma + тз 5,2 + 7,77+10.97 30 Участок 2 располагалс на высоте 5 м (h) 23,94 т/га 239.4 ц/гаи был удален от кромки берега р. Енисей

2200M(0,8L).

Прогнозируема потенциальна при-Весной 1984 г в период максимального

бавка урожайности травосто на участке 1паводка (24 июн ) был проведен промер вырассчитана по формуле (2) математической 35 соты паводковых вод над меженью реки, он модели:был равен 17,8 м (Н 1,0).

Далее была сопоставлена высота распод„ м . KN Км . 1 /ложени участка 2 о высотой паводковых

«Mi MI 1(Ю 100 Ку.Ц/гавод(Н-h) 17,8-5-12.8м, котора подпа40 дает под градацию 0,8 Н.

А, - м 0-24 % 20 % 1Отдаленность участка попадает под гра«М1-М1 100 OQ4дациюО,81.

В журнале регистрации отмечали, а за 239,4 ц/га . 20 % хтем просчитывали количество суток сто ни

100 10045 паводковых вод над участком 2 (Г, сут), которое было равно 42 сут.

ХЩ)4а Использу математическую модель

(формула 1), определ ли массу наилка MafO

Потенциальна урожайность участка 1из единицы объема (м3), выпавшего на учаравна:50 стке 2 при параметрах:

AI АО + Ам 9,3+ 2,9 12,2 ц/га,1. Отдаленность от кромки берега реки

равна 2200 м 0.8L

где АО 9,3 ц/га - урожайность траво-2. Высота паводковых вод над участком

стоев незаливного луга, известна по пред- 2 Н - h 12,8м 0,8Н.

ыдущим годам.3. Врем сто ни паводковых вод над

П р и м е р 2. Опыт проводили в поймеучастком 2 Т 42 сут, тогда дл ma: 0.8H реки Енисей в 1984 г. В течение летнего 12,8 м;0,81 2200 м;ТМвкс 42 сут; высоту

периода 1983 г было проведено определе-паводка делили на 3 сло , каждый слой по

11, 164652012

высоте 4,3 м. Д упрощени расчетов счи- Масса наи/жа выпавша из первого

тали, что в пределах каждого сло Р и Kj несло :

мен ютс . Верхний слой соответствует, л„„ „„„ , „„„

0.8Н, средний 0,6Н и нижний 0.2Н.5 К 0 °°7- К2 - 0,088; Кз - 0,244; К 0.661;

Врем сто ни верхнего сло 21 сут, среднего 31,5 сут, нижнего 42 сут.Р - 0,68 0,064

mi 0,148 10 0,68 0,064 15 х

758 0.007 +0,43 0.083 +0.039 0.244 + 0,00001 0.661 935 0,007 + 11 0,088 +0,156 0,244+0,661

0,096 0,66 «0,1 0,66 0.066 кг/м2 с 0,06 т/га сут из первого 4,3-метрового сло .

4

Из 4,3 м за 21 сут выпало:сло :

m , 0,06 4,3 21 5,42 т/га ;Kt 0,007; К2 0,099; Кз - 0,238; «4 - 0,656;

2. Масса наилка, выпавшего из второгоР 0,58 0.064 ;

т2 0,148 0,58 0,064 15 х

758 0.007 4-0,43 0.099+0,039 0.238 10 +0.00001 0.656 10 х935 0,007 + 11- 0,099 + 0,156 0,238 + 0,656

0,082 0.64 0,052 кг/м2 с «0,044 т/га сут ;

Из 4,3 м за 31,5 сут выпало:сло :

та2 0,044 4,3 31,5 5,96 т/га;Ki 0,006; ,12; ,228; ,646;

3, Масса иаилка, выпавшего из 3-го 35Р 0,45 0,64;

тз 0,148 tO 0,45 0.064 15 х

758 0.006 +0.43 0.12 +0,039 0,228 10 2 + 0.00001 0.646 х935 0,006 + 11 0,12 + 0,156 0,228 + 0,646

0,064 0,61 « 0,04 кг/м2 с 0,034 т/га сут . Из 4,3 м за 42 сут выпало:х ( 0,0036 0,2 ): 0,04 3,2 ц/га.

тз3-0,034 4.3 42 6.14 т/га;

Потенциальна урожайность участка 2

Всего за врем сто ни выпало наилка: равна:

М - гтн1 + т22 + гоз3 - 5,42 + 5.96 + 6.14 Аа - А0 + АМ2 9,3 + 3,2 12,5 ц/га.

17,52 т/га 175,2 ц/га.Способ позвол ет достоверно олредеПрогнвэируемую прибавку урожайно-лить массу выпавшего наилка на конкретсти травостоев участка 2 рассчитывали поном участке заливного луга, содержание

формуле (2) математической модели:питательных веществ в ней в зависимости

К к 1 / S5 от уровн паводковых вод. Поскольку не

Ам2 Мг jffi 0% ц/га только в различных поймах, но и в различных хоз йствах луга имеют различное мес036% 20% ,1 175 2 ц/га хтоположение и различные параметры

Ma ) 1СЮ 0,04 заливани их паводковыми водами, разра-1

13

ботанный способ позвол ет осуществл ть дифференцированный подход к каждому конкретному участку луга, что дает возможность анализировать и определ ть плодородие и, следовательно, урожайность травостоев заливных лугов, валовый сбор кормов с конкретных участков луга, в конкретных хоз йствах.

На основании определени массы выпавшего наилка специалисты могут рекомендовать хоз йствам разработать конкретные предложени по кормопроизводству . Например, будет ли обеспечена необходима урожайность луга за счет паводковых вод, или в св зи с малой массой выпавшего наилка потребуетс дополнительное внесение удобрений дл получени нужных урожаев травостоев на заливных лугах .

Claims

Формула изобретени

Способ определени потенциальной урожайности естественных травостоев заливного луга, заключающийс в том, что в год, предшествующий исследуемому, определ ют высоту h каждого конкретного участка луга над меженью реки, при этом за исходную точку берут уровень меженных вод, затем в год исследовани во врем ве- сзннего паводка провод т определение максимальной высоты Н паводковых вод над меженью реки и по разности определенных величин Н - h рассчитывают высоту паводковых вод над конкретным участком луга, определ ют также удаленность участка от кромки берега реки и врем сто ни паводковых вод над конкретным участком луга Т, при этом потенциальную урожайность травосто определ ют по сумме урожайности незаливного луга АО и потенциальной прибавки урожайности Ам заливного луга, которую рассчитывают по формуле

KN JV 100 100 1чу

где М - обща масса наилка, выпавшего на конкретном участке луга, т/га, рассчитываема по формуле;

(

14

М

i

I 1

mi Т|, т/га ,

еде h - высота паводка на данном участке, т.е. количество горизонтов толщиной в 1 м;

I - номер горизонта;

mi - масса наилка, выпавша из единицы объема, в единицу времени на единицу площади из 1-го горизонта, рассчитываема по математической модели процесса осаждени наилка по формуле:

m,|imj.

f

j i(

af..o)

aj. i - aj. о )

kj

20

(ab-af.o) Ј1 (ai.i-aj.o) kj

5

0

5

0

5

где j 1,2,3,4 - номера фракций, в которых осаждающиес частицы имеют следующие диаметры, соответственно, мм: 1,0 - 0,2; 0,20 - 0.05; 0,05 - 0,01; 0,010 - 0.001;

mj - масса вещества j-ой.фракции, выпадающа в единицу времени,на единицу площади из единицы объема, т/м2/с;

8,1 - максимальный диаметр частиц в j-ой фракции, мм;

3j,o - минимальный диаметр частиц в j-ой фракции, мм;

kj - дол частиц j-ой фракции в единице объема, %;

р - масса частиц всех фракций в единице объема, т/м2/с;

р - плотность вещества (наилка), т/м3; . tf- в зкость жидкости, т/м2/с; р - плотность жидкости, т/м3;

а - ускорение свободного падени , м/с2;

TI - врем сто ни 1-го горизонта, с; KN - коэффициент содержани азота в наилке, %;

Ки коэффициент использовани азота растени ми из почвы, %;

Ку - коэффициент расхода азота на формирование 1 ц сухой массы, т/ц.

Таблица 1

Продолжение табл.2

о ел

го О

UO

0,2

Ширина поймы (L) о

0,2

а

0.6

44--ггт -гт;

шлттт/ш

//

-777;

77//////.

7//77//77777777,

Меженный уробень реки Фиг.1

i

SfC

А0 Ч 0.2

Ширина поймы (L)

ол

ZZ

Z

S777/7;

YZZ/ZZZZZZZZ/ZL

V7/7/77,

06

..r..r.,,,,,,

WV7/7S77SJT///S7//jr///////A//7777/A7//////X

У/7//7Л

0.8

V7Z72TT7

,

Н&кенный уро$ень реки Фиг.2

i

Rs

Ширина поймы (L) 0204

US

0.8

77//////.

7777777,

77777

7/////

7777///А

///////Л-.-.-.-.-.-. .- j //////// ////////

06

0.8

W

.r.,,,,,,

/7777/A7//////X

V7Z72TT7

,