Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

Охрана и защита, обустройство, индикация и тести-рование природной среды. Сборник статей студентов, аспирантов и преподавателей: Научно-учебное издание

Мазуркин П. М.,

ВЛИЯНИЕ СТВОРА РЕКИ НА УРОЖАЙНОСТЬ ПАСТБИЩА (П.М. Мазуркин, Н.В. Петрова, бакалавриат (ПО-41))

Если вдоль течения реки заложить створы наблюдений, то появляется возможность геодезической привязки центров временных пробных площадок с луговой травой. Тогда расстояние  от центра крайней на левом брегу малой реки площадки становится объясняющей переменной, а удельная масса m проб срезанной с площадок в 1 м² вдоль створа наблюдений становится показателем урожайности, в нашем НИРС - прируслового пастбища.

На рисунке 1 показан график трендовой модели удельной массы срезанной надземной части травы по формуле

.                 (1)

Рис. 1. Урожайность пастбища вдоль первого створа наблюдений по модели (1)

График на рисунке 1 показывает, что на левом берегу малой реки (четыре пробные площадки) урожайность пастбища гораздо ниже по сравнению с правым берегом (четыре площадки). По берегам реки наблюдается волна возмущения с максимумом амплитуды удельной массы до 35 г/м². Эти остатки после формулы (1) составляют не более 3,5% погрешности от всей массы срезанной травы. Поэтому формула (1), даже без учета волновой составляющей, заменяет табличную модель по первому створу наблюдений. Конструкция модели (1) оказалась применимой и к остальным створам наблюдений.

По второму наблюдений была получена (рис. 2) закономерность

.              (2)

Рис. 2. Урожайность пастбища вдоль второго створа наблюдений по модели (2)

На правом берегу происходит импульсный рост продуктивности травяного покрова. При этом конструкция модели не изменилась, а изменился только знак перед второй составляющей у модели (2).

В третьем створе измерений (рис. 3) получилась закономерность

.              (3)

Рис. 3. Урожайность пастбища вдоль третьего створа наблюдений по модели (3)

Конструкция общей закономерности осталась та же, но снизилось количество компонент (  и ) общего уравнения типа

,                   (4)

где  - удельная масса пробы на первой площадке,  - параметры общей статистической модели типа (4). Здесь первая составляющая является законом экспоненциального роста значений изучаемого показателя, а вторая составляющая показывает стрессовое возбуждение от влияния рельефа по створу реки. Резкие колебательные изменения в урожайности пастбища происходят из-за антропогенного влияния на травяной покров пойменного луга, превращенный людьми в пастбище.

Вдоль четвертого створа наблюдений (рис. 4) получили формулу

.             (5)

Рис. 4. Урожайность пастбища вдоль четвертого створа наблюдений по модели (5)

На этом створе река оказала негативное влияние на удельную массу у проб травяных растений. При этом на рисунке 4 колебание урожайности пастбища заметно не только на кромке левого берега реки Арборка, но и далее 100 м от кромки правого берега.

Если учитывать расстояние L от кромки берега, то оказалось, что урожайность пастбища больше зависит от мозаичности травяного покрова, чем от влияния самой реки. При этом по каждой левой и правой частям створов были получены фрагменты биотехнического закона.

Поэтому приведем среднестатистическую модель (рис. 5) для всех 38 проб травы на девяти береговых биологических трансектах прируслового пастбища, начинающихся ( ) от кромки береговой линии.

После структурно-параметрической идентификации биотехнического закона проф. П.М. Мазуркина было получено уравнение вида

,                (6)

хотя коэффициент корреляции составляет всего 0,276.

Рис. 5. Урожайность пастбища по всем пяти створам по модели (6)

По мере удаления от кромки берега, как видно из рисунка 5, причем вне зависимости от левой или правой стороны малой реки, урожайность пастбища медленно снижается. Однако на некотором расстоянии происходит возбуждение роста и развития травяных растений, которое, как мы покажем в дальнейшем, зависит от высоты расположения пробной площадки над водной поверхностью.

Разделение массива данных на левую (22 пробы) и правую (16 проб) сторону реки (рис. 6) дает волновые составляющие.

Левая сторона реки Арборка	Правая сторона реки Арборка

Рис. 6. Графики изменения удельной массы травы с расстоянием от кромки берега

Анализ показал, что правая сторона малой реки получила две волновые составляющие, показывающие мозаичность травяного покрова. Левая сторона реки характеризуется более спокойным поведением травяных растений. Поэтому в последующих экспериментах биологический трансект нужно заложить на левой стороне, и, как показало сравнение створов наблюдений, вдоль четвертого створа от кромки берега.

Мозаичность луга на правой стороне реки определяется третьей составляющей (рис. 7) в виде волновой функции

,               (7)

, ,

где A - амплитуда (половина), p - период (половина) колебания.

Рис. 7. График волнового изменения массы пробы на первой мозаике от кромки берега

По графику на рисунке 7 земельный участок (6 площадок) шириной около 16 м вдоль четырех створов определяется импульсным поведением по урожайности пастбища. При этом мозаичность с удалением от берега учащается.

Еще одна группа из сем пробных площадок (рис. 8) дала формулу

,            (8)

,

.

Рис. 8. График волнового изменения массы пробы на второй мозаике от кромки берега

Если первая мозаика суживается с периода в 2× 43,33 = 86,7 м, то вторая мозаика луга, наоборот, успокаивается от 2× 1,66 =3.3 м и далее к границе водоохраной зоны малой реки.

От первого створа расстояние  изменяется до 1450 м. Влияние (рис. 9) параметра участка реки подчиняется общей формуле (4) в виде

.                    (9)

Рис. 9. График влияния расстояния вдоль течения реки на массу пробы травы

Наибольшая изменчивость урожайности пастбища видна на четвертом створе, что и позволяет точнее идентифицировать биотехнические закономерности в зависимости от параметров рельефа.

Для уточнения структуры мозаичности растительного покрова по одному створу на одном берегу реки необходимы не менее 20-25 пробных площадок. При изучении компонентного распределения видового состава растений на каждой пробной площадке придется заложить площадки размерами не менее 2,00 ×2,00 м, если на переносных весах с ценой деления 5 г будут взвешиваться травяные пробы с погрешностью ±2,5 г [1, 2].

На временных пробных площадках 1,0 ×1,0 м видовой состав травяных растений пастбища можно изучать на переносных весах с ценой деления 1 г или с погрешностью измерений не более ±0,5 г.

Литература

1. Михайлова, С.И. Ландшафтно-экологическая роль пойменного луга малых рек лесостепной зоны Республики Марий Эл / Автореф. ... канд. с.-х. наук. - Саратов: СарГАУ, 2009. - 20 с.
2. Мазуркин, П.М. Биотехническая оценка пойменного луга / П.М. Мазуркин, С.И. Михайлова. - М.: Изд-во «Академия естествознания», 2009. - 279 с.