СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ПРОБЫ ТРАВЯНЫХ РАСТЕНИЙ Российский патент 2010 года по МПК G01N33/46 A01G23/00 

Текст описания приведен в факсимильном виде.

Изобретение относится к определению качества пробы травяных растений и может быть использовано в экологическом мониторинге лесных и нелесных территорий с травяным покровом. До срезания надземной части травы отмечают контуры пробной или учетной площадки размером 1,0×1,0 или 0,5×0,5 м на месте взятия пробы травяных растений. По мере срезания части пробы травы размещают в сосуд в виде бумажного мешка. После срезки травы со всей площадки бумажный мешок с пробой травы сразу же взвешивают на весах около площадки. После первого взвешивания пробу травы в бумажном мешке размещают на естественную сушку в сухом и безветренном месте. Затем по мере высыхания пробу травы с бумажным мешком многократно взвешивают. По результатам взвешивания без учета массы бумажного мешка устанавливают сроки естественной сушки с момента взятия пробы травяных растений. О качестве травяного покрова судят по биологическому времени достижения пробой травы первого и последующих минимумов массы пробы травы. Использование способа позволяет повысить точность измерений массы пробы растений в динамике естественной сушки и срока продолжительности сушки до влажности воздушно-сухого состояния, а также повысить функциональные возможности сравнения проб травы на учетных площадках по показателям потери влаги в каждой пробе срезанной травы. 9 з.п. ф-лы., 16 ил., 5 табл.

1. Способ определения качества пробы травяных растений, включающий размещение пробы в сосуд по частям с увеличением ее массы, отличающийся тем, что до срезания надземной части травы отмечают контуры пробной или учетной площадки размером 1,0×1,0 или 0,5×0,5 м на месте взятия пробы травяных растений, по мере срезания части пробы травы размещают в сосуд в виде бумажного мешка, после срезки травы со всей площадки бумажный мешок с пробой травы сразу же взвешивают на весах около площадки, а после первого взвешивания пробу травы в бумажном мешке размещают на естественную сушку в сухом и безветренном месте, затем по мере высыхания пробу травы с бумажным мешком многократно взвешивают, причем по результатам взвешивания без учета массы бумажного мешка устанавливают сроки естественной сушки с момента взятия пробы травяных растений и о качестве травяного покрова судят по биологическому времени достижения пробой травы первого и последующих минимумов массы пробы травы.

2. Способ определения качества пробы травяных растений по п.1, отличающийся тем, что контуры площадки размером 1,0×1,0 или 0,5×0,5 м на месте взятия пробы травяных растений отмечают колышками с натянутым между ними шнуром по сторонам пробной площадки, а для многократного взятия проб травы при изучении урожайности травы и сена по нескольким укосам в летний сезон, а также для проведения экологического мониторинга влияния различных природных, природно-антропогенных и антропогенных объектов на травяной покров, превращают пробную площадку в учетную площадку тем, что забитые в почву колышки снабжают метками с номером учетной площадки и другими данными.

3. Способ определения качества пробы травяных растений по п.1, отличающийся тем, что по мере срезания части пробы травы размещают в сосуд в виде бумажного мешка с завязыванием горловины мешка для снижения потерь влаги в пробе травы до ее первого взвешивания, при этом на мешке записывают собственную массу, измеренную до размещения срезанной травы, а для сокращения времени от срезки до первого взвешивания применяют переносные весы для первого взвешивания непосредственно около площадки, точность которых принимают по предварительным поисковым экспериментам так, чтобы погрешность весов была не более одного процента от общей сырой массы срезанной пробы травы при первом взвешивании, а последующие взвешивания выполняются на стационарных электронных весах высокой точности.

4. Способ определения качества пробы травяных растений по п.1, отличающийся тем, что после первого взвешивания пробу травы в бумажном мешке с открытой горловиной размещают на естественную сушку в сухом и безветренном месте под навесом или же на веранде дома, причем место хранения должно быть хорошо проветриваемым и обеспечивающим точное взвешивание пробы травяных растений.

5. Способ определения качества пробы травяных растений по п.1, отличающийся тем, что по мере высыхания пробу травы с бумажным мешком многократно взвешивают в следующем режиме времени:
а) после первого взвешивания не менее трех суток пробу травы взвешивают не менее 10-12 раз в сутки;
б) в течение последующей недели пробу травы взвешивают не менее 5-6 раз в сутки;
в) по мере приближения массы пробы травы к постоянному значению пробу высушиваемой травы в том же бумажном мешке взвешивают не менее одного раза в сутки;
г) после выявления срока сушки до минимальной массы для надежности получения статистических закономерностей изменения массы и показателей пробы травы продолжают взвешивание пробы травы не менее чем один раз в неделю.

6. Способ определения качества пробы травяных растений по п.1, отличающийся тем, что по результатам взвешивания без учета массы бумажного мешка устанавливают сроки естественной сушки с момента взятия пробы травяных растений следующим образом:
а) при погрешности весов в пределах ±1-5 г и размерах площадки не менее 1,0×1,0 м естественную сушку пробы травы проводят продолжительностью не менее трех недель;
б) при погрешности весов менее ±0,1 г и размерах площадки 1,0×1,0 или 0,5×0,5 м для достижения высокой точности статистических закономерностей динамики массы и показателей травы продолжительность естественной сушки принимают не менее четырех недель.

7. Способ определения качества пробы травяных растений по п.5, отличающийся тем, что по мере проведения измерений табличную модель по всем пробам травяных растений на изучаемой территории строят по массе пробы травы без учета массы бумажного мешка, при этом по строкам размещают значения массы пробы травы без учета массы бумажного мешка с указанием времени измерений в первом столбце, причем за нуль начала отсчета времени принимается момент первого взвешивания пробы травы, а по столбцам размещают номера проб травы, причем все пробы взвешивают примерно в одно и то же время по режиму взвешивания в последовательности номеров проб травяных растений.

8. Способ определения качества пробы травяных растений по п.7, отличающийся тем, что по данным измерений массы пробы травы в динамике в виде табличной модели определяют биологическое время первого и последующих минимумов массы пробы травы по снижению значений измеренной массы по столбцам для каждой пробы травы, поэтому биологическое время потери влаги срезанной надземной частью растений по каждой пробе различно и показывает способность удержания влаги данной пробой травы, поэтому по времени достижения пробой травы первого и последующих минимумов массы пробы травы судят о качестве травяного покрова около пробной или учетной площадки.

9. Способ определения качества пробы травяных растений по п.1 или 5, отличающийся тем, что по мере необходимости выявления общих законов динамики потери и удержания влаги срезанной пробой растений идентифицируют математические закономерности динамики потери влаги и достижения воздушно-сухого состояния пробой травы от сырой массы до готового сена воздушно-сухого состояния по нижеследующей формуле:
m=m₁+m₂+m₃+m₄,
m₁=const, m₂=m_в0 exp(-a₁t^a2), m₃=A₁cos(πt/p₁±a₉),
A₁=-a₃exp(-a₄t^a5), p₁=a₆±a₇t^a8,
m₄=A₂cos(π/p₂±a₁₆), A₂=a₉t^a10exp(-a₁₁t^a12), р₂=а₁₃±a₁₄t^a15,
где m - масса пробы травы без учета массы бумажного мешка с одного квадратного метра в динамике естественной сушки (при размерах площадки 0,5×0,5 м для подсчета урожайности травы нужно измеренное значение массы пробы умножить на четыре), г/м²;
m₁ - масса сухого сена или травы воздушно-сухого состояния, г/м²;
m₂ - масса воды в пробе травы в динамике ее высыхания, г/м²;
m₃ - колебательное возмущение еще не умерших клеток срезанной травы, причем энергия сопротивления потере влаги у срезанной надземной части травяных растений снижается по амплитуде со временем; чем больше эта составляющая, то тем биологически качественнее была трава на месте пробной или учетной площадки, после снижения этого колебательного возмущения в дальнейшем в сене происходит изменение массы от влияния температуры и влажности окружающего пробу воздуха, г/м²;
m₄ - по мере высыхания пробы травы колебательная отдача свободной воды клетками травы в начальный период естественной сушки, г/м²;
t - время естественной сушки с момента срезания пробы травы до завершения измерений массы пробы травы, часы или сутки;
m_в0 - масса исходной влаги в травяном покрове, а точнее - масса пробы травы в момент первого взвешивания (между срезкой и взвешиванием проходит несколько минут, что достаточно для испарения значительной массы исходной в траве влаги), поэтому между срезанием и первым взвешиванием должно пройти как можно меньше времени, г;
A₁ - амплитуда (половина) колебательного возмущения клеток и межклеточных пространств пробы срезанной травы, изменяющаяся по закону гибели (спада) капиллярного эффекта межклеточной влаги, г;
A₂ - амплитуда (половина) колебательного возмущения клеток срезанной травы, изменяющаяся по закону стрессового возбуждения (биотехнического закона проф. П.М.Мазуркина) клеточных структур травяных растений, и до своей смерти клетки пытаются реанимировать круговорот влаги и получать минеральные вещества из имеющейся в клетках и межклеточных пространствах влаги, г;
p₁ - период (половина) колебательного возмущения межклеточных пространств на потерю срезанными растениями влаги (не зависит от температуры и влажности атмосферы), часы или сутки;
p₂ - период (половина) колебательного возмущения при предсмертных судорогах клеточных структур срезанных растений на отсутствие обмена питательных веществ и потере во влаге питательных минеральных веществ (не зависит от температуры и влажности атмосферы), часы или сутки;
a₁…a₁₆ - параметры модели динамики массы пробы срезанной надземной части травы в процессе естественной сушки, значения которых зависят от биофизических и иных свойств совокупности травяных растений, попавших в одну пробу с одной пробной или учетной площадки с различных лугов и пастбищ (по этим параметрам сравниваются различные пробы и судят по ним обо всем луге или пастбище, а также судят о влиянии внешних факторов на результаты жизнедеятельности травяного покрова в точке взятия пробы травы).

10. Способ определения качества пробы травяных растений по п.9, отличающийся тем, что для определения показателей динамики естественной сушки травяных растений в одной пробе, удержания и потери ею влаги, выполняют расчеты по следующим показателям динамики:
расчетная влажность W_t срезанной травы без учета волновых возмущений в процессе естественной сушки определяется по формуле
W_t=100m₂/m₁;
расчетная динамическая влажность W_t ^дин срезанной травы с учетом волновых возмущений в процессе естественной сушки вычисляется так:
W_t ^дин=100(m₂+m₃+m₄)/m₁;
максимальная расчетная влажность W_t=0 ^max срезанной травы в пробе без учета волновых возмущений в процессе естественной сушки имеет математическое выражение вида W_t=0 ^max=100m_в0/m₁;
максимальная расчетная влажность W_t=0 ^{дин max} срезанной травы с учетом волновых возмущений в процессе естественной сушки имеет вид
W_t=0 ^{дин max}=100(m_2(t=0)+m_3(t=0)+m_4(t=0))/m₁,
где m_2(t=0)=m_в0,
m_3(t=0), m_в0 - начальные расчетные значения по третьей и четвертой составляющим модели динамики массы пробы травяных растений, г;
общий коэффициент волновой динамичности k процесса естественной сушки пробы травы характеризуется уравнением вида k=(m₃+m₄)/(m₁+m₂);
общий коэффициент k^сушки динамичности процесса высыхания травы до сена (или удержания пробой влаги в клетках) при активном сопротивлении умирающих клеток, а также увлажнения сена при его хранении под навесом от температуры и влажности атмосферы после срока высыхания до готового сена показывается выражением k^сушки=(m₃+m₄)/m₁;
коэффициент динамичности k_c сопротивления пробы травы потерям межклеточной влаги и сохранения (удержания) внутри себя капиллярного эффекта транспортировки питательных минеральных веществ из почвы (эффекта сосущей силы клеток травы на эффект сосущей силы атмосферного воздуха) определяется отношением вида
k_c=m₃/m₁;
коэффициент динамичности k_вл извлечения внутриклеточной воды из срезанной надземной части травы в ходе естественной сушки из-за сопротивления клеток растений вымиранию на начальных этапах естественной сушки пробы травы определяется формулой
k_вл=m₄/m₂.