СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ТРАВЯНОГО ПОКРОВА НА ПОЙМЕ МАЛОЙ РЕКИ
METHOD FOR TESTING OF GRASS COVER IN FLOODPLAIN OF SMALL RIVER

Изобретение относится к ландшафтам малых рек с естественной растительностью и может быть использовано при биотехнической и биохимической оценке травяного покрова на пойменных лугах и луговинах лесов, в частности, в пределах водоохранной зоны и водозащитной полосы малой равнинной реки и ее притоков. Техническое решение также может быть применено при учете влияния на урожайность и другие свойства травы орографических параметров приречного рельефа. Одновременно могут быть учтены влияния и антропогенных факторов, например гидротехнических сооружений, объектов коммуникаций и продуктопроводов, расположенных внутри водоохранной зоны и водозащитной полосы, а также населенных пунктов и сельскохозяйственных угодий, располагающихся вне водоохранной зоны малой реки.
Известен способ распределения растительности и испытания травяного покрова на пойме реки по академику В.Р.Вильямсу [Мосолов В.П. Многолетние травы и агротехнические основы севооборотов / В.П.Мосолов. - Сочинения. - Том III. - М.: Госсельхозиздат, 1953. - 536 с., с.68], включающий для борьбы с эрозией почвы правильное сочетание древесной растительности с многолетней травянистой растительностью. Лес играет исключительную роль в борьбе с эрозией почвы. На облесенных склонах смыв почвы наблюдается в минимальной степени.
По данным самого академика В.Р.Вильямса [Вильямс В.Р. Собрание сочинений. Том четвертый: Луговодство (1901-1933) / В.Р.Вильямс. - М.: Гос. изд-во сельскохоз. лит-ры, 1949. - 502 с., с.91] на водоразделах в естественных условиях будет господствовать древесная растительность с глубокими корнями. Средняя часть рельефа - элементы склонов, занимающие и по расположению и по свойствам среднее положение между водоразделами и долиной, предоставляют наилучшие условия для развития степной растительности. А нижние части склонов и долины дают наилучшие условия для роста и развития луговой травы. Она достигает здесь такой степени развития, что совершенно подавляет естественное возобновление древесных растений лесных растительных сообществ. Из-за преобладания на пойменных лугах растений микотрофного типа питания даже растения степной травянистой формации не находят здесь условий для своего произрастания.
Таким образом, на склонах пойм малых рек произрастают растения трех формаций - лесной, степной и луговой. При этом почвенный покров представляет функцию растительного покрова, а расчлененность рельефа влияет на изменчивость почвы и растительного покрова.
По мнению В.Р.Вильямса [Вильямс В.Р. Собрание сочинений. Том четвертый: Луговодство (1901-1933) / В.Р. Вильямс. - М.: Гос. изд-во сельскохоз. лит-ры, 1949. - 502 с., с.93-94], как только почва в результате природного процесса эволюции своего растительного покрова лишается полога многолетней травянистой растительности луговой формации, так тотчас она приобретает два существенных признака: она становится бесструктурной и соленосной. Это два существенных признака пустыни, и смысл их, с народно-хозяйственного значения, не подлежит сомнению.
Смысл растениеводства в сельском хозяйстве весьма упрощен человеком по сравнению с природным круговоротом растительности и почвы. Как указывает В.Р.Вильямс [там же, с.94]: «Средняя область склонов рельефа, на которой при нормальном ходе эволюции лугово-лесной эпохи члены степной растительной формации лишь проявляют склонность к преобладанию, поскольку последнее допускается наличностью условий, определяющих возможность их существования, при культуре распахивается и насильственно заселяется исключительно растениями, принадлежащими к степной растительной формации, какими являются все наши однолетние культурные растения».
Далее он отмечает, что под пологом культурных растений распаханные почвы не только не могут накопить новых запасов органического вещества, но неизбежно разрушаются прежние запасы. Этому не может помешать внесение навоза или иного органического удобрения, так как вновь внесенная органика разрушается в течение не более двух лет.
Почва теряет структурные свойства и запасы питательных веществ. Население вынуждено распахивать другие части территории склонов, причем в сторону богатых почв нижних элементов склонов и долин реки.
Структура фитоценозов и распределение растительности поперек реки и ее пойм были рассмотрены В.Р.Вильямсом подробно в книге [Вильямс В.Р. Избранные сочинения / В.Р.Вильямс; ред. В.П.Бушинского. Том III. Научные основы луговодства (1922-1933). - М.: Изд-во АН СССР, 1955. - 1008 с., с.734-747, 898-905].
Недостатком этого способа является низкая точность оценки качества пойменного луга, то есть растительной формации по берегам рек. При этом реки разной крупности имеют не только разницу в гидрометрических свойствах по склонам, но и разные картины биотехнического и биохимического распределения растительных формаций. В итоге по аналогу не удается количественно измерять травяной покров на самом уязвимом прибрежном рельефе речной долины.
Известен также способ измерения травяного покрова на площади водосбора по длине и падению притоков по патенту №2293290, МКИ G01C 13/00, включающий измерение длины притоков и площади водосбора притоков реки, а также падения притоков как разности высот между их истоками и устьями, распределение притоков по отличительным группам по наличию растительного покрова на территориях бассейнов водосбора реки и ее притоков, оценку влияния отличительных орографических особенностей рельефа и ландшафта, расположенных на территории водосбора притоков.
Недостатком является применение измерений только визуальной оценкой площади водосбора в целом у каждого притока по наличию растительного покрова. Поэтому приток малой реки рассматривается целиком по площади водосбора, без разделения по отдельным поперечным временным гидрометрическим створам. Такая оценка пригодна для обширных территорий всей речной сети, но не может быть применена для оценки каждого конкретного пойменного луга вдоль даже одного притока малой реки. Тем самым неточно определяются параметры рельефа отдельного участка реки с расположенным на территории водоохранной зоны реки пойменным лугом. При этом наличие луговой растительности никак не связано с урожайностью травы на постоянных или временных пробных площадках на территории водозащитной полосы и водоохранной зоны малой реки, а это, в свою очередь, не позволяет определить статистические закономерности изменения урожайности травы и продуктивности луговой почвы от влияния гидрологических и рельефных параметров створов реки.
Технический результат - повышение точности измерений по результатам испытаний травяных проб, срезанных с пробных площадок на территории пойменного луга, и повышение функциональных возможностей выявления закономерностей влияния параметров рельефа и антропогенных долговременных воздействий на урожайность луговой травы и продуктивность почвы на пойме малой реки или ее отдельного притока.
Этот технический результата достигается тем, что способ испытания травяного покрова на пойме малой реки, включающий измерение длины притоков и площади водосбора притоков реки, а также падения притоков как разности высот между их истоками и устьями, распределение притоков по отличительным группам по наличию растительного покрова на территориях бассейнов водосбора реки и ее притоков, оценку влияния отличительных орографических особенностей рельефа и ландшафта, расположенных на территории водосбора притоков, отличается тем, что на измеренной по длине и площади водосбора малой реки или ее притока визуально по карте или натурно выделяют участок пойменного луга с испытуемым травяным покровом, затем на этом участке по течению малой реки или ее притока в характерных местах размечают не менее трех гидрометрических створов в поперечном направлении в пределах водозащитной полосы или водоохранной зоны, вдоль каждого гидрометрического створа размечают не менее трех пробных площадок с каждой стороны малой реки или ее притока, после разметки измеряют расстояния от принятого начала координат на одной стороне малой реки или ее притока до центров пробных площадок, кроме этого измеряют высоту расположения центра каждой пробной площадки от поверхности малой реки или ее притока, а после срезки пробы травы подвергают испытаниям и по результатам испытаний выявляют закономерности влияния расстояния вдоль каждого створа, высоты расположения пробных площадок над урезом воды на биофизические и биохимические показатели проб травы, а также проводят оценку влияния отличительных орографических особенностей прибрежного рельефа и расположенных внутри и вне территории водозащитной полосы естественных и антропогенных объектов.
Визуально по карте или натурно выделяют участок пойменного луга с испытуемым травяным покровом до сенокоса.
По течению малой реки или ее притока за естественные характерные места принимают излучины и другие формы руслообразования малой реки или ее притока.
На изучаемом пойменном лугу размечают не менее трех гидрометрических створов в поперечном направлении в пределах водозащитной полосы с расстояниями между ними по течению малой реки или ее притока не более 100-кратной ширины зеркала воды в летнюю межень, а пробные площадки располагают на промежутках не менее чем 10 м между собой и от кромки зеркала воды прибрежных пробных площадок.
Вдоль каждого гидрометрического створа размечают не менее трех пробных площадок с каждой стороны малой реки или ее притока, причем нумерацию пробных площадок проводят от левого берега к правому при нахождении наблюдателя лицом по течению малой реки или ее притока.
После разметки измеряют расстояния от принятого начала координат на одной стороне малой реки или ее притока до центров пробных площадок, при этом начало координат на всех гидрометрических створах от левой кромки зеркала воды примерно в летнюю межень устанавливают примерно на одинаковом расстоянии, например 40-50 и более метров с точностью 0,1 м.
Высоту расположения центра каждой пробной площадки от поверхности малой реки или ее притока измеряют с помощью геодезических приборов с точностью до одного сантиметра, причем измерения этого параметра рельефа в другие сезоны года выполняют по постоянным реперным меткам.
Контуры каждой пробной 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 долговременные колышки снабжают метками с номером учетной площадки и другими учетными данными.
Сущность изобретения заключается в том, что от площади территории водосборного бассейна малой реки по отдельному ее притоку переходят на объект измерений в виде небольшого участка вдоль притока, на котором расположен отдельный пойменный луг. При этом учитывается не вся ширина бассейна до границы водораздела этого притока, а только водозащитная полоса и водоохранная зона. Населенные пункты и сельхозугодия, как правило, расположены вне водооохранной зоны. Поэтому на пойменный луг они оказывают косвенное влияние, а гидротехнические сооружения и мосты транспортных путей и продуктопроводов - прямое влияние. Пойменный луг может быть частями или целиком превращен в сенокосное угодье и/или пастбище. В итоге появляется возможность применения индуктивного подхода в научных изысканиях, по сравнению с дедуктивным подходом по прототипу.
Сущность изобретения заключается и в том, что пробная площадка становится одним многофакторным наблюдением, а множество пробных площадок, распределенных по крайней мере по трем гидрометрическим створам малой реки на участке пойменного луга, становится временным испытательным полигоном. В динамике вегетационного периода и гидрологического года появляется возможность оценки влияния гидрологического режима реки на урожайность травы по множеству точек, измеренных относительно зеркала воды в реке.
Сущность также заключается в том, что, кроме измерений общей длины и падения притока, дополнительно измеряются расстояния между гидрометрическими створами, расстояния между пробными площадками по каждому створу, а также высота расположения центра пробных площадок от поверхности воды примерно в летнюю межень.
Сущность заключается также и в том, что удельная урожайность травы на каждой пробной площадке зависит не только от параметров рельефа относительно уреза воды в реке, но и от прямого и косвенного влияния факторов антропогенных воздействий.
Положительный эффект заключается в том, что по мере увеличения количества пробных площадок на каждой пойме вдоль каждого притока малой реки появляется возможность количественного описания территории водоохранной зоны у всей речной сети в виде цифровой модели. А множество цифровых моделей по результатам испытаний травы на большом множестве временных пробных площадок позволит анализировать динамику поведения травяного покрова речной сети в пространстве водоохранной зоны и водозащитной полосы.
Таким образом, предлагаемое техническое решение обладает существенными признаками, новизной и положительным эффектом. В научно-технической и патентной литературе информационных материалов, порочащих новизну предлагаемого изобретения, не обнаружено.
На фиг.1 приведен конкретный пример расположения водоохранной зоны (границы по наружным линиям) и водозащитной полосы (границы по внутренним линиям) малой реки Ировка, впадающей в реку Илеть и затем в крупную Волгу, около деревни Яндемирово Параньгинского муниципального района Республики Марий Эл; на фиг.2 показана карта и схема расположения трех гидрометрических створов I, II и III на территории водозащитной полосы и водоохранной зоны около деревни; на фиг.3 - схема гидрометрического створа I и координаты измерения высоты расположения центра пробных площадок 1…6 над урезом воды по расстояниям вдоль гидрометрического створа малой реки; на фиг.4 - то же на фиг.3 по створу II пробных площадок 7…12; на фиг.5 - то же на фиг.3 по створу III пробных площадок 13…18; на фиг.6 приведена карта-схема первого створа внутри границ водозащитной полосы реки Ировка в верхней части запруды; на фиг.7 - карта-схема второго створа внутри границ водозащитной полосы около излучины реки; на фиг.8 - карта-схема третьего створа внутри границ водозащитной полосы после запрудной плотины; на фиг.9 показан вид сверху на расположение пробных площадок 1…6 вдоль первого гидрометрического створа относительно линий поверхности воды примерно в летнюю межень; на фиг.10 - то же на фиг.9, вид сверху на расположение пробных площадок 7…12 вдоль второго створа; на фиг.11 - то же на фиг.9, вид сверху на расположение пробных площадок 13…18 вдоль третьего створа реки.
Способ испытания травяного покрова на пойме малой реки с пробных площадок размерами 1,00×1,00 или 0,50×0,50 м, располагаемых поперек пойменного луга малой равнинной реки, включает такие действия.
Вначале визуально изучают травяной покров на данной территории пойменного луга и намечают места с гидрометрическими створами и пробными площадками относительно них поперек малой реки. При этом размечают не меньше трех створов и не меньше трех пробных площадок с каждой стороны малой реки.
До срезания надземной части травы как испытываемых проб отмечают контуры каждой пробной площадки размером 1,0×1,0 или 0,5×0,5 м на месте взятия пробы травяных растений.
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 с тем, чтобы забитые в почву колышки были долговременными, и их снабжают метками с номером учетной площадки и другими данными.
После разметки измеряют расстояния от принятого начала координат на одной стороне малой реки или ее притока до центров пробных площадок, кроме этого измеряют высоту расположения центра каждой пробной площадки от поверхности малой реки или ее притока, а после срезки пробы травы подвергают испытаниям и по результатам испытаний выявляют закономерности влияния расстояния вдоль каждого створа, высоты расположения пробных площадок над урезом воды на биофизические и биохимические показатели проб травы, а также проводят оценку влияния отличительных орографических особенностей прибрежного рельефа и расположенных внутри и вне территории водозащитной полосы естественных и антропогенных объектов.
Визуально по карте или натурно выделяют участок пойменного луга с испытуемым травяным покровом до проведения сенокоса.
По течению малой реки или ее притока за естественные характерные места принимают излучины и другие формы руслообразования малой реки или ее притока.
На изучаемом пойменном лугу размечают не менее трех гидрометрических створов в поперечном направлении в пределах водозащитной полосы с расстояниями между ними по течению малой реки или ее притока не более 100-кратной ширины зеркала воды в летнюю межень, а пробные площадки располагают на промежутках не менее чем 10 м между собой и от кромки зеркала воды прибрежных пробных площадок.
Вдоль каждого гидрометрического створа размечают не менее трех пробных площадок с каждой стороны малой реки или ее притока, причем нумерацию пробных площадок проводят от левого берега к правому при нахождении наблюдателя лицом по течению малой реки или ее притока.
После разметки измеряют расстояния от принятого начала координат на одной стороне малой реки или ее притока до центров пробных площадок, при этом начало координат на всех гидрометрических створах от левой кромки зеркала воды примерно в летнюю межень устанавливают примерно на одинаковом расстоянии, например 40-50 и более метров с точностью 0,1 м.
Высоту расположения центра каждой пробной площадки от поверхности малой реки или ее притока измеряют с помощью геодезических приборов с точностью до одного сантиметра, причем измерения этого параметра рельефа в другие сезоны года выполняют по постоянным реперным меткам.
Способ испытания травяного покрова на пойме малой реки с пробных площадок размерами 1,00×1,00 м, располагаемых поперек малой реки в границах водозащитной полосы с учетом влияния гидротехнических сооружений и населенного пункта, включает такие действия.
Вначале визуально или по карте изучают травяной покров на пойменном лугу и отмечают его расположение относительно речки и других природных, природно-антропогенных и антропогенных объектов. Затем на лугу размечают места взятия проб травы. А для травяного покрова на территории луга намечают по створам реки, располагаемым в характерных местах вдоль течения реки, места с пробными площадками.
После разметки измеряют расстояния от принятого начала координат на одной стороне малой реки или ее притока до центров пробных площадок, кроме этого измеряют высоту расположения центра каждой пробной площадки от поверхности малой реки или ее притока.
Визуально по карте или натурно выделяют участок пойменного луга с испытуемым травяным покровом до проведения сенокоса.
По течению малой реки или ее притока за естественные характерные места принимают излучины и другие формы руслообразования малой реки или ее притока.
На изучаемом пойменном лугу размечают не менее трех гидрометрических створов в поперечном направлении в пределах водозащитной полосы с расстояниями между ними по течению малой реки или ее притока не более 100-кратной ширины зеркала воды в летнюю межень, а пробные площадки располагают на промежутках не менее чем 10 м между собой и от кромки зеркала воды прибрежных пробных площадок.
Вдоль каждого гидрометрического створа размечают не менее трех пробных площадок с каждой стороны малой реки или ее притока, причем нумерацию пробных площадок проводят от левого берега к правому при нахождении наблюдателя лицом по течению малой реки или ее притока.
После разметки измеряют расстояния от принятого начала координат на одной стороне малой реки или ее притока до центров пробных площадок, при этом начало координат на всех гидрометрических створах от левой кромки зеркала воды примерно в летнюю межень устанавливают примерно на одинаковом расстоянии, например 40-50 и более метров с точностью 0,1 м.
Высоту расположения центра каждой пробной площадки от поверхности малой реки или ее притока измеряют с помощью геодезических приборов с точностью до одного сантиметра, причем измерения этого параметра рельефа в другие сезоны года выполняют по постоянным реперным меткам.
До срезания надземной части травы отмечают контуры каждой пробной площадки размером 1,00×1,00 м на месте взятия пробы травяных растений, например, с натянутым между ними шнуром по сторонам пробной площадки, ориентированным вдоль течения малой реки.
Срезанные пробы травы подвергают взвешиванию и другим испытаниям для проведения в последующем биотехнической и/или биохимической оценки пробных площадок. По совокупностям измеренных свойств травяных проб выявляют закономерности их изменения в зависимости от расстояния вдоль каждого створа и от высоты расположения центра пробных площадок от уреза воды примерно в летнюю межень.
Предлагаемый способ прост в практической реализации и позволяет узнать о поведении совокупности травяных проб, а через это о поведении травяного покрова пойменного луга в целом, многие биотехнические и биохимические явления и процессы. Свойства травы по пробам могут стать показателями эффективной экологической оценки любого речного ландшафта и прибрежного рельефа, на котором произрастает трава.