Способ определения толщины гумусного слоя почвенного покрова

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при оценке неоднородности почвенного покрова полей сельскохозяйственного назначения. Способ включает разбивку поля на полосы, регистрацию силы сопротивления почвы рабочему органу, проходящему вдоль полос на глубине основной обработки почвы, бурение скважин на проходах рабочего органа в точках с максимальным и минимальным значениями силы сопротивления почвы рабочему органу, измерение толщины гумусного слоя в скважинах и вычисление средних коэффициентов обратной зависимости толщины гумусного слоя относительно силы сопротивления почвы рабочего органу. Затем вычисляют по этим коэффициентам и силам сопротивления почвы рабочему органу толщины гумусного слоя в ряде точек каждого прохода рабочего органа с последующим построением кривых распределения толщины гумусного слоя. Разбивку поля на полосы начинают с его разделения на две равные по ширине полосы, одну из которых опять делят на две равные по ширине полосы и продолжают разделение поля по той же зависимости а_i=L/2ⁱ, где а_i - ширина каждой из двух полос, полученных при i-м разделении одной из двух полос шириной a_i-1, полученных при (i-1)-м разделении; L - ширина поля. При этом после каждого образования двух полос шириной а_i производится регистрация сил сопротивления почвы рабочему органу при его проходе по границе разделения этих полос. После каждого, начиная со второго прохода рабочего органа, проводят статистическую проверку по критерию согласия Колмогорова двух сопоставляемых выборок значений сил сопротивления почвы рабочему органу, одна из которых получена на границе разделения полос шириной а₁, а другая - на границе разделения полос шириной а_i, до образования полос шириной а_n, при которых обнаружится отсутствие статистически значимого различия сопоставляемых выборок значений сил сопротивления почвы рабочему органу. После этого заканчивают разбивку поля на полосы шириной а_n. Предлагаемая технология разбивки поля на полосы исключает необоснованно высокую трудоемкость и обеспечивает достоверность оценки результатов. 1 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам оценки неоднородности почвенного покрова полей сельскохозяйственного назначения.

Известен способ определения толщины гумусного слоя почвенного покрова, содержащий разбивку поля на полосы, регистрацию силы сопротивления почвы рабочему органу, проходящему вдоль полос на глубине основной обработки почвы, бурение скважин на проходах рабочего органа в точках с максимальным и минимальным значением силы сопротивления почвы рабочему органу, измерение толщины гумусного слоя в скважинах для вычисления средних коэффициентов обратной зависимости толщины гумусного слоя относительно силы сопротивления почвы рабочему органу и вычисление по этим коэффициентам и силам сопротивления почвы рабочему органу толщины гумусного слоя в ряде точек каждого прохода рабочего органа с последующим построением кривых распределения толщины гумусного слоя [1].

Недостатком известного способа является его высокая трудоемкость при выборе необоснованно узких полос при разбивке поля ввиду чрезмерного количества проходов рабочего органа, а при выборе необоснованно широких полос - низкая точность характеристик изменения толщины гумусного слоя в поперечном полосам поля направлении.

Кроме того, при выборе необоснованно узких полос, требующих чрезмерного времени для проходов рабочего органа, снижается вероятность завершения проходов до возможного выпадения атмосферных осадков, которые вызовут искажение результатов регистрации силы сопротивления почвы рабочему органу.

Задачей изобретения является повышение точности результатов способа, исключение необоснованно высокой его трудоемкости.

Предлагаемый способ, как и известный, содержит разбивку поля на полосы, регистрацию силы сопротивления почвы рабочему органу, проходящему вдоль полос на глубине основной обработки почвы, бурение скважин на проходах рабочего органа в точках с максимальным и минимальным значением силы сопротивления почвы рабочему органу, измерение толщины гумусного слоя в скважинах для вычисления средних коэффициентов обратной зависимости толщины гумусного слоя относительно силы сопротивления почвы рабочему органу и вычисление по этим коэффициентам и силам сопротивления почвы рабочему органу толщины гумусного слоя в ряде точек каждого прохода рабочего органа с последующим построением кривых распределения толщины гумусного слоя. В отличие от известного в предлагаемом способе разбивку поля на полосы начинают с разделения на две равные по ширине полосы, затем одну из полученных полос опять делят на две равные по ширине полосы и продолжают разделение по той же зависимости a_i= L/2ⁱ, где a_i - ширина каждой из двух полос, полученных при i-м разделении одной из двух полос шириной а_i-1, полученных при (i-1)-м разделении; L - ширина поля.

При этом после каждого образования двух полос шириной a_i производится регистрация сил сопротивления почвы рабочему органу при его проходе по границе разделения этих полос. Причем после каждого, начиная со второго прохода рабочего органа, проводят статистическую проверку по критерию согласия Колмогорова двух сопоставляемых выборок значений сил сопротивления почвы рабочему органу, одна из которых получена на границе разделения полос шириной a₁, а другая на границе разделения полос шириной a_i. И так до образования полос шириной a_n, при которых обнаружится отсутствие статистически значимого различия сопоставляемых выборок значений сил сопротивления почвы рабочему органу. После чего заканчивают разбивку поля на полосы шириной a_n.

Техническим результатом изобретения является получение оптимальной для достоверности способа плотности распределения значений толщины гумусного слоя в поперечном полосам поля направлении. Что и решает задачу изобретения.

Отличительные признаки изобретения находятся в следующей причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом.

На чертеже показана схема разделения поля на полосы и проходы рабочего органа при определении оптимальной для разбивки поля ширины полос.

Способ осуществляется следующим образом. Поле первоначально делят на две равные полосы шириной a₁= L/2, затем одну из этих двух полос делят на две полосы шириной a₂=L/2². После этого производят I и II проходы рабочего органа по границам разделения полос на глубину основной обработки почвы, принятой для данной климатической зоны, с одновременной регистрацией сил сопротивления почвы рабочему органу. И по расположенным в каждом проходе с равным интервалом значениям сопротивления почвы рабочему органу получают два ряда чисел - две выборки, по которым проводят статистическую проверку на принадлежность их к одной генеральной совокупности. Выдвигаются две гипотезы: различие между двумя рядами чисел статистически не значимое (нулевая гипотеза) и различие между этими рядами чисел статистически значимое (альтернативная гипотеза). Если принимается нулевая гипотеза, то статистическую проверку заканчивают. Если же принимается альтернативная гипотеза, то полосу шириной a₂ делят на две полосы шириной a₃=L/2³ и производят III проход рабочего органа опять же (и далее) на упомянутой глубине и с одновременной регистрацией силы сопротивления почвы рабочему органу, после чего также проводят статистическую проверку двух рядов чисел (значений величины сопротивления почвы рабочему органу), соответствующих теперь I и III проходам. Если опять и далее принимается альтернативная гипотеза, то последовательно уменьшают ширину полосы по зависимости a_i=L/2ⁱ, где a_i - ширина каждой из двух полос, полученных при i-м разделении одной из двух полос шириной a_i-1, полученных при (i-1)-м разделении; L - ширина поля.

Последовательное уменьшение ширины полос проводят до тех пор, пока не будет достигнута нулевая гипотеза при n-ом проходе рабочего органа. После чего заканчивают разбивку поля на полосы шириной a_n. При этом в каждом случае статистическую проверку проводят по критерию Колмогорова [2]. Приемлемость этого критерия в отличие от непригодности других известных критериев для статистической проверки по предлагаемой последовательности уменьшения ширины полос состоит в том, что не требуется нормальности распределения каждого из двух рассматриваемых рядов чисел. Кроме того, критерий Колмогорова является интегральным критерием, учитывающим все возможные отклонения от гипотезы об идентичности двух совокупностей. Ограничение этого критерия состоит в том, что количество чисел в каждом ряду должно быть не менее 50. Расчет по критерию согласия Колмогорова проводят следующим образом. Первоначально данные двух сравниваемых рядов чисел ранжируют по возрастающей (располагают в ряд от наименьшего до наибольшего значений). После этого определяют частоту (количество повторений каждого измерения), накопленную частоту (последовательное суммирование частот по возрастающей), затем находят накопленную частость (отношение накопленной частоты к количеству измерений в ряду). Вслед за тем определяют разность накопленных частостей между двумя рядами измерений и находят наибольшую по абсолютной величине разность накопленных частостей. Далее, наибольшую разность накопленных частостей D сравнивают со значением где λ - значение критерия Колмогорова при заданном уровне значимости (выбирается в пределах 0,95... 0,99); n₁, n₂ - объемы выборок соответственно для первого и второго рядов чисел.

Если выражение справедливо, то при сравнении двух рядов чисел (двух выборок) принимается альтернативная гипотеза, в противном случае принимают нулевую гипотезу. После принятия нулевой гипотезы при n-м проходе рабочего органа заканчивают разбивку поля на полосы шириной a_n и производят проходы рабочего органа вдоль полос (по границе разделения этих полос) на глубине основной обработки почвы, принятой для данной климатической зоны. При этом регистрируют силы сопротивления почвы рабочему органу, а затем бурят скважины в двух точках каждой полосы, в которых значения силы сопротивления почвы рабочему органу максимально и минимально. После этого вычисляют средние коэффициенты обратной зависимости толщины гумусного слоя относительно силы сопротивления почвы рабочему органу по формуле
где К_i - средний коэффициент обратной зависимости толщины гумусного слоя относительно силы сопротивления почвы рабочему органу;
измеренные значения толщины гумусного слоя в двух точках i-й полосы;
сила сопротивления почвы рабочему органу в двух точках i-й полосы, зарегистрированная измерительным устройством.

Далее определяют толщину гумусного слоя в ряде точек каждой полосы по формуле
h_ji=K_ji/F_ji,
где h_ji - толщина гумусного слоя в j-й точке i-й полосы;
F_ji- сила сопротивления почвы рабочему органу в j-й точке i-й полосы, зарегистрированная измерительным устройством.

По значениям этих сил строят кривые распределения толщины гумусного слоя по полосам поля.

Применение данного способа обеспечивает оптимальную плотность точек кривых распределения толщины гумусного слоя почвенного покрова, что исключает необоснованно высокие трудовые затраты на их построение, обусловливает достоверность результатов.

Источники информации
1. Патент РФ 2143112. Способ определения толщины гумусного слоя почвенного покрова (прототип).

2. Дунин-Барковский И.В., Смирнов Н.В. Теория вероятностей и математическая статистика в технике. - М.: ГТТИ, 1955, с. 331...334.

Формула изобретения

Способ определения толщины гумусного слоя почвенного покрова, содержащий разбивку поля на полосы, регистрацию силы сопротивления почвы рабочему органу, проходящему вдоль полос на глубине основной обработки почвы, бурение скважин на проходах рабочего органа в точках с максимальным и минимальным значением силы сопротивления почвы рабочему органу, измерение толщины гумусного слоя в скважинах для вычисления средних коэффициентов обратной зависимости толщины гумусного слоя относительно силы сопротивления почвы рабочего органу и вычисление по этим коэффициентам и силам сопротивления почвы рабочему органу толщины гумусного слоя в ряде точек каждого прохода рабочего органа с последующим построением кривых распределения толщины гумусного слоя, отличающийся тем, что разбивку поля на полосы начинают с его разделения на две равные по ширине полосы, затем одну из полученных полос опять делят на две равные по ширине полосы и продолжают разделение по той же зависимости а_i=L/2ⁱ, где а_i - ширина каждой из двух полос, полученных при i-м разделении одной из двух полос шириной a_i-1, полученных при (i-1)-м разделении; L -ширина поля, при этом после каждого образования двух полос шириной а_i производится регистрация сил сопротивления почвы рабочему органу при его проходе по границе разделения этих полос, причем после каждого, начиная со второго прохода рабочего органа, проводят статистическую проверку по критерию согласия Колмогорова двух сопоставляемых выборок значений сил сопротивления почвы рабочему органу, одна из которых получена на границе разделения полос шириной а_i, а другая - на границе разделения полос шириной а_i, и так до образования полос шириной а_n, при которых обнаружится отсутствие статистически значимого различия сопоставляемых выборок значений сил сопротивления почвы рабочему органу, после чего заканчивают разбивку поля на полосы шириной а_n.

РИСУНКИ

Рисунок 1