Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Агропромышленность arrow Обработка почвы как фактор регулирования почвенного плодородия

К разработке математической модели плодородия

обыкновенного чернозема

На основе множественного регрессионного анализа получено уравнение линейной регрессии, описывающее зависимость урожайности культур в севообороте от комплекса микробиологических, биохимических и агрохимических свойств пахотного слоя, которое можно считать блоком математической модели плодородия обыкновенного чернозема. Анализ уравнения показывает, что продуктивность растений при различных способах обработки наиболее сильно зависит от процессов мобилизации азота. Сравнение стандартизированных коэффициентов регрессии свидетельствует, что сила воздействия нитратного азота на обыкновенном черноземе в три раза выше, чем подвижного фосфора. Оптимизация условий плодородия пахотного слоя при механической обработке почвы - это часть общей проблемы оптимизации среды обитания культурных растений. При этом модель чернозема с оптимальными параметрами свойств может служить своеобразным эталоном, обеспечивающим высокую продуктивность растений и одновременно высокую рентабельность факторов интенсификации земледелия.

Корреляционный анализ экспериментальных данных за 1974-1981 годы (табл. 34), полученных в стационарном опыте по изучению эффективности различных способов и глубины обработки почвы в 10-польном севообороте НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева, предшествовал выяснению связи между урожайностью сельскохозяйственных культур и комплексом агрохимических, микробиологических и биохимических свойств почвы.

На основе метода парных корреляций проведена оценка состояния плодородия обыкновенного чернозема при длительном применении отвальной обработки на разную глубину, рыхлении плугом без отвалов и плоскорезной обработке.

34. Расчеты Ь-коэффициентов (1974-1981 гг.)

Фактор

Коэффициенты чистой регрессии

Среднее

квадратиче

ское

отклонение

Отношение

Ь

коэффи

циенты

Общее количество микроорганизмов

0,12

9,26

0,4568

0,0548

МПА

-0,09

3,67

0,1811

-0,0163

КАА

0,02

5,02

0,2477

0,0050

Актиномицеты

1,38

1,16

0,0572

0,0789

Целлюлозоразлага

ющие

0,08

51,54

2,5427

0,2034

Нитрификаторы

12,38

0,13

0,0064

0,0792

Азотобактер

+0,17

41,95

2,0696

0,3518

Фосфатаза

-0,03

41,72

2,0582

-0,0617

Каталаза

0,18

7,80

0,3848

0,0693

Аминокислоты

-16,84

0,048

0,0024

-0,0404

Клетчатка

-0,10

3,79

0,1870

-0,0187

о

и

0,16

3,32

0,1638

0,0262

Гуминовые кислоты

6,38

0,049

0,0240

0,1531

Ш4

0,66

3,01

0,1485

0,0980

N03

0,58

3,73

0,1840

0,1067

р205

-0,54

1,25

0,0617

-0,0333

Результаты исследований позволяют сопоставить и сделать заключение о сравнительной силе воздействия каждого из включенных в модель факторов на урожайность сельскохозяйственных культур с учетом их вариабельности.

Анализ Ь-коэффициентов показывает, что наиболее существенными модифицирующими факторами при различных способах обработки являются: численность азотобактера и целлюлозоразлагающих микроорганизмов; содержание подвижных гуминовых кислот, нитратного и аммиачного азота и нитрификаторов. При увеличении каждого из названных факторов на одно среднее квадратическое отклонение урожайность увеличивается на Ь-коэффициент своего квадратического отклонения при условии постоянства других факторов.

Уравнение множественной регрессии с использованием Ь-коэффи-циентов имеет следующий вид:

У = 20,27 + 0,0548Х, - 0,0163Х, + 0,0050Х3 + 0,0789Х4 +0,2034Х5 + 0,0792Х6 + 0,3518Х7 - 0,0617Х8 + 0,0693Х9 - 0,0404ХШ - 0,0187ХИ + 0,0262Х12 + 0,1531Х13 + 0,0980Х14 +0,1067Х15 - 0,0333Х16 .

Сопоставление коэффициентов чистой регрессии уравнения и стандартизированных коэффициентов показывает, что Ь-коэффициенты дают более правильное представление о влиянии каждого фактора на изменение урожайности. Так, коэффициенты чистой регрессии свидетель-сгвуют о более сильном модифицирующем воздействии нитрифицирующих микроорганизмов в сравнении с клетчатковыми. Однако сопоставление Ь-коэффициентов показало, что более сильное воздействие оказывает численность целлюлозоразлагающих микроорганизмов, поскольку их развитие непосредственно зависит от наличия подвижных форм азота. Численность нитрификаторов связана, конечно, с содержанием минеральных форм азота в пахотном слое почве, однако коэффициент корреляции невысокий (г = 0,40 при п - 2 = 40). Судя по регрессионному уравнению, вариации нитратного азота и подвижного фосфора вызывают практически одинаковые изменения в урожайности культур, а Ь-коэффициенты показывают, что сила воздействия нитратного азота на обыкновенном черноземе при различных обработках в три раза выше, чем подвижного фосфора, то есть урожайность культур наиболее сильно зависит от процессов мобилизации азота, причем нитратный азот играет более существенную роль в формировании продуктивности растений, чем аммиак. Это происходит потому, что нитрификационные процессы в обыкновенном черноземе более чувствительны к воздействию механических обработок на почву (табл. 34).

Метод парных корреляций дает возможность оценить направление и степень связи урожайности только с одним каким-либо показателем и не позволяет судить о количественном изменении результативного признака от факториального. Вместе с тем известно, что элементы плодородия действуют на урожайность не порознь, а в тесной взаимосвязи друг с другом взаимоперекрещивающихся и в разной степени связанных между собой причинных факторов. Причем с изменением величины одного фактора меняются значения других показателей.

В связи с этим нами использован метод множественного регрессионного анализа, где выявлена связь урожайности с несколькими показателями, что позволило оценить влияние каждого из изучаемых факторов на формирование урожая. В соответствии с результатами корреляционного анализа на ЭВМ «Мир» были разработаны уравнения линейной регрессии, которые можно считать блоками математической модели плодородия обыкновенного чернозема в силу того, что они описывают зависимость урожайности сельскохозяйственных культур от микробиологических, биохимических и агрохимических свойств пахотного слоя. Оптимальным оказалось уравнение:

У = 41,5 + 0Д2Х, - 0,09Х2 + 0,02Х3 + 1,38Х4 + 0,08Х3 + 12,38Х6 + 0,17Х7 - 0,03Х8 + 0,18Х9 - 16,84Х10 - 0,10Х„ + 0,16Х12 + 6,38Х13 +0,66Хн + 0,58X15- 0,54Х16, (табл. 34), где Хг общее количество микроорганизмов; Х2 - аммонифицирующие микроорганизмы; Х3 - микроорганизмы, усваивающие минеральные формы азота; Х4 - актиномицеты; Х5 - целлюлозоразлагающие; Х6 -нитрификаторы Х7 - азотобактер; Х8 -активность фосфатазы; Х9 - активность каталазы; Х]0 - аминокислоты; Хп - скорость разложения клетчатки; Х(2 - выделение углекислоты; Х]3 - подвижные гуминовые кислоты, Х[4 — аммиачный азот; Х]5 - нитратный азот; Х]6 — подвижный фосфор.

Расчеты урожайных данных, проведенных по полученному регрессионному уравнению, как по отдельным вариантам в различные годы, так и по всем изучаемым способам обработки дают результаты близкие к фактической урожайности (табл. 35). Это свидетельствует о том, что выбранное линейное уравнение довольно хорошо описывает зависимость урожайности культур от комплекса изучаемых свойств обыкновенного чернозема при различных способах обработки и может быть использовано при разработке полной математической модели его плодородия.

Разные единицы измерения независимых переменных, включенных в уравнение, указывают на относительную эффективность отдельных факторов и без учета вариабельности не дают возможности непосредственно сопоставить коэффициенты регрессии, что необходимо знать для оценки сравнительной силы воздействия каждого фактора на урожайность. Для более полной оценки факторов нами использованы их Ь-коэффициенты, которые показывают, на какую величину среднеквадратического отклонения изменится результирующий показатель с изменением величины каждого фактора на одно среднеквадратичное отклонение (табл. 35).

35. Отклонение расчетной урожайности от фактической, %

Вариант

Годы

1974

1975

1977

1979

1980

1981

Вспашка на 20-22 см

7,2

0,2

25,1

1,0

39,2

9,5

То же на 25-27 см

2,3

6,3

25,8

10,3

23,3

6,6

- " - " - на 30-32 см

0,4

0,8

17,4

2,1

43,4

2,4

-"-"-на 35-37 см

6,4

5,0

35,9

11,0

31,0

1,0

Плоскорезная обработка на 30-32 см

2,9

3,2

43,9

19,9

72,3

4,7

Безотвальное рыхление на 25-27 см

1,8

0,8

28,8

16,3

29,0

1,2

Процессы аммонификации могут активнее протекать при более широком диапазоне внешних условий, и предел варьирования в содержании аммиачного азота по вариантам обработки уже, чем нитратов. Поэтому мы считаем, что при изучении способов обработки в первую очередь нужно обращать внимание на мобилизацию нитратного азота.

Анализ полученного регрессионного уравнения и сопоставление теоретических расчетов урожайности с фактическими (табл. 35) показали, что в годы, гидротермические условия которых приближаются к средним многолетним (1974, 1975, 1979, 1981 гг.), амплитуды колебаний независимых переменных были незначительны. В годы с большими отклонениями от норм по погодным условиям (1977, 1980 гг.) увеличивается диапазон варьирования отдельных показателей плодородия, что влечет за собой искажение результатов расчета урожайности. Следовательно, при значительной коррелированности факторов нет смысла вычислять какие-либо экономико-математические характеристики для них и пытаться их интерпретировать. В этих условиях роль модели сводится к чисто расчетным функциям.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >
 
Популярные страницы