Оценка тесноты и достоверности связи прибавки урожайности озимой пшеницы и агрохимических свойств почвы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оценка тесноты и достоверности связи прибавки урожайности озимой пшеницы и агрохимических свойств почвы

Прошкин В.А.

Аннотация

Проведена статистическая оценка влияния агрохимических свойств почвы, доз фосфора на изменчивость прибавки урожайности яровой пшеницы. Установлено, что особенности корреляционных связей (теснота, форма) в системе «почва - растение - удобрение» могут быть использованы как теоретическое обоснование для прогноза эффективности фосфорных удобрений.

Ключевые слова: АГРОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЧВЫ, КОРРЕЛЯЦИЯ, КОЭФФИЦИЕНТ КОРРЕЛЯЦИИ, КОРРЕЛЯЦИОННОЕ ОТНОШЕНИЕ, КРИТЕРИЙ ЛИНЕЙНОСТИ КОРРЕЛЯЦИИ

Разносторонние исследования почвенной среды показали, что для каждой разновидности почвы характерен специфический комплекс свойств, оказывающих наибольшее влияние на продуктивность определенной группы культурных растений [1, 2, 3]. Свойства почвы влияют на растения не однозначно, а многосторонне [4]. К одним и тем же свойствам при равном их количественном выражении растения относятся неодинаково на разных по генезису почвах[5, 6]. Большое значение имеют особенности самих растений [5, 6, 7, 8].

В настоящее время перечень агрохимических свойств почвы сведен к необходимому общепринятому минимуму, используемому в стандартных характеристиках почв. Ведущая роль в создании благоприятной почвенной среды для растений принадлежит свойствам, характеризующим состояние почвенного поглощающего комплекса, реакцию почвенной среды, запасы гумуса, содержание в почве подвижных форм фосфора, калия. Этими показателями в значительной мере может быть отражены степень окультуренности почв и уровень плодородия почв [9].

Отличительной чертой почвенного покрова является его пестрота - как природная (генетическая), так и вызванная культуртехническими мероприятиями. Именно поэтому для принятия оптимальных решений по применению удобрений необходимы изучение варьирования агрохимических свойств, оценка тесноты (силы) связи между ними, установление статистически достоверной связи между урожайностью сельскохозяйственных культур и агрохимическими свойствами почвы.

В настоящей работе предпринята попытка оценить характер влияния содержания в почве подвижных форм фосфора и калия, реакции почвенной среды, доз фосфора на эффективность фосфорных удобрений, статистически оценить значимость изучаемых зависимостей и, соответственно, достоверность изменчивости результативного признака (прибавки) от вариации агрохимических свойств различных типов почв.

Для решения поставленной задачи в качестве информационного поля использованы данные полевых опытов агрохимслужбы Российской Федерации, материалы Географической сети опытов с удобрениями, в которых в условиях различной агрохимической ситуации, то есть при разных уровнях обеспеченности почвы подвижными формами питательных веществ, различной реакции почвенной среды, развертывались опыты с дозами фосфорных удобрений.

Объектом исследования выбрана озимая пшеница. В работе проанализированы и обобщены результаты полевых опытов с удобрениями на дерново-подзолистых и серых лесных почвах, на черноземах оподзоленных, типичных и обыкновенных Центрального округа РФ. Для статистического анализа использовались сводки экспериментальных данных, состоящих, соответственно, из 40-250 измерений прибавки урожайности пшеницы и такого же количества измерений значений каждого из изучаемых факторов: содержания в почве гумуса, подвижного фосфора, обменного калия, показателей реакции почвенной среды, доз фосфора.

Влияние изучаемых факторов системы «почва - удобрения - прибавка урожая» на изменчивость результативного признака оценивалось коэффициентом корреляции (r) и корреляционным отношением (), выражающих тесноту (силу) связи между расчетными и экспериментальными значениями выходной величины. По коэффициенту детерминации (dух) и индексу детерминации (2) оценивалась доля изменчивости выходной величины, которая обусловливается колебаниями изучаемых факторов. Возможность использования линейной или криволинейной корреляции для описания связи факторов системы определялась по степени приближения криволинейной зависимости к прямолинейной по критерию линейности корреляции (F). Изменчивость числовых значений изучаемых факторов (признаков) оценивалась по коэффициенту вариации.

При изучении общих закономерностей связи между эффективностью минеральных удобрений и агрохимическими свойствами почвы представляется важным выяснить, в какой мере вариация свойств почвы влияет на устойчивость прибавки урожайности от удобрений. Целесообразность такой оценки обусловлена тем, что, согласно исследованиям ряда авторов [10, 11, 12, 13, 14], степень варьирования агрохимических свойств заметно связана с типом почвы. Поэтому выявление возможного влияния их вариации на устойчивость эффективности фосфорных удобрений на разных типах почв, несомненно, актуально.

Статистика предлагает для этого специальный показатель: коэффициент вариации. Эти коэффициенты представлены в таблице 1.

Таблица 1. Изменчивость прибавки урожайности озимой пшеницы от фосфорных удобрений в зависимости от показателей агрохимических свойств почвы

Как свидетельствуют приведенные данные, изменчивость агрохимических свойств почвы оказывает заметное влияние на вариабельность прибавки урожайности озимой пшеницы от фосфорных удобрений.

Оптимизация реакции почвенной среды во всех случаях оказывала положительное влияние на устойчивость прибавки урожайности пшеницы от фосфорных удобрений: коэффициенты вариации при рН < 5,5 колебались в интервале 110-186 % (в среднем 141%), при рН > 5,5 - 38-144 % (в среднем 104%), или в 1,8 раза меньше, чем в первом случае.

Увеличение содержания подвижного фосфора в почве, как правило, способствовало росту вариабельности прибавки урожайности пшеницы от фосфорных удобрений. Причем в этом случае весьма заметно проявилось влияние типа почвы. Так, при возделывании пшеницы на дерново-подзолистых почвах при низком содержании подвижного фосфора коэффициент вариации прибавки урожайности составил 130%, на серых лесных почвах - 97% (в 1,3 раза меньше), на черноземах оподзоленных - 76% (в 1,7 раза меньше), черноземах типичных - 37% (в 3,5 раза меньше). При повышенном и высоком содержании подвижного фосфора в почве коэффициент вариации, соответственно, составил 172, 117, 110 и 84 %, то есть увеличился в 1,2-2,3 раза по сравнению с низким содержанием, но разница в значениях коэффициента вариации сохранилась примерно в той же последовательности. почва агрохимический удобрение

Определенной четко выраженной зависимости между изменчивостью содержания обменного калия в почве и вариабельностью прибавки урожайности пшеницы не выявлено. При оптимизации условий калийного питания можно отметить лишь тенденцию усиления вариабельности прибавки урожайности от фосфорных удобрений в среднем в 1,2-1,4 раза на дерново-подзолистых почвах, на черноземах оподзоленных, на черноземах типичных. На серых лесных почвах, напротив, проявилась тенденция стабилизации прибавки урожайности.

Влияние фосфорных удобрений на устойчивость прибавки урожайности озимой пшеницы в зависимости от доз фосфора различалось незначительно. В среднем коэффициент вариации прибавки при дозах фосфора до 60 кг/га равен 100%, при более высоких дозах - 106%. Размах колебаний значений коэффициента также весьма значителен. В первом случае он равен 79-114 %, во втором - 70-137 %. Несомненно, это свидетельствует о малой вероятности решения проблемы стабилизации прибавки урожайности озимой пшеницы с помощью фосфорных удобрений.

Таким образом, анализ изменчивости прибавки урожайности озимой пшеницы от фосфорных удобрений, выявил различное - положительное или дестабилизирующее - влияние отдельных агрохимических свойств почвы на вариабельность прибавки урожайности пшеницы от фосфорных удобрений. Поэтому выявление закономерностей связи между изменчивостью прибавки урожайности озимой пшеницы от фосфорных удобрений и агрохимическими свойствами почвы требует специального статистического анализа.

Для описания изменчивости показателей прибавки урожайности в зависимости от вариации агрохимических свойств почвы нами были использованы общепринятые параметрические критерии. Это позволило получить представление о направлении изучаемых связей, их тесноте, доли изменчивости результативного признака, обусловленного вариацией агрохимических свойств почвы, дать количественную оценку и одновременно оценить достоверность связей. Результаты статистического анализа приведены в таблице 2.

Таблица 2. Характеристика связи прибавки урожайности озимой пшеницы с агрохимическими свойствами почвы и дозами фосфорных удобрений

Статистический анализ зависимости эффективности фосфорных удобрений под озимую пшеницу от реакции почвенной среды свидетельствует, что ее целесообразнее описывать с использованием характеристик криволинейной корреляции. Гипотеза о линейности отвергается (Fф > Fт) как при возделывании озимой пшеницы на дерново-подзолистых, так и на серых лесных почвах. Нелинейность значима на 1%-ном уровне. Судя по тренду, изменчивость прибавки от фосфорных удобрений от вариации значений показателей рН хорошо иллюстрируется кривой типа гиперболы.

Результаты корреляционного анализа, характеризующие влияние обеспеченности почв подвижным фосфором на эффективность фосфорных удобрений, показали наличие четко выраженной зависимости изменчивости прибавки урожайности озимой пшеницы от фосфорных удобрений от вариации содержания фосфора в почве. Значения корреляционного отношения, по сравнению с коэффициентами корреляции, в большинстве случаев были более устойчивыми, высокими и достоверными (0,1%-ный уровень значимости). Именно поэтому оценка степени приближения криволинейной зависимости к прямолинейной по критерию линейности корреляции (F) показала, что для описания связи урожайности озимой пшеницы с содержанием подвижного фосфора в почве следует использовать криволинейную корреляцию (Fф > Fт). Особенностью изучаемой зависимости является наиболее высокая эффективность фосфорных удобрений при низком содержании подвижного фосфора в почве. По мере увеличения его содержания в почве эффективность фосфорных удобрений под озимую пшеницу закономерно и нелинейно снижается.

На возможность значительного снижения прибавок урожайности зерновых культур от фосфора с повышением его содержания в почве указывают М.П.Чуб и др. [15], В.Г.Сычев [5].

Зависимость эффективности фосфорных удобрений под озимую пшеницу от запасов обменного калия в почве выражается более низкими значениями коэффициентов корреляции, корреляционного отношения, чем от содержания подвижного фосфора. Здесь очень уместно отметить и такую особенность: криволинейная зависимость проявляется как средняя по силе, но в подавляющем большинстве случаев, как показывает определение приближения криволинейной зависимости к прямолинейной, теоретические значения критерия линейности корреляции (Fт) больше фактического. (Fф). То есть для описания связи между признаками недопустимо использование нелинейной корреляции. Но если учесть значения коэффициентов детерминации, которые колеблются в интервале от 0,004 до 0,21, то становится понятной необъективность такой оценки. Поэтому в данном случае целесообразнее отметить отсутствие зависимости между факториальным и результативным признаками системы «почва - удобрения - прибавка урожая».

Зависимость между прибавкой урожайности озимой пшеницы от фосфорных удобрений и дозами фосфора имеет криволинейный характер. Изменчивость прибавки урожайности озимой пшеницы от удобрений, обусловленная вариацией доз фосфора, составила 37-62 %. Во всех случаях гипотеза линейности корреляции отвергается (Fф > Fт) при весьма высоком (0,1%-ном) уровне значимости нелинейной связи.

Максимум функции прибавки урожайности озимой пшеницы в большинстве случаев находится в интервале доз Р2О5 90-120 кг/га.

Оценивая в целом результаты исследований по влиянию агрохимических свойств почвы на эффективность фосфорных удобрений, можно отметить, что проведенные исследования позволяют дать количественное описание зависимостей эффективности фосфорных удобрений под озимую пшеницу от содержания в почве подвижных форм фосфора и калия, реакции почвенной среды, доз фосфора применительно к различным типам почв Центрального округа РФ.

Оценка изменчивости прибавки урожайности озимой пшеницы от фосфорных удобрений с использованием коэффициента вариации свидетельствует, что она в значительной мере определяется вариацией агрохимических свойств почвы. Так, оптимизация реакции почвенной среды оказывала положительное влияние на устойчивость прибавки урожайности пшеницы, а увеличение содержания подвижного фосфора в почве, напротив, способствовало росту вариабельности прибавки урожайности пшеницы от фосфорных удобрений.

Вместе с тем закономерности связи между зависимой переменной (результативный признак) и независимой переменной (факториальный признак) для каждого отдельно взятого агрохимического свойства почвы заметно варьируют и проявляются неодинаково (форма, направление, теснота связи между содержанием гумуса в почве и эффективности фосфорных удобрений).

Заключение

Влияние кислотности почвы на эффективность фосфорных удобрений связано с типом почв. На дерново-подзолистых, серых лесных почвах, черноземах оподзоленных и типичных при переходе от кислой к слабокислой реакции почвенной среды прибавка урожайности пшеницы плавно и нелинейно возрастает.

Связь эффективности фосфорных удобрений с содержанием подвижного фосфора в почве в подавляющем большинстве случаев криволинейная. Эффективность фосфорных удобрений наиболее высока при низком содержании подвижных форм фосфора в почве. По мере увеличения его содержания в почве она закономерно и нелинейно снижается.

Заметного влияния вариации обеспеченности почв калием на изменчивость прибавки урожайности пшеницы от фосфорных удобрений не выявлено. Коэффициенты детерминации, характеризующие долю изменчивости результативного признака, обусловленного колебаниями изучаемого фактора, крайне незначительны.

Влияние доз фосфора на вариацию прибавки урожайности пшеницы от фосфорных удобрений объективно описывается уравнением квадратической параболы. Максимум функции для дозы фосфора в большинстве случаев находится в интервале 90-120 кг/га.

Выявленные особенности корреляционных связей в системе «почва - удобрения - растение» могут быть использованы как теоретическое обоснование для прогноза эффективности фосфорных удобрений в зависимости от сложившейся агрохимической ситуации и доз фосфора. При этом анализ статистических характеристик, отражающих зависимость продуктивности культур от агрохимического потенциала почвенного плодородия, позволит установить необходимый уровень значений отдельных агрохимических свойств почвы и их комплекса для формирования урожая заданной величины, то есть его планирования в конкретных условиях региона, хозяйства, поля.

Список использованных источников

1. Гаврилюк Г.Б. Критерии бонитировки почв. - Почвоведение, 1967, №1.С. 3-9.

2. Зубенко В.Ф. Состояние и задачи научных исследований в области повышения плодородия почв - В кн. : Пути повышения плодородия почв. Киев, «Урожай», 1969. С. 3-8.

3. Кулаковская Т.Н. Агрохимические свойства почв и их значение в использовании удобрений. Минск, «Урожай», 1965. 198 с.

4. Липкина Г.С. Связь урожая сельскохозяйственных культур с агрохимическими свойствами почв и удобрениями. Обзорная информация. МСХ СССР. Всесоюзный научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по сельскому хозяйству. М., 1975. 42 с.

5. Сычев В.Г. Тенденции изменения агрохимических показателей плодородия почв Европейской части России. Под ред. В.Г. Минеева. М.: ЦИНАО, 2000. 187 с.

6. Петербургский А.В. О влиянии кислотности почвы на рост растений. - Почвоведение, 1955, №5. С. 19-28.

7. Прянишников Д.Н. О влиянии реакции почвы на рост растений. - Удобрение и урожай, 1931, № 1. С. 53-60.

8. Авдонин Н.С. Свойства почвы и урожай. М., «Колос», 1965. 271 с.

9. Лупинович И.С., Кулаковская Т.Н., Богдевич И.М., Детковская Л.П. Значение агрохимических свойств почв при оценке их плодородия. - Почвоведение, 1968, № 5. С. 55-62.

10. Семенов В.А. Взаимозависимость между содержанием гумуса и другими свойствами почвы - факторами урожая. - Почвоведение, 1992, №11. С. 68-80.

11. Важенин И.Г. Применение метода вариационной статистики в почвенно-агрохимических исследованиях. - Почвоведение, 1963, № 2, С. 43-58.

12. Важенин И.Г., Музычкин Е.Т. Методика крупномасштабного агрохимического картирования почв в СССР. - В кн.: Плодородие и мелиорация почв СССР (доклады к VIII Международному конгрессу почвоведов). М.,1964. С. 20-30.

13. Фридланд В.М. Структура почвенного покрова; задачи и методы ее изучения. - В кн.: Почвенные комбинации и их генезис. М., «Наука», 1972. С. 9-31.

14. Фридланд В.М. Структура почвенного покрова. М., «Мысль», 1972. 390 с.

15. Чуб М.П., Штейн Э.С., Моторыгин И.П. Действие фосфорных удобрений под зерновые культуры в связи с содержанием подвижного фосфора в черноземах степного Поволжья // Агрохимия, 1973, №4. С. 43-54.

Размещено на Allbest.ru