CC BY
75
2. Животные - биоиндикаторы индустриальных загрязнений / Я. Богач, Ф. Седлачек, З. Швецова [и др.] // Журн. общей биологии. - 1988. - Т. Х1_1Х, №5. - С. 630-635.
3. Брехов О.Г. Соотношение полов и размеры самцов и самок плавунца Laccophillus poecilus К1ид 1834 в водоемах Волгоградской области как показатель антропогенной нагрузки. - Чита, 2001. - С. 478-479.
4. Еремеева Н.И., Сущев Д.В. Изменение структуры населения насекомых-опылителей в городских ландшафтах // Экология. - 2005. - №4. - С. 286-293.
5. Золотарев Д.А. Хортобионтные полужесткокрылые (Insecta: Hemiptera=Heteroptera) антропогенно трансформированных территорий (на примере г. Кемерово): дис. ... канд. биол. наук. - Кемерово, 2005. - 162 с.
6. Козлов М.В. Ответные реакции популяций насекомых на антропогенные воздействия: мат-лы по Проекту №2 Советской национальной программы «Человек и биосфера» (МАБ). - Красноярск, 1987. - 60 с.
7. Биоиндикация и экологическое нормирование на примере радиоэкологии / Д.А. Криволуцкий, Ф.А. Тихомиров, Е.А. Федоров [и др.] // Журн. общей биологии. - 1986. - Т. Х1_У11, №4. - С. 468-477.
8. Лакин Г.Ф. Биометрия. - М.: Высш. шк., 1990. - 352 с.
9. Маканина О.А. Особенности половой структуры популяций клопа-солдатика (Pyrrhocolis apterus 1_.) из различных биотопов Белгородской области: автореф. дис. ... канд. биол. наук. - Саратов, 2011. - 20 с.
10. Новакова Э. Изменения у зайца-русака, обусловленные антропогенными влияниями, и их использование в биоиндикации нарушений ландшафта // Журн. общей биологии. - 1980. - Т.41. - №5. - С. 760-767.
11. Валеев С.Г., Клячкин В.Н. Практикум по прикладной статистике: учеб. пособие. - Ульяновск: Изд-во УлГТУ, 2008. - 129 с.
'--------♦------------
УДК 639.2.053.8 В.К. Ивченко, С.Н. Никулочкина, А.А. Количенко
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОДУКТИВНОСТИ ЯРОВОЙ ПШЕН ИЦЫ В ПОЛУПЕРИОДЕ СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ
В статье рассматриваются результаты исследований по моделированию и теоретическому объяснению изменений продуктивности яровой пшеницы в зависимости от продолжительности вегетации в полупериоде солнечной активности, приходящейся на 2000-2012 годы.
Проведенное исследование дает основание полагать, что учет сопряжения временных структур солнечной активности и продуктивности яровой пшеницы, а также свойства их цикличности, выраженное в терминах регрессионного анализа, позволяет объяснить более чем на 95% изменение продуктивности во временном диапазоне 2000-2012 годов.
Ключевые слова: продуктивность, полупериод солнечной активности, продолжительность вегетации, природно-экологические условия, цикличность.
V.K. Ivchenko, S.N. Nikulochkina, A.A. Kolichenko SPRING WHEAT CROP YIELD DETERMINATION IN THE HALF-CYCLE OF SOLAR ACTIVITY
The research results on modeling and theoretical explanation of the changes in spring wheat crop yield, depending on the vegetation period in the half-cycle of solar activity, which falls within 2000-2012 years, are considered in the article. The conducted research gives the grounds to believe that inclusion of time structure pairing in solar activity and spring wheat crop yield, and also properties of their cyclicity that are expressed in terms of regression analysis allows to explain more than 95% of crop yield change in the time range of 2000-2012 years.
Key words: crop yield, half-cycle of solar activity, vegetation period, natural and environmental conditions, cyclicity.
Введение. Устойчивость продуктивности яровой пшеницы в основных сельскохозяйственных районах Красноярского края состоит в сохранении в определенной динамике при воздействии различных возмущающих факторов, не теряя своей жизненности, важнейших свойств и качества зерна [2]. Чем выше устойчивость продуктивности, тем меньше отклоняется конкретная реализация от ее средней траектории, зависящей от продолжительности вегетации. Моделирование продуктивности приводит к прогнозу экономической целесообразности расширения или сужения посевов яровой пшеницы с целью максимизации прибыли или минимизации убытков. В идеале выбор точек максимума продуктивности в полупериоде солнечной активно-
сти должен осуществляться синхронно выбору модельного года, в который этот максимум достигается и быть адекватным принимаемому решению об изменении площади посева.
Актуальность исследований. Прирост валового сбора продовольственного зерна определяет рентабельность зернового комплекса Красноярского края. Поэтому получение устойчивых сборов зерна яровой пшеницы связано с переходом к адаптивному возделыванию яровой пшеницы в заданных природноэкологических условиях.
Цель исследований - объяснить динамику колебаний продуктивности яровой пшеницы в сельскохозяйственных районах Красноярского края изменением продолжительности вегетации и влиянием свойств периодичности солнечной активности.
В задачи исследований входило: установление функциональной связи продуктивности пшеницы с выбором модельного года в полупериоде солнечной активности и продолжительностью вегетации в условиях Дзержинского, Минусинского, Назаровского, Новоселовского, Саянского, Ужурского, Уярского районах Красноярского края; выявление точки перевала продуктивности пшеницы, определяющей границу между полупериодами ее колебаний.
Объекты и методы исследований. Объектом исследований является производственный комплекс яровой пшеницы, предметом - зависимость продуктивности яровой пшеницы от природно-экологических условий в районах края. Использованы методы предварительной статистической обработки, систематизации и обобщения данных посредством аналитического моделирования [1]. Привлечены программные средства Maple и DataFit математического обеспечения компьютера.
Результаты исследований и их обсуждение. На предварительном уровне исследований динамики колебаний продуктивности яровой пшеницы устанавливалась ее зависимость от продолжительности вегетации. Однако эти зависимости оказались детерминированными лишь на 32,4-65,4%, что существенно ниже порогового значения 95%. Таким образом, для объяснения динамики колебаний продуктивности без учета влияния периодичности солнечной активности (рис. 1) одного фактора продолжительности вегетации недостаточно. В качестве модельных годов приняты календарные годы из полупериода 2000-2012 годов.
Рис. 1.
Сортоучасток Дзержинского района
Схема определения продуктивности іі,ц!га ___ яровой пшеницы в Дзержинском районе в зависимости от номера года в полупериоде солнечной активности и продолжительности вегетации С сут.^ представляется следующей функцией (рис. 2):
и х,і = -201736075,80 + 14,12х-1,12х2-2,34х3+0,50х4-0,02х5 +
+183258663,00Ы-62419055,811п2 / +9447741,471п3 /-536180,281п4 и
Рис. 2
Распределение относительных отклонений поверхности отклика продуктивности яровой пшеницы от экспериментальных данных показывает (табл. 1), что по абсолютной величине они не превышают 0,34%, причем их максимум достигается в 8-м модельном году. Абсолютная ошибка оценки продуктивности не превышает 0,11 ц/га.
Таблица 1
Модельный год в солнечной активности X Год в продуктивно-сти Календарный год Продолжит. вегетации 1 сут. Продук- тивность, ц/га Вычис- ленная продук- тивность, ц/га £, ц/га 3, %
0 4 2000 87,92 38,70 38,69954 0,000463 0,001196
1 5 2001 78,58 37,88 37,88096 -0,00096 -0,002550
2 0 2002 83,86 28,15 28,15193 -0,00193 -0,006840
3 1 2003 89,85 45,04 45,02534 0,014665 0,032559
4 2 2004 73,71 34,90 34,94102 -0,04102 -0,117550
5 3 2005 74,31 28,38 28,32791 0,052087 0,183536
6 4 2006 91,06 14,64 14,63806 0,001943 0,013274
7 5 2007 87,56 28,34 28,4273 -0,0873 -0,308050
8 0 2008 84,80 31,61 31,50501 0,104986 0,332129
9 1 2009 81,29 34,53 34,5832 -0,0532 -0,154060
10 2 2010 89,67 35,03 35,01971 0,010294 0,029387
Таким образом, 7-й модельный год является точкой конца, а 8-й - точкой начала четверти полного цикла колебаний продуктивности в Дзержинском районе. Точками перевала являются модельные годы с условным значением 1,5 и 7,5 которые определяют границы указанных четвертей. Максимум продуктивности приходится на 0-й и 3-й модельные годы, расположенные в разных четвертях цикла продуктивности.
Сортоучасток Минусинского района
Схема определения продуктивности С, ц! га ^ яровой пшеницы в Минусинском районе в зависимости от номера года ^ в полупериоде солнечной активности и продолжительности вегетации С сут.^ представляется функцией
и С 1.5= -4502049,81 + 90640,66 х + 2934207,86 1п 1. + 323,06 х2 - 636803,93 1п21. -
- 40922,54209х 1п/-0,36х3 + 46018,93 1п 3 / +4615,79 х 1п2 /+=-70,18х21п/.
Относительные отклонения поверхности отклика продуктивности яровой пшеницы от экспериментальных данных, за исключением 2-, 6- и 8-го модельных годов, не превышает 2,4% (табл. 2). В исключительные годы абсолютная погрешность оценивается в 1,84 ц/га.
Таблица 2
Модельный год в солнечной активности X Год в продуктивности Кален- дарный год Продолжит. вегетации 1, сут. Продук- тивность, ц/га Вычисленная продуктивность, ц/га 8, ц/га 5, %
0 5 2000 92,58 31,51 31,68116 -0,171166 -0,543212
1 0 2001 90,5 42,27 42,73133 -0,461335 -1,09140
2 1 2002 90,75 23,07 21,84966 1,220330 5,289684
3 2 2003 98,38 19,45 19,41508 0,034917 0,179525
4 3 2004 88,45 10,85 11,10955 -0,259553 -2,39219
5 4 2005 76,58 19,83 19,82471 0,005281 0,026633
6 5 2006 91,55 16,83 17,96419 -1,134194 -6,73912
7 0 2007 89,27 28,76 29,35344 -0,593442 -2,06343
8 1 2008 90,17 30,54 28,70597 1,834025 6,005323
9 2 2009 94,69 30,53 30,49341 0,036585 0,119834
10 3 2010 90,05 29,59 30,10144 -0,511447 -1,72844
Таким образом, 0,5-й и 6,5-й модельные годы являются точками перевала продуктивности в Минусинском районе. Максимум продуктивности приходится на 0-й и 1-й модельные годы.
Сортоучасток Назаровского района
Схема определения продуктивности ((,ц/га яровой пшеницы в Назаровском районе в зависимости от номера года ^ в полупериоде солнечной активности и продолжительности вегетации С сут.^ представляется функцией
и *,* = 579052,66 + 2305,90х-385252,691п/+ 48,22х2+85470,741п2/--1148,72х 1п/-0,02х3-6322,651п3 / +141,20х 1п2 М0,62х21п/.
Распределение относительных отклонений поверхности отклика продуктивности яровой пшеницы от экспериментальных данных показывает (табл. 3), что по абсолютной величине они не превышают 3,69%, причем их максимум достигается в 6-м модельном году. Абсолютная ошибка оценки продуктивности не превышает 0,85 ц/га.
Таблица 3
Модельный год в солнечной активности X Год в продуктивности Календарный год Продолжит. вегетации 1, сут. Продук- тивность, ц/га Вычисленная продуктивность, ц/га 8, ц/га 5, %
0 5 2000 87,73 49,23 49,55105 -0,321059 -0,652162
1 0 2001 94,09 42,82 42,60660 0,213398 0,498361
2 1 2002 83,00 39,83 39,27664 0,553355 1,389293
3 2 2003 86,56 33,13 33,13353 -0,003535 -0,010670
4 3 2004 94,15 45,81 45,99285 -0,182856 -0,399163
5 4 2005 77,04 42,45 42,85242 -0,402423 -0,947994
6 5 2006 83,52 22,91 23,75507 -0,845079 -3,688692
7 0 2007 79,09 36,56 35,76081 0,799189 2,185967
8 1 2008 86,63 26,14 25,35438 0,785616 3,005418
9 2 2009 83,56 28,74 29,33131 -0,591313 -2,057456
10 3 2010 111,63 42,47 42,47529 -0,005292 -0,012461
Таким образом, 0,5-й и 6,5-й модельные годы являются точками перевала продуктивности в Назаров-ском районе. Максимум продуктивности приходится на 0-й и 4-й модельные годы.
Сортоучасток Новоселовского района
Схема определения продуктивности <?, ц! га ^ яровой пшеницы в Новоселовском районе в зависимости от номера года 4; в полупериоде солнечной активности и продолжительности вегетации С сут.^ представляется функцией
и *,* =1337791,45 + 15994,85х-916543,591п/-23,22x4 209229,311п2/ --7156,95х 1п/-0,28х3-15914,451п3/ + 800,30х 1п2/ + 5,69х21п/.
Распределение относительных отклонений поверхности отклика продуктивности яровой пшеницы от экспериментальных данных показывает (табл. 4), что по абсолютной величине они не превышают 2,29%, причем их максимум достигается в 4-м модельном году. Абсолютная ошибка оценки продуктивности не превышает 0,76 ц/га.
Таблица 4
Модельный год в солнечной активности X Год в продуктивно-сти Календарный год Продолжит. вегетации Ї, сут. Продук- тивность, ц/га Вычис- ленная продук- тивность, ц/га 8, ц/га 8, %
0 2 2000 87,43 38,21 38,21698 -0,006984 -0,018278
1 3 2001 82,5 25,48 25,28805 0,191948 0,753330
2 4 2002 81,22 23,16 23,28446 -0,124461 -0,537400
3 5 2003 86,43 31,37 32,03788 -0,667888 -2,129067
4 0 2004 87,45 32,85 32,09773 0,752260 2,289986
5 1 2005 81,94 23,16 23,14707 0,012921 0,055792
6 2 2006 101,79 10,22 10,18822 0,031775 0,310919
7 3 2007 93,07 27,45 27,69111 -0,241117 -0,878389
8 4 2008 101,1 38,26 38,22568 0,034316 0,089693
9 5 2009 107,74 39,46 39,49733 -0,037332 -0,094608
10 0 2010 101,25 32,67 32,61543 0,054561 0,167009
Таким образом, 3,5-й и 9,5-й модельные годы являются точками перевала продуктивности в Новоселовском районе. Максимум продуктивности приходится на 0-й и 9-й модельные годы.
Сортоучасток Саянского района
Схема определения продуктивности іі,ц! га ^ яровой пшеницы в Саянском районе в зависимости от номера года і; в полупериоде солнечной активности и продолжительности вегетации С. сут.^ представляется функцией (рис. 3).
м<;,О=-2,29 + 6,09х-3,69х2 +0,52х3 -0,02х4 + 2,55 • 10131п /-1,13 • 10131п2 / + + 2,52 • 10121п3 / - 2,81 • 10111п4 / +1,25 • Ю101п5 /.
Урожайность сорта Тулунская-12
Урожайность сорта Скала
Урожайность сорта Омская-32
Продолж. вегетации сорта Тулунская-12
Продолж. вегетации сорта Скала
Продолж. вегетации сорта Омская-32
Относительные отклонения поверхности отклика продуктивности яровой пшеницы от экспериментальных данных за исключением 2-го и 3-го модельных годов не превышает 4,91% (табл. 5). Наибольшая абсолютная погрешность продуктивности наблюдается в 4-м модельном году и не превышает в 1,53 ц/га.
Таблица 5
Модельный год в солнечной активности X Год в продуктивно-сти Календарный год Продолжит. вегетации Ї, сут. Продук- тивность, ц/га Вычис- ленная продук- тивность, ц/га 8, ц/га д, %
0 3 2000 89,55 25,31 24,82812 0,481875 1,903891
1 4 2001 86,67 35,78 35,50781 0,272187 0,760725
2 5 2002 91,05 24,77 26,01562 -1,245625 -5,028764
3 0 2003 92,08 14,78 13,76562 1,014375 6,863159
4 1 2004 90,53 31,36 29,83203 1,527968 4,872349
5 2 2005 88,47 29,67 29,39062 0,279375 0,941607
6 3 2006 89,33 10,20 10,53906 -0,339062 -3,324142
7 4 2007 90,65 23,91 25,08203 -1,172031 -4,901845
8 5 2008 89,76 22,38 21,94140 0,438593 1,959757
9 0 2009 91,06 23,62 21,85546 1,764531 7,470496
10 1 2010 92,13 22,19 22,69921 -0,509218 -2,294811
Таким образом, 2,5-й и 8,5-й модельные годы являются точками перевала продуктивности в Саянском районе. Максимум продуктивности приходится на 1-й и 4-й модельные годы.
Сортоучасток Ужурского района
Схема определения продуктивности (і, цігсі__ яровой пшеницы в Ужурском районе в зависимости от номера года і; в полупериоде солнечной активности и продолжительности вегетации С сут.^ представляется функцией
и х,1 = -1,28-10п + 168,8х-65,56х2 + 9,37х3- 0,44х4 + 1,43-10111п/--6,38-10101п2/ +1,42-10101п3/-15924186601п4/ +71101194,141п51.
Рис. 3
Распределение относительных отклонений поверхности отклика продуктивности яровой пшеницы от экспериментальных данных показывает (табл. 6), что по абсолютной величине они не превышают 0,38%, причем их максимум достигается во 2-м модельном году. Абсолютная ошибка оценки продуктивности не превышает 0,13 ц/га.
Таблица 6
Модельный год в солнечной активности X Год в продуктивно-сти Календарный год Продолжит. вегетации Ї, сут. Продук- тивность, ц/га Вычис- ленная продук- тивность, ц/га є, ц/га 8, %
0 3 2000 99,82 35,51 35,51690 -0,006906 -0,019450
1 4 2001 92,10 46,71 46,68449 0,025505 0,054604
2 5 2002 86,36 39,33 39,44996 -0,119966 -0,305025
3 0 2003 86,59 33,24 33,11648 0,123514 0,371583
4 1 2004 92,22 42,84 42,87568 -0,035686 -0,083302
5 2 2005 78,81 31,54 31,54537 -0,005379 -0,017056
6 3 2006 88,00 34,98 35,03182 -0,051829 -0,148169
7 4 2007 84,16 39,74 39,74291 -0,002919 -0,007347
8 5 2008 87,00 50,59 50,53594 0,054050 0,106839
9 0 2009 86,78 45,13 45,17770 -0,047703 -0,105703
10 1 2010 89,48 47,73 47,72784 0,002155 0,004516
Таким образом, 2,5-й и 8,5-й модельные годы являются точками перевала продуктивности в Ужурском районе. Максимум продуктивности приходится на 8-й и 10-й модельные годы.
Сортоучасток Уярского района
Схема определения продуктивности іі, г//га яровой пшеницы в Уярском районе в зависимости от номера года 4; в полупериоде солнечной активности и продолжительности вегетации С. сут.^ представляется функцией (рис. 4)
и4і, /-27944459,15 - 7,99х + 7,05х2 -2,ОЗх3 + 0,23х4 -0,00х5 + 24226221,3 81п / -
- 7870651,19 1п2 1. +1135645,17 1п3 1. - 61401,60 1п41.
Урожайность сорта
Тулунская-12
-----Урожайность сорта
Новое иб и рс кая-15
Урожайность сорта Омская-32
Продолж. вегетации сорта
Тулунская-12
Рис. 4
Распределение относительных отклонений поверхности отклика продуктивности яровой пшеницы от экспериментальных данных показывает (табл. 7), что по абсолютной величине они не превышают 0,99%, причем их максимум достигается в 8-м модельном году. Абсолютная ошибка оценки продуктивности не превышает 0,21 ц/га.
Таблица 7
Модельный год в солнечной активности X Год в продуктивно-сти Календарный год Продолжит. вегетации 1, сут. Продук- тивность, ц/га Вычис- ленная продук- тивность, ц/га £, ц/га 8, %
0 5 2000 88,75 20,59 20,57377 0,016222 0,078786
1 0 2001 88,44 18,02 18,04717 -0,027178 -0,150823
2 1 2002 95,86 21,31 21,36653 -0,05653 -0,265307
3 2 2003 93,68 19,86 19,73915 0,120846 0,608489
4 3 2004 99,58 40,18 40,18622 -0,006221 -0,015484
5 4 2005 84,94 18,38 18,37789 0,002101 0,011432
6 5 2006 93,33 16,68 16,85140 -0,171405 -1,027611
7 0 2007 91,92 17,18 17,11819 0,061809 0,359775
8 1 2008 94,94 21,27 21,06099 0,209000 0,982607
9 2 2009 95,00 22,66 22,86222 -0,202229 -0,892453
10 3 2010 96,82 23,25 23,19640 0,053592 0,230504
Таким образом, 6-й модельный год является точкой конца, а 7-й - точкой начала четверти полного цикла колебаний продуктивности в Уярском районе. Точками перевала являются модельные годы с условным значением 0,5 и 6,5, которые определяеют границы четвертей. Максимум продуктивности приходится на 4-й и 10-й модельные годы, расположенные в разных четвертях цикла продуктивности.
Выводы
1. Исходя из описанной динамика продуктивности яровой пшеницы, в зависимости от номера года в одном полупериоде солнечной активности и продолжительности вегетации выявлены точки перевала, определяющие границы между полупериодами колебаний продуктивности в районах: Дзержинский - 7,5; Минусинском - 6,5; Назаровский - 6,5; Новосёловский - 3,5; Саянский - 2,5, Ужурский - 2,5; Уярский - 6,5.
2. Экономический эффект по районам Красноярского края за счет оптимального выбора посевных площадей в годы с прогнозируемой максимальной продуктивностью мягкой яровой пшеницы составит от 123,15 до 149,43 руб/га.
Литература
1. Свидетельство № 2006611289 РФ. Квазипериодическая модель суммарной солнечной радиации [Программа для ЭВМ] / Н.В. Цугленок, А.В. Бастрон, Т.Н. Бастрон [и др.]. - М.: Роспатент, 2006.
2. Беляков А.А. Формирование качества зерна мягкой яровой пшеницы в условиях Красноярского края; / Л.В. Плеханова, А.И. Хохлова, В.В. Матюшев [и др.]; Краснояр. гос. аграр. ун-т. - Красноярск, 2011. -139 с.
