CC BY
38
Соотношения многолетнего хода урожайности яровой пшеницы и осадков в степной зоне Урала
В.Е. Тихонов, д.т.н., К.В. Митрофанов, аспирант, ОренбургскийНИИСХ, РАСХН
Интенсивный рост уровня урожайности обусловлен развитием агротехники, энерговооруженности сельскохозяйственного производства, внедрением минеральных удобрений и пр., а также положительными изменениями в севооборотах. Указания о том, что многолетний тренд урожайности в сторону роста обусловлен агротехникой, можно встретить в литературе часто без оговорок. Тем не менее, как указывают М.Х. Байдал, А.И. Неушкин (1979), оговорки к этому явлению напрашиваются и, как будет показано, весьма существенные.
Естественность и реальность положительного воздействия упомянутых мероприятий на урожайность не подлежит никакому сомнению. Однако, по мнению процитированных авторов, от-
носить целиком всю динамику урожайности на счет этих мероприятий было бы неправильно.
Обратимся к анализу обозначенной проблемы для двух провинций степной зоны Урала. С этой целью исследовались зависимости трендов урожайности яровой пшеницы от многолетнего хода осадков следующих месяцев и периодов: мая-июня, июня-июля, июля-августа, августа-сентября, августа-сентября предыдущего года, а также сумм осадков за год, за холодный период года (октябрь-апрель), теплый период года (май -август) и трехмесячных сумм осадков (май-июль, июнь-август).
Тренды рассчитаны методом гармонических весов (Полевой, 1988). Этот метод имеет то преимущество, что отпадает необходимость делать предположения относительно вида тренда. Кроме того, отпадает необходимость определения его формы и параметров в результате подбора наи-
лучшей (по какому-либо из статистических критериев) функции из числа имеющихся.
На представленном ниже рисунке показан многолетний ход сумм осадков за холодный период года в Казахстанской провинции (Оренбургское Зауралье, Адамовский район, метеостанция «Адамовка») и за теплый период года в Заволжской провинции (Оренбургское Предуралье, Оренбургский район, метеостанция «Чебеньки»), а также урожайность яровой пшеницы в опытно-производственных хозяйствах (ОПХ) «Советская Россия» (Адамовский район) и «Урожайное» (Оренбургский район).
Годы
.......тренд урожайности
.......тренд сумм осадков за июнь-август ОПХ «Советская
Россия» (Зауралье)
------- тренд урожайности
— — — тренд сумм осадков за октябрь-апрель
Рис. 1 - Динамика изменений по тренду сумм осадков и урожайности яровой пшеницы в степной зоне Урала
Как видно из рисунка, положительный тренд урожайности яровой пшеницы в степной зоне Урала обусловлен в значительной степени трендом осадков. В Предуралье это будут осадки летнего периода (июнь-август), в Зауралье - это осадки холодного периода года. Доля дисперсии урожайности, обусловленная трендом этих осадков, от общей дисперсии урожайности равна или пре -вышает 80% (табл. 1). В эту таблицу включены тренды сумм осадков тех периодов, из числа перечисленных выше, которые вносят наибольший вклад в объясненную дисперсию урожайности.
Таким образом, в изучавшихся двух провинциях степной зоны Урала получена ярко выраженная противоположная картина. Если в Заволжской провинции за последние 60 лет тренд урожайности яровой пшеницы обусловлен трендом в основном летних осадков, то за Уральскими горами эта роль переходит к зимним осадкам. Причем в последнем случае отмечается общая положительная тенденция и осадков, и урожайности. Чего нельзя сказать о Заволжской провинции. В начале 80-х годов прошлого столетия здесь отмечается смена движения тренда сумм летних осадков с положительного направления на отрицательное. Линия тренда урожайности яровой пшеницы в значительной степени копирует многолетний ход осадков этого периода года.
В таблице 2 показана роль элементов структуры урожайности в объяснении дисперсии величины самой урожайности.
1. Зависимость урожайности яровой пшеницы от многолетнего хода сумм осадков в степной зоне Урала (1940-2003 гг.)
Независимые переменные Коэффициент Уровень Доля влияния Коэффициент
(факторы сумм осадков) регрессии значимости фактора, % корреляции
Модель для степной зоны Заволжской провинции (Предуралье)
Свободный член -29,28 0,00 - -
1. Тренд сумм осадков за июнь-август 0,279 0,00 78,92 0,888
2. Тренд сумм осадков за октябрь-апрель 0,044 0,00 11,67 0,757
Для полной регрессии: Я2 = 0,9059, стандартная ошибка оценки = 1,5,
Б - отношение = 293,9, уровень значимости = і 0,00
Модель для степной зоны Казахстанской провинции (Зауралье)
Свободный член 4,93 0,04 - -
1. Тренд сумм осадков за октябрь-апрель 0,119 0,00 83,35 0,913
2. Тренд сумм осадков за июль-август -0,161 0,00 4,63 0,184
Для полной регрессии: Я2 = 0,8798; стандартная ошибка оценки = 1,4;
Б - отношение = 223,4; уровень значимости = і 0,00
2. Доля влияния элементов структуры на урожайность яровой пшеницы в степной зоне Урала
Независимая переменная (элементы структуры урожайности) Коэффи- циент Стандартная ошибка Уровень значимости Доля влияния, %
1 2 3 4 5
Степная зона Заволжской провинции (1938-1996 гг.)
Модель для пшеницы мягкой
Свободный член -25,71 1,52 0,00 -
Масса 1000 зерен, г 0,618 0,056 0,00 61,62
Количество зерен в колосе, шт. 0,918 0,056 0,00 25,96
Количество продуктивных колосьев, шт./м2 0,024 0,003 0,00 5,73
Продолжение таблицы 2
1 2 3 4 5
Для полной регрессии: К2 = 0,9331; уровень значимости = 0,00;
Модель для пшеницы твердой
Свободный член -5,141 1,762 0,00 -
Количество зерен в колосе, шт. 0,976 0,063 0,00 54,41
Масса 1000 зерен, г 0,465 0,056 0,00 25,24
Количество продуктивных колосьев, шт./м2 0,034 0,003 0,00 12,99
Для полной регрессии: К2 = 0,9264; уровень значимости = 0,00;
Степная зона Казахстанской провинции (1940-1990 гг.)
Модель для пшеницы мягкой
Свободный член -20,37 1,51 0,00 -
Количество зерен в колосе, шт. 0,83 0,04 0,00 61,99
Количество продуктивных колосьев, шт./м2 0,04 0,003 0,00 28,32
Масса 1000 зерен, г 0,31 0,05 0,00 4,88
Для полной регрессии: К2 = 0,9519; уровень значимости = 0,00;
Модель для пшеницы твердой
Свободный член -19,06 1,70 0,00 -
Количество зерен в колосе, шт. 0,87 0,04 0,00 62,37
Количество продуктивных колосьев, шт./м2 0,04 0,003 0,00 27,18
Масса 1000 зерен, г 0,27 0,05 0,00 4,61
Для полной регрессии: К2 = 0,9416; уровень значимости = 0,00;
Из данных этой таблицы вытекает, что в степной зоне Оренбургского Предуралья дисперсия величины урожайности обусловлена варьированием количества зерен в колосе и крупностью зерна. Плотность продуктивного стеблестоя играет здесь второстепенную роль (для мягкой пшеницы - 5,73% и для твердой пшеницы -12,99% случаев из количества изученных лет). В Казахстанской провинции незначительная роль в этом процессе отмечена у такого показателя, как крупность зерна. Основной вклад в разброс урожайности по годам вносит показатель озер-ненности колоса.
Таким образом, постоянно повышаемая культура земледелия служит средством оптимальной реализации не только средних климатических ресурсов урожайности сельскохозяйственных растений, но и особенно средством оптимальной реализации (наибольшей отдачи) положительных тенденций этих ресурсов. И в том, и в другом случае отклонения величины урожайности от
линии тренда в отдельно взятые годы имеют одно и то же значение. А именно, они характеризуют влияние погоды (в нашем примере - осадков), отличное от осредненного течения по линии тренда. Поэтому природа иногда еще в силах значительно погасить все усилия человека на получение высоких и устойчивых урожаев (Байдал, Неушкин, 1979). Примером могут служить жесточайшие засухи 1995, 1996, 1998 гг., а также неблагоприятные условия 2003 года для развития яровой пшеницы в степной зоне Оренбургского Предуралья. Они в значительной степени, как это видно на рис. 1, обусловили отрицательное направление тренда урожайности в ОПХ за последние 10 лет.
Литература
1. Байдал М.Х., Неушкин А.И. Макроциркуляционные факторы и прогноз засух в основных сельскохозяйственных районах СССР. - М.: Гидрометеоиздат, 1979. - 140 с.
2. Полевой А.Н. Прикладное моделирование и прогнозирование продуктивности посевов. - Л.: Гидрометеоиздат, 1988. -
319 с.
