Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,520

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕГРЕССИОННОГО АНАЛИЗА ПРИ ИЗУЧЕНИИ ВЛИЯНИЯ КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА РАЗВИТИЕ СЕЯНЦЕВ ВЯЗА В ПИТОМНИКАХ СТЕПНОЙ ЗОНЫ

Морозова Е.В. 1 Иозус А.П. 1
1 Камышинский технологический институт (филиал) ГОУ «Волгоградский государственный технический университет»
В степной зоне сосредоточен основной объем агролесомелиоративных работ в нашей стране. Основными лимитирующими климатическими факторами для роста растений в степной зоне являются сумма радиации, тепло и относительная влажность воздуха. В статье рассматривается влияние теплообеспеченности и относительной влажности воздуха на развитие сеянцев вяза в лесных питомниках степной зоны. Для установления закономерности влияния климатических факторов на развитие сеянцев вяза были использованы методы регрессионного анализа. В результате обработки опытных данных установлено, что зависимость между теплообеспеченностью и развитием сеянцев вяза лучше всего описывается уравнениями показательного (экспоненциального) типа. На основе уравнений такого типа построена многофакторная регрессионная модель зависимости развития сеянцев вяза от климатических факторов. Полученные результаты могут служить основой для научного обоснования выхода посадочного материала в питомниках в зависимости от географического положения мест выращивания.
сеянцы
вяз
регрессионный анализ
теплообеспеченность
относительная влажность воздуха
климатические факторы
развитие
питомник
1. Байтулин И.О. Создание лесного питомника и технология выращивания посадочного материала. – Костанай: Костанайполиграфия, 2009. – 48 с.
2. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2007. – 366 с.
3. Маттис Г.Я. Интенсификация выращивания посадочного материала для защитного лесоразведения. – М.: Лесная промышленность, 1976. – 144 с.
4. Новосельцева А.И., Смирнов Н.А. Справочник по лесным питомникам. –М.: Лесная промышленность, 1983. – 280 с.
5. Стрижов В.В., Крымова Е.А. Методы выбора регрессионных моделей. – М.: ВЦ РАН, 2010. – 60 с.
6. Тимирязев К.А. Избранные сочинения по хлорофиллу и усвоению света растением. – М.: Издательство Академии наук СССР, 1948. – 360 с.

Необходимыми условиями жизни растений являются питательные вещества, влага, газовый состав и влажность воздуха, свет и тепло. Для сеянцев древесных пород, выращиваемых в лесных питомниках, наукой и практикой [1, 3, 4] установлены оптимальные параметры большинства этих факторов, которые удовлетворяются за счет местных естественных климатических ресурсов и применения специальной агротехники.

В современных орошаемых питомниках в любых географических пунктах питательный, водный и газовый режимы являются относительно легко регулируемыми земными факторами, ни один из этих условий жизни сеянцев не может объективно лимитировать продуктивность лесных питомников в разных географических пунктах выращивания.

Труднее поддаются регулированию космические условия роста растений – свет, тепло и относительная влажность приземистого слоя. К.А. Тимирязев [6] указывал: «...предел плодородия данной площади земли определяется не количеством удобрения, которое мы могли бы ей доставить, не количеством влаги, которою мы ее оросим, а количеством световой энергии, которую посылает на данную поверхность солнце».

От количества световой энергии, как известно, зависят теплообеспеченность и в большой степени относительная влажность воздуха приземного слоя почвы, которые определяют возможный предел продуктивности питомников в географическом аспекте.

Рассмотрим влияние этих факторов на продуктивность лесных питомников в степной зоне, в которой сосредоточен основной объем агролесомелиоративных работ в нашей стране.

Степная зона России простирается длинной, сравнительно узкой полосой от западной границы до предгорий Алтая на востоке, в связи с этим изменения основных составляющих климата: радиационный баланс, сумма активных температур, длина вегетационного периода – более контрастно выражены в направлении с запада на восток, чем с севера на юг. Фотосинтетически активной радиации в пределах степи достаточно для развития полевых культур. Таким образом, основными лимитирующими факторами для роста растений в степной зоне являются сумма радиации, тепло и относительная влажность воздуха.

Имеющиеся литературные данные [1, 3, 4] показали, что сеянцам каждой породы, независимо от мест выращивания для прохождения биологических циклов роста и развития за вегетационный период, нужна определенная, биологически потребная сумма температур, складывающаяся из среднесуточных температур больше + 10 °С за период от начала появления всходов до закладки верхушечной почки. Для однолетних сеянцев сосны она ориентировочно равна 3000–3100 °, вяза обыкновенного – 2900–3000 °, березы – 2600–2700 °, ясеня зеленого – 1600–1700 ° и т.д. Из этого следует, что биологические возможности сеянцев древесных пород могут быть полностью использованы с получением максимальной массы в географических районах, достаточно обеспеченных тепловыми ресурсами. Там же, где теплообеспеченность местности ниже биологической потребности, однолетние сеянцы древесных пород преждевременно закладывают верхушечные почки и заканчивают рост, не достигая биологически возможной величины. В таких районах обосновано применение теплиц с полиэтиленовым покрытием для искусственного удлинения вегетационного периода.

Вторым важным фактором, определяющим возможный рост древесных растений в питомниках, является относительная влажность воздуха. О влиянии роли этого метеорологического элемента на фотосинтез указывал К.А. Тимирязев [7]. Установлено, что относительная влажность оказывает влияние на рост растений в сочетании с температурой. Так, при низкой относительной влажности и температуре 20–25 °С наступает депрессия фотосинтеза, в то время как при высокой относительной влажности (70–90 %) депрессия наступает лишь при температуре 40–45 °С.

В задачу исследований входило изучение зависимости роста сеянцев вяза от теплообеспеченности мест выращивания.

Для этой цели был проведен посев семян вяза приземистого в двух географических пунктах степной зоны – в Шахматовском опытно-производственном лесопитомнике Оренбургской области и питомнике ВНИАЛМИ (г. Камышин).

Обыкновенные черноземы Шахматовского питомника имеют легкий механический состав, содержат 4–5 % гумуса. Средняя многолетняя температура воздуха составляет 5 °С, среднемноголетнее количество осадков в год – 315 мм, относительная влажность воздуха за вегетационный период (май – октябрь) – 61 %, сумма температур выше 10°С – около 2500 °, радиационный баланс – 43,7 ккал/см2 в год.

Опытный питомник ВНИАЛМИ представляет собой искусственно построенный участок для выращивания сеянцев в бетонированных грядках, заполненных плодородным растительным грунтом светло-каштанового типа легкого механического состава, содержащим около 3 % гумуса. Среднемноголетняя температура воздуха составляет + 7,6 °С, количество осадков 318 мм, относительная влажность воздуха за период вегетации (май – октябрь) – 52 %, сумма температур выше + 10 ° – около 3300 °, радиационный баланс – 50,1 ккал/см2 в год.

Агротехника выращивания сеянцев вяза в обоих пунктах не имела отличий. Она включала посев одной партией семян с одинаковой нормой, схемой и нагрузкой сеянцев на единицу площади, подкормку и полив в объеме рекомендуемого оптимума.

На опытных участках ежемесячно определяли сухую массу и высоту сеянцев. Биометрические исследования сопровождались анализом температур за период выращивания (табл. 1).

Таблица 1

Сухая масса и высота сеянцев вяза приземистого в сезонном цикле в зависимости от теплообеспеченности пунктов выращивания

месяц

с. Шахматовка

г. Камышин

Сумма температур выше 10 °С

Относительная влажность воздуха, %

Сухая масса 10 сеянцев, г.

Сумма температур выше 10 °С

Относительная влажность воздуха, %

Сухая масса 10 сеянцев, г.

1

2

3

4

5

6

7

V

390

52

0,1

446

62

3,1

VI

853

74

1,6

953

64

9,0

VII

1450

74

4,4

1625

58

14,7

VIII

1991

63

11,4

2282

50

26,0

IX

2310

63

23,4

2757

63

32,2

среднее

1399

65

8,18

1691

59

17

Для установления зависимости сухой массы сеянцев вяза приземистого от теплообеспеченности рассмотрели основные виды уравнений парной регрессии: линейное, экспоненциальное и логарифмическое (табл. 2). Для каждого варианта опыта коэффициенты для уравнений зависимости массы от фактической теплообеспеченности вычислили методом наименьших квадратов [2, 5].

Таблица 2

Уравнения зависимости прироста сухой массы сеянцев вяза приземистого (у) от суммы температур выше + 10 °С (Т)

Вид уравнения регрессии

с. Шахматовка

г. Камышин

уравнение

коэффици-ент детер-минации R2

уравнение

коэффици-ент детерминации R2

линейное

moroz01.wmf

0,8187

moroz02.wmf

0,9866

логарифмическое

moroz03.wmf

0,6443

moroz04.wmf

0,8922

экспоненциальное

moroz05.wmf

0,9215

moroz06.wmf

0,9375

В результате обработки опытных данных установлено, что зависимость прироста сухой массы вяза от теплообеспеченности мест выращивания наиболее хорошо (с достоверностью аппроксимации R > 0,96) описывается уравнением экспоненциального типа (табл. 2, рисунок):

moroz07.wmf, (1)

где у – масса сеянцев; А – свободный член; k – коэффициент;

Т – сумма температур больше + 10 °С за период выращивания.

Расчеты подтверждают тесную корреляционную связь роста сухой массы сеянцев вяза от температуры (корреляционное отношение 0,96–0,99).

Графики накопления сухой массы у сеянцев вяза по каждому варианту выращивания (рисунок) показывают, что при одной и той же температуре прирост органической массы сеянцев в питомнике ВНИАЛМИ отличается по сравнению с Шахматовским питомником. Можно предположить, что это объясняется влиянием относительной влажности воздуха.

Учитывая фактор влажности воздуха, путем изменения в уравнении (1) коэффициента k и свободного члена А, функционально с ним связанных, получим общее уравнение зависимости органической массы сеянцев от двух трудноуправляемых климатических факторов – суммы температур выше + 10 °С и относительной влажности воздуха пунктов выращивания. Уравнение (1) путем логарифмирования обеих его частей было преобразовано к виду:

moroz08.wmf, (2)

где у – масса сеянцев; moroz09.wmf(w), k(w) – функции, зависящие от относительной влажности воздуха; Т – сумма температур больше + 10 °С за период выращивания.

В результате расчетов методами регрессионного анализа [2] получили уравнение прироста органической массы сеянцев вяза

moroz10.wmf, (3)

где у – прирост массы сеянцев вяза; w – средняя относительная влажность воздуха за вегетационный период; Т – сумма температур выше + 10 °С за вегетационный период.

Используя полученные уравнения, можно прогнозировать выход органической массы сеянцев вяза в различных географических точках в зависимости от их теплообеспеченности и средней относительной влажности воздуха за вегетационный период. Исследованиями установлено, что выход стандартных сеянцев при одной и той же массе их на единице площади находится в большой зависимости от густоты растений, т.е. величины площади питания. Для вяза, например, 75 % стандартного посадочного материала можно получить при густоте 600 шт. на 1 га питомника. При такой густоте посадки построенные уравнения регрессии должны быть справедливы для орошаемых питомников степной зоны (табл. 3).

moroz1a.wmf

Диаграмма рассеяния и уравнение регрессии (с коэффициентом детерминации R2), описывающее зависимость сухой массы сеянцев вяза от теплообеспеченности: 1 – г. Камышин, 2 – с. Шахматовка

Таблица 3

Продуктивность однолетних сеянцев вяза в разных географических пунктах

Пункты

выращивания

Сумма температур выше + 10 °С

Средняя относительная влажность воздуха за вегетационный период

Продуктивность сухой массы, ц/га

Актюбинск

2740

52

33

Волгоград

3300

52

120

Камышин

3120

53

100

Куйбышев

2600

60

49,5

Оренбург

2590

56

33

Павлодар

2450

59

29

Ростов

3200

56

135

Саратов

2870

55

62

Уральск

2820

55

59

Целиноград

2290

58

22

Выводы

При высокой агротехнике выращивания сеянцев в открытом грунте основными факторами, лимитирующими продуктивность питомников в различных географических районах, являются сумма активных температур и относительная влажность воздуха.

Установленные математические связи прироста органической массы сеянцев вяза от основных климатических факторов теплообеспеченности и относительной влажности воздуха позволили построить уравнения выхода посадочного материала в зависимости от этих климатических факторов.

Полученные результаты могут служить основой для научного обоснования выхода посадочного материала в лесных питомниках в зависимости от географического положения мест выращивания.


Библиографическая ссылка

Морозова Е.В., Иозус А.П. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕГРЕССИОННОГО АНАЛИЗА ПРИ ИЗУЧЕНИИ ВЛИЯНИЯ КЛИМАТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА РАЗВИТИЕ СЕЯНЦЕВ ВЯЗА В ПИТОМНИКАХ СТЕПНОЙ ЗОНЫ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2014. – № 11-4. – С. 622-625;
URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=6194 (дата обращения: 30.09.2023).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.685