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 |
|
0,8187 |
|
0,9866 |
логарифмическое |
|
0,6443 |
|
0,8922 |
экспоненциальное |
|
0,9215 |
|
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):
, (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:
, (2)
где у – масса сеянцев; (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
, (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).
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: 09.12.2024).