Моделирование продуктивности агроценоза озимой пшеницы по принципу многофакторности

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Для объяснения взаимосвязи продуктивности зерновых культур с элементами, непосредственно влияющими на ее величину, широко используются аналитические и математические алгоритмы анализа, с помощью которых фиксируется зависимость урожайности от параметров активной жизнедеятельности. Задействование таких статистических и математических методов способствует основательному обеспечению потенциальной эффективности агрокультур. На основании множественного корреляционно-регрессионного анализа установлены прогнозируемые модели формирования потенциальной урожайности сортов озимой пшеницы селекции ФИЦ «Немчиновка» Московская 40 и Немчиновская 85, возделываемых по технологиям с разным уровнем интенсификации. Анализ метеоданных показал однородность изменчивости за годы исследований суммы положительной температуры и выпавших осадков. Обнаружена линейная множественная регрессия. Доминирующими источниками, оказывающими непосредственное влияние на формирование урожайности сельскохозяйственных культур, являются густота продуктивных стеблей и прирост листовой поверхности растений, выражаемые величиной фотосинтетического потенциала, а также влагообеспеченность, т. е. суммарное количество осадков за период с температурой выше +10 °C. Биологическая урожайность по базовой технологии была определена как 5 т/га, интенсивной — 8 т/га и высокоинтенсивной — 10 т/га. При возделывании сорта Московская 40 минимальное количество продуктивных стеблей при решении уравнения множественной регрессии по базовой технологии составляла 310…315 шт./м2, по интенсивной — 615…620 шт./м2, по высокоинтенсивной технологии — 890…900 шт./м2. Для сорта Немчиновская 85 густота стояния равнялась соответственно 330…340, 590…600 и 790…800  шт./м2. С увеличением интенсивности технологии фотосинтетический потенциал для сорта Московская 40 равнялся 2,8; 4,2 и 5,3 млн м2/га в сутки, сорта Немчиновская 85 — 3,6; 4,7 и 6,2 млн м2/га в сутки. В результате адекватность уравнений множественной регрессии и такие факторы влияния как фотосинтетический потенциал и густота стояния растений озимой пшеницы подтверждают величину биологической урожайности, и, в конечном итоге, модели множественной регрессии обеспечили надежный и интерпретируемый результат прогноза с учетом специфики сорта и технологии.

Полный текст

Введение

Сельскохозяйственное производство относится к наиболее нестабильным видам хозяйственной деятельности, что обусловлено высокой зависимостью от абиотических, агрометеорологических и техногенных факторов. Эффективность производства продуктов питания в большинстве случаев определяется факторами среды обитания выращиваемых культур [1–4]. В результате на данном этапе развития современных технологий возделывания сельскохозяйственных культур на первый план выходит получение достоверной информации о степени влияния абиотических, главным образом агрометеорологических (случайных), а также техногенных (фиксированных) факторов, таких как применение средств защиты растений (СЗР) и минеральных удобрений (МУ), на продуктивность агрокультур в интересах наиболее результативной координации продукционного цикла в агроэкосистемах [5–7].

Взаимосвязь продуктивности зерновых культур с элементами, непосредственно влияющими на ее величину, объясняется с использованием аналитических и математических алгоритмов анализа, с их помощью фиксируется зависимость урожайности от параметров активной жизнедеятельности. Актуальность исследования определяется, прежде всего, применением различных средств моделирования, позволяющих в полной мере реализовать продуктивный потенциал агрокультур. Наряду с этим, величина координации совокупных показателей, оказывающих влияние на развитие агрокультур, считается предметом многочисленных дискуссий. С практического и научного умозрения данный вопрос до конца не решен и остается крайне привлекательным [8–11].

Цель исследования — оценить влияние случайных и фиксированных факторов на формирование биологической урожайности с использованием линейной множественной регрессии, а также верификация гипотезы о линейной зависимости между переменными. Научная новизна работы заключается в комбинированном анализе факторов, традиционно рассматриваемых изолированно, и разработке модели, оптимизированной для прогнозирования в условиях мультиколлинеарности.

Материалы и методы исследования

Исследования выполнены за период с 2016 по 2024 г. на полях ФИЦ «Немчиновка» в стационарных опытах, размещаемых в четырехпольном севообороте (занятый пар — озимые зерновые — яровые зерновые — зернобобовые), в которых изучали реакцию сортов озимой пшеницы на применяемые технологии — базовую, интенсивную и высокоинтенсивную, отличающиеся уровнем применения минеральных удобрений и средств защиты растений.

Почва в стационарном опыте — дерново-подзолистая среднесуглинистая, имеющая следующие агрохимические показатели: рНКСl  — 5,3…5,8; гумус — 1,7…1,9 %; Нг — 1,18…1,33 ммоль/100 г; содержание подвижного фосфора 267…324 и калия 108…125 мг/кг почвы (по Кирсанову). Мощность пахотного горизонта — 22 см. Плотность сложения почвы в равновесном состоянии — 1,22…1,35 г/см3. Система обработки почвы — комбинированная.

В качестве объекта изучения и проведения корреляционно-регрессионного анализа и построения модели прогнозирования урожайности использованы сорта озимой пшеницы селекции ФИЦ «Немчиновка»: Московская 40 (9 лет изучения) и Немчиновская 85 (8 лет изучения).

Насыщение модели избыточными факторами может привести к статистической незначимости параметров регрессии. Поэтому отбор факторов осуществлялся в два этапа: 1) на основе теоретического анализа выбирались факторы, которые могут влиять на урожайность; 2) посредством матрицы корреляции оценивалась степень взаимосвязи между факторами и зависимой (результативной) переменной.

При анализе начальной гипотезы предполагалось, что зависимость между изучаемыми параметрами будет линейной при уровне значимости α = 0,05, что соответствует вероятности ошибки первого рода в 5 %. Для определения наличия взаимосвязи между разными факторами использовали парные коэффициенты корреляции. При этом парная корреляция между результативным параметром урожайности и фиксированными признаками (переменными) должна быть тесной (r ≥ 0,7) c коэффициентом детерминации D, показывающим высокую долю зависимости переменной, а связь между независимыми переменными для построения множественной регрессии — слабая (r < 0,7).

Качество модели оценивали с помощью множественного коэффициента корреляции R, который должен быть близок к единице, что указывает на сильную связь между переменными, объясняемой моделью, величин значимости отдельных Р-значений для независимых признаков, которая должна быть менее 0,05, а также коэффициента Фишера F для модели (регрессии) в целом.

Если предполагаемая гипотеза верна при соблюдении оценивающих критериев, то линейная модель должна иметь следующий вид:

\( Y=a+\sum_{i=1} b_i X_i + \varepsilon, \)

где Y — зависимая переменная (биологическая урожайность); Хi — независимые переменные (факторы); a, bi — коэффициенты регрессии; ɛ — случайная компонента.

Густоту стояния растений определяли по Методике Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур [1], фотосинтетический потенциал — по А.А. Ничипоровичу и др. [2] Необходимые расчеты выполняли посредством статистических методов [12, 13], а также с использованием пакета программ MS Excel [3] [14, 15].

Результаты исследования и обсуждение

Построение уравнений множественной регрессии предопределяет специфику модели, которая включает два вопроса: отбор факторов и выбор вида уравнения регрессии. В качестве нулевой гипотезы выбрана линейная множественная регрессия. Результативным параметром являлась биологическая урожайность сортов озимой пшеницы (У, г/м2). В рассмотрение случайных факторов включены: количество осадков, выпавших за вегетационный период (Х1, мм) и сумма положительных температур воздуха выше +10 °C за данный период (Х2, °C), а также фиксированные факторы, являющиеся пролонгацией влияния применения удобрений и средств защиты растений — фотосинтетический потенциал (ФП) как один из показателей нарастания биохимических процессов (Х3, млн м2/га ∙ дней), густота стояния растений (Х4, шт./м2), среднее содержание азота в вегетативной массе за период от кущения до колошения (Х5, %).

Погодные условия вегетационных периодов озимой пшеницы в годы исследований играли важную роль в формировании урожайности. Общеизвестно, что из пяти главных факторов, формирующих урожайность зерновых культур (свет, тепло, влага, углекислый газ, питательные вещества), на первом месте находится влагообеспеченность, которую предопределяет количество выпадающих за сезон осадков. Она может быть как недостаточная, так и избыточная. За годы наблюдений дефицит влаги от выпавших за вегетационный период осадков отмечали в 2019 и 2024 гг., где ГТК равнялся 1,0. Переувлажненными характеризовались 2017 и 2020 гг. с ГТК соответственно 2,74 и 2,26. При этом анализ метеоданных показал однородность изменчивости по годам количества осадков и суммы положительных температур воздуха. Коэффициенты вариации не превышали 33 % (табл. 1).

Таблица 1
Вариабельность метеорологических показателей вегетационного периода озимой пшеницы (среднее за 2016–2024 гг.)

 Случайные признаки

 Разброс данных

 min

 max

 Cv, %

 Количество осадков Х1, мм

 202

 442

 28

 Сумма температур воздуха выше +10 °C Х2, °C

 1507

 2265

 14

Источник: составил Д.С. Тегесов.

Table 1
Variability of meteorological parameters for the winter wheat growing season (average for 2016–2024)

 Random variables

 Data scatter

 min

 max

 Cv, %

 Precipitation Х1, mm

 202

 442

 28

 Sum of air temperatures above +10 °C Х2, °C

 1507

 2265

 14

Source: compiled by D.S. Tegesov.

Влагообеспеченность и применяемые технологии определяли величины фиксированных признаков Х3, Х4 и Х5. Из табл. 2 следует, что при недостаточном увлажнении (202…213 мм осадков) значения фотосинтетического потенциала (Х3) Московской 40 изменялись с ростом интенсивности возделывания от 2,21 до 3,84 млн м2/га × дней, Немчиновской 85 — от 2,26 до 5,42 млн м2/га × дней.

Таблица 2
Вариабельность СV , %, значений фиксированных признаков Х и биологической урожайности У, г/м2, озимой пшеницы

 Технология

 Х3

 Х4

 Х5

 У

 min

 max

 СV , %

 min

 max

 СV , %

 min

 max

 СV , %

 min

 max

 СV , %

 Сорт Московская 40 (2016–2024 гг., 9 лет изучения)

 I

 2,21

 5,30

 27

 313

 745

 25

 2,37

 3,36

 13

 465

 990

 26

 II

 3,16

 6,84

 31

 315

 915

 30

 2,56

 3,60

 12

 496

 1091

 24

 III

 3,84

 8,19

 28

 302

 963

 26

 2,75

 3,97

 10

 578

 1277

 24

 Сорт Немчиновская 85 (2017–2024 гг., 8 лет изучения)

 I

 2,26

 5,92

 30

 331

 751

 25

 2,36

 3,37

 13

 475

 998

 27

 II

 3,22

 6,34

 31

 312

 1105

 26

 2,47

 3,67

 12

 546

 1405

 31

 III

 5,42

 9,15

 23

 354

 1051

 29

 2,73

 3,82

 12

 641

 1432

 24

Примечание. I — базовая; II — интенсивная; III — высокоинтенсивная технология.
Источник: составил Д.С. Тегесов.

Table 2
Variability СV , %, of the values of fixed traits X and biological yield Y, g/m2, of winter wheat

 Technology

 Х3

 Х4

 Х5

 У

 min

 max

 СV , %

 min

 max

 СV , %

 min

 max

 СV , %

 min

 max

 СV , %

 cv. Moskovskaya 40 (2016–2024, 9 years of study)

 I

 2.21

 5.30

 27

 313

 745

 25

 2.37

 3.36

 13

 465

 990

 26

 II

 3.16

 6.84

 31

 315

 915

 30

 2.56

 3.60

 12

 496

 1091

 24

 III

 3.84

 8.19

 28

 302

 963

 26

 2.75

 3.97

 10

 578

 1277

 24

 cv. Nemchinovskaya 85 (2017–2024, 8 years of study)

 I

 2.26

 5.92

 30

 331

 751

 25

 2.36

 3.37

 13

 475

 998

 27

 II

 3.22

 6.34

 31

 312

 1105

 26

 2.47

 3.67

 12

 546

 1405

 31

 III

 5.42

 9.15

 23

 354

 1051

 29

 2.73

 3.82

 12

 641

 1432

 24

Note. I — basic; II — intensive; III — high-intensity technology.
  Source: compiled by D.S. Tegesov.

С выпадением за вегетацию 387…442 мм осадков фотопотенциал увеличивался от базовой к высокоинтенсивной технологии у сорта Московская 40 с 5,30 до 8,07 млн м2/га × дней, у сорта Немчиновская 85 — с 5,92 до 9,15 млн м2/га × дней. Сходная закономерность отмечалась и по фиксированному признаку густота стояния растений. В основном с увеличением интенсивности возделывания сортов пшеницы количество продуктивных стеблей повышалось. При достаточном увлажнении пахотного слоя почвы (ГТК 2 и более) густота стояния растений у изучаемых сортов возрастала в 2,8…2,9 раза. По содержанию общего азота в вегетативной массе растений по фазам развития можно лишь определенно утверждать, что с ростом интенсивности технологии его количество увеличивается. Однако четкой закономерности влияния влагообеспеченности на этот фактор не отмечается.

Исходя из фиксированных признаков Х1, Х3 и Х4, а также применяемой технологии, в основном и осуществлялся размах значений по годам биологической урожайности У сортов озимой пшеницы. У сорта Московская 40 по базовой технологии продуктивность изменялась от 465 до 990, Немчиновской 85 — с 475 до 998 г/м2, по интенсивной технологи в соответствии по сортам в пределах 496…1091 и 546…1405 г/м2, по высокоинтенсивной технологии — 578...1277 и 641...1432 г/м2. По всем выборкам признаков изменчивость величин имела также однородный характер, не превышая согласно коэффициенту вариации 33 %.

Множественная регрессия — метод построения модели с несколькими факторами. При этом необходимо заранее определить влияние на моделируемый показатель каждого из этих факторов в отдельности, а также совокупное их воздействие. Парная взаимосвязь между биологической урожайностью и отдельным фиксированным признаком дает обнадеживающий результат при составлении уравнения множественной регрессии, если она значима, т. е. коэффициент парной корреляции характеризует существенную тесноту связи.

В результате корреляционного анализа данных установлена высокая зависимость результативного параметра биологической урожайности в соответствие с уровнем интенсивности технологии или продуктивности по следующим фиксированным признакам: от количества осадков за вегетацию (rУХ1) — 0,86…0,88 у сорта Московская 40 и 0,82...0,92 у сорта Немчиновская 85; сформированного фотопотенциала (rУХ3) соответственно по сортам с коэффициентами парной корреляции 0,8…0,87 и 0,82…0,85 и густотой стояния растений (rУХ4) — 0,83…0,86 и 0,81…0,83 (табл. 3). Такие показатели выборки влияния как сумма положительных температур за вегетацию (rУХ2) и среднее потребление азота растениями по фазам роста от кущения до колошения (rУХ5) оказывали слабое воздействие на формирование урожая.

Таблица 3
Корреляция биологической урожайности сортов озимой пшеницы с фиксированными факторами

 Взаимосвязь

 Технология

 Сорт Московская 40

 Сорт Немчиновская 85

 r

 D

 r

 D

 УХ1

 I

 0,86

 0,74

 0,82

 0,67

 II

 0,88

 0,77

 0,92

 0,85

 III

 0,88

 0,77

 0,90

 0,81

 УХ2

 I

 0,11

 0,01

 0,32

 0,08

 II

 0,32

 0,10

 0,26

 0,07

 III

 0,22

 0,05

 0,15

 0,02

 УХ3

 I

 0,87

 0,76

 0,84

 0,71

 II

 0,83

 0,69

 0,85

 0,72

 III

 0,84

 0,71

 0,82

 0,67

 УХ4

 I

 0,86

 0,74

 0,82

 0,67

 II

 0,83

 0,69

 0,81

 0,66

 III

 0,86

 0,74

 0,83

 0,69

 УХ5

 I

 0,34

 0,12

 0,32

 0,10

 II

 0,36

 0,13

 0,24

 0,06

 III

 0,33

 0,11

 0,23

 0,05

Примечание. I — базовая; II — интенсивная; III — высокоинтенсивная технология.
  Источник: составил Д.С. Тегесов.

Table 3
Correlation of biological yield of winter wheat cultivars with fixed factors

 Correlation

 Technology

 cv. Moskovskaya 40

 cv. Nemchinovskaya 85

 r

 D

 r

 D

 УХ1

 I

 0.86

 0.74

 0.82

 0.67

 II

 0.88

 0.77

 0.92

 0.85

 III

 0.88

 0.77

 0.90

 0.81

 УХ2

 I

 0.11

 0.01

 0.32

 0.08

 II

 0.32

 0.10

 0.26

 0.07

 III

 0.22

 0.05

 0.15

 0.02

 УХ3

 I

 0.87

 0.76

 0.84

 0.71

 II

 0.83

 0.69

 0.85

 0.72

 III

 0.84

 0.71

 0.82

 0.67

 УХ4

 I

 0.86

 0.74

 0.82

 0.67

 II

 0.83

 0.69

 0.81

 0.66

 III

 0.86

 0.74

 0.83

 0.69

 УХ5

 I

 0.34

 0.12

 0.32

 0.10

 II

 0.36

 0.13

 0.24

 0.06

 III

 0.33

 0.11

 0.23

 0.05

Note. I — basic; II — intensive; III — high-intensity technology.
  Source: compiled by D.S. Tegesov.

Таким образом, на втором этапе корреляционного анализа для установления взаимосвязи между фиксированными признаками последние два можно не рассматривать.

При рассмотрении парной корреляции между фиксированными признаками следует учитывать наличие мультиколлинеарности. Если она присутствует, то имеет место совокупное их воздействие друг на друга. В результате фиксированные факторы перестают быть полностью независимыми и нельзя оценить воздействие каждого из них в отдельности.

При расчете коэффициентов корреляции между признаками, воздействующими на урожайность обоих сортов пшеницы, выяснилось, что линейная связь количества осадков Х1 с сформированным в технологиях фотопотенциала Х3 высокая: rХ1Х3 = 0,90…0,91 для сорта Московская 40 и rХ1Х3 = 0,78…0,88 — сорта Немчиновская 85. Следовательно, включение в модель этих совокупных признаков не целесообразно, так как может повлечь неустойчивость и ненадежность оценки коэффициента множественной регрессии и значимость уравнения регрессии в целом окажется не интерпретируемой (табл. 4).

Таблица 4
Корреляция между фиксированными факторами

 Взаимосвязь

 Технология

 Сорт Московская 40

 Сорт Немчиновская 85

 r

 D

 r

 D

 Х1Х3

 I

 0,90

 0,81

 0,78

 0,61

 II

 0,91

 0,83

 0,78

 0,61

 III

 0,90

 0,81

 0,88

 0,77

 Х1Х4

 I

 0,58

 0,34

 0,56

 0,31

 II

 0,64

 0,41

 0,62

 0,38

 III

 0,56

 0,31

 0,56

 0,31

 Х3Х4

 I

 0,54

 0,29

 0,56

 0,31

 II

 0,60

 0,36

 0,55

 0,30

 III

 0,49

 0,24

 0,41

 0,17

Примечание. I — базовая; II — интенсивная; III — высокоинтенсивная технология.
  Источник: составил Д.С. Тегесов.

Table 4
Correlation between fixed factors

 Correlation

 Technology

 cv. Moskovskaya 40

 cv. Nemchinovskaya 85

 r

 D

 r

 D

 Х1Х3

 I

 0.90

 0.81

 0.78

 0.61

 II

 0.91

 0.83

 0.78

 0.61

 III

 0.90

 0.81

 0.88

 0.77

 Х1Х4

 I

 0.58

 0.34

 0.56

 0.31

 II

 0.64

 0.41

 0.62

 0.38

 III

 0.56

 0.31

 0.56

 0.31

 Х3Х4

 I

 0.54

 0.29

 0.56

 0.31

 II

 0.60

 0.36

 0.55

 0.30

 III

 0.49

 0.24

 0.41

 0.17

Note. I — basic; II — intensive; III — high-intensity technology.
  Source: compiled by D.S. Tegesov.

В результате предпочтения следует отдать взаимозависимостям, имеющим наименьшую тесноту связи. В нашем случае между фиксированными признаками Х1Х4 и Х3Х4 , где коэффициенты парной корреляции определены на уровне менее 0,7. Поэтому для множественной регрессии целесообразно принять во внимание взаимосвязь результативного признака (биологической урожайности) как с количеством осадков за вегетацию и густотой стояния растений, а также фотопотенциала с продуктивным стеблестоем.

Дисперсионный анализ показал, что расчетные значения F-критерия по технологиям значительно превышали табличные. Следовательно, уравнения линейной множественной регрессии в целом статистически значимы.

Согласно выполненному регрессионному анализу значения коэффициентов а0 и bi в моделях прогнозирования по всем технологиям достоверны по Р-значениям, которые меньше уровня значимости (α ≤ 0,05). Кроме того, они отражают силу влияния независимых (фиксированных) признаков на результативный, в нашем случае биологическую урожайность. Они также указывают на высокую значимость отдельных признаков для стабильности модели на 95 % и нулевая гипотеза линейности множественной регрессии по выбранным признакам по трем технологиям корректна (табл. 5). Подтверждение тому дает решение системы уравнений 1 и 2 отдельно по сортам и технологиям, принимая за первичные (эталонные) признаки количество осадков (Х1) и планируемую для каждой технологии урожайность (У). Количество осадков за период с температурой выше +10 °C принято по многолетним значениям для Центрального экономического района (ЦЭР) и равняется 289 мм.

Биологическая урожайность по базовой технологии определена как 5 т/га (500 г/м2), интенсивной — 8 т/га (800 г/м2) и высокоинтенсивной — 10 т/га (1000 г/м2). Тогда при возделывании сорта Московская 40 минимальное количество продуктивных стеблей (Х4) при решении первого уравнения множественной регрессии по базовой технологии может составлять 310…315, по интенсивной — 615…620, по высокоинтенсивной технологии — 890…900 шт./м2. Для сорта Немчиновская 85 густота стояния равняется соответственно 330…340, 590…600 и 790…800 шт./м2. Продуктивный стеблестой определяет нарастание ассимиляционной листовой поверхности растений (фотопотенциал). В соответствии с густотой стояния решением системы первого и второго уравнения регрессии определяется фотосинтетический потенциал (Х3). С увеличением интенсивности технологии его значения для сорта Московская 40 равняются — 2,8; 4,2; 5,3 млн м2/га в сутки, сорта Немчиновская 85 —  3,6; 4,7; 6,2 млн м2/га в сутки.

Таблица 5
Множественная регрессия (модели) формирования биологической урожайности сортов озимой пшеницы

 Технология

 Взаимосвязь

 Дисперсия

 Р-значение

 Модель множественной
регрессии

 R

 Fфакт

 F0,05

 Сорт Московская 40

 I

 УХ1Х4

 45,9

 4,15

 Х1

 0,005

 Ŷ= — 131,53 + 1,27Х1 + 0,85Х4 (1)

 0,97

 Х4

 0,004

 УХ3Х4

 51,3

 Х3

 0,002

 Ŷ= — 68,70 + 123,34Х3 + 0,70Х4 (2)

 0,97

 Х4

 0,004

 II

 УХ1Х4

 27,5

 Х1

 0,011

 Ŷ= 63,99 + 1,57Х1 + 0,46Х4 (1)

 0,95

 Х4

 0,036

 УХ3Х4

 18,3

 Х3

 0,035

 Ŷ= 152,26 + 77,60Х3 + 0,52Х4 (2)

 0,93

 Х4

 0,037

 III

 УХ1Х4

 73,9

 Х1

 0,001

 Ŷ= — 43,46 + 1,74Х1 + 0,61Х4 (1)

 0,98

 Х4

 0,002

 УХ3Х4

 97,8

 Х3

 0,0004

 Ŷ= — 8,40 + 76,45Х3 + 0,68Х4 (2)

 0,98

 Х4

 0,0003

 Сорт Немчиновская 85

 I

 УХ1Х4

 15,3

 4,88

 Х1

 0,050

 Ŷ = — 83,75 + 1,26Х1 + 0,66Х4 (1)

 0,93

 Х4

 0,048

 УХ3Х4

 18,7

 Х3

 0,031

 Ŷ = — 31,19 + 87,29Х3 + 0,64Х4 (2)

 0,94

 Х4

 0,039

 II

 УХ1Х4

 41,6

 Х1

 0,004

 Ŷ = — 269,26 + 2,42Х1 + 0,63Х4 (1)

 0,97

 Х4

 0,035

 УХ3Х4

 21,4

 Х3

 0,021

 Ŷ = — 146,34 + 100,99Х3 + 0,80Х4 (2)

 0,95

 Х4

 0,034

 III

 УХ1Х4

 66,7

 Х1

 0,002

 Ŷ = 4,93 + 1,99Х1 + 0,53Х4 (1)

 0,98

 Х4

 0,006

 УХ3Х4

 60,9

 Х3

 0,002

 Ŷ = — 96,24 + 92,35Х3 + 0,66Х4 (2)

 0,98

 Х4

 0,002

Примечание. I — базовая; II — интенсивная; III — высокоинтенсивная технология.
  Источник: составил Д.С. Тегесов.

Table 5
Multiple regression (models) of formation of biological yield of winter wheat cultivars

 Technology

 Correlation

 Variance

 Р-Value

 Multiple regression model

 R

 Factual

 F0.05

 cv. Moskovskaya 40

 I

 УХ1Х4

 45.9

 4.15

 Х1

 0.005

 Ŷ= — 131.53 + 1.27Х1 + 0.85Х4 (1)

 0.97

 Х4

 0.004

 УХ3Х4

 51.3

 Х3

 0.002

 Ŷ= — 68.70 + 123.34Х3 + 0.70Х4 (2)

 0.97

 Х4

 0.004

 II

 УХ1Х4

 27.5

Х1

 0.011

 Ŷ= 63.99 + 1.57Х1 + 0.46Х4 (1)

 0.95

 Х4

 0.036

 УХ3Х4

 18.3

 Х3

 0.035

 Ŷ= 152.26 + 77.60Х3 + 0.52Х4 (2)

 0.93

 Х4

 0.037

 III

 УХ1Х4

 73.9

 Х1

 0.001

 Ŷ= — 43.46 + 1.74Х1 + 0.61Х4 (1)

 0.98

 Х4

 0.002

 УХ3Х4

 97.8

 Х3

 0.0004

 Ŷ= — 8.40 + 76.45Х3 + 0.68Х4 (2)

 0.98

Х4

 0.0003

 cv. Nemchinovskaya

 I

 УХ1Х4

 15.3

 4.88

Х1

 0.050

 Ŷ = — 83.75 + 1.26Х1 + 0.66Х4 (1)

 0.93

 Х4

 0.048

 УХ3Х4

 18.7

 Х3

 0.031

 Ŷ = — 31.19 + 87.29Х3 + 0.64Х4 (2)

 0.94

 Х4

 0.039

 II

 УХ1Х4

 41.6

 Х1

 0.004

 Ŷ= — 269.26 + 2.42Х1 + 0.63Х4 (1)

 0.97

 Х4

 0.035

 УХ3Х4

 21.4

 Х3

 0.021

 Ŷ = — 146.34 + 100.99Х3 + 0.80Х4 (2)

 0.95

 Х4

 0.034

 III

 УХ1Х4

 66.7

 Х1

 0.002

 Ŷ = 4.93 + 1.99Х1 + 0.53Х4 (1)

 0.98

Х4

 0.006

 УХ3Х4

 60.9

 Х3

 0.002

 Ŷ = — 96.24 + 92.35Х3 + 0.66Х4 (2)

 0.98

 Х4

 0.002

Note. I — basic; II — intensive; III — high-intensity technology.
  Source: compiled by D.S. Tegesov.

В результате адекватность уравнений множественной регрессии и факторы влияния Х3 и Х4 подтверждают величину биологической урожайности.

Заключение

Получены адекватные модели прогнозирования потенциальной урожайности озимой пшеницы сортов Московская 40 и Немчиновская 85 для Центрального экономического района с высокими коэффициентами множественной регрессии. Другими словами, полученные модели обладают прогностической способностью. При изменчивости влагообеспечения и установления традиционного результата продуктивного стеблестоя можно прогнозировать фотосинтетическую деятельность растений и потенциальный будущий урожай зерна. Однако, при построении уравнений множественной линейной регрессии следует учитывать особенности сорта и применяемой технологии, которые значимо оказывают влияние на результирующий показатель биологической (потенциальной) урожайности. Поэтому применение единой модели к самой культуре не приемлемо и может исказить прогноз. Выбор метода определил структуру данных и цель исследований, учел специфику сорта и технологии, обеспечил надежные и интерпретируемые результаты.

 

 

1 Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Вып. 2: Зерновые, крупяные, зернобобовые, кукуруза и кормовые культуры / подгот. М.А. Федин и др. М. : Гос. комис. по сортоиспытанию с.-х. культур при М-ве сел. хоз-ва СССР, 1989. 194 с.

2 Ничипорович А.А., Строгонова Л.Е., Чмора С.Н., Власова М.П. Фотосинтетическая деятельность растений в посевах: методы и задачи учета в связи с формированием урожаев. М. : Изд-во Академии наук СССР, 1961. 135 с. EDN: GWSUZW

3 Лебедько Е.Я., Хохлов А.М., Барановский Д.И., Гетманец О.М. Биометрия в MS EXCEL : учеб. пособие. СПб. : Лань, 2022. 172 с. EDN: VZKITI; Чаргеишвили С.В., Сударев Н.П., Абрампальская О.В. Использование методов биометрии в MS Excel : учеб. пособие. Тверь : Тверская государственная сельскохозяйственная академия, 2023. 98 с. EDN: HSCJAB

×

Об авторах

Александр Васильевич Зеленев

Федеральный исследовательский центр «Немчиновка»; Российский университет дружбы народов

Автор, ответственный за переписку.
Email: zelenev-av@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0002-9351-9922
SPIN-код: 4057-2663

доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник лаборатории сортовых технологий озимых зерновых культур и систем применения удобрений, Федеральный исследовательский центр «Немчиновка»; профессор департамента агробиотехнологий аграрно-технологического института, Российский университет дружбы народов

Российская Федерация, 121205, г. Москва, территория Инновационного центра Сколково, бульвар Большой, д. 30, стр. 1, офис 304; Российская Федерация, 117198, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6

Владимир Николаевич Капранов

Федеральный исследовательский центр «Немчиновка»

Email: kapr4nov.v@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0009-9950-3663
SPIN-код: 6381-8239

доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник лаборатории сортовых технологий озимых зерновых культур и систем применения удобрений

Российская Федерация, 121205, г. Москва, территория Инновационного центра Сколково, бульвар Большой, д. 30, стр. 1, офис 304

Дольган Сергеевич Тегесов

Федеральный исследовательский центр «Немчиновка»

Email: dolgan08@mail.ru
ORCID iD: 0009-0007-3978-2520
SPIN-код: 4933-3335

кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией сортовых технологий озимых зерновых культур и систем применения удобрений

Российская Федерация, 121205, г. Москва, территория Инновационного центра Сколково, бульвар Большой, д. 30, стр. 1, офис 304

Рамин Закирович Мамедов

Федеральный исследовательский центр «Немчиновка»

Email: mam-ramin@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2473-4538
SPIN-код: 6881-8565

кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник лаборатории селекции и первичного семеноводства озимой пшеницы

Российская Федерация, 121205, г. Москва, территория Инновационного центра Сколково, бульвар Большой, д. 30, стр. 1, офис 304

Евгений Федорович Киселев

Федеральный исследовательский центр «Немчиновка»

Email: papa-john-k@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0000-5764-4868
SPIN-код: 4810-9680

кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник лаборатории сортовых технологий озимых зерновых культур и систем применения удобрений

Российская Федерация, 121205, г. Москва, территория Инновационного центра Сколково, бульвар Большой, д. 30, стр. 1, офис 304

Список литературы

  1. Воронов С.И., Калабашкина Е.В., Музраев В.Н., Цымбалова В.А., Диаките С. Влияние агротехнологий разного уровня интенсивности на продуктивность сортов яровой пшеницы и экономическую эффективность в условиях Центральной Нечерноземной зоны // Аграрная Россия. 2025. № 3. С. 3–7. doi:
  2. 10.30906/1999-5636-2025-3-3-7 EDN: WOVVJO
  3. Воронов С.И., Капранов В.Н., Зеленев А.В., Киселев Е.Ф., Тегесов Д.С., Салтыков М.А., Похорский В.В. Агроэкономическая эффективность технологий возделывания озимой пшеницы при различных уровнях интенсификации // Селекция и семеноводство: новые вызовы и возможности, устойчивое развитие и продовольственная безопасность : материалы V Междунар. науч. конф., Москва, 27–28 марта 2025 г. М. : ФИЦ «Немчиновка», 2025. С. 200–207. EDN: IJJDWF
  4. Капранов В.Н., Зеленев А.В., Киселев Е.Ф., Тегесов Д.С., Плескачев Н.Ю. Роль технологий разного уровня интенсивности в формировании урожайности и качества зерна новых сортов озимой пшеницы // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. 2025. № 1 (79). С. 32–43. doi: 10.32786/2071-9485-2025-01-03 EDN: PURAZT
  5. Симаков Л.О. Разработка эргономичного агроценоза для производства продуктов питания в регионах неблагоприятных для сельского хозяйства // Пищевая индустрия: инновационные процессы, продукты и технологии : сб. материалов II Междунар. науч.-практ. конф., посвященной 160‑летию Тимирязевской академии, Москва, 22–23 мая 2025 г. М. : Российский государственный аграрный университет, 2025. С. 822–826. EDN: FYZZOU
  6. Анфиногентова А.А., Блинова Т.В., Решетникова Е.Г. и др. Продовольственная безопасность России: вызовы, риски, угрозы. Саратов : Институт аграрных проблем РАН, 2011. 270 с. EDN: WERGDR
  7. Ярошенко Г.В., Цымбал В.А., Богодистов А.А. Современные вызовы и угрозы продовольственной безопасности Российской Федерации // Государственное и муниципальное управление. Ученые записки СКАГС. 2017. № 2. С. 109–113. doi: 10.22394/2079-1690-2017-1-2-109-113 EDN: YSRZBJ
  8. Филипповская О.В. Продовольственная безопасность России в свете происходящих геополитических изменений // Национальные интересы: приоритеты и безопасность. 2016. Т. 12. № 2 (335). С. 94–105. EDN: VMCZVN
  9. Адамень Ф.Ф., Коковихин С.В., Сташкина А.Ф. Математическое моделирование продуктивности орошаемой озимой пшеницы в зависимости от влияния метеорологических факторов в условиях Северного Причерноморья // Известия сельскохозяйственной науки Тавриды. 2023. № 33 (196). С. 6–16. EDN: PJCJCX
  10. Давыдовский А.Г., Лихачевский А.Г. Моделирование продуктивности агрофитоценозов в условиях погодно-климатических флуктуаций как проблема Big Data // Big Data and Advanced Analytics. 2019. № 5. С. 280–294. EDN: ACUXSZ
  11. Изотов А.М., Тарасенко Б.А., Дударев Д.П. Эффективность метода блоков в многофакторных полевых опытах с озимой пшеницей в условиях Крыма // Известия сельскохозяйственной науки Тавриды. 2017. № 11 (174). С. 12–19. EDN: YOPBGL
  12. Изотов А.М., Тарасенко Б.А., Дударев Д.П. Эффективность неполных факториальных схем в многофакторных полевых опытах с озимой пшеницей // Известия сельскохозяйственной науки Тавриды. 2019. № 17 (180). С. 14–31. EDN: AUFEOX
  13. Базаров С.М., Беленький Ю.И., Базарова М.В. Обобщение регрессионного анализа // Научная жизнь. 2017. № 12. С. 35–42. EDN: YRZQWK
  14. Прошкин В.А. Интерпретация результатов агрохимических исследований с использованием статистических моделей // Плодородие. 2014. № 5 (80). С. 21–22. EDN: SXJPBD
  15. Лапченко Е.А. Программный комплекс «САТ» для решения производственных задач в растениеводстве // Достижения науки и техники АПК. 2013. № 10. С. 59–61. EDN: RFMFPZ
  16. Лукомец А.В. Теоретико-методологическое обоснование ресурсного обеспечения растениеводства : дис. … д-ра эконом. наук. Мытищи, 2024. 398 с. EDN: OXNZUN

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Зеленев А.В., Капранов В.Н., Тегесов Д.С., Мамедов Р.З., Киселев Е.Ф., 2026

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.