Тема: Математическая обработка материалов по бонитировке

Бонитировка почв – это сравнительная оценка качества почв по плодо­родию при сопоставимых уровнях агротехники и интенсивности земледелия. Сравнительная оценка почв строится на обьективных признаках и свойствах, которые имеют ведущее значение в развитии и росте сельскохозяйственных культур. По определению С.С.Соболева, бонитировка – это специализи­ро­ванная классификация почв по их продуктивности, построенная на обьектив­ных признаках самих почв, наиболее важных для роста сельскохозяй­ствен­ных культур и коррелирующих со средней многолетней урожайностью. Сле­довательно, бонитировка является уточненной агрономической группи­ров­кой почв, где учет качества по естественному плодородию выражается в баллах при сопоставлении и уточнении их по средней многолетней уро­жайности основных сельскохозяйственных культур, а на естественных кор­мовых угодьях – по выходу сена и зеленой массы. Корреляционная связь между естественными свойствами почв и урожайностью культур (продук­тивностью сенокосов и пастбищ) устанавливается методами математической статистики.

Бонитировка почв является логическим продолжением комплексных обследований земель и предшествует их экономической оценке. Основная цель бонитировки состоит в определении относительного достоинства почв по их плодородию, т.е. установлении, во сколько раз одна почва лучше или хуже другой по своим естественным и устойчиво приобретенным свойствам. Обьектом бонитировки является почва, выраженная строго определенными таксономическими единицами, установленными по материалам детального почвеного обследования. В связи с этим при бонитировке почв в качестве первичного предмета принимаются почвенные разновидности или агропроиз­водственные группы, равноценные по хозяйственному достоинству почв, за­легающих на одних и тех же элементах рельефа, сходных по условиям ув­лаж­нения и, вследствие этого, близких по агрофизическим, агрохимическим и другим естественным свойствам, влияющим на урожайность сельско­хо­зяйственных культур.

Критериями бонитировки почв являются их природные диагности­чес­кие признаки и признаки, приобретенные в процессе длительного окультури­вания, коррелирующие с урожайностью основных зерновых, технических и других культур, а при бонитировке кормовых угодий – коррелирующие с продуктивностью сенокосов и пастбищ. Это означает, что критериями бони­тировки почв могут быть природные диагностические признаки, оказы­ваю­щие наибольшее влияние на урожайность сельскохозяйственных культур.

Одинаковые группы почв при бонитировке должны получить одина­ковые показатели бонитета. Чтобы определить эти показатели составляется шкала бонитировки почв, которая представляет собой систему цифровых данных, соответствующих определенным значениям измеряемых величин природных показателей по различным группам почв. При бонитировке почв следует составлять две оценочные шкалы: первую, основную – по свойствам почв и вторую – по урожайности сельскохозяйственных культур или про­дуктивности кормовых угодий.

Для определения средних значений показателей по отдельным почвам производится всесторонее изучение материалов комплексного обследования и выборка фактических данных по показателям этих почв. При этом приме­няется расчетный метод, который базируется на использовании эмпири­чес­ких формул, выражающих прямую зависимость между функциональными и результативными величинами. Так, валовые запасы гумуса и питательных веществ рассчитывают по мощности соответствующего горизонта, показа­телям объемной массы почвы, содержанию гумуса и питательных веществ в процентах или миллиграммах на 100 г почвы.

Валовые запасы гумуса в почве определяются по следующей формуле:

,

где Н – валовые запасы гумуса, т/га; А – мощность гумусового гори­зонта; В – обьемная масса почвы; Р – содержание гумуса, %.

Валовые запасы гумуса в почве рассчитываются отдельно для гори­зонта 0-20 см и 20-40 см, а затем суммируются. Это связано с тем, что содер­жание гумуса в верхнем горизонте значительно выше, чем в подстилающем. Данные для расчетов содержания гумуса в почвах по генетическим гори­зон­там берут из материалов почвенного обследования, а данные об обьемной массе почв – из соответствующих справочников. В результате вычислений определяют средневзвешенные показатели валовых запасов гумуса по груп­пам почв, на основании которых затем составляется шкала бонитировки.

Для определения запасов подвижных форм питательных веществ поль­зуются формулой

Н = 10000 АБК,

где Н – запасы азота (фосфора, калия), кг/га; А – мощность корнеоби­таемого слоя; м; Б – обьемная масса почвы; К – содержание азота (фосфора, калия), кг/т почвы.

Среднее арифметическое значение каждого показателя находим из вы­ражения

,

где - сумма всех вариантов; н - число наблюдений.

Однако по среднему арифметическому нельзя судить о характере от­клонений от средней величины. Для определения колебания величин вычис­ляют среднее квадратическое отклонение по формуле

,

где - сумма квадратов отклонений всех вариантов от среднего арифметического; н – число наблюдений.

Определение относительной изменчивости производится путем вычис­ления коэффициента изменчивости по формуле

,

где - среднее квадратическое отклонение; М – среднее арифмети­ческое значение показателя.

Для уверенности в типичности полученного среднего арифметического и возможности суждения по частному об общей величине изучаемого свой­ства вычисляют среднюю ошибку среднего арифметического по уравнению

,

где - среднее квадратическое отклонение, н – число наблюдений.

Средняя ошибка может быть выражена в процентах от среднего ариф­метического путем определения показателя точности. При этом чем меньше этот показатель, тем точнее результаты вычислений. Размер показателя точ­ности определяют по формуле

,

где м - средняя ошибка среднего арифметического; М – среднее ариф­метическое значение показателя.

Степень надежности средней находим из выражения

Полученное значение степени надежности при большом количестве наблюдений должно быть больше 3,0, т.е. средняя должна быть больше трой­ной ошибки. При малом количестве наблюдений (меньше 30) необходимую степень достоверности определяют по таблице значений Стьюдента. Вычис­ленное значение степени надежности должно быть больше табличного.

Средняя многолетняя урожайность сельскохозяйственных культур на различных почвах за последние 5-7 лет может быть определена способом прямого учета, отбора типичных хозяйств, многофакторного корреляцион­ного анализа, экспертизы и опроса.

Вычислительная обработка данных производится математико-статис­тическими методами с применением современной вычислительной техники и оценкой точности полученных сведений о средней многолетней урожайности основных сельскохозяйственных культур на конкретных почвах.

Полученные данные по отдельным признакам естественных свойств почвы и урожайности основных сельскохозяйственных культур используют­ся для составления предварительных шкал бонитировки почв. Баллы вычис­ляют по следующей формуле:

где Б – значение признака почвы, для которой определяется балл бонитета; У₁₀₀ – значение признака почвы, принятой за 100 баллов.

Вычисление баллов можно произвести по принципу замкнутой или разомкнутой шкалы. Если за 100 баллов принято оптимальное значение приз­нака наиболее плодородной почвы при бонитировке по естественным свой­ствам или максимальная урожайность сельскохозяйственных культур, то в результате вычислений получают замкнутую шкалу бонитировки. При ра­зомкнутой шкале за 100 баллов принимают значение признака или размер урожайности сельскохозяйственных культур самой распространенной почвы, занимающей наибольший удельный вес в структуре почвенного покрова ка­дастрового района.

Баллы бонитировки почв по каждому естественному свойству сопос­тавляются с баллами по урожайности сельскохозяйственных культур для данной почвы. При этом выбирают такие свойства или их сочетания, чис­ловые показатели которых коррелируют с показателями урожайности куль­тур. Иначе говоря, необходимо найти такие показатели свойств почв, по которым различия между почвами выражаются в тех же пропорциях, что и различия по урожайности сельскохозяйственных культур.

Влияние отдельных природных признаков на продуктивность почв устанавлитвается путем корреляционного анализа, который позволяет с мате­матической достоверностью установать связь между природными призна­ка­ми почв и урожайностью сельскохозяйственных культур. Корреляционная зависимость между отдельными показателями естественных свойств почвы и средней многолетней урожайностью сельскохозяйственных культур опреде­ляется коэффициентом корреляции по формуле

,

где а_х, а_у – отклонения отдельных баллов от соответствующих средних арифметических значений.

Размеры коэффициента корреляции могут колебаться в пределах от +1 до -1. Знак «плюс» указывает на положительную, а «минус» - на отрица­тель­ную связь. Чем ближе коэффициент корреляции к единице, тем теснее связь между исследуемыми факторами. Значения коэффициента корреляции в пре­делах 0,51-0,70 указывают на значительную связь, в пределах 0,71-0,90 – на тесную, хорошую связь, более 0,90 – на очень тесную связь.