A talaj és környezeti kölcsönhatások értékelésének módszerei

Dátum
2009-02-27T08:48:19Z
Folyóirat címe
Folyóirat ISSN
Kötet címe (évfolyam száma)
Kiadó
Absztrakt

Összefoglaló Napjainkban a statisztikai módszerek fejlıdésének és a nagyteljesítményő számítógépek gyors elterjedésének köszönhetıen olyan matematikai statisztikai módszerek alkalmazása vált lehetıvé, amelyek a talaj és környezeti kölcsönhatások értékelésének minden szakaszában (a kísérlet tervezése, beállítása, kiértékelése) nagy segítséget nyújtanak a kutatók számára. A módszerek legtöbbje évek óta ismert, és eredményesen használják más tudományágakban. Az itt szerzett kedvezı tapasztalatok indokolják a módszerek alkalmazását a földmővelési kutatásokban, és az alkalmazás feltételeinek vizsgálatát a mezıgazdasági kutatásban. A kísérletek beállítása és kivitelezése egyre drágul a feleslegesen beállított kezeléskombinációk indokolatlan ráfordításokat eredményeznek. A korszerő kísérlettervezési módszerek segítséget nyújtanak a hatások felderítésének pontossága és a gazdaságosság kérdésének összehangolásához. A földmővelési kutatások sajátosságainak ill. az alkalmazhatóság feltételeinek figyelmen kívül hagyása azonban téves következtetések levonását okozhatja. A kapott eredmények így sokszor tévesek, félrevezetık lehetnek, a nagy munkaráfordítással kapott adatokban rejlı információmennyiség gyakran torzulhat, vagy szélsıséges esetekben teljesen el is veszhet. A nagy költséggel elvégzett kísérletek a gyakorlat számára nem adnak hasznosítható eredményt. Dolgozatom készítése során az alábbi célkitőzéseket tartottam szem elıtt:

  1. A kísérlet tervezésében használható korszerő módszer bemutatása.
  2. Meghatározni kukorica és ıszi búza kultúrákban az adott pontosságú becsléshez szükséges minimális megfigyelések számát.
  3. A szántóföldi kísérletezés sajátosságainak figyelembe vétele a kísérlettervezés során a hibaöröklıdés törvényszerőségének segítségével.
  4. Kísérleti és matematikai módszer bemutatása a talajheterogenitás és a növény egyedi változékonyságának szétválasztására szántóföldi körülmények között.
  5. A variancia-analízisek és középérték összehasonlító tesztek alkalmazhatósági feltételeinek megvizsgálása többéves szántóföldi kísérletben.
  6. Alternatív módszerek bemutatása, ha a paraméteres próbák alkalmazási feltételei nem teljesülnek.
  7. A variancia-analízis alkalmazása multifaktoriális tartamkísérletben, a szakember számára levonható következtetések értékelése.
  8. Útmutatás a legfontosabb többszörös összehasonlító tesztek (szimultán döntések) alkalmazása során.
  9. A mennyiségi tényezık és kölcsönhatások kimutatása a földmővelési kísérletek sajátosságainak megfelelıen. 2 A dolgozat eredményeként, korszerő kísérlettervezési módszert mutattam be szántóföldi kísérleten keresztül. Meghatároztam kukorica és ıszi búza kultúrában a napjainkban köztermesztésben lévı hibridek ill. fajták esetében a középértékek adott pontosságú becsléséhez szükséges minimális mintaszámot. A hibaöröklıdés törvényszerőségét felhasználva kimutattam, hogy a kísérleti körülmények között a parcellánkénti szórásért a növény egyedi változékonysága mellett, sokkal nagyobb mértékben a parcellánkénti tıszám eltérés a felelıs. Saját kísérlet beállításával szétválasztottam a talajheterogenitást és az egyedi produkció változékonyságát kukorica állományban. Az általam javasolt módszer alapján a kísérlet helyszínén az egyedi produkció szórása sokkal jelentısebb volt, mint a talaj heterogenitása. Javaslatot tettem a szántóföldi kutatásokban gyakran használt osztott parcellás kísérleti elrendezésben a variancia-analízis alkalmazásához nélkülözhetetlen függetlenség feltételének átértékelésére, és tesztelésének új lehetıségére. Kimutattam, hogy normál termesztési körülmények között a kukorica egyedi produkciójának eloszlása nem normál eloszlás. Az eloszlás jobbra ferde, a kis egyedi produkció elıfordulásának valószínősége nagyobb. Tartamkísérletbıl származó többéves adatsort elemezve a szórások azonosságának feltétele teljesül a talajmővelés, mőtrágyázás és tıszám kezelés esetében. A termésátlag és a szórás között nem állapítható meg összefüggés. A vizsgálatok azt igazolták, hogy az egységnyi területre vetített termés additív jelenség. Felhívtam a figyelmet arra, hogy osztott parcellás kísérletben, ahol a függetlenség feltételébıl engedményt kell tenni, a varianciaanalízis F-próbáját ki kell egészíteni a Greenhouse-Geisser és Huynh-Feldt próba eredményével, és ezek figyelembe vételével kell meghozni a döntést. Javaslatot tettem, ha a szórások azonosságára vonatkozó feltétel nem teljesül a szórás-elemzés során, milyen alternatív eljárást lehet alkalmazni. Többéves kutató munka tapasztalatai alapján útmutatást adtam a Welch és Brown-Forsythe által kidogozott variancia-analízis mezıgazdasági alkalmazásához. Könnyen értelmezhetı módszert mutattam be a tápanyag- és vízellátottság kölcsönhatásának elemzésére. A maximum likelihood módszer alapján történı varianciakomponensek felbontása a tápanyag- és vízellátottság pozitív kölcsönhatását igazolta. A biztonságos termelés ill. a tervezett termés elérése érdekében e két tényezıt együttesen, ugyanabban az irányban érdemes változtatni. Summary Due to the development of statistical methods and to the wide spread use of personal computers the application of such mathematical methods has been made possible that can be of great help to researchers in different phases of evaluating soil and environmental interaction (experimental designs, setting up, analysis). The majority of the methods have been used for many years. The gathered favourable experience makes the application of these methods necessary. The setting up of experiments gets more and more expensive and the up-to-date planning reduces these costs significantly. By not considering economical factors, the results we obtain through research can be misleading. The expensive research in these cases has no practical value. When making my thesis, the following factors were considered: The introduction of up-to-date methods in planning experiments. Determining the minimal umber of observations in maize and winter wheat cultures. The consideration of individual features of defection inheritance in tillage experiments. Introduction of experimental and mathematical methods to separate soil heterogeneity and individual features of plants. Examining the mean value and variance analysis comparison in tillage experiments. Introducing alternative methods if the conditions of parameter probes are not fulfilled. Application of variance analysis in multi-factorial long-term experiments. Guidance in the application of multi-factorial comparing tests (simultaneous decisions). Showing the quantitative factors and interaction in soil cultivation experiments. As the result of my thesis, I have introduced an up-to-date design method for tillage experiments. I have determined the minimal number of samples for maize and winter wheat cultures as well as for other hybrids commonly cultivated. By using the regularities of defection inheritance, I have shown that among research conditions the deviation within a plot is greatly effected by the deviation in plant density. I have separated soil heterogeneity and the individual difference in maize crop stands. On the basis of the method suggested by me, the deviation of individual production was more significant than soil heterogeneity. I have suggested the re-evaluation of the condition of independence in the split-plot experiments where variance analysis has been widely applied. I have shown that among normal cultivating conditions the distribution of maize production is not normal. The possibility of small individual production occurrence is more likely. By evaluating the data collected from long-term experiments, I have found that the similarity of deviation occurs in the case of tillage, fertilisation and plant density treatments. No correlation can be found between yield average and standard deviation. The experiments proved that yield projected on a unit area is an additive phenomenon. I have called the attention to the fact that in a split-plot experiment where from the condition of independence allowances have to be made, the F-probe of the variance analysis has to be complemented with the result of the Greenhouse-Geisser and Huynh-Feldt probe. Decisions have to made by taking these into consideration. I have made suggestions that if the condition of deviation is not fulfilled an alternative method can be applied. I have given guidance on how to apply the Welch and Brown-Forsythe variance analysis in agriculture. I have introduced an easily applicable method to evaluate nutrient and water supply correlation. The breaking down of variance components, on the basis of maximum likelihood, has proved the positive interaction between nutrient- and water supply. In order to achieve a safe production these two factors have to be changed simultaneously.
Leírás
Kulcsszavak
talaj-környezet kölcsönhatás, Soil-environment interaction, kukorica, középérték-összehasonlítás, variancia-analízis, maize, mean value comparison, variance analysis
Forrás