Моделювання врожайності Salvia sclarea L. залежно від ширини міжрядь, мінеральних добрив та глибини оранки в зрошуваних умовах холодного Степу
Анотація
Україна має сприятливі природні умови для вирощування лікарських та ароматичних рослин, але бракує наукових знань та практичних рекомендацій щодо їх вирощування. Шавлія мускатна є цінною та перспективною культурою для Півдня України і заслуговує на особливу увагу. Метою даної роботи є дослідження теоретичних механізмів формування продуктивності шавлії мускатної на зрошуваних землях Півдня України. Експериментальною базою дослідження є дані про врожайність суцвіть культури, зібрані під час польових досліджень технології вирощування шавлії мускатної на краплинному зрошенні в Херсонській області протягом 2013-2018 рр. Теоретичне дослідження формування врожайності залежно від елементів технології вирощування проводилося за допомогою рангового кореляційного та гетероскедастичного аналізів, а математична модель для прогнозування врожайності розроблялася з використанням множинної регресії. В результаті нульова гіпотеза про вплив досліджуваних факторів на врожайність була спростована за критеріями Бреуша-Пагана та Глейзера, хоча результати дисперсійного аналізу не виявили значущого впливу глибини плуга та ширини міжрядь на врожайність. Аналіз рангової кореляції показав, що найбільший вплив на врожайність мають фосфорні добрива. Крім того, визначено інформацію про вплив кожного агротехнологічного фактора на врожайність шавлії мускатної, а саме 1 кг азотних добрив, внесених на 1 га, зменшує врожайність на 6,34 кг; 1 кг фосфорних добрив, внесених на 1 га, збільшує врожайність на 156,44 кг; 1 додатковий сантиметр ширини міжрядь зменшує врожайність на 3,33 кг; оранка на 1 см глибше підвищує врожайність на 56,56 кг. Модель має помірну якість підгонки (коефіцієнт кореляції 0,5885) і досить хорошу точність прогнозування врожайності (середня абсолютна відсоткова похибка 24,12 %). Дослідження не має аналогів в Україні та світі і дає нові теоретичні та практичні уявлення про формування продуктивності шавлії мускатної в зоні холодного Степу
Ключові слова
дисперсійний аналіз; краплинне зрошення; лікарські рослини; множинний регресійний аналіз; рангова кореляція; Південь України; прогнозування врожайності
[1] Acimovic, M.G., Loncar, B.L., Jeliazkov, V.D., Pezo, L.L., Ljujic, J.P., Miljkovic, A.R., & Vujisic, L.V. (2022). Comparison of volatile compounds from clary sage (Salvia sclarea L.) verticillasters essential oil and hydrolate. Journal of Essential Oil Bearing Plants, 25(3), 555-570. doi: 10.1080/0972060X.2022.2105662.
[2] Beck, H.E., Zimmermann, N.E., McVicar, T.R., Vergopolan, N., Berg, A., & Wood, E.F. (2018). Present and future Köppen-Geiger climate classification maps at 1-km resolution. Scientific Data, 5, article number 180218. doi: 10.1038/sdata.2018.214.
[3] Blasco, B.C., Moreno, J.J.M., Pol, A.P., & Abad, A.S. (2013). Using the R-MAPE index as a resistant measure of forecast accuracy. Psicothema, 25(4), 500-506. doi: 10.7334/psicothema2013.23.
[4] Breusch, T.S., & Pagan, A.R. (1979). A simple test for heteroskedasticity and random coefficient variation. Econometrica, 47(5), 1287-1294. doi: 10.2307/1911963.
[5] De Myttenaere, A., Golden, B., Le Grand, B., & Rossi, F. (2016). Mean absolute percentage error for regression models. Neurocomputing, 192, 38-48. doi: 10.1016/j.neucom.2015.12.114.
[6] Dobrikova, A., Apostolova, E., Hanć, A., Yotsova, E., Borisova, P., Sperdouli, I., Adamakis, I. S., & Moustakas, M. (2021). Tolerance mechanisms of the aromatic and medicinal plant Salvia sclarea L. to excess zinc. Plants, 10(2), article number 194. doi: 10.3390/plants10020194.
[7] Elgaml, N.M., Salama, A.B., Shehata, H.S., & Abdelhamid, M.T. (2022). Effective microorganisms improve growth, nutrients uptake, normalized difference vegetation index, photosystem ii, and essential oil while reducing canopy temperature in water-stressed salvia sclarea plants. International Journal of Agronomy, 2022, article number 1767347. doi: 10.1155/2022/1767347.
[8] Evans, J.D. (1996). Straightforward statistics for the behavioural sciences. California: Thomson Brooks/Cole Publishing Co.
[9] Fathi, T., Golchin, A., & Safikhani, F. (2012). Effect of drought stress and vermicompost on clary sage. Annals of Biological Research, 3(7), 3346-3349.
[10] Fieller, E.C., Hartley, H.O., & Pearson, E.S. (1957). Tests for rank correlation coefficients. I. Biometrika, 44(3/4), 470-481. doi: 10.2307/2332878.
[11] Fopa-Fomeju, B., Gallotte, P., Gallois, P., Fremondière, G., Bernier, J.P.B., & Buchwalder, A. (2020). Salvia sclarea L.: Clary sage. In Medicinal, aromatic and stimulant plants (pp. 539-546). Springer. doi: 10.1007/978-3-030-38792-1_17.
[12] Giannoulis, K.D., Skoufogianni, E., Bartzialis, D., Solomou, A.D., & Danalatos, N.G. (2021). Growth and productivity of Salvia officinalis L. under Mediterranean climatic conditions depends on biofertilizer, nitrogen fertilization, and sowing density. Industrial Crops and Products, 160, article number 113136. doi: 10.1016/j. indcrop.2020.113136.
[13] Glejser, H. (1969). A new test for heteroskedasticity. Journal of the American Statistical Association, 64 (235), 315323. doi: 10.1080/01621459.1969.10500976.
[14] Katar, D., Katar, N., & Can, M. (2022). Agricultural and quality characteristics of sage (Salvia fruticosa Mill.) depending on nitrogen applications. Journal of Plant Nutrition, 45(10), 1441-1449. doi: 10.1080/01904167.2021.2020829.
[15] Knyazyuk, O., Horbatyuk, V., & Melnyk, I. (2018). Planting dates and row spacing influence on biometric indicators and productivity of Clary sage plants (Salvia solaria L.). Agrobiology, 2, 53-59. doi: 10.33245/23109270-2018-142-2-53-59.
[16] Kotyuk, L., Ivashchenko, I., Borysiuk, B., Pitsil, A., & Mozharivska, I. (2022). Introduction to culture, reproduction, and productivity of aromatic plants of the Lamiaceae family in the Central Polissia of Ukraine. Scientific Horizons, 25(8), 37-48. doi: 10.48077/scihor.25(8).2022.37-48.
[17] Koul, S., Kaur, T., Bhat, R., Bindu, K., Kumar, A., Kitchlu, S., & Vyas, D. (2017). Morpho-chemical characteristics of Salvia sclarea L. at two different locations in Jammu and Kashmir. Research & Reviews in Biotechnology & Biosciences, 4(1), 19-26.
[18] Lavrenko, S.O., Lavrenko, N.M., Maksymov, D.O., Maksymov, M.V., Didenko, N.O., & Islam, K.R. (2021). Variable tillage depth and chemical fertilization impact on irrigated common beans and soil physical properties. Soil and Tillage Research, 212, article number 105024. doi: 10.1016/j.still.2021.105024.
[19] Lykhovyd, P.V., Vozhehova, R.A., Zaiets, S.O., & Piliarska, O.O. (2023). Selecting the best target function to predict crop yields using their water use through regression analysis. International scientific journal “Grail of Science”, 26, 185-192. doi: 10.36074/grail-of-science.14.04.2023.033.
[20] Panfilova, A., & Fedorchuk, V. (2022). Productivity and crop quality of Salvia officinalis L. in the conditions of the Southern steppe of Ukraine. Notulae Scientia Biologicae, 14(2), 11239-11239. doi: 10.15835/nsb14211239.
[21] Schmuller, J. (2021). Statistical analysis with Excel for dummies. Hoboken: John Wiley & Sons.
[22] Shi, J., Luo, D., Weng, H., Zeng, X.T., Lin, L., Chu, H., & Tong, T. (2020). Optimally estimating the sample standard deviation from the five-number summary. Research Synthesis Methods, 11(5), 641-654. doi: 10.1002/jrsm.1429.
[23] Singh, V., Sood, R., Ramesh, K., & Singh, B. (2008). Effects of growth regulator application on growth, flower, oil yield, and quality of clary sage (Salvia sclarea L.). Journal of Herbs, Spices & Medicinal Plants, 14(1-2), 29-36. doi: 10.1080/10496470802341185.
[24] Svydenko, L., Vergun, O., Korablova, O., & Hudz, N. (2022). Characteristic of Salvia officinalis L. genotypes in the Steppe of South Ukraine. Agrobiodiversity for Improving Nutrition, Health and Life Quality, 6(2), 203-212. doi: 10.15414/ainhlq.2022.0021.
[25] Uyanık, G.K., & Güler, N. (2013). A study on multiple linear regression analysis. Procedia-Social and Behavioral Sciences, 106, 234-240. doi: 10.1016/j.sbspro.2013.12.027.
[26] Verma, K., Singh, A.K., & Singh, S. (2023). Effect of temperature on seed germination and emergence of Salvia sclarea L. in sub-tropical climatic condition. Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry, 12(2), 185-189.
[27] Verma, R.K., Verma, R.S., Amit, C., Anand, S., & Alok, K. (2010). Effect of nitrogen and phosphorus levels on plant growth and yield attributes of clary sage (Salvia sclarea L.). International Journal of Agronomy and Plant Production, 1(4), 129-137.
[28] Yaseen, M., Singh, M., Ram, D., & Singh, K. (2014). Production potential, nitrogen use efficiency and economics of clarysage (Salvia sclarea L.) varieties as influenced by nitrogen levels under different locations. Industrial Crops and Products, 54, 86-91. doi: 10.1016/j.indcrop.2014.01.002.
[29] Yurchak, L.D., & Pobirchenko, G.A. (1997). Clary sage culture in the forest-steppe of Ukraine. Кyiv: Naukova Dumka.