Monitoring wpływu stosowania kwalifikowanego materiału siewnego roślin zbożowych i okopowych na produkcję roślinną metodyka i wyniki. Materiał Materiał źródłowy stanowią wyniki badań ankietowych gospodarstw rolnych prowadzone w latach 2015-2016. We współpracy z Wojewódzkim Ośrodkami Doradztwa Rolniczego zbieramy dane obejmujące podstawowe informacje o warunkach uprawy (gleba, rejon) stosowanej agrotechnice (jakość gleby, przedplon, nawożenie, zabiegi ochrony roślin, terminy siewu i zbioru oraz o stosowanych odmianach i materiale siewnym). Zebrane dane stanowią podstawę monitoringu efektów stosowania kwalifikowanego materiału siewnego oraz postępu biologicznego. Ankiety obejmują ujemy corocznie około 500 gospodarstw. Badane są gospodarstwa towarowe, wytypowane przez Ośrodki Doradztwa Rolniczego jako reprezentatywne dla poszczególnych województw. Dane dotyczące uprawy zbóż zebrano z 4164 pól o łącznej powierzchni 21,4 tys. hektarów. Dane dotyczące ziemniaków z 498 pól o łącznej powierzchni 933 ha. Tab.1 Powierzchnia i liczba ankietowanych pól Gatunek Powierzchnia uprawy [ha] liczba pól Pszenica ozima 10286,13 1725 Pszenżyto ozime 3636,36 679 Żyto 1793,22 329 ozimy 991,60 200 Pszenica jara 1297,77 292 jary 2774,24 625 Owies 885,16 296 Razem zboża 21664,48 4146 ziemniak 933,32 498 Ogółem 22597,80 4644 Zbierano dane dotyczące wyników uprawy pszenicy ozima, pszenicy jarej, jęczmienia ozimego, jęczmienia jarego, żyta, owsa, pszenżyta ozimego, ziemniaków, rzepaku, kukurydzy na ziarno i kukurydzy na kiszonkę w załączeniu wzór ankiety. Dane są weryfikowane, ujednolicane i uzupełniane o dodatkowe informacje o odmianach np. pochodzenie odmiany, typ odmiany (chlebowa jakościowa, pastewne, browarne..) rok wprowadzenia do uprawy, indeks charakteryzujący potencjał plonowania 1
wyliczony na podstawie wyników plonowania w SDOO, zalecenia rekomendacyjne dla województw w poszczególnych latach. Metodyka oceny Podstawową metodą oceny efektów jest porównanie plonów rzeczywistych w zależności od zastosowanych odmian czy materiału siewnego. Warunki uprawy w gospodarstwach, szczególnie pod względem poziomu nawożenia i intensywności stosowania fungicydów, były zróżnicowane. Dlatego analizy prowadzone są zarówno na danych rzeczywistych, bez uwzględniania różnic w agrotechnice jak i także na danych poprawionych, czyli po wprowadzeniu poprawek uwzględniających różnice w warunkach uprawy. Na podstawie wartości cząstkowych współczynników regresji wielokrotnej wyliczonych dla głównych czynników plonotwórczych, określany jest plon poprawiony, wyliczony dla warunków uprawy ujednoliconych i uśrednionych pod względem stosowanego poziomu agrotechniki i jakości gleby. Wpływ lat wyeliminowano przekształcając plony rzeczywiste na relatywne w relacji do średniego plonu w roku (Oleksiak 2009). Porównywane były efekty uprawy przy zastosowaniu kwalifikowanego materiału siewnego i nasion niekwalifikowanych (ze zbioru). Istotność różnic między plonami, w zależności od tego czy użyto nasion kwalifikowanych czy też nasion niekwalifikowanych, oceniano jest testem F analizy wariancji. Analizowano zróżnicowanie uzyskiwanych plonów w zależności od liczby lat korzystania z własnych rozmnożeń (do 2 i powyżej 2 lat). Do porównania średnich i oceny istotności różnic między plonami, w zależności od tego czy użyto nasion kwalifikowanych czy też nasion niekwalifikowanych, wykorzystano analizę wariancji testem Tukeya (Mądry i in. 2010). Oceniony jest również efekt stosowania nasion kwalifikowanych w zależności od warunków glebowych i poziomu nawożenia mineralnego. Analizowane są różnice w uzyskanym przyroście plonów dla 3 poziomów jakości gleby (słaba, średnia, dobra,) oraz dla 3 poziomów nawożenia (niskiego, średniego i wysokiego). Jako kryterium podziału na grupy przyjęto odpowiednio; punktowy wskaźnik waloryzacji w skali od 18 do 100 określony na podstawie klas bonitacyjnych obsianych pól wg Witka (1981) oraz poziom łącznego nawożenia mineralnego wyrażonego w czystym składniku NPK. Do grup określonych jako średnie zaliczono te pola gdzie wartość jakości gleby lub wysokość nawożenia są zbliżone do wartości średnich dla ankietowanych gospodarstw. Podjęto też próbę wykorzystania regresji logistycznej do oceny korzyści z tytułu stosowania kwalifikowanego materiału siewnego oceną prawdopodobieństwa sukcesu w plonowaniu analizowanych odmian, w warunkach interakcji z rozpatrywanymi czynnikami 2
(materiał siewny, warunki glebowe i agrotechniczne). Szczegóły metodyczne stanowią część pracy Evaluation of the impact of fertilizers and seeds quality for winter wheat yield. opublikowanej w Biometrical Letters (https://www.degruyter.com/downloadpdf/j/bile.2017.54.issue-1/bile-2017-0004/bile-2017-0004.pdf ). W przypadku analiz dla wielolecia obliczenia wykonywane są tez dla danych relatywnych (w relacji do plonu średniego) oraz dla danych poprawionych (za pomocą współczynników regresji wielokrotnej tak aby wyeliminować wpływ innych czynników na efekt odmian i kwalifikowanego materiału siewnego). W celu uzyskania łącznej oceny wpływu stosowania kwalifikowanego materiału siewnego i efektów korzystania z zaleceń rekomendacyjnych opracowywanych corocznie na podstawie wyników Porejestracyjnego Doświadczalnictwa Odmianowego dla podstawowych gatunków roślin uprawnych przeprowadzono analizę łącznego oddziaływania tych czynników na wielkość plonów poszczególnych gatunków. Dla wykazania istotności różnic w plonowaniu w zależności od stosowanego materiału siewnego (kwalifikowany bądź niekwalifikowany) i odmiany (rekomendowana do uprawy w danym województwie bądź nie) przeprowadzono dwuczynnikową analizę wariancji. Następnie dla gatunków gdzie stwierdzono istotne różnice w plonach spowodowane analizowanymi efektami głównymi przeprowadzono procedurę porównań wielokrotnych Bonferroniego w celu wydzielenia istotnie różniących się grup jednorodnych. Wyniki porównań plonowania analizowanych gatunków, w kolejnych latach, przedstawiono w formie graficznej a wyniki analiz statystycznych w tabelach. Rys.1 Efekty stosowania kwalifikowanego materiału siewnego [dt/ha] rok 2015 45,0 40,0 40,1 35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 8,6 7,1 6,1 5,2 4,2 1,6 1,5 0,0 Ziemniaki Pszenica ozima Żyto jary Pszenżyto ozime Pszenica jara Owies ozimy 3
Rys.2 Efekty stosowania kwalifikowanego materiału siewnego [dt/ha] rok 2016 35,0 30,0 30,8 25,0 20,0 15,0 13,4 10,0 5,0 7,0 6,9 6,7 4,2 1,2 1,0 0,0 Ziemniaki Żyto Pszenica ozima ozimy jary Pszenżyto ozime Pszenica jara Owies Rys.3 Efekty stosowania kwalifikowanego materiału siewnego [dt/ha] średnie w latach 2015-2016 40,0 35,0 35,4 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 10,2 7,8 6,4 4,7 4,2 2,7 1,3 0,0 Ziemniaki Żyto Pszenica ozima jary Pszenżyto ozime ozimy Pszenica jara Owies Rys.4 Efekty stosowania kwalifikowanego materiału siewnego [%] średnie w latach 2015-2016 4
35 30 31,6 25 20 15 15,1 14,7 13,9 10 5 7,9 7,8 5,9 3,6 0 Żyto jary Ziemniaki Pszenica ozima ozimy Pszenżyto ozime Pszenica jara Owies Rys.5 Stosowanie kwalifikowanego materiału siewnego w ankietowanych gospodarstwach 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 2015 2016 Rys.6 Stosowanie rekomendowanych odmian w ankietowanych gospodarstwach 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 2015 2016 5
Ankietowani rolnicy częściej stosowali kwalifikowany materiał siewny niż odmiany rekomendowane do uprawy. W 2016 udział kwalifikowanego materiału siewnego zwiększył się zmniejszył się natomiast udział odmian rekomendowanych. Wyniki oceny łącznego oddziaływania kwalifikowanego materiału siewnego i rekomendowanych do uprawy odmian. Ziemniaki - rok 2015 A. Struktura czynników nierekomendowane i niekwalifikowane sadzeniaki 29% rekomendowane i Kwalifikowane sadzeniaki 21% rekomendowane i niekwalifikowane sadzeniaki 37% nierekomendowane i kwalifikowane sadzeniaki 13% B. Plony w zależności od układu czynników dt/ha 400 350 300 250 200 253 218 210 201 150 REK + KWA NREK + KWA REK + NKWA NREK+ NKWA 6
Ziemniaki - rok 2016 A. Struktura czynników - % nierekomendowane i niekwalifikowane nasiona; 43,0 rekomendowane i Kwalifikowane nasiona; 54,0 rekomendowane i niekwalifikowane nasiona; 72,0 nierekomendowane i kwalifikowane nasiona; 36,0 B. Plony w zależności od układu czynników dt/ha 400 350 358,3 300 301,6 281,7 299,9 250 200 150 REK + KWA NREK + KWA REK + NKWA NREK+ NKWA Ziemniaki lata 2015 2016 Wyniki analizy statystycznej Jednowymiarowe testy istotności dla PLON (Ziemniak w dane do Efekt analiz) Parametryzacja z sigma-ograniczeniami Dekompozycja efektywnych hipotez SS Stopnie MS F p swobody ROK 545928 1 545928 61,376 0,000000 CZYNNIK 301539 5 60308 6,780 0,000004 ROK*CZYNNIK 113402 5 22680 2,550 0,027185 Błąd 4287288 482 8895 7
Test Bonferroniego; zmienna PLON (Ziemniak Nr podkl. w dane do analiz) Grupy jednorodne, alfa =,05000 Błąd: MS międzygrupowe = 8894,8, df = 482,00 CZYNNIK PLON Średnie 1 2 3 NKWAL-NREKO 240,4537 **** 4 NKWAL-REKO 243,1910 **** 5 KWAL-REKO 278,9723 **** 6 KWAL-NREKO 297,1047 **** Przeprowadzono dwuczynnikową analizę wariancji. Stwierdzono istotne różnice efektów dla czynników. Testem Bonferroniego wydzielono dwie istotnie różniące się grupy jednorodne. Pszenica ozima - rok 2015 A. Struktura czynników -% 10% 20% 26% rekomendowane i Kwalifikowane nasiona nierekomendowane i kwalifikowane nasiona rekomendowane i niekwalifikowane nasiona 44% nierekomendowane i niekwalifikowane nasiona B. Plony w zależności od układu czynników dt/ha 70,0 66,3 65,0 64,4 60,0 55,0 55,8 56,8 50,0 REK + KWA NREK + KWA REK + NKWA NREK+ NKWA 8
Pszenica ozima - rok 2016 A. Struktura czynników - % 21% 24% REK + KWA 10% NREK + KWA REK + NKWA NREK+ NKWA 45% B. Plony w zależności od układu czynników dt/ha 70,0 65,0 63,1 63,2 60,0 60,3 55,0 54,1 50,0 REK + KWA NREK + KWA REK + NKWA NREK+ NKWA Pszenica ozima lata 2015 2017 Wyniki analizy statystycznej Jednowymiarowe testy istotności dla PLON (Pszenica ozima w Efekt dane do analiz) Parametryzacja z sigma-ograniczeniami Dekompozycja efektywnych hipotez SS Stopnie MS F p swobody ROK 5841 2 2920 14,40 0,000001 CZYNNIK 25227 3 8409 41,47 0,000000 ROK*CZYNNIK 4941 6 824 4,06 0,000466 Błąd 507149 2501 203 9
Test Bonferroniego; zmienna PLON (Pszenica ozima w Nr podkl. dane do analiz) Grupy jednorodne, alfa =,05000 Błąd: MS międzygrupowe = 202,78, df = 2501,0 CZYNNIK PLON Średnie 1 2 3 3 NKWAL-NREKO 56,48206 **** 4 NKWAL-REKO 61,00083 **** 2 KWAL-NREKO 64,28781 **** 1 KWAL-REKO 65,02412 **** Przeprowadzono dwuczynnikową analizę wariancji. Stwierdzono istotne różnice efektów dla czynników. Testem Bonferroniego wydzielono trzy istotnie różniące się grupy jednorodne. Pierwszą najwyżej plonującą - nasiona kwalifikowane odmian rekomendowanych jak i nierekomendowanych, drugą - niekwalifikowane rekomendowane i trzecią niekwalifikowane i nierekomendowane. Pszenica jara lata 2015 2016 Wyniki analizy statystycznej Jednowymiarowe testy istotności dla PLON (Pszenica jara w Efekt dane do analiz) Parametryzacja z sigma-ograniczeniami Dekompozycja efektywnych hipotez SS Stopnie MS F p swobody ROK 337,2 1 337,2 2,145 0,144184 CZYNNIK 1534,1 3 511,4 3,252 0,022210 ROK*CZYNNIK 281,8 3 93,9 0,597 0,617217 Błąd 44502,1 283 157,3 Test Bonferroniego; zmienna PLON (Pszenica Nr podkl. jara w dane do analiz) Grupy jednorodne, alfa =,05000 Błąd: MS międzygrupowe = 157,25, df = 283,00 CZYNNIK PLON Średnie 1 2 3 NKWAL-NREKO 45,82121 **** 1 KWAL-NREKO 47,92105 **** **** 4 NKWAL-REKO 49,74167 **** **** 2 KWAL-REKO 52,06000 **** Wydzielono dwie grupy jednorodne. Najwyższe plony uzyskiwano na plantacjach gdzie stosowano kwalifikowany materiał siewny odmian rekomendowanych. Istotne różnice stwierdzono jedynie między skrajnymi klasami NKWAL-NREKO i KWAL-REKO. jary lata 2015 2016 Wyniki analizy statystycznej Jednowymiarowe testy istotności dla PLON ( jary w Efekt dane do analiz) Parametryzacja z sigma-ograniczeniami Dekompozycja efektywnych hipotez SS Stopnie MS F p swobody ROK 418,0 1 418,0 2,787 0,095550 CZYNNIK 7566,6 3 2522,2 16,816 0,000000 10
Jednowymiarowe testy istotności dla PLON ( jary w Efekt dane do analiz) Parametryzacja z sigma-ograniczeniami Dekompozycja efektywnych hipotez SS Stopnie MS F p swobody ROK*CZYNNIK 1747,3 3 582,4 3,883 0,009094 Błąd 92240,7 615 150,0 Test Bonferroniego; zmienna PLON ( Nr podkl. jary w dane do analiz) Grupy jednorodne, alfa =,05000 Błąd: MS międzygrupowe = 149,98, df = 615,00 CZYNNIK PLON Średnie 1 2 2 NKWAL-NREKO 42,04683 **** 3 NKWAL-REKO 43,23529 **** 4 KWAL-REKO 43,86792 **** 1 KWAL-NREKO 49,55492 **** Wydzielono dwie istotnie różniące się grupy jednorodne. Najwyższe plony uzyskiwano stosując kwalifikowany materiał siewny odmian nierekomendowanych. Pszenżyto ozime lata 2015 2016 Wyniki analizy statystycznej Jednowymiarowe testy istotności dla PLON (Pszenica ozima w Efekt dane do analiz) Parametryzacja z sigma-ograniczeniami Dekompozycja efektywnych hipotez SS Stopnie MS F p swobody ROK 5841 2 2920 14,40 0,000001 CZYNNIK 25227 3 8409 41,47 0,000000 ROK*CZYNNIK 4941 6 824 4,06 0,000466 Błąd 507149 2501 203 Test Bonferroniego; zmienna PLON (Pszenica ozima w Nr podkl. dane do analiz) Grupy jednorodne, alfa =,05000 Błąd: MS międzygrupowe = 202,78, df = 2501,0 CZYNNIK PLON Średnie 1 2 3 3 NKWAL-NREKO 56,48206 **** 4 NKWAL-REKO 61,00083 **** 2 KWAL-NREKO 64,28781 **** 1 KWAL-REKO 65,02412 **** Stwierdzono istotne różnice efektów dla czynników. Testem Bonferroniego wydzielono trzy istotnie różniące się grupy jednorodne. Pierwszą najwyżej plonującą - nasiona kwalifikowane odmian rekomendowanych i nierekomendowanych, drugą - niekwalifikowane rekomendowane i trzecią niekwalifikowane i nierekomendowane. Żyto ozime lata 2015 2016 Wyniki analizy statystycznej 11
Jednowymiarowe testy istotności dla PLON (żyto w dane do Efekt analiz) Parametryzacja z sigma-ograniczeniami Dekompozycja efektywnych hipotez SS Stopnie MS F p swobody ROK 981,4 1 981,4 6,793 0,009578 CZYNNIK 10751,9 3 3584,0 24,809 0,000000 ROK*CZYNNIK 564,2 3 188,1 1,302 0,273831 Błąd 46227,7 320 144,5 Nr podkl. Test Bonferroniego; zmienna PLON (żyto w dane do analiz) Grupy jednorodne, alfa =,05000 Błąd: MS międzygrupowe = 144,46, df = 320,00 CZYNNIK PLON 1 2 Średnie 2 NKWAL-NREKO 30,93785 **** 4 NKWAL-REKO 34,71429 **** 3 KWAL-REKO 35,71659 **** 1 KWAL-NREKO 44,17500 **** Przeprowadzono również odrębne analizy dla odmian populacyjnych i mieszańcowych Dla odmian mieszańcowych nie stwierdzono istotnych zależności natomiast dla odmian populacyjnych wydzielono dwie grupy jednorodne z których jedną, wyżej plonującą stanowiły obiekty gdzie stosowano kwalifikowany materiał siewny. Test Bonferroniego; zmienna PLON (żyto Nr podkl. populacyjne w dane do analiz 2) Grupy jednorodne, alfa =,05000 Błąd: MS międzygrupowe = 114,68, df = 190,00 CZYNNIK PLON Średnie 1 2 1 NKWAL-NREKO 31,35872 **** 4 NKWAL-REKO 32,66154 **** 2 KWAL-REKO 34,35312 **** **** 3 KWAL-NREKO 38,98980 **** Wnioski 1. Wykazano istotny wzrost plonowania zbóż na polach gdzie stosowano kwalifikowany materiał siewny. 2. Wzrost plonowania w następstwie stosowania kwalifikowanego materiału siewnego wynosił od 3,6% (owies) do 31,6% (żyto). 3. Stosowanie odmian rekomendowanych było dodatkowym czynnikiem wzrostu plonów. Dodatnie efekty i najwyższe plony osiągano na polach gdzie stosowano zarówno kwalifikowany materiał siewny jak i odmiany rekomendowane 12
Literatura Oleksiak T., Mańkowski D.R., 2005. Interakcja odmian pszenicy ozimej w zmiennych warunkach środowiskowych na podstawie wyników badań ankietowych. Biul. IHAR 235, 5 11. Oleksiak T. 2009 Plony pszenicy ozimej w zależności, od jakości stosowanego materiału siewnego. Biuletyn IHAR. Nr 251: 83-93. Mądry W., Mańkowski D.R., Kaczmarek Z., Krajewski P., Studnicki M. 2010 Metody statystyczne oparte na modelach liniowych w zastosowaniach do doświadczalnictwa, genetyki i hodowli roślin. Monografie i Rozprawy Naukowe Nr 34. Witek T. (red.) 1981. Waloryzacja rolniczej przestrzeni produkcyjnej Polski. Wyd. IUNG Puławy A 40, 334 410. 13
14
15