Agroeconomic and agroecological aspects of spatial variation of rye (Secale cereale) yields within Polesia and the Forest -Steppe zone of Ukraine: The usage of geographically weighted principal components analysis

Abstract

In the present article, the patterns of the geographic variability in yields of rye within Polesia and the Forest-Steppe zone of Ukraine are presented and the correlation of the factors and dynamics of an agroeconomic and agroecological nature was determined. The dynamics of rye yields in the study area over time were determined as being characterized by three extreme points: two local maxima and one local minimum. Specific terms of the polynomial curve of the fourth order can be meaningfully interpreted and applied to describe the dynamics of productivity. Free members of the polynomial indicate culture productivity in the starting period. Dynamics of the productivity that can be explained by the regression indicate that agrotechnological and agrecological conditions of agricultural production are a pervasive factor that determines the presence of a general trend. The determination coefficient of the regression total trend can be interpreted as an indicator of the role of the agrotechnological and agroeconomic factors in the dynamics of productivity. The residue of the trend regression model can be interpreted so as to include the agroecological component of the rye yields dynamics. Their analysis revealed seven key components that together explained 58.4% of the total variability of the space feature. The principal components of vibrational patterns reflect the specific nature of variation of rye yields over time, which are spatially defined. Vibrational effects are environmental in nature. Geographically weighted principal component analysis showed the transience of environmental spatial modes which determine the oscillating component of rye yield variation over time. Spaces within which the structure of ecological interactions remains unchanged can be considered as the basis of agroecological zoning areas. У статті наведено закономірності географічної мінливості врожайності жита в межах Полісся та Лісостепу України та встановлено співвідношення факторів і динаміки агроекономічного та агроекологічного характеру. Визначено динаміку врожайності жита на досліджуваній території у часі, яка характеризується трьома екстремумами: двома локальними максимумами та одним локальним мінімумом. Специфічні терміни поліноміальної кривої четвертого порядку можна змістовно інтерпретувати та застосовувати для опису динаміки продуктивності. Вільні члени полінома вказують на продуктивність культури в початковий період. Динаміка продуктивності, яку можна пояснити регресією, свідчить про те, що агротехнологічні та агрекологічні умови сільськогосподарського виробництва є наскрізним фактором, який визначає наявність загальної тенденції. Коефіцієнт детермінації сумарного тренду регресії можна інтерпретувати як показник ролі агротехнологічного та агроекономічного факторів у динаміці продуктивності. Залишок регресійної моделі тренду можна інтерпретувати з урахуванням агроекологічної складової динаміки врожайності жита. Їхній аналіз виявив сім ключових компонентів, які разом пояснюють 58,4% загальної мінливості космічної функції. Основні компоненти вібраційних моделей відображають специфіку зміни врожайності жита в часі, яка є просторово визначеною. Вібраційні ефекти мають екологічний характер. Географічно зважений аналіз головних компонентів показав швидкоплинність просторових режимів навколишнього середовища, які визначають коливальний компонент зміни врожайності жита з часом. Основою агроекологічного районування територій можна вважати простори, в межах яких структура екологічних взаємодій залишається незмінною.