VLIV METEOROLOGICKÝCH FAKTORŮ NA VÝNOSY CHMELE

Karel Pejml,

Meteorologické zprávy 20, 1 (1967), Praha

1. Základní předpoklady

Jedním z hlavních úkolů, které současná zemědělská výroba ukládá agrometeorologii, je studium a rozbor vlivu počasí na výši výnosů. Je to proto, poněvadž vyhodnocení meteorologického faktoru je nezbytným předpokladem pro prognózu výnosů. Je však hned třeba dodat, že právě při řešení tohoto základního úkolu se setkáváme s nemalými potížemi. Tyto potíže pramení jednak ze samotné podstaty problému (subjektivní příčiny), jednak z vnějších objektivních příčin.

Subjektivní příčiny se projevují především v tom, že výnosy nejsou jenom výslednicí působení počasí, ale celého spektra různých faktorů, jejichž hodnota není konstantní, ale variabilní. Variabilita se projevuje v prostoru i v čase. Tento fakt, který stále ještě není dostatečně oceňován, je nutno zvlášť zdůraznit. Uveďme si názorný příklad. Kdybychom měli ve studované oblasti dva tři zemědělské závody v rozdílných půdních podmínkách a kdyby tyto závody byly dobře odborně vedeny po dlouhou řadu let, kdyby tam byly prováděny hnojení, ochrana, veškerá agrotechnika s největší pečlivostí, kdyby tam byly zaváděny jen vyzkoušené a vysoce rentabilní metody (ty by však ovlivňovaly již docilované vysoké výnosy relativně jen málo) a kdyby i přesto výnosy těchto zemědělských závodů rok od roku kolísaly, tehdy a jenom tehdy mohli bychom kolísání těchto výnosů připisovat vlivům počasí. Je samozřejmé, že v současné době nemáme takové podmínky a neměli jsme je ani v minulosti. Výsledky našich zkoumání budou proto zatíženy jistou chybou (výnosová chyba). Tato chyba pak bude tím větší, čím bude užší rozsah našich zkoumání, tj. čím méně faktorů budeme sledovat.

Ovšem i při samotném rozboru vlivu počasí na výši výnosů se setkáváme jak s přímým působením počasí (např. snižování výnosu chmele déle trvajícím suchem), tak i nepřímým (např. rozšíření i omezení rostlinných chorob či škůdců působením počasí, ztížené obdělávání půd vlivem sucha nebo působením déle trvajících dešťů, atd.).

K objektivním příčinám, alespoň při rozboru výnosů chmele, především patří nemalé potíže při soustřeďování, třídění a verifikaci podkladového materiálu. Pokud se týče výnosů jsme nuceni pracovat pouze s okresními, případně krajskými průměry, v starších dobách se zemskými i celostátními průměry. To pak silně ztěžuje meteorologický rozbor. I meteorologické řady, zvláště v okrajových pásmech chmelařské oblasti, jsou poznamenány dvěma světovými válkami. Jsou přerušované a starší, obecně před r. 1920, často úplně chybějí. Pozorovací materiál se buď ztratil nebo byl zničen. To je velmi nepříjemné, poněvadž není možno účelně zpracovat období před r. 1900, z kterého jsou poměrně spolehlivé a četné statistické údaje o výnosech chmele a o jeho chorobách a kdy byla takřka jednotná agrotechnika. Proto při prověření jistých našich předpokladů musíme se zaměřit na druhé podobné období v letech dvacátých až třicátých. Zmínil jsem se jen o hlavních překážkách. O jiných, např. o snižování výnosů z daňových důvodů nebo o zvyšování či snižování výnosů z důvodů burzovních se nezmiňují, poněvadž jsou dnes prakticky nezjistitelné.

Přes všechny tyto potíže se však domnívám, že můžeme při sledování vlivu meteorologických faktorů na výnosy chmele dospět v prvním přiblížení k jistým užitečným závěrům, majícím především metodický význam pro další výzkum výnosů, případně pro jejich prognózu.

2. Rozbor řady výnosů chmele z let 1871 – 1964

Laskavostí Výzkumného ústavu chmelařského v Žatci byly mně zaslány dlouhodobé záznamy o výnosech chmele z let 1871 až 1964. I když jsou to výnosy zemské (do r. 1918) a od r. 1918 celostátní, vztahují se z největší části na českou chmelařskou oblast, jelikož Morava a v nejnovější době i Slovensko se podílejí na celostátní produkci chmele jen nepatrně. Přes tyto výhrady však získáme jistý přehled o celkovém trendu produkce. A k tomu bylo zaměřeno i statistické zpracování řady.

Výnosová řada 1871 – 1964 je znázorněna na obr. 1. Údaje jsou již převedeny na celní centy (cc.) 1 cc. = 50 kg. Při statistickém vyhodnocení této řady provedli jsme skupinové rozdělení četností. Šířka třídy byla stanovena na 4 cc. Počítali jsme se 6 třídními intervaly. Při výpočtu směrodatné odchylky σ použili jsme běžný vzorec:

kde σ = směrodatná odchylka, h = velikost třídního intervalu, u_i = třídní čísla a f_i = četnosti.

Výnosy chmele za období 1871 – 1964 byly potom definovány takto: n = 94, A (x_max – x_min = 22,32,  = 12,056, σ = 4,519,

Obrázek 1

k_r (Sheppardova korekce) = 1,33, σ‘= 4,369, V_r = 36,4%, x = 11,724, x = 11,64. Z rozboru řady je patrno, že medián, modus i aritmetický průměr se od sebe příliš neliší a že tedy jde o mírně nesouměrné rozdělení četnosti. Průměr je na pravé straně modu, je tedy šikmost pozitivní. Ze statistických veličin je zajímavý průměr (x = 12,056), který je poměrně vysoký a velké variační rozpětí A (22,32 cc.). Ovšem sebepodrobnější statistický rozbor nám nic neřekne o pravděpodobných příčinách, které vedly k obecně zajímavým charakteristikám výnosové řady. Vraťme se proto znovu k obr. 1.

Z grafu na obr. 1 je patrno, že znázorněné výnosy mohli bychom rozdělit do dvou hlavních skupin. První skupina sahá od r. 1871 ca. do r. 1900 a obecně se vyznačuje nižšími výnosy. Druhá skupina zahrnuje období od r. 1901 do r. 1964 a obecně se vyznačuje vyššími výnosy. Na tom nemění nic ani ta skutečnost, že v druhé skupině se projevují markantní kolísání výnosů. Lze hovořit dokonce o výrazných poklesech, např. v r. 1952.

Některé z těchto poklesů, jmenovitě poklesy v letech 1914 až 1918 a 1940 až 1945, jsou přímým důsledkem válečných let. Tehdy snižovaly výnosy chmele především tyto faktory: Rušení a omezování chmelnic, aby byla získána půda pro vyživovací hospodářství, nedostatek pracovních sil, nedostatek materiálu všeho druhu, nedostatek postřiků a postřikovacích zařízení, nedostatek nutných peněžitých prostředků a konečně nedostatek péče o chmelnice vůbec. Tyto vlivy se samozřejmě projevovaly i v těžkých poválečných letech po obou světových válkách. Přechodně nižší výnosy v období zhruba od r. 1951 do r. 1955 byly způsobeny přeměnou malovýrobních forem na zemědělskou velkovýrobu.

Významným faktorem, který ovlivňoval výnosy chmele byly silné až katastrofální výskyty škůdců a chorob na chmelu. Např. jsou známé mšicové kalamity v letech 1903 a 1918. V r. 1903 bylo zničeno 76% sklizně chmele. V letech 1936, 1939, 1940, 1943, 1945, 1949 a 1955 byl silný výskyt peronospory. V letech 1826, 1893, 1896 a zvláště pak v r. 1879 a v r. 1880 ničil a někde úplně zničil celou úrodu chmele zavíječ prosný (Botys nubialis), zvaný „chmelný červ“. V některých případech lze prokázat vliv počasí, ale zdá se, že velikost škod závisela na obraně, která byla zvláště před r. 1900 ještě velmi primitivní, ale selhávala i ve válečných a poválečných letech, kdy strádala nedostatkem vhodných prostředků. Je nutno zdůraznit, že pokroky chmelařské fytopathologie v posledních desetiletích a dokonalejší agrotechnika podstatně přispěly k zvýšení výnosů.

Nemalou úlohu hrála i používaná technická zařízení. Chmel se sušíval na lískách na slunci, konstrukce chmelnic se lišila od dnešní, byla odlišná délka sponů, atd.

Výnosy by tedy bylo možno charakterizovat vztahem:

W = f + F + v,

kde W = výnosy, f = společenský faktor, F = povětrnostní faktor a v = výrobní faktor. Z toho hlediska je pak nutno posuzovat celkový trend výnosů chmele za období 1871 – 1964.

Pro celkové posouzení výnosů za celé studované období je významný přímkový trend A (silná čára na grafu na obr. 1). Má výrazně vzestupnou tendenci. Jeho rovnice zní:

Y_A = 0,087 x + 12,255

Přímkový trend b na obr. 1 zachycuje trend výnosů od r. 1871 do r. 1919. Má vzestupnou tendenci a hoví rovnici:

Y_b = 0,108 x + 9,961

Přímkový trend c, zachycují trend výnosů chmele za období 1920 – 1964, vykazuje sestupnou tendenci a je vyjádřen rovnicí:

Y_c = -0,029 x + 14,669

Kdybychom nebrali v úvahu výše uvedené vztahy, dospěli bychom k nesprávnému vyhodnocení trendu.

3. Kvantitativní stanovení povětrnostního faktoru F

Při podrobnějším výzkumu vlivu počasí na výnosy chmele použijeme vzorce pro výpočet povětrnostního faktoru F, který  jsem empiricky odvodil z dlouholetých rozborů výnosů chmele a počasí.

Tabulka 1. Zjišťování koeficientu srážek v červnu (k_rVI).

Tabulka 2. Zjišťování koeficientu srážek v červenci (k_rVII).

Tabulka 3. Zjišťování koeficientu teploty v červnu (k_rVI).

V tomto vzorci znamenají:

ØtV = průměrnou teplotu v květnu,

  = úhrn srážek v květnu,

ØtVI = průměrnou teplotu v červnu, 

k_rVI a k_rVII = koeficienty srážek v červnu a v červenci, 

k_rVI = koeficient teploty v červnu.

Tabulka 4. Výpočet povětrnostního faktoru F pro žateckou oblast v letech 1923 až 1937

4.Veličiny dané

5. Výpočet veličiny F

Tabulka 5. Rozbor dosažených výsledků

Číslice používané ve vzorci: Číslo 19 v první závorce je námi stanovená konstanta a 10 ve jmenovateli zlomku snižuje květnové srážky na desetinu (opatření, aby se nevytvářely neúměrně vysoké hodnoty F).

Tab. 1-3

Jako příklad praktického výpočtu uveďme si výpočet F pro žateckou oblast pro léta 1923 až 1937 a proveďme ihned testování spolehlivosti F s výnosy v jednotlivých letech.

Tab. 4-5

Výčet podmínek, které vyžadujeme pro splnění jest vlastně modelem příznivých povětrnostních podmínek pro nejlepší výnosy chmele. Jelikož veličina F podává tyto nejpříznivější podmínky pouze v prvém přiblížení, nemluvím o maximálních, případně optimálních výnosech. Podobné rozlišení jest třeba vyhraditi dalším zkoumáním. Výčet podmínek bude uveden v dalším textu. Přistoupím však ihned k testování výsledků. K testování použijeme koeficientu pořadové korelace. Jak známo běžný koeficient korelace r je podmíněn lineární závislosti a dvojrozměrným normální rozdělením základního souboru. Tyto předpoklady, zvláště u malých souborů – jako v našem případě – nebývají vždy splněny. Pracujeme s tímto vzorcem:

kde značí součet čtverců rozdílů pořadových čísel pro všechny dvojice pozorování. Počet dvojic pozorování je celkem n, r_d je koeficient korelace (Spermanův koeficient korelace). Může nabývat hodnot od -1 do 1. Při úplné shodě pořadí je r_d = 1, při úplné neshodě r_d = -1 a při nezávislosti r_d = 0. V našem případě zkoumáme závislost pořadí F a pořadí výnosů. Pro test významnosti zvolíme hladinu významnosti p = 0,05 a při v = n - 2 = 13 najdeme r_0,05 = 0,5139. Protože

zamítáme nulovou hypotézu o nezávislosti. Studovaná závislost pořadí povětrnostního faktoru F a pořadí výnosů je tím jasně prokázána.

Závěrem lze tedy říci, že při rozboru výnosů chmele z žatecké oblasti za období 1923 – 1937 (15 let) byla prokázána výrazná závislost výnosů na počasí vyjádřeném povětrnostním faktorem F.

Tabulka 6. Hodnoty povětrnostního faktoru F na Lounsku za období 1926 – 1943 (18 let)

Přistupme nyní zcela obdobným způsobem k prozkoumání řady výnosů z lounské oblasti z let 1926 – 1947 (18 let). Jelikož postup je stejný uvedu v tab. 6 pouze hodnoty F. Tyto hodnoty jsou však vypočteny pouze do r. 1943 včetně. V pozdějších letech se totiž již výrazně uplatňuje společenský faktor f, který silně ovlivňuje i výrobní faktor v. Tyto faktory, f přímo a v nepřímo pak silně zkreslují působení povětrnostního faktoru F.

Pomocí pořadových čísel povětrnostního faktoru F a výnosů bylo přikročeno k výpočtu korelačního koeficientu r_d. Korelační koeficient r_d = 0,777. Pro test významnosti opět zvolíme hladinu významnosti p = 0,05 a při v = n – 2  = 16 najdeme r_0,05 = 0,4683. Protože

zamítáme nulovou hypotézu o nezávislosti. Je možno považovat za prokázané, že i na Lounsku v studovaném období panovala významná souvislost mezi počasím charakterizovaným povětrnostním faktorem F a výškou výnosů.

Graficky je tato souvislost znázorněna na obr. 2. Přímka odhadu byla vypočítána podle známého vzorce

a tedy

4. Stanovení a porovnání modelu počasí velmi příznivého pro výnosy chmele

Způsob výpočtu povětrnostního faktoru F, který jsme uvedli, vytyčuje 5 základních podmínek, které jsou též parametry našeho modelu příznivého působení počasí na výnosy chmele. Jsou to tyto podmínky:

1.     Nadnormální srážky v květnu.

2.     Nadprůměrná teplota v květnu.

3.     Nadprůměrná teplota v červnu. Vysoké teploty v červnu se však mohou hodnotit kladně jen tehdy, spadne-li v tom měsíci alespoň 70% srážek z normálu.

4.     Srážkový úhrn v červnu nemá klesnout pod 40 mm.

5.     Srážkový úhrn v červenci nemá klesnout pod 60 mm, v případě vyšších srážek v červnu (80 mm a více) pod 40 mm, v případě nízkých srážek v červnu (pod 20 mm) pod 80 mm.

Platí prozatím jen empirické pravidlo, že jsou.li splněny 3, 4 nebo 5 podmínek bývají výnosy vyšší, jsou-li splněny jen 2 podmínky a méně jsou výnosy nižší.

Obr. 2

Je nutno ještě uvést, že pokud se týče chmele jsou rozhodující nejen výnosy, ale i kvalita. S tímto problémem jsem se však zabýval jinde a domnívám se, že výsledky těchto zkoumání budou zveřejněny.

Zkoumáním závislosti výnosů chmel na počasí za delší období zabývali se Winter [3] a Oswald (2).

Winterův model

Gymnasiální profesor v Aši Adolf Winter zkoumal vztahy mezi výnosy kulturních rostlin a počasím v Čechách. Mezi jiným zkoumal též tyto závislosti u chmele, a to za období 1896 – 1915. Práce byla řešena statisticky (korelačním počtem) a pokud mohu posoudit, bez jakéhokoliv přihlédnutí k ostatním skutečnostem. Winter dospěl k názoru, že v době od česání chmel až do prosince podmiňují dobré výnosy chmele v příštím roce relativně vysoké teploty a velké srážky. Srážkový úhrn za dobu vegetačního klidu (až do konce února) nemá klesnout pod 180 mm a průměrná teplota v stejném období nemá znatelněji klesnout pod 4°C. Studený leden přináší spíše užitek než škodu. Srážky během jarních prací (konec března-květen) neprospívají, ale také neškodí. Březen mý být mírný, duben studený. Od května do července je žádoucí postupné zvyšování teplot. Srážky mají být zpočátku slabší. Teploty i srážky mají dosáhnout svých nejvyšších hodnot v červnu. Teplota a srážky v červnu jsou rozhodující pro výši výnosů.  Průměrná červnová teplota nemá klesnout pod 16°C. V červenci trvá vliv teplot, zatímco srážky nemají již žádný vliv. V srpnu naopak jsou požadovány vyšší srážky (před česáním jen průměrné), zatímco teploty již nehrají žádnou úlohu. Česání má probíhat za suchého a studeného počasí.

Oswaldův model

Karel Oswald [2] sledoval po delší dobu (1935 – 1946) působení počasí na výnosy chmele. Z těchto pozorování, prováděných do r. 1938 v Deštnici, později v Rakovníku, dospěl k názoru, že v druhé polovině vegetačního období panuje naprostá souvislost mezi výnosy a množstvím srážek. Hlavní podíl na vývoji hlávek pak mají srážky v měsíci červenci, tj. v době hlávkování. V těch letech, ve kterých po teplém dubnu a květnu následoval vlhký červen a zvláště pak červenec, byly výnosy maximální. Naopak, byl-li studený duben a květen a bylo.li v červnu a v červenci sucho, byl výnos chmele minimální. Klesla-li průměrná teplota v měsíci dubnu pod 7°C, případně květnová pod 11°C, byl vývoj chmele ohrožen a to i tehdy, kdyby v důsledku příznivého množství srážek v druhé polovině vegetace nasazené hlávky dobře odrostly. I tehdy by byl výnos malý. Výnos byl malý i v tom případě, když teplota v první polovině vegetace sice umožnila dobrý vývoj rostliny, ale množství srážek v červnu a v červenci bylo nedostatečné (pod 150 mm) nebo poklesly-li srážky v červenci (pod 80 mm).

Z popisu obou modelů vyplývá, že náš model se nejvíce přibližuje Oswaldovu modelu. Winterův a Oswaldův model se podstatně od sebe liší. Zdá se tedy, že naše parametry, které byly vypočteny z dlouhodobých řad Žatecka a Lounska, jest možno vztahovati i na Oswaldovu řadu z let 1935 – 1946. Jistou výhodou našeho modelu je patrně to, že působení povětrnostních činitelů, zahrnuté do povětrnostního faktoru F, je možno vyjádřit exaktně, pomocí stanoveného vzorce.

5. Závěry

1.    Byl proveden základní rozbor (přímkovými trendy) řady výnosů chmele z let 1871 – 1964 a byly uvedeny tři činitelé ovlivňující výšku výnosů: společenský faktor f, povětrnostní faktor F a výrobní faktor v.

2.    Byl odvozen empirický vzorec pro výpočet povětrnostního faktoru F a přezkoušen a otestován co do významnosti na řadě výnosů chmele z Žatecka (1923 – 1937) a z Lounska (1926 – 1943). Dosažené výsledky byly zcela uspokojující a byla prokázána závislost výše výnosů chmele na hodnotách povětrnostního faktoru F. Byla zvolena taková období, kde mohlo býti předpokládáno dominantní působení F a silné potlačení f a v (relativně menší společenské výkyvy, jednotnost v poměrně vyspělé agrotechnice).

3.    Byla provedena konfrontace mezi našimi, Winterovými a Oswaldovými výsledky. Bylo konstatováno, že naše výsledky se nejvíce přibližují Oswaldovým.

Literatura:

[1]       Myslivec V.: Statistické metody zemědělského a lesnického výzkumnictví.

Praha, 1957

[2]       Oswald K.: Vliv počasí na vývoj a stavbu chmelné hlávky. Sborník ČSAZV,

XX (1947), seš. 2, p. 137-147.

[3]       Pollak L.: Der Einfluss der Witterung auf die Ergebnisse der Ernte von

Hopfen, Wein, Weizen und Kartoffeln in Böhmen. Statistický obzor, XV

(1934), seš. 4-6. Sonderdruck.