МОДУЛЬ 1. Планирование полевого опыта

Практическое занятие 1

История сельскохозяйственной науки на этом видео

. Сеть опытных учреждений в стране и крае. Планирование схем однофакторных и многофакторных опытов. Суть принципа факториальности

1. Краткая история сельскохозяйственного опытного делана этом видео

Опытное дело в дореволюционный период России

Исторический подход в любой науке имеет большое значение. Без истории нет науки. Отрыв науки от историзма дорого обходится народному хозяйству. По существу история агрономии и история сельскохозяйственного опытного дела неразрывны. Изучение любого агротехнического приема, любого метода селекции всегда нужно начинать с истории вопроса, с критического его обсуждения, чтобы избежать «открытий» давно открытого.

Сельскохозяйственный опыт столь же древен, как и само земледелие. Как и всякое научное знание, опытное дело возникло из запросов производства. Знания в то время носили узко эмпирический характер, не было правильного понимания тех или иных приемов возделывания растений. Каждый работал по традиции, как делали деды и отцы. Этот древний опыт был сводкой простых наблюдений над явлениями в сельском хозяйстве. И, тем не менее, он был единственным источником сельскохозяйственных знаний.

Научная агрономия зародилась много позже, в 18-19 веках, в результате успехов естествознания, на основе экспериментального изучения растения, законов его питания, изучения почв, на которых оно живет. Эксперимент широко применяли в физике и химии, а затем в агрономии, где он стал главным, основным методом изучения.

С того времени, как человек начал возделывать растения, постепенно стали накапливаться разрозненные наблюдения над ростом растений и их урожаями, то, что мы теперь называем народным опытом, который долгое время был единственным источником сельскохозяйственных знаний.

Научная агрономия начала развиваться под влиянием непосредственных запросов материального производства. С ростом потребностей в продуктах питания и уменьшением свободных для освоения земель практическое земледелие уже не могло на основании одних эмпирических знаний удовлетворить потребности все увеличивающегося населения в пищевых ресурсах. Необходимо было более детальное изучение растений и их отношения к условиям среды, нужны были научный метод изучения вопросов, интересующих земледельца, и люди, владеющие этим методом. Так создавались объективные условия зарождения научной агрономии и формирования ее в самостоятельную науку. Экспериментальные работы по агрономии велись вначале на небольших полевых участках – опытных полях, затем возникли опытные станции, научные институты и другие сельскохозяйственные учреждения.

Хотя научные учреждения по сельскому хозяйству (опытные поля и станции) начали создаваться в России давно, но развитие их до Великой Октябрьской социалистической революции проходило очень медленно. Достаточно сказать, что к 1913 г. насчитывалось всего немногим более ста опытных учреждений, где работало меньше 1000 научных сотрудников.

Сельскохозяйственное опытное дело является отраслью агрономии, занимающейся изучением сельского хозяйства, изысканием приемов повышения его производительности и урожайности сельскохозяйственных культур, а также улучшения качества их продукции на основе прогрессивного улучшения плодородия почв.

Мысль о необходимости проведения экспериментов в России обострилось в конце 18 и начале 19 века, когда крепостное хозяйство переживало кризис. В 1765 году в Петербурге было образовано Вольно-Экономическое общество, а в 1818 году – Московское общество сельского хозяйства, объединявшие наиболее образованных сельских хозяев того времени. Эти общества издавали журналы, газеты, в которых сообщали полезные для земледельца сведения.

Одним из влиятельных членов Вольно-Экономического и Московского обществ сельского хозяйства был Андрей Тимофеевич Болотов, которого называют первым русским ученым-агрономом и на его работах воспитывались многие поколения передовых сельских хозяев конца 18 и начала 19 века.

А.Т.Болотов, благодаря своему образованию и непосредственному знакомству с русским и заграничным сельским хозяйством, видел, что земледелие России сильно отстало, что большинство помещиков вело его примитивно. Он ввел строгий распорядок, ставил опыты (располагал опытным участком и прекрасным ботаническим садом), записывал свои наблюдения, горячо возражал против механического перенесения в Россию всего иноземного; считал, что нам нужна своя, русская агрономическая наука, обоснованная и проверенная опытом в наших условиях.

Рис.1. Болотов Андрей Тимофеевич

Профессор И.П.Комов (1728-1792) неоднократно указывал на необходимость закладки многолетних полевых опытов, с целью создания «земледельческого месяцеслова». Большое значение имеют опыты В.А. Левшина по травосеянию. В.А. Левшин является одним из основоположников отечественного травосеяния.

Во второй половине 18 века появились первые сельскохозяйственные учебные заведения. В 1770 году в Московском университете была основана кафедра агрономии. В конце 18 века была открыта Санкт-Петербургская практическая школа земледелия вблизи г. Павловска. Однако опытное дело не получило тогда широкого развития. Первое русское опытное учреждение основано около 1830-1840 гг. Это было опытное поле при высшей агрономической школе в Горках. Руководство им было поручено знаменитому русскому ученому-химику Д.И.Менделееву с ближайшими сотрудниками – физиологом К.А. Тимирязевым и химиком Т.Т. Густавсоном.

Д.И.Менделеев – величайший химик, автор периодической системы химических элементов, был и первым опытником. В 1881г. Д.И. Менделеевым совместно с А.Г. Зайкевич заложены коллективные опыты Харьковским обществом сельского хозяйства.

Рис.2. Менделеев Дмитрий Иванович

С 1869 г. начаты опытные работы при Петровской сельскохозяйственной академии. В это время профессор А.Н.Энгельгардт в Смоленской губернии доказал, что размолотые дешевые фосфориты, примененные как удобрения на пустовавших подзолистых почвах, способны давать высокие прибавки урожаев.

Опытная станция полеводства выросла на базе опытного поля Петровской земледельческой академии, созданного в 1867 году выдающимся ученым-агрономом И.А.Стебутом.

Это было одно из первых опытных полей в России, а его организатор – один из основоположников русской высшей агрономической школы, научного земледелия и сельскохозяйственного опытного дела в стране. И.А.Стебут был инициатором женского сельскохозяйственного образования в России. В конце 19 столетия он создал в стране высшую женскую агрономическую школу – Стебутовские сельскохозяйственные курсы.

Рис.3. Стебут Иван Александрович

В 1885г. по инициативе А.А.Измаильского организовано Полтавское опытное поле. По примеру Полтавского опытного поля было учреждено Херсонское опытное поле, начавшее работать в 1891году. В начале опытным полем заведовал губернский агроном, но с 1898 года его работа проводилась под руководством опытника Ф.Б. Яновчика. Другим старейшим опытным учреждением Украины являлось Одесское опытное поле, организованное в 1896 году по инициативе и на средства Одесского сельскохозяйственного общества и земства. В течение многих лет его директором был В.Г. Ротмистров. На этом опытном поле впервые были разработаны методы изучения корневой системы растений, определения влажности почвы, изобретен бур, получивший название бура Ротмистрова.

Таким образом, Полтавское, Херсонское и Одесское опытные поля в первый год деятельности сосредоточивали внимание главным образом на вопросах обработки почвы с целью накопления и сбережения в ней влаги, которая во всей южной России определяла величину урожая.

Горячим пропагандистом и сторонником опытных полей в развитии сельскохозяйственной науки и опытного дела был русский ученый К.А.Тимирязев. Он организовал специальную физиологическую лабораторию и первую в России тепличку для вегетационных опытов. В вегетационном домике одновременно проводились опыты в 6 тысячах сосудов, установленных на 160 вагонетках.

Рис.3. Тимирязев Климент Аркадьевич

Вегетационный опыт создает наилучшие условия для выявления роли различных факторов жизни растений – отдельных элементов питания и их сочетаний, влаги, света, температуры, для более глубокого изучения их влияния на рост и развитие растений. Пользуясь вегетационным методом, экспериментатор может точно контролировать условия питания растений, изучать действие любого фактора при сохранении постоянства всех остальных условий. На эти и многие другие важные вопросы дали ответ вегетационные опыты. Пропагандируя применение выводов из физиологических опытов к земледелию, он призывал к организации широкой агрономической помощи, к организации массового опытничества.

Огромна роль в развитии сельскохозяйственной науки и опытного дела Дмитрия Николаевича Прянишникова (1865-1948) . В 1895 году Д.Н.Прянишников организует при кафедре научно-исследовательскую лабораторию, которая вместе с вегетационным домиком явилась базой для создания в 1908 году Агрохимической опытной станции, называвшейся тогда «Станцией по вопросам питания растений». Это было первое в стране учреждение, систематически занимавшееся вопросами удобрения.

Рис.4. Прянишников Дмитрий Николаевич

Здесь впервые были разработаны методы получения из местного сырья таких удобрений, как суперфосфат, преципитат и другие. Эти исследования заложили технологические основы производства фосфорных удобрений. Россия тогда не имела своей туковой промышленности и ввозила африканские фосфориты, страссфурские калийные соли, чилийскую селитру.

Агрохимическая станция развернула опыты по изучению питания растений и применения удобрений, которые получили большой размах в годы Советской власти, когда созданная в нашей стране химическая промышленность обеспечила массовое применение минеральных удобрений для повышения урожаев большинства сельскохозяйственных культур.

Много внимания Д.Н.Прянишников уделял и развитию женского сельскохозяйственного образования в дореволюционные годы. Организованные им совместно с В.Р.Вильямсом Голицинские сельскохозяйственные женские курсы под Москвой приобщали к агрономическим знаниям новые слои населения.

Только после катастрофически неурожайных 1891-1892гг. в последнее десятилетие 19 века по проекту И.А.Стебута, А.С.Ермолаева и П.А. Костычева была организована широкая сеть опытных учреждений, и к началу 20 века в России насчитывалось уже около 80 опытных учреждений. Опытные станции достигли определенных успехов в изучении приемов обработки почвы и удобрений. Но эти достижения были недоступны для мелких крестьянских хозяйств, а использовались только немногими частновладельческими крупными хозяйствами.

В целях обобщения опыта, упорядочения, укрепления и развития сельскохозяйственного опытного дела, в начале 20 века были проведены съезды и совещания по опытному делу при активном участии Д.Н.Прянишникова.

Среди корифеев науки о русском почвоведении и земледелии следует отметить имена В.В.Докучаева, П.А.Костычева, В.Р.Вильямса. В.В.Докучаев – русский ученый – почвовед, творец генетического почвоведения как самостоятельной естественноисторической науки. Его исследования в области распространения черноземных почв завершились появлением труда «Русский чернозем». Он создал учение о почве, развил и доказал идею закономерной зональности почв, создал классификацию почв.

Павел Андреевич Костычев хорошо знал земледелие России второй половины 18 века. Он провел глубокий анализ причин, вызывающих значительные колебания урожая сельскохозяйственных культур. Неправильная обработка почв сильно распыляла и засоряла их, усиливала процесс эрозии почв. П.А.Костычев первым открыл, что многолетние травы восстанавливают мелкокомковатую структуру почвы. Совместно с В.В.Докучаевым и К.А.Тимирязевым, П.А.Костычев разрабатывает программу борьбы с засухой.

Рис.5. Костычев Павел Андреевич

Василий Робертович Вильямс, опираясь в своих работах на достижения В.В.Докучаева и П.А.Костычева, создал учение о почве и земледелии – травопольную систему земледелия. Им впервые разработаны научные основы луговодства и создана эта дисциплина как наука. В.Р. Вильямс организовал Луговой институт вблизи Москвы – в дальнейшем Всесоюзный институт кормов. Он был активным участником съездов по сельскохозяйственному опытному делу, а также по организации сельскохозяйственных опытных учреждений. Важно заметить, что В.Р. Вильямс постоянно требовал методологически правильной постановки опыта и указывал: «Без эксперимента агрономическая наука не возможна».

Рис.6. Вильямс Василий Робертович

В 1903 году в Среднем Поволжье под руководством агрономов И.Н. Клингена и Я.М. Жукова была организована Безенчукская сельскохозяйственная станция. Большое значение для развития опытного дела имела выпущенная в 1908 году Департаментом земледелия России работа выдающегося опытника-организатора В.В. Винера « О порайонной организации опытных учреждений в России». В ней предусматривалась организация крупных комплексных опытных станций, по одной на 2-3 губернии, и районных опытных станций и полей.

Исключительное значение по методике полевого опыта имеют работы Алексея Григорьевича Дояренко. Он разработал методики рекогносцировочного посева, определения площади делянки и повторности в зависимости от пестроты почвенного плодородия земельного участка, математической обработки данных полевых опытов, объяснил значение защитных полос в полевом опыте. Алексей Григорьевич был одним из организаторов и руководителей опытного дела, как в дореволюционной России, так и в послеоктябрьский период.

Еще в 1907 году он первый в России начал читать курс опытного дела. Он был инициатором, организатором и участником ряда агрономических совещаний и съездов по опытному делу. А.Г.Дояренко на протяжении ряда лет был редактором «Вестника сельского хозяйства» и основанного по его инициативе «Научно-агрономического журнала», которые сыграли роль освещения научных работ сельскохозяйственных опытных учреждений, научно-исследовательских институтов и высших учебных. В 1910 году Алексей Григорьевич организовывает опытное поле, а вскоре был назначен заведующим этим опытным полем.

Рис.7. Дояренко Алексей Григорьевич

Однако дореволюционное сельскохозяйственное опытное дело носило случайный и стихийный характер.

Опытное дело было бессистемным и слабоорганизованным, достижения научной агрономии, недоступные для мелких крестьянских хозяйств, использовались только немногими крупными частновладельческими хозяйствами. Великая Октябрьская социалистическая революция внесла коренные изменения в развитие народного хозяйства и науки в нашей стране. Была широко развернута научно-исследовательская работа по сельскому хозяйству, стали внедряться в производство механизация, мелиорация, селекционные сорта, минеральные удобрения и другие средства повышения продуктивности растений.

Научное исследование, т. е. изучение и объяснение закономерностей развития явлений в любой области науки, может быть теоретическим или экспериментальным. Явления, изучаемые научной агрономией, так многообразны и сложны, что точное теоретическое решение вопроса часто затруднительно или порой невозможно. Поэтому многие исследования в области агрономии комплексные, и трудно провести грань между теоретическим и экспериментальным исследованием. Первоосновой, источником теоретических исследований служит наблюдение, опыт, а обобщение экспериментальных данных развивает теорию. В большинстве случаев эксперимент является единственно надежным способом решения поставленной задачи и контроля правильности теоретических выводов, основой познания и критерием истины.

Опытное дело в послереволюционной России (Советский период)

В этот период мелкие единоличные хозяйства объединены в крупные колхозы, которым стали доступны достижения сельскохозяйственной науки и передового опыта.

Широко стали внедряться в производство сельскохозяйственные машины, селекционные сорта полевых, плодовых, овощных культур, улучшенные породы животных. Продукция сельского хозяйства значительно возросла и по качеству и по количеству. В этот период увеличивается и число опытных учреждений.

Первые всероссийские совещания 1918-1919гг. по опытному делу посвящались больше организационным вопросам, а на последующих съездах и совещаниях больше внимания уделялось научным направлениям. В1920 г. был созван Всероссийский съезд по селекции в Саратове, а в 1921г. Всероссийский съезд по сельскохозяйственному опытному делу в Москве. Проведенные научные симпозиумы и совещания внесли плановость в организацию опытного дела. В1921 г. В.И.Лениным подписан декрет о создании в стране селекционных станций. Научные учреждения и опытные станции призваны стать важными звеньями в управлении и научно-методическом руководстве сельского хозяйства, а ученые и специалисты – непосредственными организаторами сельскохозяйственного производства. В каждой области следует иметь научные сельскохозяйственные центры, располагающие собственными крупными хозяйствами, современной материально-технической базой и разрабатывающие рекомендации для хозяйств применительно к особенностям данного района.

В1923 году сельскохозяйственный ученый комитет преобразуется в Институт опытной агрономии, а 25 июня 1929 на базе этого института была организована Всесоюзная академия сельскохозяйственных наук имени В.И.Ленина (ВАСХНИЛ). На протяжении 35 лет Н.И.Вавилов был руководителем деятельности ВАСХНИЛ. Система исследовательских учреждений по сельскому хозяйству страны представлена следующим образом:

1) государственные комплексные опытные станции, организуемые во всех областях, краях и республиках;

2) зональные научно-исследовательские институты;

3) отраслевые научно-исследовательские институты и станции по важнейшим культурам и отраслям;

4) Всесоюзная академия сельскохозяйственных наук имени В.И.Ленина. В настоящее время преобразована в РАСХН – Российская академия сельскохозяйственных наук.

Задачи этих учреждений кратко можно охарактеризовать так. Основным звеном научной работы и пропаганды достижений в сельскохозяйственном производстве являются государственные областные сельскохозяйственные комплексные опытные станции. Станции проводят эксперименты по интересующим производство вопросам. Станции обязаны заниматься семеноводством для области, составлять почвенно-агрохимические карты, внедрение передового опыта, проводить подготовку кадров.

Зональные научно-исследовательские институты размещаются по отдельным крупным природно-экономическим зонам. На зональные институты возлагается научная разработка важнейших вопросов развития всех отраслей сельского хозяйства и научно-методическое руководство сетью опытных учреждений зоны.

Отраслевые сельскохозяйственные научно-исследовательские институты должны разрабатывать вопросы возделывания особо важных культур, например сахарной свеклы, гороха, кукурузы, масличных и других культур.

Основной задачей ВАСХНИЛ является освоение растениеводческих и животноводческих ресурсов страны. На академию возлагается научная координация и разработка основных проблем сельского хозяйства, вопросов его механизации, научное обобщение результатов работы опытных учреждений и достижений передовиков сельского хозяйства, научная экспертиза, подготовка кадров высшей квалификации, а также использование достижений мировой науки.

К 1938г. ВАСХНИЛ включала в свою систему 515 опытных учреждений, в т. ч. 13 головных институтов, 61 отраслевых, 52 областные опытные станции, 389 местных районных опытных станций, 63 государственные селекционные станции, кроме того организовано 1055 государственных сортоиспытательных участков.

В 1947г. лаборатория химических средств защиты растений первой начала применять гербициды для борьбы с сорными растениями в посевах злаковых культур. В последующие годы лаборатория усовершенствовала применение гербицидов. Гербициды испытывались в нескольких областях страны и прошли биохимические исследования.

Таким образом, в стране была создана широкая сеть научно-исследовательских учреждений по изучению сельского хозяйства и оказания ему помощи.

В настоящее время в России организацией сельскохозяйственной науки занимается Российская сельскохозяйственная академия.

Основные задачи Академии:

• определение приоритетных направлений развития науки и техники в агропромышленном комплексе страны;
• изучение закономерностей и прогнозирование развития агропромышленного комплекса России;
• научное обеспечение АПК и аграрной реформы, социально-экономического развития села, рационального использования природных, материально-технических и трудовых ресурсов, охраны окружающей среды;
• организация исследований в области экономики, социального развития села, агроэкологии, земледелия, растениеводства и селекции, защиты растений, лесоводства, защитного лесоразведения, мелиорации, животноводства, рыбного хозяйства и охотоведения, ветеринарной медицины, генетики, биотехнологии, механизации, электрификации и автоматизации, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции;
• разработка современных энерго,- ресурсосберегающих и природоохранных технологий производства, создание новых технических средств;
• обеспечение высокого научно-методического уровня исследований и координации фундаментальных и приоритетных прикладных научно-исследовательских работ в системе агропромышленного комплекса;
• всемерная интеграция образования, науки и производства;
• изучение, обобщение и распространение достижений отечественной и мировой науки для их ускоренного освоения в практике сельскохозяйственных товаропроизводителей и сервисных структур, других формирований агропромышленного комплекса России;
• обеспечение подготовки научных кадров и повышения квалификации работников науки системы Академии;
• организация научно-технического сотрудничества с зарубежными странами;
• создание современной материально-технической базы в научных учреждениях, опытно-производственных хозяйствах, конструкторских бюро, на экспериментальных и других предприятиях Академии.

Для выполнения поставленных задач Академия совместно с Минсельхозпродом России, другими министерствами и ведомствами Российской Федерации:

• разрабатывает общероссийские и региональные научно-технические программы исследований;
• формирует организационную структуру управления наукой – отраслевые и региональные отделения, научные и научно-методические центры, центры научного обеспечения, ассоциации и другие организации;
• вырабатывает решения по вопросам научно-технического прогресса, разрабатывает стратегию развития АПК России и входящих в нее республик, краев и областей, реализует единую научно-техническую политику;
• формирует сеть научных учреждений, экспериментальных предприятий и организаций; организует временные межведомственные научные коллективы из числа ученых академических, вузовских и отраслевых научных подразделений, в том числе предпринимательских структур;
• выделяет на конкурсной основе необходимые ресурсы для проведения научно-исследовательских и конструкторских работ;
• осуществляет меры по улучшению организации подготовки научных кадров, привлечению талантливой молодежи в сельскохозяйственную науку, совершенствованию деятельности аспирантуры и докторантуры, организует повышение квалификации научных работников, в том числе путем стажировок за рубежом, содействует развитию новых форм сотрудничества научно-исследовательских учреждений и высших учебных заведений, обеспечивающих повышение качества подготовки кадров;
• объявляет и проводит конкурсы по решению важнейших научных, технологических и проектно-конструкторских задач;
• обеспечивает эффективное развитие опытно-производственных, экспериментальных хозяйств и предприятий научных учреждений Академии;
• разрабатывает рекомендации по эффективному использованию научно-технических достижений, развитию на территории России сети научно-информационных, консультативных и иных сервисных центров по пропаганде и распространению научных знаний;
• совершенствует организацию международного научно-технического сотрудничества в рамках Межгосударственного совета по вопросам аграрной науки и информации в АПК стран СНГ, а также на основе соглашений и контрактов с другими государствами. Проводит работу по созданию совместных научно-технических структур, проведению международных конгрессов, симпозиумов, конференций, семинаров.

Россельхозакадемия:

• обеспечивает моральную и материальную поддержку научным коллективам и отдельным исследователям, проявляющим новаторство в исследованиях и работающим с высокой эффективностью, содействует творческому росту молодежи, социальной защищенности ученых-аграриев;
• оказывает постоянную помощь действительным членам и членам-корреспондентам Академии в их научной деятельности;
• создает условия для раскрытия творческого потенциала ученых-аграриев России на основе конкурентности, исключающей возможность монополизации в науке;
• созывает научные сессии, конференции и совещания для обсуждения теоретических и прикладных проблем, вопросов координации исследовательских и конструкторских работ;
• осуществляет издательскую деятельность: издает научные журналы, труды ученых и научных учреждений, финансирует их; может являться учредителем газет, журналов, других издательств;
• участвует в подготовке и повышении квалификации специалистов сельского хозяйства и других отраслей агропромышленного комплекса;
• присуждает за крупные научные и научно-технические достижения золотые медали имени выдающихся ученых, дипломы и премии в соответствии с существующим Положением.

Основным звеном в научно-исследовательской и организационной деятельности в системе Россельхозакадемии являются институты и другие научные учреждения, главная задача которых состоит в проведении исследований, имеющих теоретическое значение для науки и практическую ценность для агропромышленного производства.

Научно-исследовательские институты и другие научные учреждения являются организациями Россельхозакадемии, имеют право юридического лица и действуют на основе устава, утвержденного Президиумом Академии. Они самостоятельно организуют выполнение программ научных исследований, решают экономические, социальные и организационные задачи, владеют, пользуются и распоряжаются имуществом, закрепленным за ними в пределах, установленных Академией.

Институты и другие научные учреждения входят в состав одного из отраслевых (по научному направлению) или региональных отделений, научных центров и находятся в их непосредственном подчинении.

В научных учреждениях создаются ученые советы, которые определяют основные направления научной и производственной деятельности научного учреждения, утверждают программу и планы научно-исследовательских работ, контролируют их выполнение, утверждают уставы опытно-производственных, экспериментальных хозяйств и предприятий, решают вопросы подготовки научных кадров, международного сотрудничества, материально-технического и финансового обеспечения планируемых работ, решают другие вопросы, предусмотренные уставом учреждения.

Директорами институтов и других научных учреждений могут быть ученые и специалисты отрасли, известные своими научными работами.

Решение о назначении директоров научно-исследовательских учреждений по представлению региональных и отраслевых отделений, научных и научно-методических центров принимается Президиумом Россельхозакадемии с последующим заключением с ними контрактов.

Должности директоров научных учреждений замещаются лицами в возрасте не старше 65 лет независимо от времени заключения контракта. Лица, занимающие должности директоров и достигшие данного возраста, переводятся с их согласия на иные должности, соответствующие их квалификации.

В порядке исключения по представлению ученого совета научного учреждения, соответствующего отраслевого или регионального отделения, научного и научно-методического центров Президиум Россельхозакадемии может продлить срок пребывания в должности директора до достижения им возраста 70 лет.

Директору научно-исследовательского учреждения предоставляется право по согласованию с ученым советом, соответствующими отделениями и подразделениями Академии или регионального отделения, научного центра назначать на контрактной основе заместителей директора, заведующих отделами, лабораториями, руководителей творческих групп, а также руководителей организаций и предприятий, входящих в сеть научного учреждения.

Научные учреждения имеют право создавать временные творческие коллективы с участием ученых других научных учреждений независимо от ведомственной подчиненности; участвовать в деятельности объединений и ассоциаций, выполняющих исследования и организующих внедрение их результатов в агропромышленное производство; устанавливать и развивать научно-технические контакты с научными учреждениями зарубежных стран.

Структура и штаты научных учреждений рассматриваются учеными советами и утверждаются директорами, исходя из планов научных исследований, стоящих задач по отрасли, реальных возможностей коллективов и объемов финансирования.

Сельскохозяйственное образование

В дореволюционной России начало сельскохозяйственного образования (с.о.) как специальной отрасли образования положено М. В. Ломоносовым, по плану которого в 1765 при Российской академии наук организован класс земледельчества. В 1790 близ г. Николаева в с. Богоявленском создана первая сельскохозяйственная школа. В 1797 близ Петербурга основана первая практическая школа земледелия с целью подготовки наставников для т. н. образцовых ферм. В 1822 открыта Московская земледельческая школа для подготовки приказчиков, конторщиков и межевиков из крепостных крестьян. В 30-е гг. 19 в. созданы общие (3 года) и специальные (1-2 года) с.-х. школы и училища, которые готовили мастеров и квалифицированных рабочих – садоводов, виноделов, скотоводов, мастеров; низшие сельскохозяйственные училища (3 года) – помощников агрономов, участковых агрономов. Первое среднее сельскохозяйственное училище основано в Москве в 1835, в 19 в. открылось около 20 средних училищ, выпускавших агрономов, землемеров, садоводов, лесничих, виноградарей-виноделов, гидротехников, культуртехников.

Одним из первых сельскохозяйственных вузов был организованный в 1816 в окрестностях Варшавы Новоалександрийский институт сельского хозяйства и лесоводства (впоследствии Харьковский сельскохозяйственный институт). В 1840 в Могилёвской губернии основана высшая двухразрядная Горы-Горецкая сельскохозяйственная школа (3 года), низшее отделение которой выпускало приказчиков и смотрителей помещичьих имений, высшее – агрономов, управляющих крупными хозяйствами – специалистов широкого профиля, способных работать во всех отраслях сельского хозяйства. В 1848 высший разряд школы преобразован в институт (впоследствии Белорусская сельскохозяйственная академия). Значительную роль в развитии высшего c. о. и сельскохозяйственной науки в России сыграла созданная в 1865 под Москвой Петровско-Разумовская земледельческая и лесная академия, ныне – Московская сельскохозяйственная академия им. К. А. Тимирязева, в которой сложились крупнейшие отечественные научные сельскохозяйственные школы. Высшее ветеринарное образование сначала давали медицинские факультеты университетов. В 1805 в Московском университете создана первая самостоятельная кафедра скотолечения, в Харьковском университете началось преподавание основ ветеринарии. В 1808 созданы первые ветеринарные училища. В 19 в. основано несколько ветеринарных училищ и институтов (Юрьевское, 1873, Харьковское, 1875, училища; Казанский институт, 1873). Землемерное образование началось с открытия в Москве в 1779 Землемерной высшей школы (впоследствии Межевой институт). До 1907 высшее с. о. давали также некоторые университеты и политехнические институты. В 1914 работало 341 сельскохозяйственное учебное заведение: 9 вузов (5,4 тыс. студентов), 18 средних (4 тыс. учащихся), 61 низшее училище, 74 низшие школы 1-го разряда, 35 школ 2-го разряда, 60 практических школ, 34 начальные и народные школы и 50 других учебных заведений. В Сибири, Средней Азии, на Дальнем Востоке сельскохозяйственных учебных заведений не было.

С первых лет Советской власти Коммунистическая партия и Советское правительство всемерно содействовали развитию с. о. В 1918-1919 создано 7 сельскохозяйственных вузов, в том числе Сибирский ветеринарно-зоотехнический институт. В 1917-1927 гг. вузы и техникумы организованы в Башкирии, Узбекистане, Киргизии, Бурятии, Казахстане, Грузии, Таджикистане, Туркмении. В 1940 было 67 вузов (52 тыс. студентов) и 256 техникумов (114,7 тыс. учащихся).

В 1975 г. действовало 100 вузов и 621 техникум, в том числе 200 совхозов-техникумов, расположенных во всех союзных республиках; в вузах и техникумах обучалось свыше 1 млн. чел. (в т. ч. 430 тыс. в вузах); вузы выпустили 59,7 тыс. специалистов, техникумы – 166,4 тыс., приём, соответственно, составил 89,5 тыс. и 218,1 тыс. человек. Значительная часть студентов и учащихся (75-80%) – сельская молодёжь (20-25% – направленная на обучение колхозами и совхозами с выплатой стипендии).

Сложившаяся в СССР система c. о. позволяет осуществлять обучение и специализацию кадров по всем отраслям сельскохозяйственного производства на основе широкой общенаучной и специальной подготовки. Развитие отечественной С. о. связано с именами основоположников крупнейших научных сельскохозяйственных школ А. В. Советова, К. А. Тимирязева, В. Р. Вильямса, В. В. Докучаева, В. П. Горячкина, П. Н. Кулешова, Е. А. Богданова, Д. Н. Прянишникова, М. Ф. Иванова, К. И. Скрябина, С. Н. Вышелесского, И. П. Павлова, Д. А. Кисловского, А. Н. Соколовского, П. И. Лисицына.

К 60-70 годам 20 века утрата системообразующих начал в земледелии повлекла уход от лучших традиций русской классической агрономии, ее корифеев, утверждавших вслед за К.А. Тимирязевым приоритет растения в земледелии. (Кирюшин, 1996). Именно выявление потребностей растения и их удовлетворение в качестве главной задачи земледелия видели Д.Н. Прянишников, Н.И. Вавилов, А.Г. Дояренко, Н.М. Тулайков, Л.Г. Раменский и их последователи. Естественно, они были далеки от абсолютизации этого положения, видя их реализацию в рациональных системах земледелия, в ландшафтном подходе к их формированию, разработанном В.В. Докучаевым.

Традиционный спор о том, что «кормить» – почву или растение, решился в пользу растения, благодаря чему в мире появились высокие технологии возделывания сельскохозяйственных культур, а всевозможные альтернативные системы земледелия заняли свои ниши. К сожалению, докучаевская концепция оптимизации агроландшафтов не была развита в производственных масштабах. Ландшафтоведение стало развиваться в рамках физической географии безотносительно к проблемам природопользования в агропромышленном комплексе. Лишь в последние годы эрозионная проблематика подтолкнула развитие прикладных аспектов ландшафтоведения.

К началу 80-х гг. 20 века в результате усилий многих ученых в стране сложилась солидная основа для углубленной дифференциации земледелия применительно к различным природным условиям. Эти разработки в значительной мере реализовались при создании и освоении зональных систем земледелия в последующие десятилетие, что сыграло важную роль в развитии природной адаптации земледелия.

2. Методика опытно-исследовательского дела в агрономии

Системные исследования и планирование сельскохозяйственного эксперимента

Цель занятия: Ознакомление с основными понятиями системных научных исследований, принципами и этапами планирования сельскохозяйственного эксперимента.

! Остановимся более подробно на представленных в разделе 1.1. этапах научного исследования (полевого опыта, эксперимента).

Формулировка основных элементов подготовительного этапа

Выбор объекта

Объект исследования - явление, предмет, на который направлена чья-либо деятельность или внимание; представляет собой знание, порождающее проблемную ситуацию, объединенное в конкретном понятии. Например, основные объекты сельскохозяйственных исследований: почва, растение, агротехнические приемы.

Выделение предмета

Предмет исследования – это определенная сторона объекта, обусловленная целями и задачами исследования и выраженная в знаковых формах данной науки. В отличие от объекта, предмет изучения выделяется и формируется исследователем. Именно предмет определяет тему эксперимента.

Выбор и формулировка темы

Тема исследований – должна быть четко сформулирована, отражать сущность исследования и во многом определяться целью. Выбор темы должен определяется интересами ученого, и отвечать потребностям производства.

Основные правила формулировки темы:

Найдите тему достаточно конкретную, позволяющую вам освоить разумный объем информации по ней: не «Удобрения в почве», а, например, «Влияние доз удобрений на урожайность озимой ржи». Как правило, тема слишком широка, если ее можно сформулировать в трех-пяти словах (первый пример).

Ее необходимо сузить, добавив слова и словосочетания особого рода: описание, влияние, столкновение, разработка, формирование (второй пример)

Постановка вопросов и выявление проблемной ситуации

Проблемная ситуация в широком смысле – это совокупность отношений между необходимостью и возможностью возникновения нового научного знания. Ее особенность – указанные отношения приобретают форму противоречия. С одной стороны, достигнутый объем и уровень научного знания, с другой, необходимость и невозможность на его основе описать и объяснить вновь открытые явления.

«Увидеть» проблемную ситуацию непросто. Для этого нужно убедиться в ее расхождении с предшествующими знаниями и ощутить возможности снятия этого противоречия. Лучший способ выяснить, что вы знаете о той или иной теме – «обстрелять» ее вопросами. Если вопрос, который вызывает интерес, найден, тогда вы обязаны задать более серьезный вопрос: Почему этот вопрос должен захватить также моих читателей/слушателей? Что делает его достойным того, чтобы его задать?

Анализ литературных источников

Во избежание дублирования необходимы сбор и критический анализ информации о состоянии изученности исследуемой проблемы, имеющейся в научной литературе. В этот период исследователь «вчерне» прикидывает соотношение известных и неизвестных сведений. На основании литературных данных у экспериментатора вырабатывается четкое отношение к ранее известным фактам, окончательно формируется отношение к идеям и гипотезам авторов информации.

Изложение научной проблемы

Научная проблема

Как ставить и формулировать научные проблемы?

Практические и исследовательские проблемы имеют одну и ту же фундаментальную структуру и состоят из двух частей:

1. Ситуация, или условие

2. Ущерб, нежелательные следствия, который вы не хотите нести.

Отличает их - природа условий и ущерба.

Для того чтобы сформулировать практическую проблему, вы должны очертить обе ее части:

ее условие: Я не успел на автобус.

ущерб от этого условия, который делает вас несчастным:

- Я опоздаю на работу и могу потерять место. !!! Ваши читатели/слушатели будут судить о значимости проблемы по связанному с ней ущербу не для вас, а для них. Поэтому вы обязаны очертить проблему с их точки зрения. Чтобы сделать это, вообразите: когда вы ставите условие вашей проблемы, ваши читатели/слушатели отвечают: Ну и что?

Условие исследовательской проблемы – это всегда тот или иной вариант вашего незнания или непонимания чего-то. Здесь подчеркивается ценность вопросов. Они заставляют вас задуматься о том, чего вы не знаете или не понимаете, но хотите узнать или понять.

Ущерб от исследовательской проблемы – это что-то еще, чего мы, или, что важнее, наши читатели, не знаем или не понимаем, но что является более значимым, более существенным, чем неведение или заблуждение, определяемое условием. Это тоже можно выразить в виде вопроса.

Под проблемой также понимают сложную перспективную научную задачу, которая охватывает значительную область исследования. Экономический эффект от решения задачи иногда можно определить только ориентировочно, так цель работы более общая – сделать открытие, научные выводы, обеспечивающие ускорение процесса общественного производства.

Проблема может состоять из ряда тем. Тема это научная задача в определенной области исследования. Результаты решения имеют не только теоретическое, но и, главным образом, практическое значение, поскольку можно сравнительно точно установить ожидаемый экономический эффект.

Постановка (выбор) проблем включает в себя ряд этапов:

1) формулирование проблем. На основе анализа и с учетом направления исследования формулируют основную проблему и определяют в общих чертах ожидаемый результат.

2) разработка структуры проблемы. Выделяют темы, подтемы, вопросы. Композиция этих компонентов должна составлять «древо» проблемы. По каждой теме выделяют ориентировочную область исследования.

3) обоснование актуальности проблемы. На основе анализа методом последовательного приближения отстаивают реальность, перспективность и своевременность изучения данной темы.

Проблемная ситуация – это прежде всего познавательная ситуация, выражающаяся в невозможности объяснить имеющиеся факты в рамках существующего знания. Путь к научному открытию начинается с обнаружения проблемной ситуации, проходит через ее формулировку, завершается разрешением этой ситуации. Результаты предшествующей деятельности зафиксированы в «знании о незнании» в виде определенных гносеологических рецептах, методах, теоретически наработанных приемах познания. Поэтому ученые подходят к проблемной ситуации критически: прежде, чем возникает возможность разрешить ее, они тратят значительные усилия на пересмотр основания самой возникшей проблемы. Не носит ли она надуманный характер, не является ли просто результатом неполноты знаний данного исследователя. Здесь ведется поиск объективных оснований проблемной ситуации. Именно через разрешение проблемной ситуации, на которое направлена исследовательская деятельность, ученый постигает сущность объективно реальных процессов бытия и мышления. В объективной природе проблемной ситуации следует искать первооснову, «толчок» к появлению новых идей и представлений. Увидеть проблемную ситуацию не просто. Для этого нужно убедиться в ее расхождении с предшествующими знаниями и ощутить возможности снятия этого противоречия, что требует от исследователя высокого интеллектуального взлета. Таким образом, начиная разрешать проблемную ситуацию, ученый высказывает некоторые предположения о способах и результате разрешения, которые формулируются в гипотезах.

Проблемная ситуация – это фундамент формирования научной гипотезы.

Выдвижение рабочей гипотезы

При решении научных проблем часто не хватает эмпирических фактов, поэтому исследователь, опираясь на свои знания, делает предположения, догадки. Это можно выразить в виде следующей схемы:

Решая научную проблему, гипотеза выполняет две основные функции:

формы специфического научного знания;

особого приема, или метода научного познания

Научная гипотеза – это форма вероятностного научного знания в виде предположений, догадок или предсказаний о существовании неизвестных ранее явлений, скрытых причинах их возникновения, закономерных связях и отношениях.

Гипотеза (греч. – основание, предположение), то что лежит в основе, причина или сущность. Первоначальный смысл термина гипотеза вошел в содержание понятия научная гипотеза, выражающего предположительное суждение о закономерной связи явлений. По выражению Канта, гипотеза это не мечта, а мнение о действительном положении вещей, выработанное под строгим надзором разума. Являясь одним из способов объяснения фактов и наблюдений, гипотеза чаще всего создается по правилу: то что мы хотим объяснить, аналогично тому, что мы уже знаем. Любая научная гипотеза начинается с познавательного вопроса. Вопрос выражает потребность познания – перейти от незнания к знанию, и возникает тогда когда для ответа на него уже имеются некоторые данные – факты, вспомогательные теории или гипотезы. В этом смысле, научная гипотеза по своей гносеологической роли является связующим звеном между знанием и незнанием.

Гипотеза входит самым непосредственным образом в структуру каждого метода биологического исследования (прежде всего экспериментального). Она является, следовательно, необходимой составной частью биологического познания, как и всякого научного познания вообще. Гипотеза выступает в качестве формы развития естествознания, поскольку оно мыслит, т.е. не только накапливает и классифицирует факты, но и стремится дать им научное объяснение. Наблюдение открывает какой-нибудь новый факт, делающий невозможным прежний способ объяснения фактов, относящихся к той же самой группе. С этого момента возникает потребность в новых способах объяснения, опирающаяся только на ограниченное количество фактов и наблюдений. Дальнейший опытный материал приводит к очищению этих гипотез, устраняет одну из них, исправляет другие, пока не будет установлен в чистом виде закон.

Гипотеза означает мысленное предположение, логическое развитие системы суждений и умозаключений, в совокупности дающих объяснение сущности явлений, достоверность которого остается проблематичной, недоказанной. Последним помимо всего прочего научная гипотеза отличается от теории, достоверного знания. Поскольку гипотеза имеет проблематичный характер и опирается на ограниченный ряд фактов, возможно до поры до времени существование нескольких научных гипотез относительно одного и того же явления. Эти гипотезы, если они не исключают друг друга, могут стать моментами более общей теории, объяснять разные стороны явления и тем самым дополнять друг друга.

Прежде всего научная гипотеза характеризуется принципиальной близостью к теории в том смысле, что оказывается во всех отношениях идентичной теории, за исключением одного – доказанности ряда посылок, на которых она строится. Отсюда следует весьма важное заключение: гипотеза должна рассматриваться в тесной связи с научно достоверной теорией, с точки зрения тех черт, которые присущи последней. Это означает, что разрыва, создаваемого между гипотезой и и теорией не существует. Лишь в этом случае научное познание предстает как процесс движения мышления от явления к сущности, от системы суждений, понятий и умозаключений, пока еще не устанавливающих закона «в чистом виде» (гипотеза), к обнаружению такого рода связей, к построению и дальнейшему развитию научной теории. Это особенно относится к биологическому познанию, так как в области которой оно касается, «царит» такое многообразие взаимоотношений и причинных связей, что не только каждый решенный вопрос поднимает огромное множество новых вопросов, но и каждый отдельный вопрос может решаться в большинстве случаев только по частям, путем ряда исследований; при этом потребность в систематизации изучаемых постоянно вынуждает к тому, чтобы окружать окончательные истины в последней инстанции густым лесом гипотез.

Научная состоятельность гипотезы определяется ее соответствием тому количеству фактов и наблюдений, на основе которых она строится. Научное познание движется путем накопления фактов и выдвижения гипотез, причем оба этих процесса выступают не в отрыве друг от друга; они диалектически взаимодействуют: накопление фактов, наблюдение порождает гипотезу, последняя в свою очередь требует новых наблюдений, новых фактов.

Если гипотеза соответствует имеющимся фактам, то следовательно, она считается доказанной простым наблюдением или в эксперименте. Это означает одновременно, что научно состоятельная гипотеза должна получать какую-то другую форму проверки. Ее состоятельность проверяется сопоставлением логически выведенных следствий данными простого наблюдения и эксперимента, заранее предсказываемыми в качестве «частного случая» того или иного заключения из общей гипотезы. Гипотеза, следствия из которой не могут быть проверены в принципе, не является научной.

Научная состоятельная гипотеза обладает рядом других признаков, имеющих «корректирующее» значение по отношению к тем, которые были отмечены. Это касается, в частности, логической простоты, соответствия основным теоретическим принципам науки.

Тенденция развития современной биологии такова, что в ней в расширяющихся масштабах идет применение математических методов описания, систематизации и исследования. Это приводит к возрастанию роли математических гипотез в изучении живых систем. Разумеется, их роль в биологии остается зачастую лишь вспомогательной, однако эвристическая ценность подобных гипотез от этого не снижается.

Особую группу гипотез порождает метод моделирования биологических систем и процессов. Модельные гипотезы, развиваемые, например, в связи с применением кибернетики в современной биологии, отличаются наглядностью, связаны с опытом, поддаются экспериментальному исследованию и одновременно широкой математической обработке. Модельные гипотезы, создаваемые на основе теории информации, хотя и не имеют наглядного характера, но тем не менее доступны для опытной проверки; они позволяют исследовать процессы, механизмы функционирования системного целого. Недостатки модельных гипотез определяются теми ограниченностями, которые вообще присущи методу моделирования в его применении к исследованию живых систем.

Биологические гипотезы самого разнообразного вида – описательные и систематизационные, объяснительные гипотезы, создаваемые на основе сравнительного и сравнительно-исторического изучения данных простого наблюдения, вырабатываемые в ходе экспериментальных исследований и соединенным способом, математические и модельные гипотезы – подчинены задаче адекватного отражения специфики живых систем, закономерностей их строения и функционирования. Учет этой специфики и соответственно выработка наиболее научно состоятельных гипотез полагают правильное формулирование исследовательских задач, постановку проблемы в такой форме, которая делала бы развиваемое в связи с этим гипотетическое знание исключительно целенаправленным, находящимся в строго научных рамках.

Существенной особенностью биологического исследования является его подчеркнуто опытный характер. Зависимость нового знания от серии новых наблюдений, экспериментов в биологии имеет исключительно явный характер. Поэтому следует с самого начала подчеркнуть, что в этой области науки речь идет не об аксиоматизации знания вообще, а о развитии лишь некоторых его специальных направлений. Поскольку решающими в биологии являются наблюдения, экспериментальные исследования, чисто логическое развитие теоретических предсказаний играет здесь подчиненную, вспомогательную, хотя и расширяющуюся, усиливающуюся роль.

В этой характеристике существенным является то, что биологическое познание становится все более зрелым теоретически; оно глубже и точнее выражает сущность жизни, ее законы, образующие некоторое единство, запечатлеваемое в общей теории жизни.

Роль гипотезы в научном исследовании

1. Обобщение результатов наблюдений и эксперимента

2. Упрощение допущений или рабочих гипотез, позволяющих перейти от идеальных объектов теории к эксперименту

3. Интерпретация полученных обобщений или других гипотез, защита теории или основной гипотезы от противоречащих новых опытных данных.

Таким образом, гипотеза является важным орудием для исследования явлений природы, так как наводит на новые открытия, но в то же время, будучи знанием, только более или менее вероятностным, она требует проверки по наблюдениям действительности.

Формулировка цели и задач

Цель – это то, что предполагается получить по окончании работы, итоговый результат исследовательской деятельности.

Основные требования к формулируемой цели:

1) Должна быть проверяема, конечна. Поэтому в качестве цели не может быть заявлен процесс, который развивается бесконечно.

2) Цель не должна вступать в противоречие со средствами своего достижения.

3) Выдвигаемая проблемой цель должна удовлетворять требованию последовательности.

4) Постановка цели должна предполагать наличие надежного способа проверки достигнутого результата.

Основные задачи отражают последовательность достижения цели: таким образом, задачи – это то, что необходимо сделать, чтобы получить намеченный результат (проанализировать литературу, сопоставить, измерить, сравнить, оценить …)

Составление схемы эксперимента

Схема однофакторного опыта представляет собой последовательность вариантов – градаций изучаемого в опыте фактора. Например, вида удобрений:

Схема опыта может выглядеть следующим образом:

Варианты

1. Без удобрений (контроль);

2. Мочевина;

3. Аммиачная селитра;

4. Сульфат аммония.

В многофакторном эксперименте изучается не только действие, но и взаимодействие нескольких изучаемых факторов, поэтому схема такого опыта должна предусматривать все возможные комбинации вариантов, а также их взаимодействие. Схема многофакторного или полного факториального эксперимента в отличие от однофакторного обладает рядом важных преимуществ.

Испытание различных сочетаний факторов дает возможность выявить влияние каждого из них в различных условиях, создаваемых изменением других факторов, а также получить надежные данные для практических рекомендаций.

При планировании схем опытов следует учитывать, что варианты могут различаться как качественно (опыты по изучению способов обработки почвы, предшественников, различных форм минеральных удобрений или пестицидов), так и количественно (опыты с различными нормами посева семян, дозами удобрений, нормами расхода пестицидов). Поэтому, планируя опыт, необходимо качественные и количественные градации факторов рассматривать с позиции их влияния на изучаемый объект – растение, почву, вредителей, возбудителей болезни, сорняки.

Планирование полных факториальных систем облегчается использованием специальной символики (кодирования) вариантов. В этом случае изучаемые факторы обозначают заглавными латинскими буквами А, В, С, D и т.д. Кодирование позволяет все разнообразие схем многофакторных опытов свести к ряду стандартных таблиц, которые называют матрицей планирования. Число столбцов в таблице соответствует числу факторов, а число строк – числу вариантов. Составление матриц планирования значительно облегчает работу исследователя при непосредственной закладке полевого опыта.

Примером такой матрицы может быть следующий вариант (табл. 1).

Таблица 1 – Матрица планирования двухфакторного полевого опыта

Таким образом, в опыте будет изучаться 4 варианта. В качестве образца приводим возможную схему опыта при исследовании влияния способа обработки почвы (фактор А) и сроков сева (фактор В) на урожайность яровой пшеницы (табл. 2).

Таблица 2 – Матричная схема двухфакторного полевого опыта

Окончательная схема опыта:

Варианты:

1. Отвальная вспашка – посев 15 мая (контроль);

2. Отвальная вспашка – посев 25 мая;

3. Безотвальная вспашка – посев 15 мая;

4. Безотвальная вспашка – посев 25 мая.

По фактору А изучается влияние двух градаций – способ обработки почвы. По фактору В изучается влияние сроков сева – 15 и 25 мая.

МАТЕМАТИЧЕСКИЙ ПОДХОД

(КИБЕРНЕТИЧЕСКИЙ)

Математический подход в планировании эксперимента определяет условия оптимального проведения исследования. Для этого используют математические методы при подготовке и проведении опытов, что позволяет исследовать и оптимизировать сложные системы и процессы, обеспечить высокую эффективность эксперимента и точность определения изучаемых фактов.

При анализе характера взаимодействия системы и среды чрезвычайно удобным и плодотворным оказался принцип «черного ящика», позволяющий исследовать процесс функционирования биологической системы. Среда оказывает вещественные, энергетические и информационные воздействия на систему через соответствующие элементы системы, которые называются вхoдами системы, а факторы внешней среды, осуществляющие воздействия, входными параметрами.

Рис. 4 Кибернетическая модель объекта исследования

Принцип заключается в том, что любая система мысленно рассматривается как некий «черный ящик», и при этом наблюдателю доступны только входные и выходные величины, а внутреннее устройство, структура системы неизвестны. С точки зрения науки кибернетики сущность происходящего внутри черного ящика не интересуют наблюдателя, однако, если не изучать организацию «черного ящика», то полученная модель останется феноменологической (на уровне фактических данных) и не вскроет внутреннюю организацию исследуемого объекта. Рассмотрим эту кибернетическую модель на следующем примере.

Итак, на входе системы мы наблюдаем некоторые импульсы. Так, для вегетирующего растения входными величинами (факторами окружающей среды) являются солнечная радиация, температура окружающего воздуха, наличие диоксида углерода и кислорода, почвенной влаги, растворенных в ней элементов минерального питания. Эти входные параметры оказывают воздействие на систему «растение» через соответствующие элементы системы, образующие вход: хлоропласты листьев (ассимилирующие углекислоту из воздуха и осуществляющие фотосинтез), корневые волоски (всасывающие почвенную влагу с растворенными в ней питательными веществами), покровные ткани всего растения (испытывающие механические, термические, химические и другие воздействия среды). Выходными величинами системы «растение» являются факторы, определяющие нарастание органической массы, плодоношение, выделение кислорода при фотосинтезе и диоксида углерода в процессе дыхания.

Полный факторный эксперимент содержит выбор математической модели, построение плана, расчет коэффициентов регрессии и оценку их значимости, анализ решений. Функцию отклика, как правило, задают уравнением регрессии.

Функция отклика – математическая модель объекта исследования, связывающая параметры оптимизации с факторами. Коэффициенты регрессии рассчитывают по результатам эксперимента. Чем больше численное значение коэффициента, тем сильнее влияет данный фактор на процесс. Знак при коэффициенте указывает на направление изменения функции: плюс – на увеличение, минус – на уменьшение.

Математическая постановка задачи планирования эксперимента: найти зависимость у (урожайность) от нескольких переменных: x1 – элементы питания; x2 – орошение; x3 – срок посева.

Y = f(x1; x2 ;x3)

f(x) – параметр оптимизации;

x1… xn – факторы;

x1(a, b, c)… xn – a, b, c – уровни, градации факторов;

Задача – выяснить, какой фактор или их сочетание наиболее эффективно для получения оптимального урожая.

Структуру «черного ящика» представляем в виде уравнения регрессии:

Y = b₀ + b₁x₁ +b₂x₂ + … + b_nx_n

b – коэффициент регрессии

Решение задачи сводится к нахождению b. Эти коэффициенты определяются методом регрессионного анализа.

ЗАДАНИЕ 1

1)Из предложенного перечня заданий выберите два опыта, затрагивающие ваши интересы.

2)Согласно приведенной выше схеме напишите:

- объект и предмет исследования;

- тему опыта;

- проблемную ситуацию и сформулируйте научную проблему*;

* этот раздел необходимо проработать по литературным материалам в библиотеке и представить преподавателю в течение семестра

- рабочую гипотезу;

- цель и задачи опыта;

- факториальную схему опыта (выделить изучаемые в опыте факторы, их градации, столбиком указать варианты с обозначением контроля).

Задания по теме «Планирование сельскохозяйственного эксперимента»

1. Исследование проводится в условиях подтаежной зоны. В опыте изучается воздействие нормы высева (5; 5,5; 6 млн. всхожих зерен/га) и способы основной обработки почвы (отвальная и плоскорезная) на урожайность озимой ржи. Предшественник – занятый пар. По результатам дробного учета ошибка опыта не должна превышать 1,5%, коэффициент вариации равен 3%.

2. Исследование проводится в условиях открытой лесостепи. В опыте изучается воздействие глубины посева (5 -6, 6-7, 7-8 см) и сроков посева (5, 15, 25 мая) на урожайность яровой пшеницы по паровому предшественнику. По результатам дробного учета ошибка опыта не должна превышать 2,3%, коэффициент вариации равен 4,8%.

3. Исследование проводится в условиях открытой лесостепи. В опыте изучается воздействие доз азотного удобрения (N30 … N90) и нормы высева (4, 5, 6 млн. всхожих зерен/га) на урожайность ячменя. Предшественник – яровая пшеница. По результатам дробного учета ошибка опыта не должна превышать 6,1%, коэффициент вариации равен 15%.

4. Исследование проводится в условиях закрытой лесостепи. В опыте изучается влияние гладкого и голландского способа посадки, а также доз полного минерального удобрения (N30P30K60 ….. N90P90K120) на урожайность картофеля. Предшественник – яровая пшеница. По результатам дробного учета на опытном участке выявлено закономерное варьирование почвенного плодородия, ошибка опыта не должна превышать 1,7%, коэффициент вариации равен 3,8%.

5. Исследование проводится в условиях степной зоны. В опыте изучаются сорта Сельма, Таежник, Саян, Нарымский-943 и способ их посева (узкорядный и рядовой) на урожайность овса. Предшественник – кукуруза. По результатам дробного учета на опытном участке выявлено случайное варьирование почвенного плодородия, ошибка опыта не должна превышать 5%, коэффициент вариации равен 10%.

6. Исследование проводится в условиях закрытой лесостепи. В опыте изучаются число междурядных обработок (1…..5) и способ посева (ширина междурядий: 45см, 90см, 120 см) на урожайность зеленой массы кукурузы. Предшественник – кукуруза. По результатам дробного учета на опытном участке выявлено закономерное варьирование почвенного плодородия, ошибка опыта не должна превышать 2,9%, коэффициент вариации равен 7,3%.

7. Исследование проводится в условиях закрытой лесостепи. В опыте изучаются сроки внесения азотных удобрений (до посева, в качестве подкормки ранней весной, в фазу выхода в трубку) и приемов обработки почвы (отвальная и плоскорезная) на урожайность озимой ржи. Предшественник – ячмень. По результатам дробного учета на опытном участке выявлено закономерное варьирование почвенного плодородия, ошибка опыта не должна превышать 6,4%, коэффициент вариации равен 13,1%.

8. Исследование проводится в условиях лесостепной зоны. В опыте изучаются влияние глубины основной обработки почвы (20…25…30 см) и предшественников (чистый пар, занятый пар, донник) на урожайность яровой пшеницы. По результатам дробного учета на опытном участке выявлено закономерное варьирование почвенного плодородия, ошибка опыта не должна превышать 5,1%, коэффициент вариации равен 9,1%.

9. Исследование проводится в условиях лесостепной зоны на каштановых почвах. В опыте изучаются эффективность орошения и дозы органических удобрений (20, 40, 60, 80 т/га) на урожайность капусты. По результатам дробного учета на опытном участке выявлено случайное варьирование почвенного плодородия, ошибка опыта не должна превышать 2%, коэффициент вариации равен 4%.

10. Исследование проводится в условиях открытой лесостепи. В опыте изучаются способ обработки почвы (отвальная плоскорезная) и глубина основной обработки почвы (16-18, 20-22, 24-26 см) на урожайность яровой пшеницы. По результатам дробного учета на опытном участке выявлено случайное варьирование почвенного плодородия, ошибка опыта не должна превышать 1,7%, коэффициент вариации равен 3,8%.

11. Исследование проводится в условиях степной зоны. В опыте изучаются эффективность предшественников (кулисный пар, кукуруза, смесь многолетних трав) и доз полного минерального удобрения (N30P45K30 ….. N60P70K60) на урожайность яровой пшеницы. По результатам дробного учета на опытном участке выявлено случайное варьирование почвенного плодородия, ошибка опыта не должна превышать 1,9%, коэффициент вариации равен 3,8%.

12. Исследование проводится на производственном опытном участке в условиях лесостепной зоны. В опыте изучаются эффективность бактериальных удобрений (азорицин и ризоагрин) и доз полного минерального удобрения (N30P60K40 ….. N60P120K80) на формирование надземной биомассы ячменя. По результатам дробного учета на опытном участке выявлено закономерное варьирование почвенного плодородия в одном направлении, ошибка опыта не должна превышать 6,1%, коэффициент вариации равен 11,3%.

13. Исследование проводится в условиях закрытой лесостепи. В опыте изучаются эффективность сочетания органических (полуперепревший навоз и солома) и доз полного минерального удобрения (N30P60, P60K40, N60 K60) на формирование надземной биомассы кукурузы. По результатам дробного учета на опытном участке выявлено закономерное варьирование почвенного плодородия в одном направлении, ошибка опыта не должна превышать 3,8%, коэффициент вариации равен 9,3%.

14. Исследование проводится в условиях таежной зоны. В опыте изучаются влияние доз азотных удобрений (N30, N45, N60) и предшественников (клевер, горох + овес, рапс) на урожайность озимой ржи. Почва опытного участка подвержена водной эрозии. По результатам дробного учета ошибка опыта не должна превышать 4,9%, коэффициент вариации равен 10,2%.

15. Исследование проводится в условиях степной зоны. В опыте изучаются глубина плоскорезной обработки (20-22, 25-27 см) в сочетании с гербицидами (ковбой, пума супер) на урожайность яровой пшеницы по чистому стерневому пару. Почва опытного участка подвержена ветровой эрозии. По результатам дробного учета ошибка опыта не должна превышать 4,9%, коэффициент вариации равен 11,8%.

16. Исследование проводится в условиях степной зоны. В опыте изучаются влияние сроков посева (30.04, 6.05, 12.05) и вида обработки (отвальная, минимальная, плоскорезная) на урожайность яровой пшеницы. Почва опытного участка подвержена водной эрозии. По результатам дробного учета на опытном участке выявлено случайное варьирование почвенного плодородия в одном направлении, ошибка опыта не должна превышать 6,8%, коэффициент вариации равен 15,3%.

17. Исследование проводится в условиях степной зоны. В опыте изучаются влияние видов основной обработки почвы (отвальная, плоскорезная) и сроков обработки почвы (15.08, 30.08, 28.04) на запасы продуктивной влаги (мм). По результатам дробного учета на опытном участке выявлено случайное варьирование почвенного плодородия, ошибка опыта не должна превышать 9,5%, коэффициент вариации равен 15,8%.

18. Исследование проводится в условиях лесостепной зоны. В опыте изучаются влияние сроков посева (30.04, 6.05, 12.05) и вида обработки (отвальная, минимальная, плоскорезная) на урожайность яровой пшеницы. Почва опытного участка подвержена водной эрозии. По результатам дробного учета на опытном участке выявлено случайное варьирование почвенного плодородия в одном направлении, ошибка опыта не должна превышать 6,8%, коэффициент вариации равен 15,3%.

19. Исследование проводится в условиях зоны травяных лесов. В опыте изучаются влияние доз минеральных удобрений (N30P60, N45P80) и действия гербицидов (Магнум, Топик, Банвел) на урожайность ячменя. Опытный участок располагается на склоне. По результатам дробного учета ошибка опыта не должна превышать 4,4%, коэффициент вариации равен 9,1%.

20. Исследование проводится в условиях таежной зоны. В опыте изучаются влияние форм азотных удобрений (мочевина, аммиачная селитра, кальциевая селитра) и дозы извести (1, 1,5, 2 т/га по Hг) на биологическую активность дерново-подзолистой почвы. По результатам дробного учета плодородие опытного участка изменяется закономерно в одном направлении, ошибка опыта не должна превышать 5%, коэффициент вариации равен 12%.

21. Исследование проводится в условиях светло-серой лесной почвы зоны травяных лесов. В опыте изучаются влияние доз органических удобрений (10, 20, 30, т/га) и действие известьсодержащих мелиорантов (доломитовая мука, известь – пушонка, белитовая мука) на скорость выделения углекислого газа. Опытный участок располагается на склоне. По результатам дробного учета ошибка опыта не должна превышать 3,8%, коэффициент вариации равен 7,8%.

22. Исследование проводится в условиях закрытой лесостепи. В опыте изучаются сочетание доз фосфорных удобрений (P30, P45, P60) и сроков посева (20.05……30.05) на урожайность овса. По результатам дробного учета варьирование плодородия опытного участка изменяется закономерно в одном направлении, ошибка опыта не должна превышать 1,85%, коэффициент вариации равен 10%.

23. Исследование проводится в условиях открытой лесостепи. В опыте изучается действие мульчирования почвы сидератами и сроки его проведения (15.07……30.07) на запасы продуктивной влаги в почве, мм. По результатам дробного учета варьирование плодородия опытного участка изменяется случайно, ошибка опыта не должна превышать 10,5%, коэффициент вариации равен 14%.

24. Исследование проводится в условиях светло-серой лесной почвы подтаежной зоны. В опыте изучается влияние доз полного минерального удобрения (N30P60K40 ….. N60 P120K80) и нормы высева (2,5, 3,0, 3,5 млн. всхожих зерен) на кормовую ценность и продуктивность ярового рапса. По результатам дробного учета варьирование плодородия опытного участка изменяется случайно, ошибка опыта не должна превышать 2,1%, коэффициент вариации равен 6,3%.

25. Исследование проводится на дерново-подзолистой почве зоны травяных лесов. В опыте изучаются влияние ярового рапса, фацелии и горчицы как компонента занятого пара и сроки их заделки в почву (30.06, 10.07, 30.07) на содержание подвижного органического вещества. Опытный участок располагается на склоне. По результатам дробного учета ошибка опыта не должна превышать 2,6%, коэффициент вариации равен 6,8%.

26. Исследование проводится в условиях светло-серой лесной почвы закрытой лесостепи. В опыте изучаются влияние доз органических удобрений (20, 30, 40 т/га) и глубина плоскорезной обработки почвы (16-18, 25-27 см) на содержание подвижного органического вещества. По результатам дробного учета варьирование плодородия опытного участка изменяется случайно, ошибка опыта не должна превышать 8,4%, коэффициент вариации равен 17%.

27. Исследование проводится в условиях лесостепной зоны. В опыте изучается влияние паровых предшественников (чистый пар, чистый кулисный пар, сидеральный пар) и действие минеральных удобрений (N30P60, P60K40, N60K60) на содержание подвижного органического вещества. По результатам дробного учета варьирование плодородия опытного участка изменяется случайно, ошибка опыта не должна превышать 8,4%, коэффициент вариации равен 17%.

28. Исследование проводится в условиях степной зоны. В опыте изучается влияние орошения и действие доз биогумуса (10, 20, 30 т/га) на урожайность корнеплодов моркови. По результатам дробного учета варьирование плодородия опытного участка изменяется случайно, ошибка опыта не должна превышать 5%, коэффициент вариации равен 10,3%.

29. Исследование проводится в условиях степной зоны. В опыте изучаются влияние глубины основной обработки почвы (14-16, 20-22 см) и вид предшественника (пар, кукуруза, многолетние травы) на урожайность салата. По результатам дробного учета варьирование плодородия опытного участка изменяется случайно, ошибка опыта не должна превышать 3,3%, коэффициент вариации равен 7%.

30. Исследование проводится в условиях степной зоны. В опыте изучается влияние орошения и действие доз биогумуса (5, 10, 15 т/га) на урожайность корнеплодов моркови. По результатам дробного учета варьирование плодородия опытного участка изменяется случайно, ошибка опыта не должна превышать 5%, коэффициент вариации равен 10,3%.

31. Исследование проводится в условиях степной зоны на черноземе южном. В опыте изучается влияние нормы высева (3,0…3,5…4 млн. всх. зерен) и глубины заделки семян (5,0…5,5…6,0 см) на урожайность яровой пшеницы. По результатам дробного учета варьирование плодородия опытного участка изменяется случайно, ошибка опыта не должна превышать 5,4%, коэффициент вариации равен 12,0%.

32. Исследование проводится в условиях таежной зоны. В опыте изучается влияние дозы извести-пушонки (0,5… 1…1,5 т/га) и минеральных удобрений (P30K40, P45K60, P60K80) на биохимическую активность торфяных почв. Опытный участок располагается на склоне. По результатам дробного учета ошибка опыта не должна превышать 6,9%, коэффициент вариации равен 14,0%.

33. Исследование проводится в условиях степной зоны на черноземе южном. В опыте изучается мелиоративные приемы улучшения солонцовых почв: дозы гипса (1,5…2,0…2,5 т/га) и дозы полуперепревшего навоза (10, 20, 30 т/га) на продуктивность столовой свеклы. По результатам дробного учета варьирование плодородия опытного участка изменяется случайно, ошибка опыта не должна превышать 5,2%, коэффициент вариации равен 9,0%.

34. Исследование проводится в условиях лесостепной зоны. В опыте изучается влияние вида обработки почвы (отвальная, плоскорезная, щелевание) и способы посева (рядовой, узкорядный) на урожайность яровой пшеницы. Опытный участок располагается на склоне, почва подвержена ветровой эрозии. По результатам дробного учета ошибка опыта не должна превышать 4,5%, коэффициент вариации равен 8,9%.

35. Исследование проводится в условиях лесостепной зоны. В опыте изучается влияние сроков посева (20.05, 25.05, 30.05) и сортов (Тан-1, Агул, Соболек) на урожайность ячменя. По результатам дробного учета варьирование плодородия опытного участка изменяется закономерно в одном направлении, ошибка опыта не должна превышать 1,7%, коэффициент вариации равен 3,9%.

36. Исследование проводится в условиях закрытой лесостепи. В опыте изучается влияние агротехнических приемов: органические удобрения (корокомпост, опилки) и биопрепаратов (Байкал-ЭМ-1, Сияние) для улучшения структурности почвы, ее аэрации. По результатам дробного учета варьирование плодородия опытного участка изменяется закономерно в одном направлении, ошибка опыта не должна превышать 6%, коэффициент вариации равен 12,3%.

37. Исследование проводится в условиях степной зоны. В опыте изучается вид удобрений (торф, сапропель) и при каком режиме влажности, % от НВ – (60, 45, 30) на продуктивность салата. По результатам дробного учета варьирование плодородия опытного участка изменяется случайно, ошибка опыта не должна превышать 2,8%, стандартное отклонение – 6,1 %.

38. Исследование проводится в условиях открытой лесостепи. В целях борьбы с колорадским жуком на посевах двух сортов картофеля (Адретта, Колпашевский) изучается эффективность инсектицидов (актара, каратэ, актеллик). По результатам дробного учета варьирование плодородия опытного участка изменяется случайно, ошибка опыта не должна превышать 2,0%, стандартное отклонение – 4,0 %.

39. Исследование проводится в условиях закрытой лесостепи. В опыте изучается действие известкования (1…1,5…3 т/га) и нитрофена на пораженность картофеля возбудителем рака. По результатам дробного учета варьирование плодородия опытного участка изменяется закономерно, ошибка опыта не должна превышать 3,0%, стандартное отклонение – 6,0 %.

40. Исследование проводится в условиях сухой степи. Изучается влияние орошения и различных доз минеральных удобрений (N30P40K40 ….. N60P80K80) на устойчивость к церкоспорозу. По результатам дробного учета участок располагается в зоне подверженности ветровой эрозии. Ошибка опыта не должна превышать 1,6 %, стандартное отклонение – 3,8 %.

41. Исследование проводится в условиях закрытой лесостепи. Необходимо исследовать эффективность гербицидов (Банвел, Логран, Топик) и агротехнического приема – предпосевной культивации (1, 2 обработки) в борьбе с сорной растительностью в посевах ячменя. По результатам дробного учета варьирование плодородия опытного участка изменяется закономерно. Предварительными исследованиями установлено, что ошибка опыта – 2,7 ц/га, стандартное отклонение – 5,1 ц/га.

42. Исследование проводится в условиях открытой лесостепи. Изучается действие гербицидов (Грасп, Магнум, Логран) и сроков посева (20 мая, 25 мая, 30 мая) на урожайность ячменя. По результатам дробного учета варьирование плодородия опытного участка изменяется случайно. Предварительными исследованиями установлено, что ошибка опыта – 2 ц/га, стандартное отклонение – 4,1 ц/га.

43. Исследование проводится в условиях открытой лесостепи. Изучаются воздействие предшественников (кукуруза, многолетние травы, сидератный донниковый пар) и способы внесения двойного суперфосфата (локальный, разбросной) на урожайность яровой пшеницы. По результатам дробного учета варьирование плодородия опытного участка изменяется закономерно. Предварительными исследованиями установлено, что ошибка опыта – 7,1 ц/га, стандартное отклонение – 14,6 ц/га.

44. Исследование проводится в подтаежной зоне. Изучается действие белитовой муки и использование разных видов сидератов (горох+овес, рапс, озимая рожь) на водопрочность почвенных агрегатов дерново-подзолистой почвы. Почва опытного участка подвержена водной эрозии. По результатам дробного учета ошибка опыта – 3,2, стандартное отклонение – 7,0 .

45. Исследования осуществляются в открытой лесостепи на черноземе обыкновенном. Основные используемые в опыте агроприемы: внесение полуперепревшего навоза под основную обработку и внедрение плоскорезной обработки на разную глубину (20-22, 25-27, 30-32 см) для улучшения структурного состояния. По результатам дробного учета варьирование плодородия опытного участка изменяется случайно. Предварительными исследованиями установлено, что ошибка опыта – 5,2 %, стандартное отклонение – 12,6 %.

46. Исследования выполняются в лесостепной зоне на черноземе выщелоченном. Изучается влияние предшественников (подсолнечник, картофель, корнеплоды) и гербицидов (Ковбой, Банвел). По результатам дробного учета варьирование плодородия опытного участка изменяется закономерно. Предварительными исследованиями установлено, что ошибка опыта – 8,3 %, коэффициент вариации – 18,9 %.

47. В овощеводческом хозяйстве в условиях открытого грунта изучается действие биопрепарата Байкал – ЭМ-1 в разных концентрациях (1:100, 1:1000) и дозы фосфорно-калийных удобрений (P30K40, P45K60, P60K80) на продуктивность томатов. По результатам дробного учета варьирование плодородия опытного участка изменяется закономерно. Предварительными исследованиями установлено, что ошибка опыта – 1,8 ц/га, стандартное отклонение – 4,4 ц/га.

48. В овощеводческом хозяйстве в условиях открытого грунта изучается воздействие вермикомпоста и обработка семян препаратом «Сияние-1» в концентрации (1:100, 1:1000, 1:2000) на урожайность огурца. По результатам дробного учета варьирование плодородия опытного участка изменяется закономерно. Предварительными исследованиями установлено, что ошибка опыта – 3,6 ц/га, стандартное отклонение – 8,7 ц/га.

49. Исследования проводятся в лесостепной (закрытой) зоне. В опыте изучается влияние глубины заделки полуперепревшего навоза (0-10, 10-20, 20-30 см) в паровое поле и сроки посева (10, 20 августа) на урожайность озимой ржи. Почва опытного участка подвержена водной эрозии. Предварительными исследованиями установлено, что ошибка опыта – 1,8 ц/га, стандартное отклонение – 3,1 ц/га.

50. Исследования проводятся в лесостепной (закрытой) зоне Красноярского края на черноземе выщелоченном. Выбрали для изучения два фактора, которые могут способствовать усилению биологической активности почвы: 1) наличие или отсутствие растительности; 2) внесение удобрений (органические – перегной и минеральные – мочевина). Предварительными исследованиями установлено, что ошибка опыта – 2,2 ц/га, стандартное отклонение – 4,5 ц/га.