МОДУЛЬ 1. Планирование полевого опыта

Тема1.2. Классификация методов исследований. Полевой опыт. Основные требования к опыту. Выбор и подготовка земельного участка

План.

1. Классификация и сущность основных методов исследования в агрономии
2. Полевой опыт и требования, предъявляемые к нему
3. Модификации полевого опыта
4. Выбор и подготовка земельного участка под опыт

1. Классификация и сущность основных методов исследования в агрономии

Агропромышленный комплекс является важнейшей составной частью народного хозяйства. Здесь создается около трети национального дохода.

Состояние агропромышленного комплекса пока остается неудовлетворительным. Медленное наращивание производства сопровождается огромными потерями и снижением качества многих продуктов. Все это осложняет социально-экономическую и политическую обстановку в стране, приводит к разбалансированности потребительского рынка, немалым валютным расходам на закупку продовольствия за рубежом.

В связи с этим рассматриваемая дисциплина ставит перед собой следующие цели:

1) подробно ознакомить с общими основами сельскохозяйственного опытного дела;

2) показать механизмы методики полевого опыта, имеющей большое значение при постановке различных полевых опытов;

3) освоить общие принципы и этапы планирования и требования, предъявляемые к постановке и проведению опытов;

4) овладеть основами статистической обработки полученных опытных материалов для выявления и оценки лучших агротехнических приемов, сортов полевых культур и т.д., изучаемых в полевом опыте.

Агрономическая наука характеризуется комплексносностью изучаемых ею объектов. Она занимается разработкой теоретических основ и агротехнических приемов дальнейшего повышения продуктивности культурных растений, улучшения качества урожая. Это достигается научно – исследовательской работой, изучением биологии культурных растений и приемов их возделывания, изысканием новых возможностей повышения продуктивности земледелия. Поэтому агроному – опытнику следует иметь представление о значении отдельных важнейших факторов урожайности различных сельскохозяйственных культур в географическом масштабе. Факторов великое множество. Агроном – опытник должен выделить стержневые и второстепенные факторы, уметь управлять ими, сочетая их в наиболее эффективные комплексы.

В связи с большой комплексностью изучаемых объектов в научной агрономии используются разнообразные методы исследования, заимствованные из области точных наук – химии, физики, математики, физиологии, а также свои специфические методы. К основным методам агрономического исследования относятся лабораторный, вегетационный, лизиметрический, и полевой, которые в сочетании с наблюдениями за растениями и условиями внешней среды представляют важнейшие инструменты научной агрономии.

Каждый из методов имеет свои особенности в характере и месте проведения и может быть использован для самостоятельных исследований или во взаимосвязи.

Лабораторный эксперимент – исследование, осуществляемое в лабораторной обстановке с целью установления действия и взаимодействия факторов на изучаемые объекты. Лабораторный метод как метод самостоятельных исследований применяют для различных целей: в агрохимии для определения потребности почв в удобрениях; в физиологии для изучения физиологических процессов – ассимиляции углерода, дыхания растений, испарения и всасывания воды; в селекции для исследования свойств и качеств растений – зимостойкости, засухоустойчивости, устойчивости против болезней. Очень часто лабораторные методы являются дополнениями к полевым и вегетационным опытам. Они углубляют исследование и дают возможность полнее разрешить изучаемые вопросы.

Большим достоинством лабораторных методов является быстрота и высокая точность их определения.

Вегетационный метод исследования исторически возник в помощь лабораторно-химическому. Одним из основоположников его был французский ученый Буссенго, который в основу своих исследований ставил принцип: спрашивать во всем «мнение» самого растения.

Сущность вегетационного метода состоит в том, что растения выращивают в сосудах, сделанных из материала, не влияющего на реакцию субстрата, в котором выращивают растения. Чаще всего применяют стеклянные сосуды, а также из оцинкованного железа или глиняные вазоны.

Субстратом для выращивания растений в вегетационных опытах, в зависимости от целей, особенностей темы опыта, служат хорошо промытый, прокаленный белый кварцевый песок, дистиллированная вода или почвенный грунт. Объектами изучения вегетационным методом служат растения, удобрения, почва. Различают три основных вида вегетационных опытов:

1) водные культуры – в качестве среды используют воду,

2) песчаные культуры, где средой является песок,

3) почвенная культура – в качестве среды берут почву.

Вегетационный метод позволяет расчленять, изолировать факторы (свет, вода, питательные вещества, температура), что облегчает установку причинных взаимосвязей. Этот метод дает возможность изучать требования растений к отдельным питательным веществам и удобрениям, изучать сами удобрения, а также биологические особенности растений. Однако вегетационный эксперимент, проводимый в искусственных условиях, не может давать указаний для полевых (естественных) условий.

Лизиметрический эксперимент – исследование жизни растений и динамики почвенных процессов в специальных сосудах, позволяющих учитывать передвижение и баланс влаги и питательных веществ, определение транспирационных коэффициентов в естественных условиях. Лизиметрический метод отличается от вегетационного тем, что исследование жизни растения и свойств почвы проводят в поле, в специальных лизиметрах, где почва отгорожена со всех сторон от окружающей почвы и подпочвы. В лизиметрах значительно легче учитывать влагу, питательные вещества в почве и растениях. Однако полное отделение почвы в лизиметрах от нижележащих слоев создает в них, несомненно, иной питательный и водно-воздушный режим, чем в обычных полевых условиях.

Ч. Дарвин указывал, что его успех как исследователя определяется сложными и разнообразными условиями, среди которых самые важные – любовь к науке, бесконечное терпение при размышлении над определенной темой, наблюдательность, достаточная доля изобретательности и здравого смысла.

Важной задачей сравнительного эксперимента является количественная оценка эффектов опытных, то есть изучаемых в опыте, вариантов. Один или несколько вариантов, с которыми сравнивают опытные варианты, называют контролем, или стандартом. Совокупность опытных и контрольных вариантов составляет схему эксперимента.

Варианты бывают качественные – сорта, культуры, способы посева и обработки почвы, предшественники и т. п. и количественные – нормы полива, дозы удобрений и пестицидов, глубина обработки почвы и т. п. Каждый вариант применяют к одной или нескольким элементарным единицам опыта – образцам семян или почвы, совокупности растений в сосуде или на делянке полевого эксперимента. Число одноименных элементарных единиц контрольного или опытного варианта, например чашек Петри в лабораторном, сосудов в вегетационном и делянок в полевом опытах, называют повторностыо.

Как уже было отмечено выше, в широкой практике агрономических исследований используют в основном четыре типа сравнительных экспериментов: лабораторный, вегетационный, лизиметрический и полевой.

2. Полевой опыт и требования, предъявляемые к нему

Полевой опыт - является методом исследования жизни растения в природной (полевой) обстановке на специально выделяемом участке, в целях установления количественного воздействия условий и приемов возделывания на урожай сельскохозяйственных культур. Изучение жизни растения в природной обстановке отграничивает полевой опыт от вегетационного и метода лизиметров, где растение выращивается в искусственных условиях.

Полевой опыт является, прежде всего, опытом биологическим. Воздействие на урожай возможно только через воздействие на факторы, его создающие: свет, тепло, влагу, воздух и питательные вещества. Основным фактором урожая является и само растение с его природными особенностями. К изучению и овладению этими факторами и сводится, в сущности, сельскохозяйственный эксперимент. Учет только урожая не позволяет понять причин, обусловивших его уровень. Необходимо разносторонне изучить влияние отдельных агроприемов и природных факторов на жизнь растения.

Пути изучения того или иного явления очень разнообразны, но для каждого из них прежде всего необходимо достоверно установить само явление или процесс. Результаты полевых опытов должны быть подтверждены в производственных условиях, иначе говоря, результаты опытов в производстве должны давать те же показания, которые были выявлены в опыте. Чтобы получить производственно достоверные результаты опыта, необходимо при постановке и проведении его добиться выполнения следующих требований:

1. типичности (репрезентативности),
2. точности и соблюдения принципа единственного различия,
3. проведение полевого опыта на специально выделенном участке с хорошо известной историей,
4. учет урожая и достоверность опытных материалов.

1) Типичность (репрезентативность) опыта – это соответствие условий его проведения природным (почвенным и климатическим) и производственно - агротехническим условиям того района или зоны, в которых предполагается использовать изучаемые агротехнические приемы и сорта, т.е. определение степени приложимости и использования его результатов в конкретных условиях хозяйства. Типичной агротехникой следует считать передовую агротехнику, т.е ту, которую рекомендуют сельскохозяйственная наука и передовой опыт для данной зоны. Кроме того, при проведении полевого опыта должны быть соблюдены все основные зональные агротехнические приемы по обработке почвы, предшественникам и т.д., а также использование районированных, а не каких-либо случайных сортов.

2) Принцип единственного различия иначе называют еще принципом тождества неизучаемых, равенством сопутствующих условий, проведением опыта на одинаковом производственно – агротехническом фоне. Сущность этого принципа заключается в том, что при проведении полевого опыта соблюдается выравненность природных условий и строгое соблюдение по каждому варианту опыта тех агротехнических условий, которые приняты схемой опыта и зафиксированы в программе опыта. Это требование совершенно исключает произвольное включение в отдельные варианты опыта в процессе его проведения таких приемов, которые не были предусмотрены схемой опыта.

Прежде проведение опыта в указанных условиях называли еще «чистотой» опыта. Неизучаемые факторы производственно-агротахнического фона должны быть на всем опытном участке одинаковые, что можно сделать, хотя в относительной степени. Однако действие их на все делянки опыта будет различное. Это объясняется тем, что взаимодействие изучаемых факторов с неизучаемыми, а также пестротой почвенного плодородия на отдельных делянках будет неодинаковое. Таким образом, изучают не «чистое» действие исследуемого фактора, а его взаимодействие с условиями внешней среды, т.е с почвенно-климатическими условиями и агротехническими приемами, применяемыми на опытном участке.

3). Требование проведения полевого опыта на специально выделенном участке с хорошо известной историей – логическое следствие требования принципа единственного различия. Успешное проведение полевого опыта и его результаты в сильной степени зависят от особенностей участка поля, на котором ставится опыт.

Точность полевого эксперимента и надежность средних по вариантам в большой степени определяются повторностыо опыта на территории и во времени. Повторностью опыта на территории называют число одноименных делянок каждого варианта, а повторностью опыта во времени – число лет испытаний новых агротехнических приемов или сортов. Территориальная повторность дает возможность полнее охватить каждым вариантом опыта пестроту земельного участка и получить более устойчивые и точные средние, а повторность во времени позволяет установить действие, взаимодействие или последействие изучаемых факторов в разных метеорологических условиях.

При увеличении повторности заметно снижается ошибка опыта. Особенно сильно ошибка снижается при увеличении повторности до 4-6-кратной; дальнейшее повышение повторности сопровождается менее значительным уменьшением ошибки. Увеличение числа повторных делянок сильнее уменьшает ошибку опыта, чем соответствующее увеличение площади делянки при неизменной повторности. Преимущество метода уточнения полевого опыта увеличением повторности по сравнению с увеличением площади делянки обычно более существенно, так как данные, представленные здесь, относятся к случаю, когда общая площадь опыта остается неизменной и не выходит за пределы достаточно однородного по плодородию земельного участка.

Классификация полевых опытов представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Классификация полевых опытов (по Попеляевой Н.Н., 2008)

Выделить наиболее однородные по плодородию участки (насаждения), установить правильный размер, форму и расположение делянок, т. е. план будущего опыта, и рассчитать необходимую повторность исходя из запланированной экспериментатором ошибки будущего опыта – в этом основной смысл и значение дробных учетов урожая однолетних и многолетних культур. Наиболее надежный способ планирования оптимальной структуры опыта – наложение на дробный учет специально смоделированных так называемых условных опытов. Моделирование плана будущего эксперимента осуществляется в соответствии с задачами исследования, техническими условиями проведения опыта и характером территориального варьирования плодородия земельного участка (насаждения). Результаты условных, однородных опытов обрабатывают статистически методом дисперсионного анализа и фактический опыт закладывают, ориентируясь на один из оптимальных вариантов модельного опыта.

Для многолетних культур (плодовые, ягодные, луга, пастбища и т. п.) имеются большие возможности использовать дробные учеты урожая, так как на каждой учетной делянке остается не только почва, но и те же самые растения, и здесь обычно обнаруживается более тесная корреляция между урожаями, в учетах, следующих один за другим.

3. Модификации полевого опыта

Различают несколько видов полевого опыта в зависимости от места проведения, цели опыта, количества изучаемых в нем факторов, его длительности, охвата объектов и числа опытов.

По месту проведения и цели полевые опыты подразделяются на стационарные и производственные.

Стационарные опыты проводятся в основном на постоянных, специально приспособленных участках, на опытных полях или опытных станциях. Цель этих опытов – сравнительное изучение влияния различных условий, факторов жизни растений, приемов возделывания, в том числе применения удобрений, на величину и качество урожая сельскохозяйственных культур. Выводы таких опытов предназначаются для определенной почвенно-климатической зоны.

Производственные опыты проводятся непосредственно в хозяйствах. Цель полевых производственных опытов – проверка и уточнение результатов, полученных ранее в стационарных опытах. Эти опыты особенно важны для экономической и организационно-хозяйственной оценки разработанных приемов.

В зависимости от количества изучаемых в полевом опыте приемов, факторов различают опыты однофакторные и многофакторные.

К однофакторным относят опыты, в которых изучается действие какого-либо приема, на одном неизменном агротехническом фоне.

Многофакторными являются опыты, в которых одновременно исследуется влияние двух или нескольких приемов на урожай растений.

В зависимости от длительности наблюдений за действием изучаемых агротехнических приемов различают однолетние и многолетние полевые опыты.

Однолетние – опыты, в которых действие изучаемого фактора учитывается только на ту культуру, на которую оно направлено. Для получения достоверных средних данных опыты по одной теме и схеме с одной и той же культурой проводят не менее 3 - 4 лет.

В многолетних опытах действие изучаемых факторов изучается в течение ряда лет на нескольких следующих одна за другой культурах.. Многолетние опыты, как правило, ведутся в севооборотах.

По охвату объектов полевые опыты могут быть единичными и массовыми

Единичные полевые опыты закладываются в отдельных пунктах, независимо друг от друга, по различным схемам. К ним относится большинство стационарных опытов, а также многолетние многофакторные опыты.

Массовые полевые опыты проводятся одновременно в нескольких пунктах по одной теме и общей схеме, что позволяет обобщать их результаты. К массовым полевым опытам относятся также географическая сеть полевых опытов, которые проводят в различных географических пунктах, отличающихся по почвенным и климатическим условиям, по единому научно-методическому плану.

В практике агрономических исследований все виды полевых опытов применяют в двух модификациях. Одна их них называется лабораторно-полевым опытом, другая – полевым опытом в производственной обстановке.

В лабораторно-полевом опыте достигается соответствие условий его проведения почвенным и климатическим условиям района, но допускается отрыв от производственных условий. В связи с этим лабораторно-полевые опыты дают возможность получить лишь агротехническую эффективность агроприема, которая определяется прибавкой урожая или улучшением его качества.

Полевой опыт дает наибольшее приближение условий исследований к типичной производственной обстановке. Поэтому такие опыты наряду с агротехнической эффективностью могут дать и производственную, экономическую оценку изучаемых приемов

Основную особенность систематических ошибок составляет их однонаправленность, т. е. они завышают или занижают результаты опыта. Это приводит к тому, что такие ошибки в отличие от случайных не имеют свойства взаимопогашения и, следовательно, целиком входят как в показания отдельных наблюдений, так и в средние показатели.

Грубые ошибки, или промахи, возникают чаще всего в результате нарушения основных требований к полевому опыту, недосмотра или небрежного и неумелого выполнения работ. Например, исполнитель опыта по небрежности дважды внес удобрение на одну и ту же делянку, перепутал делянки при взвешивании урожая, неправильно записал его массу и т. д. Подобные ошибки ни при каких условиях не могут быть погашены, компенсированы, и остается только забраковать испорченные делянки, повторения или весь опыт. Избежать грубых ошибок можно продуманной, тщательной организацией и проведением полевого опыта. Необходимо подчеркнуть, что для математической обработки и обоснованных выводов можно использовать лишь те результаты полевых опытов, которые не содержат грубых и систематических односторонних ошибок. Неустранимость же случайных ошибок из данных полевого опыта и возможность их количественной оценки ведут к тому, что все выводы по результатам эксперимента имеют вероятностный характер.

Полевые опыты делятся на две большие группы: 1) агротехнические; 2) опыты по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур.

4. Выбор и подготовка земельного участка под опыт

Поэтому полевой участок перед закладкой опытов должен быть изучен в отношении:

а) его истории,

б) рельефа,

в) пестроты почвенного плодородия,

в) растительности и засоренности.

При изучении истории участка необходимо выяснить все то, что предшествовало моменту изучения и закладке опыта, т.е. какими культурами он был засеян в течение последних 4-5 лет, какие предшественники, обработку почвы, удобрения и в каких дозах вносились на различные его части. Особенно следует учитывать те факторы, которые в сильной степени нарушают однородность участка – засыпанные ямы, канавы, остатки строений, стоянки скота, старые грунтовые дороги.

Все перечисленные факторы создают такую пестроту почвенного плодородия, которая будет значительно снижать точность опыта. Причем, не следует забывать, что названные факторы оказывают сильное влияние на плодородие почвы в течение ряда лет, создавая трудно устранимую пестроту, неравномерность полевого участка.

Для определения высоты места и рельефа участка проводят геодезическую съемку с нанесением горизонталей на карту. Это поможет определить направление расположения делянок. Рельеф участка предпочтительнее ровный с небольшим однообразным уклоном. Горизонтальное плато обычно имеет плохой микрорельеф, связанный с большим количеством западин и «блюдец». Однако если в районе преобладает холмистый рельеф и он типичен для хозяйств, то полевые опыты необходимо закладывать на таком рельефе и приспосабливать к нему методику и технику опытов.

Структура полевого эксперимента в значительной степени определяется закономерностями территориального варьирования пестроты почвенного плодородия. В сложной полевой обстановке природные факторы и хозяйственная деятельность человека создали такое территориальное варьирование плодородия почвы, которое проявляется на культурных растениях двояко – в виде закономерной и случайной изменчивости урожайности делянок дробного учета. Состояние почвенного плодородия и его пестроту изучают при помощи рекогносцировочного (разведывательного) посева и дробным учетом.

Цель рекогносцировочного посева состоит в том, чтобы,

во-первых, отобразить пестроту плодородия полевого участка, определить направление изменчивости плодородия, выделить участки, более однородные по плодородию;

во-вторых, при помощи дробного учета урожая определить размеры делянок, их форму, повторение и систему размещения делянок на территории участка.

Техника разведывательного посева

Неоднородность почвенного плодородия поля при рекогносцировочном посеве измеряется урожаями посеянного на нем растения. Растением для разведывательного посева выбирают обычно ячмень или овес – чувствительное к изменению почвенного плодородия и более стойкое к воздействию неблагоприятных условий. Перед проведением рекогносцировочного посева поле целесообразно оставить на 1-2 года под паром, чтобы хорошо очистить его от сорняков, и выровнять мелкие неровности рельефа; во время парования поля на нем проводят почвенное обследование и нивелирную съемку для определения горизонталей.

Рекогносцировочный посев осуществляется следующим образом.

На однородно вспаханном и одинаково подготовленном участке пол размером 1-10 га и более в короткий срок производят посев культуры.

За посевом устанавливают тщательные наблюдения и уход; крупные сорняки своевременно выпалывают на всем участке.

После появления всходов весь участок точно разбивают на элементарные делянки площадью 100-200 м² для будущего учета. При определении направления нарезаемых делянок надо учитывать рельеф и уклон участка. Чтобы детальнее охватить различное плодородие почвы, в двух перпендикулярных направлениях нарезают несколько полос с делянками площадью 10 м². Длинной стороной делянки располагают вдоль склона.

Учетные делянки площадью 10² позволяют удобно составлять и комбинировать делянки любой величины, формы и повторений. Их нарезают следующим образом: при помощи эккера точно провешивают через нужные расстояния в двух перпендикулярных направлениях линии. По этим линиям натягивают шнур и по нему пробивают дорожки шириной 30-35см. Эту работу следует провести быстро, как только покажутся всходы, до их кущения. После этого получается сетка мелких делянок, отделенных друг от друга дорожками. Делянки нумеруют и наносят на план. За посевами на делянках в течение лета ведут тщательные наблюдения, отмечают особенности в развитии, засоренности.

В начале молочной спелости растения с каждой делянки отдельно на всем участке скашивают в короткий срок, строго наблюдая, чтобы срез был одинаковой высоты на всех делянках.

Скошенную массу собирают в небольшие копны и сразу же взвешивают.

В результате дробного учета получаются вариационные ряды значений, по которым можно судить об однородности поля, выявляются объективные критерии, разграничивающие случайные и закономерные элементы территориальной изменчивости почвенного плодородия.

Использование полученных урожайных данных дробного учета начинают с того, что наносят эти данные о весе урожая с каждой элементарной делянки на план с делянками рекогносцировочного посева и горизонталями нивелировки. Анализ позволяет выделить участки с резко повышенным или пониженным плодородием. Для наглядности в зависимости от величины урожая делянки на плане закрашивают одним цветом, но различной интенсивности, что помогает выделить почвенные разности, резко отличающиеся по плодородию, и если возможно, исключить их из территории опыта.

На основе учета рекогносцировочного посева пригодными под постоянное опытное поле признаются такие участки, на которых средние отклонения урожая отдельных делянок не превышают 5-10% среднего урожая всего участка.

Для установления необходимых величин, форм и повторностей делянок урожаи элементарных делянок рекогносцировочного посева комбинируют.

Оценка той или иной комбинации производится по процентному отклонению от среднего арифметического урожая всей площади.

Чем больше коэффициент вариации, тем значительнее пестрота поля. Точность опыта тем выше, чем меньше коэффициент вариации; она возрастает пропорционально корню квадратному из числа повторений.

В результате проведения разведывательных посевов и учетов установлены следующие закономерности:

1) неоднородности поля располагаются или пятнами различной величины (солонцы, западины, засоренность) или длинными полосами, вследствие влияния склонов, старых дорог, борозд и т.д.;

2) около высокоурожайной делянки располагаются делянки с повышенным урожаем и, наоборот, низкоурожайные делянки окружены делянками с пониженным урожаем. Площадь, на которую простирается связность урожая, называют связной площадкой, и она представляет ту неоднородность плодородия, с которой следует считаться опытнику. Для разных типов почв и регионов величина этой связной площадки не одинакова.

Характер неоднородности почвенного плодородия поля может быть представлен на рисунке 2.

Рис.2. Схематическое изображение пестроты почвенного плодородия

Из рисунка видно, что удлиненные делянки (2, 3, 4) лучше охватываю пестроту поля, чем равные им по площади квадратные делянки – а б в г, и б д г е.

Смысл случайного варьирования заключается в том, что урожаи делянок однородного дробного учета колеблются вокруг некоторого среднего значения, причем характер этих колебаний существенно не меняется при переходе от делянки к делянке, и разности между выборочными средними значениями, характеризующие отдельные участки дробного учета, статистически несущественны. Другими словами, по данным учета урожая каждой делянки можно вывести средний урожай в целом по земельному участку.

Смысл понятия о закономерном варьировании сводится к тому, что разности между некоторыми выборочными средними отдельных участков дробного учета статистически достоверны. При закономерном варьировании урожаи выращиваемых культур при переходе от делянки к делянке характеризуются более высоким или, наоборот, более низким уровнем плодородия. Степень выраженности закономерной изменчивости плодородия почвы различна и зависит в основном от рельефа земельного участка, выращиваемой культуры, площади делянок.

Резюме по методике полевого опыта.

Полевой опыт – основной метод изучения различных вопросов полеводства в естественных (природных) условиях с использованием оптимальной агротехники, максимально приближенной к производственным условиям. Однако на результаты любого опыта влияют присущая растительным организмам широкая изменчивость и случайные факторы, влияние которых необходимо свести к минимуму. Добиться этого в сложных условиях природной обстановки непросто. Правильно решить вопрос, являются ли в опыте различия существенными (закономерными) или случайными, можно только при использовании точных методов его постановки и проведения.

Основной результат полевого опыта – определенная величина и качество урожая, полученные при изучении того или иного агроприема или способа. Но этих показателей для объяснения результатов исследования бывает недостаточно. Агроприемы (способы) или их совокупность (система) влияют на урожай чаще во взаимодействии как один с другим, так и со средой. Следовательно, необходимы наблюдения (регистрируют по качественным и количественным показателям) за различными процессами, происходящими в почве и растениях, для объективной оценки результатов опыта, а на их основе – выводов и обобщений. Для полноты определенного перечня наблюдений их устанавливают лишь для одной группы опытов, объединенных единой задачей.

Соответственно этому методика эксперимента рассматривается как совокупность приемов и способов проведения научного исследования, позволяющих раскрыть сущность причинно-следственных связей изучаемых явлений. Она включает наблюдение, строгий учет условий проводимого эксперимента, установление коррелятивных связей и точный учет результатов.

В практике агрономических исследований используют в основном четыре вида экспериментов – лабораторный, вегетационный, лизиметрический и полевой. В зависимости от целей и задач исследования роль и значение каждого из этих методов в общем объеме исследовательских работ могут быть различны, однако, основной – метод полевого эксперимента, остальные – дополнительные (вспомогательные).

По определению П. Г. Найдина «Полевой опыт – это исследование, осуществляемое в природной (полевой) обстановке на специально выделяемом участке для установления количественного воздействия условий или приемов возделывания (отдельно взятых или в сочетании) на урожай сельскохозяйственных растений».

Полевые опыты принято подразделять на одно- и многофакторные, краткосрочные и многолетние, мелко- и крупноделяночные, лабораторно-полевые и опыты в производственных условиях. Общее методическое требование к любому полевому опыту – соблюдение равенства всех условий, кроме изучаемого, известного под названием принципа единственного различия. Это основное правило методики опытного дела, которое должно строго и неукоснительно выполняться.

Второе методическое требование к полевому опыту – его типичность, то есть соответствие условий проведения опыта природным, агротехническим и производственным условиям. Соблюдается оно по-разному, но в массовых опытах предполагает экономическую оценку изучаемых приемов для определения их производственной эффективности.

Поэтому при закладке опытов необходимо учитывать не только современный типичный фон, а методически правильнее проводить работу в условиях перспективной агротехники с применением наиболее совершенных машин, поскольку она всегда бывает рассчитана на несколько лет. В противном случае результаты опытов не будут представлять производственного интереса, так как они не могут служить базой для научно обоснованных рекомендаций по перспективному развитию полеводства.

Как и всякий другой метод научного исследования, полевой опыт во всех его разновидностях должен обеспечивать получение точных и сопоставимых результатов, чтобы в сложной полевой обстановке получать достоверные данные, определяющие влияние изучаемого условия, приема или способа на величину и качество урожая сельскохозяйственных культур.

Повышение степени точности полевого опыта обеспечивается соответствующими техническими приемами, устраняющими влияние пестроты опытного участка на получаемые результаты и сводящими к минимуму случайные и систематические ошибки опыта, что достигается строгим соблюдением методики его проведения, включающей.

Прежде чем приступить к экспериментам, необходимо составить тщательно разработанную рабочую программу исследования, куда входят выбор определенной и четко ограниченной темы, отражающей сущность исследования, и построение самой схемы и методики проведения опыта (число вариантов, площадь делянки и ее форма, повторность, система размещения повторений, делянок и вариантов на опытном участке, метод учета урожая и организация опыта во времени).

Выбор участка и подготовка его для закладки опыта должны обеспечивать типичность условий проведения его и достоверность результатов.

Опытный участок должен удовлетворять следующим требованиям:

• быть однородным в отношении ранее применявшихся агротехнических приемов, резко и длительно изменяющих почвенное плодородие (например, систематическое унавоживание, посев многолетних трав, известкование и др.), а также культур и приемов обработки почвы за последние два-три года;
• не иметь различий почвенного покрова, резко нарушающих его однородность (старые дороги, канавы, пни, деревья, глубокие срезки или планировка и т. д.); иметь ровную поверхность или равномерный склон в одну сторону с падением не более 2,5 м на 100 пог. м; поэтому располагать опытные участки надо не ближе 40-50 м от сплошного леса и построек, 25-30 м – от отдельных деревьев и 10 м – от плотных изгородей и проезжих дорог, поскольку близость их отрицательно сказывается на качестве и точности опытов.

Необходимо также знать состояние почвенного покрова опытного участка (тип почвы, механический состав почвы, агрохимические показатели, наличие или отсутствие заболоченности и т. п.) и историю его за последние три года (культура, обработка, удобрения).

Перед закладкой опытов на участке проводят следующие мероприятия: почвенное обследование в масштабе, устанавливаемом в зависимости от пестроты почвенного покрова и характера опыта, но не менее 1:5000; горизонтальную съемку в масштабе 1 :1000 и нивелировку с сечением горизонталей через 10 м;

Величину делянок устанавливают в зависимости от назначения опыта, пестроты участка, применяемой агротехники и изучаемых вопросов. В лабораторно-полевых опытах оптимальный размер их для культур сплошного посева должен быть 50-100 м² (для пропашных – 100-200 м²); в других опытах, например, по селекции для культур сплошного посева допускаются делянки площадью до 20-25 м²; в многолетних, а также в опытах, где применяют высокопроизводительные машины и механизмы, размер их для этих культур увеличивают до 200-300 м². Для опытов, проводимых в производственных условиях, площадь делянок составляет 0,5-1 га.

Форма делянок – удлиненный прямоугольник (наиболее оптимальная) с превышением длины над ее шириной не менее чем в 10 раз (на делянках размером до 50 м² допускается превышение длины над шириной менее чем в 10 раз). Такая делянка охватывает большее разнообразие почвенного покрова, в результате чего по-вышается точность опыта, сравнимость вариантов и как следствие – достоверность получаемых результатов. Кроме того, удлиненная форма делянки позволяет более производительно использовать технику.

Повторность – число (кратность) повторяемости одноименных делянок каждого варианта опыта. Все делянки одной повторности обязательно должны быть объединены территориально. Количество повторностей зависит от пестроты почвенного плодородия опытного участка, размера учетной делянки и требуемой точности опыта. Это один из основных способов повышения точности его, важный и обязательный элемент методики опытного дела.

Точность опыта, в свою очередь, меняется в зависимости от задач опыта, величины ожидаемого эффекта и других условий. Поскольку доказанными (существенными) являются только те прибавки урожая, которые в 3 раза превышают ошибку опыта, то при определении желательной точности опыта необходимо ориентироваться на наименьшую разницу (принцип наименьших различий). Например, при ожидаемой наименьшей разнице между вариантами 10% ошибка опыта не должна превышать 3%; в противном случае при оценке эффектов разница между вариантами будет статистически недока¬занной.

Точность опыта зависит и от размера делянки. При площади ее 100 м² для получения результатов с точностью не менее 3% необходима четырехкратная повторность, а при площади 25 м² (для достижения той же точности) – уже 10-кратная.

Точность опыта – допустимая величина ошибки, то есть величина, обратная погрешности; с уменьшением ее повышается точность опыта. Принято считать, если ошибка опыта (S_x%) меньше 2%, исследование выполнено хорошо, не больше 5% – удовлетворительно. Допустимая величина ошибки опыта неодинакова для разных регионов страны. Так, в системе Государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур установлено, что она, как правило, не должна превышать 4-5% для Сибири, Дальнего Востока, Казахстана и Средней Азии 3-4% – для всех остальных регионов страны; если она больше 5%, то во всех случаях необходимо выяснять причины этого и принимать меры к их устранению в последующих опытах.

Как уже было сказано, увеличение повторности наиболее существенно влияет на точность опыта. Например, увеличение числа повторений с трех до четырех снижает ошибку опыта примерно в 1,4 раза, до пяти – почти в 1,3 раза и т. д. Однако это чрезвычайно усложняет работу из-за включения в опыт большего числа делянок и связанного с этим ее общего объема. Поэтому в практике чаше используют четырех-, шестикратную повторность и весьма редко – восьми-, двенадцатикратную. Число повторений в любом полевом опыте должно быть не менее трех, так как только в этом случае можно статистически обрабатывать полученные результаты.

Нередко случается так, что результаты методически правильно проведенных исследований не позволяют сделать определенных выводов только потому, что точность проводимых опытов не была рассчитана на те малые разницы эффектов, которые в них получены. Чтобы не допускать этого, желательную (требуемую) точность опыта надо определить заранее, до закладки опыта.

Контрольные вопросы





Контрольные вопросы

1. Дайте характеристику лабораторному и вегетационному методам исследований.
2. В чем суть и задачи лизиметрического метода?
3. Полевой опыт, требования предъявляемые к нему.
4. Перечислите основные этапы и особенности подготовки земельного участка под опыт.