2014-02-09
10887
Контрольные вопросы
Основные понятия, встречающиеся в методике полевого опыта
Полевой опыт закладывается по схеме.
Схема опыта – совокупность определенного числа вариантов изучаемого фактора. Каждый вариант характеризуется видоизменением того фактора, который изучают в данном опыте, (вид, или форма, или доза удобрений, агротехнический прием и т.д.).
Вариант опыта – определенная совокупность приемов возделывания растений, осуществляемая на одной делянке или нескольких повторных делянках. Вариант – это составная часть схемы опыта, обозначаемая тем фактором, который изучают в данном опыте. Варианты опыта могут быть качественными (виды, формы удобрений, виды обработки почвы и т.д.) и количественные (дозы удобрений, нормы высева семян, нормы полива ит.д.). Вариант схемы опыта, с которым сравнивают результаты, полученные в других вариантах, называется контрольным или контролем. Варианты размещают на делянках опытного участка по определенному плану.
Опытная делянка – элементарная составная часть опытного участка определенного размера и формы, на которой осуществляются все изучаемые приемы возделывания растений согласно одному из вариантов схемы опыта.
Каждый из вариантов схемы принято размещать повторно на нескольких отдельных делянках отсюда возникает понятие «повторность».
Повторность опыта – частота (кратность) повторения одноименных вариантов опыта. Часть площади опытного участка, занятую полным набором делянок всех вариантов схемы опыта, расположенных рядом друг с другом, называют повторением опыта.
1. Дайте определение полевого опыта.
2. Главная особенность полевого, опыта.
3. Почему полевой опыт является основным методом исследования в агрохимии?
4. Какие задачи решаются с помощью полевого опыта в агрохимии?
5. Виды полевого опыта в зависимости от: а) места проведения; б) цели опыта; в) количества изучаемых факторов; г) длительности проведения.
6. Цель стационарных опытов.
7. Где проводят производственные опыты?
8. Особенности проведения производственных опытов.
9. Чем отличается стационарный опыт от производственного?
10. Виды полевых опытов с удобрениями.
11. Приведите пример однофакторного опыта.
12. Чтотакое многофакторный опыт?
13. Какие вопросы решаются в многофакторном опыте?
14. Основной смысл многофакторного опыта.
15. Что такое массовые опыты?
16. Особенности единичных опытов (примеры).
17. Что изучается вкраткосрочных опытах с удобрениями?
18. Какова минимальная продолжительность краткосрочного опыта с удобрениями для получения достоверных данных?
19. Особенности длительных опытов с удобрениями.
20. Чем отличается мелкоделяночный опыт от микрополевого?
21. В каких случаях проводится многофакторный опыт?
22. Что такое схема полевого опыта?
При закладке и проведении полевого опыта необходимо соблюдать следующие методические требования:
§ принцип единственного различия или наличие сравнимости,
§ типичность,
§ достоверность опыта по существу,
§ точность количественных результатов,
§ наличие документации.
Соблюдение принципа единственного различия, или тождества всех условий, кроме изучаемого, является обязательным условием правильно поставленного опыта. Принцип единственного различия Джон Стюарт Милль (известный английский мыслитель и экономист) сформулировл следующим образом: «Если после введения какого-либо фактора появляется или после его удаления исчезает известное явление, причем мы не вводим и не удаляем никакого другого обстоятельства, которое могло бы иметь в данном случае влияние, и не производим какого-либо изменения среди первоначальных условий явлений, то указанный фактор представляет собой причину явлений».
Иначе говоря, все варианты полевого опыта должны различаться лишь по одному изучаемому фактору или по определенным сочетаниям нескольких факторов.
Равенство всех условий, за исключением одного, достигается применением одних и тех же видов и норм удобрений, путем размещения опыта по единому предшественнику, одинаковой обработкой, уборкой урожая одной машиной и т. д.
Схема полевого опыта всегда должна содержать два варианта, которые отличаются только одним фактором – исследуемым в опыте. Все другие факторы и условия должны быть одинаковыми (тождественными). Например, в опыте с дозами фосфорных удобрений (Р30 и Р60) единственным различием по вариантам являются дозы фосфорных удобрений. Все другие условия должны быть одинаковыми во всех вариантах (формы, сроки и способы внесения удобрений, агротехнические приемы и т.д.). Если принцип тождества всех условий не будет соблюден – варианты нельзя будет сравнивать между собой. Невозможно будет установить за счет чего получен тот или иной эффект в опыте.
Однако принцип единственного различия нельзя понимать и применять чисто механически – формально. Рассмотрим это на примере такой темы опыта: «Влияние разных уровней минеральных удобрений на урожай двух сортов озимой пшеницы». Используемые сорта пшеницы имеют различные биологические особенности: пшеница первого сорта сильно кустится (т.е. от каждого основного стебля образует несколько дополнительных продуктивных побегов); пшеница второго сорта плохо кустится. Оптимальная норма высева семян для первого сорта пшеницы составляет 150 кг/га, а для второго – 250. Какую норму высева семян взять в опыте – 150 кг; 250 кг; среднюю? Нет. Для каждого сорта необходимо брать оптимальную норму высева и не рассматривать это как нарушение принципа единственного различия. В таких случаях принцип единственного различия или принцип единообразия должен пониматься как принцип целесообразности и оптимальности, т.е. необходимо создать оптимальные условия действия изучаемого варианта или фактора. Здесь сорт пшеницы и его норма высева составляют единый комплекс, который и будет вариантом опыта. Все прочие условия должны быть тождественными.
Или другой пример. Тема опыта: «Изучение эффективности N и Р удобрений под озимую пшеницу».
Следуя принципу тождества всех условий в опыте должны быть одинаковыми сроки и способы внесения удобрений. Однако в данном опыте мы не можем следовать строго по формальному пути.
Исходя из принципа целесообразности и оптимальности, для каждого вида удобрений мы должны выбрать оптимальный срок и способ их внесения и это не будет считаться нарушением принципа единообразия.
| Схема опыта | Осень, оптимальный срок внесения | Весна |
| Р60 | Р45 под зябь; Р15 в рядки | |
| N60 | N15 | N45 |
В многолетних и длительных опытах тождество всех агротехнических приемов во времени не должно быть обязательным условием. Со временем могут обновляться и сорта культур, внедряться более прогрессивные способы обработки почвы и изменяться дозы удобрений. Здесь действует одно ограничение – все изменения могут осуществляться не раньше, чем через полную ротацию севооборота.
Во всех случаях, когда в опыте возникает целесообразность отступления от формального принципа единственного различия, это должно быть обосновано и специально оговорено в методике и программе опыта.
Не оговоренные в программе опыта отклонения от принципа единственного различия – рассматриваются как серьезные нарушения методики опыта.
Типичность – важнейшая характеристика полевого опыта – соответствие особенностей проведения опыта конкретным природным и производственным условиям. В понятие типичность для полевого опыта входит также требование проводить исследование с типичными для данной зоны культурами и только районированными (или перспективными) сортами.
Результаты опыта, проведенного на нетипичной для данного хозяйства, зоны или района почве, в исключительных условиях агротехники, не могут быть перенесены в обычные условия сельскохозяйственного производства.
В практике полевого опытанаряду с термином типичность в качестве синонимаиспользуют понятие репрезентативность (или представительность). Однако следует помнить, что типичность – предполагает использование территорий и производственных условий, типичных для природно- климатической зоны; а репрезентативность (представительность) – предполагает включение качественных и количественных факторов в соотношении, характерном для изучаемой условий. В подавляющем большинстве случаев исследователь использует различные способы выделения из большой совокупности явлений и объектов изучения некоторую их часть в надежде, что на этой выборочной совокупности могут быть выявлены свойства объекта исследования в целом.
Тип и способы выборки прямо зависят от целей исследования и его гипотез. Чем конкретнее цель и чем яснее сформулированы гипотезы, тем правильнее будет решен вопрос о выборке.
Типичность опыта, как понятие, состоит из двух взаимосвязанных условий: типичности природных условий опытного участка и типичности агротехники культур. Репрезентативность агротехнических условий заключается в соответствии видов, количества, качественных и количественных параметров технологического процесса возделывания культуры на опытном участке общепринятой технологии возделывания в регионе проведения опытов. Данные параметры могут достаточно просто регулироваться исследователем и особых затруднений не вызывают.
Типичность почвенно-климатических условий намного более сложна по своей природе. Экспериментатор не может изменять погодные и почвенные условия. Поэтому для соблюдения требования типичности полевого опыта он может лишь подобрать более или менее типичный участок для опыта, но при этом не может оценить степень репрезентативности по каким-то числовым параметрам.
Типичность почвенно-климатических условий имеет значение в плане масштаба применения результатов исследований. Понятно, что результаты агрохимических опытов, проведенных на одной почвенной разности, скорее всего, нельзя будет применять на всех почвах региона исследований.
К примеру, результаты опыта, проведенного на серых лесных почвах Западной Сибири, будут нетипичными для обыкновенных черноземов Центральной черноземной зоны. Или, данные, полученные на легких почвах, нельзя использовать для тяжелых почв и т.д. То же в отношении климатических условий.
Требование к типичности агротехнических условий опыта в разных полевых опытах выполняется по-разному. Полностью оно соблюдается только в производственных опытах. В стационарных или мелкоделяночных опытах могут иметь место некоторые отклонения (например – внесение удобрений вручную; или обработки почвы и посев в мелкоделяночных опытах).
Однако есть агротехнические требования, которые в плане типичности должны выполняться обязательно во всех опытах. К ним относятся:
1) районированные сорта;
2) типичные для данной зоны севообороты и технологии обработки почв (зяблевая обработка в Нечерноземной зоне, но плоскорезная - в сухостепной);
3) типичные для культур предшественники (например, пласт многолетних трав для льна и др.).
Если в полевом опыте, проведенном в Московской области, будут использованы сорта культур южной селекции, то результаты такого опыта будут совершенно нетипичными и использовать их нельзя. Тоже можно утверждать и в отношении других перечисленных выше агротехнических условий.
4) высокий уровень агротехники на опытном участке (обобщающий показатель урожай на контрольном варианте).
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.
Точность количественных результатов – обязательное требование к качеству полевого опыта. Полученные в опыте количественные результаты (урожайность по вариантам и повторностям, показатели качества культур и т.д.) являются лишь приближенным значением истинного результата. Чем меньше разница между результатами, полученными в опыте, и истинными, тем выше точность опыта и тем меньше его ошибка. Расхождение между истинными и фактическими значениями связаны с неизбежными погрешностями или ошибками, которые есть в каждом полевом опыте. При этом различают три группы ошибок.
Случайные ошибки – связанные с пестротой почвенного плодородия, некоторой неоднородностью в выполнении отдельных агротехнических мероприятий, неточностью измерений и т.д. Характерной особенностью случайных ошибок является тенденция их взаимно погашаться в результате приблизительно одинаковой вероятности их положительных и отрицательных значений (закон нормального распределения). Поэтому при определении средних показателей величины ошибки средней уменьшаются с увеличением числа повторностей в опыте или числа наблюдений в эксперименте.
Систематические ошибки – обусловлены одной или несколькими причинами, действующими в одном направлении: в сторону преувеличения или преуменьшения результатов. Например, систематическое изменение плодородия почв, использование измерительных приборов с определенной погрешностью и другие. Систематические ошибки в отличие от случайных не имеют свойства взаимопогашения и, следовательно, целиком входят в показатели отдельных наблюдений и в средние показатели. Систематические ошибки хотя и изменяют результаты опыта, но не влияют на сравнимость разных вариантов, так как во всех вариантах изменяет их в одну сторону. Если эта ошибка установлена, то ее можно ввести как поправку к результату опыта.
Грубые ошибки (или промахи) связанные с невнимательностью в работе, неточным выполнением тех или иных технологических операций (например: внесение удобрений дважды на одну и ту же делянку или их не внесение вообще). Внешний признак грубой ошибки – резкое различие по величине результатов поделяночных урожаев (учетов, измерений) одноименных делянок.
Грубые ошибки, ни при каких условиях не могут быть взаимно «погашены» или компенсированы при статистической обработке данных. Если грубая ошибка обнаружена – испорченные делянки выбраковываются. Избежать грубых ошибок можно тщательно продуманной организацией всех операций закладки и проведения полевого опыта.
Точность опыта, а так же существенность его количественных результатов определяется математической обработкой полученных данных.
Точность опыта (в некоторых пособиях точность опыта обозначают символом – Р) иногда характеризуют величиной относительной ошибки средней, которую вычисляют по формуле:
;
где 
– ошибка средней, 
– среднее арифметическое.
Например, если в опыте с дозами удобрений средний урожай ячменя составил 32ц/га, а ошибка средней составила 2,6ц/га, то относительная ошибка средней будет равна: 
8,1%.
При увеличении ошибки средней, например до 3,6 ц/га соответственно будет возрастать и относительная ошибка средней: 
11,2%.
Таким образом, точность опыта будет тем выше, чем меньше относительная ошибка в опыте.
Точность опыта повышается при правильном выборе участка, его подготовки перед проведением исследований, установлением соответствующих форм и размеров делянки, применением более точных методов учета урожая и т.д.
Точность в полевых опытах может варьировать от 4-5 до 8-10%. Показатели точности опыта дают его общую качественную характеристику. Однако для исследователя главных критерием оценки количественных результатов опыта являются определение предельных значений возможных случайных отклонений от средних показателей по вариантам, а так же существенность различий в урожайных данных между вариантами опыта. Для этого проводят математическую обработку полученных урожайных данных и определяют величину наименьшей существенной разницы (НСР). Если НСР меньше различий в урожае по сравниваемым вариантам опыта, то эти различия существенны (т.е. математически доказуемы). Если различия по вариантам опыта ниже НСР, то они несущественны. В таких случаях говорят, что различия между вариантами опыта находятся в пределах ошибки опыта. Рассмотрим это на примере. В таблице 1 приведены урожайные данные по повторностям двух опытов.
1. Существенность различий между вариантами опыта в зависимости
от величин «разброса» урожаев (ц/га) по повторностям опытов
| Повторность | Опыт №1 Варианты | Опыт №2 Варианты | ||
| РК | РК | |||
| I II III IV | 21,3 (1,9)* 18,8 (0,6) 15,3 (4,1) 22,2 (2,8) | 24,1 (2,0) 20,8 (1,3) 23,4 (1,3) 20,0 (2,1) | 20,1 (0,7) 19,8 (0,4) 17,5 (2,1) 20,2 (0,8) | 22,3 (0,2) 22,9 (0,8) 21,3 (0,8) 22,0 (0,1) |
| Среднее S d Sd НСР | 19,4 + - - - | 22,1 + 0,99 2,7 + 1,83 5,8 | 19,4 + 0,69 - - - | 22,1 + 0,33 2,7 + 0,77 2,4 |
S= 
; Sd = 
; НСР=Sd×t
*) в скобках приведены отклонения по повторностям от средних значений по вариантам
Варианты в опытах одинаковые. Так же одинаковы и средние урожаи по вариантам и разница между вариантами (d). Однако в опыте №1 «разброс» урожайных данных по повторностям значительно выше, чем в опыте №2. Поэтому как ошибки средних (S) так и ошибки различий между вариантами Sd в этом опыте в два и более раз выше, чем в опыте №2.
В итоге наименьшая существенная разница в опыте №1 оказалась равной 5,8 ц/га, что значительно превышает разницу между исследуемыми вариантами (2,7ц/га), т.е. эта разница является несущественной.
В то же время в опыте №2 НСР составила 2,4 ц/га. Так как разница между вариантами больше НСР, то она является существенной (математически досоверной).
Достоверность опыта по существу. Достоверность и точность опыта понятия связанные между собой, но не идентичны. Точность опыта (существенность его количественных результатов) определяется проведением математической обработкой данных.
При оценке достоверности опыта по существу проводят критический анализ его материалов; т.е. разбор и проверку методики и программы опыта на соответствие их методическим требованиям, анализируют данные сопутствующих наблюдений и учетов и урожайные данные на предмет их соответствия.
Могут быть случаи нарушения основных методических требований: типичности (нерайонированные сорта, севообороты, обработка почвы); или неправильно составленные схемы опыта (с нарушением принципа единственного различия); или несоответствие данных сопутствующих наблюдений и исследований и урожайных данных. В таких случаях опыт признается недостоверным по существу и выбраковывается. Проведение математической обработки данных в данном случае не имеет смысла.
Обязательным требованием к любому полевому опыту является наличие полной и объективной документации. По каждому опыту необходимо иметь дневник полевых работ и журнал полевого опыта.
Дневник полевых работ является первичной документацией. В нем в хронологическом порядке регистрируются все выполняемые в опыте агротехнические мероприятия (с указанием доз, срока и качества выполняемых работ и т.д.); записываются результаты фенологических наблюдений за развитием растений, данные измерений в опыте. Первичные записи делают непосредственно во время проведения соответствующих работ простым карандашом (т.к. чернила или паста авторучек легко размываются в случае попадания под дождь).
Журнал полевого опыта является сводным документом – оформляется в лаборатории. Он содержит все сведения по характеристике опытного участка, методике опыта (схемы, расчет доз удобрений, нормы высева семян и т.д.), результаты лабораторных исследований, материалы статистической обработки результатов исследований и т.д. Дается полная информация обо всех методах и результатах исследований, полученных как в поле, так и в лаборатории.
