Применение методов научной агрономии на учебно-опытных участках

Методика опытнической работы. Лекция 4.

Лекция 4 ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ НАУЧНОЙ АГРОНОМИИ НА УЧЕБНО-ОПЫТНЫХ УЧАСТКАХ

 

1.Методы исследований научной  агрономии.

Каждая наука, опираясь на всеобщий диалектический метод научного познания, применяет целый комплекс присущих ей специальных, частных методов исследования, а также и те методы, которые используются другими науками. К ним относятся такие общие способы и приемы научного познания, как наблюдение и эксперимент, индукция и дедукция, анализ и синтез, обобщение и абстрагирование, гипотеза, моделирование, математические методы и многие другие.

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.

Агрономическая наука  при разработке теоретических основ  и новых практических приемов повышения продуктивности растений пользуется общепринятыми приемами научного исследования — наблюдением и экспериментом (опытом), которые соответственно своеобразию объекта научной агрономии имеют специфические особенности и проводятся по определенной методике.

Наблюдения — это количественная или качественная регистрация интересующих исследователя сторон развития явления, констатация наличия того или иного его состояния, признака или свойства. Для наблюдения и регистрации тех или иных свойств или состояний явления применяют разнообразные средства измерений, вплоть до самых совершенных.

Мы можем наблюдать  за засоренностью посевов, наличием в почве питательных веществ и влаги, морозостойкостью и засухоустойчивостью различных сортов, работой сельскохозяйственных машин и т. п. Во всех этих и подобных им случаях наблюдение дает нам количественную или качественную характеристику явления, но не вскрывает его сущности. В ряде случаев этого вполне достаточно для установления связи между отдельными явлениями, признаками или свойствами и позволяет предвидеть эти явления, а следовательно, в некоторых случаях оказывать на них определенное влияние. Однако чаще всего наблюдение в агрономии не является самостоятельным приемом исследования, а составляет важную часть более сложного метода исследования — эксперимента, который иногда называют активным наблюдением.

 

Используя данные наблюдений или опытов и сопоставляя между  собой изменения двух или большего числа интересующих явлений, их признаков или свойств, мы можем установить между ними сопряженность, взаимоотношение. Такая взаимосвязь, или соотношение, носит название корреляции. Если при изменении одного явления в определенном направлении, например при увеличении осадков, в других явлениях, например урожаях, происходят изменения не совершенно беспорядочные, а также в определенном направлении — увеличиваются в засушливых районах или уменьшаются во влажных районах, то мы говорим, что между этими явлениями имеется корреляционная связь.

Корреляция может быть прямой, когда с увеличением одного из двух интересующих нас признаков наблюдается увеличение второго, и обратной, когда с увеличением одного признака другой уменьшается.

Установление корреляционных связей помогает вскрывать сущность явления, его причины, знание которых  дает возможность управлять явлениями.

Эксперимент, опыт — это такое изучение, при котором исследователь искусственно вызывает явления или изменяет условия так чтобы лучше выяснить сущность явления, происхождение, причинность и взаимосвязь предметов и явлений. Опыт — ведущий метод исследования, включающий в себя наблюдения, корреляции, строгий учет измененных условий и учет результатов. Характернейшая черта и главная особенность любого точного научного опыта — его воспроизводимость.

Опыт лишь в редких случаях может  быть применен как метод получения  предварительных данных. Он почти всегда связан с предварительными наблюдениями, в результате которых создается та или иная гипотеза, которую исследователь и намеревается доказать с помощью опыта.

Наиболее характерной особенностью эксперимента, отличающей его от наблюдения и корреляции, является предварительный мысленный эксперимент, направленный на создание соответствующей обстановки опыта. Эта предварительная работа почти всегда самая трудная часть опыта, она требует от исследователя большой эрудиции и творческого воображения

В научной работе по полеводству, овощеводству и плодоводству используют в основном три специфических для агрономии  метода исследования: лабораторный, вегетационный  и полевой. Каждый из них имеет  свои приемы исследования — наблюдения и эксперименты в условиях специальных лабораторий, вегетационных домиков, фитотронов и в естественной полевой обстановке. Общее для лабораторного и вегетационного методов состоит в том, что наблюдения и эксперименты проводят в искусственных, строго контролируемых условиях. Например, в настоящее время в лабораториях искусственного климата (фитотронах) стало возможным довольно точно определять воздействие отдельных факторов внешней среды и их различных сочетаний на рост и развитие растений. Наблюдения и эксперименты при полевом методе проводят в естественной полевой обстановке с многими непрерывно меняющимися независимо от экспериментатора условиями. Здесь внешние факторы воздействия на растения могут сочетаться самым различным и часто совершенно непредвиденным образом, а поэтому невозможно выделить и рассмотреть роль каждого фактора в отдельности. Так, урожай в полевом опыте является синтезом всех условий возделывания, он отражает и интегрирует действие всех внешних и внутренних факторов и их различных сочетаний. Поэтому, несмотря на внешнюю кажущуюся простоту, полевой метод исследования — наиболее сложный биологический метод познания жизни растения и его требований к условиям внешней среды.

 

ЛАБОРАТОРНЫЙ  МЕТОД

Лабораторные методы исследования, т. е. изучение культурных растений и условий их выращивания в специально оборудованных агрохимических, биохимических, цитологических, бактериологических и других видах лабораторий, широко применяются научной агрономией.

Лабораторные методы могут иметь самостоятельное  значение, но чаще всего они являются составной и нередко очень важной частью более широких агрономических исследований.

В практике агрономических исследований, особенно при проведении полевых опытов, часто применяют  лабораторные методы определения агрофизических и агрохимических свойств почвы, химического состава культурных растений и оценки качества урожая. В семеноведении широко используют лабораторный эксперимент для выяснения оптимальных условий прорастания семян, оценки влияния биологических свойств и качества семян на их всхожесть. Лабораторные опыты на прорастающих семенах и проростках растений используют в исследованиях с удобрениями, пестицидами и регуляторами роста.

ВЕГЕТАЦИОННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ. Не менее широко в растениеводстве применяют и вегетационный метод, при котором растения выращивают в вегетационных домиках, в специальных сосудах (почвенные, песчаные или водные культуры). В последние годы наряду с вегетационными домиками используют фотопериодические камеры, люминесцентные установки, а также фитотроны, в которых изучают влияние различных условий (продолжительность фотопериодов, спектральный состав, интенсивность света, температурный режим и другие) на жизненные процессы растений.

Для вегетационных опытов применяют самые разнообразные  сосуды — стеклянные, глиняные, из оцинкованного железа, пластических и других материалов. В качестве субстрата для выращивания растений используют почву, песок или воду.

В зависимости от субстрата, на котором выращиваются растения, различают вегетационные опыты с почвенными, песчаными, водными и стерильными культурами.

ЛИЗИМЕТРИЧЕСКИЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ. Лизиметрический метод отличается от вегетационного тем, что исследование жизни растений и свойств почвы проводят в поле, в специальных лизиметрах, где почва отгорожена со всех сторон (с боков и снизу) от окружающей почвы и подпочвы. Основное условие, определяющее конструкцию лизиметра, — приспособления, позволяющие изучать просачивание воды и растворенных в ней веществ. Мощность слоя в лизиметре может варьировать в широких пределах — от глубины пахотного слоя до 1—2 м.

Лизиметрические опыты  используют в земледелии, мелиорации, почвоведении, агрометеорологии, физиологии, агрохимии и селекции для выяснения таких вопросов, как водный баланс под различными сельскохозяйственными культурами, вымывание и перемещение питательных веществ атмосферными осадками и поливными водами, определение транспирационных коэффициентов в естественной обстановке и др.

В зависимости от способа наполнения почвой различают лизиметры с  почвой естественного строения и лизиметры с насыпной почвой. Материалы, из которых изготовляют лизиметры, могут быть очень разнообразными- делают бетонные и кирпичные лизиметры объемом 1—2 м³ в расчете на длительное использование; металлические— с радиусом от 10 до 40—50 см и так называемые лизиметрические воронки диаметром 25—50 см. Могут быть и другие конструкции лизиметров.

В лизиметрах значительно легче  вести учет влаги и питательных  веществ в почве и растениях, растущих на ней. Однако полное отделение  почвы в лизиметрах от нижележащих слоев ее создает в них, несомненно, иной питательный и водно-воздушный режим, чем в обычных полевых условиях.

ПОЛЕВОЙ  МЕТОД

Особенность полевого опыта  как важнейшего метода экспериментального изучения основных вопросов полеводства, отличающая его от других методов исследования (наблюдений, вегетационных и лизиметрических опытов), состоит в том, что культурное растение изучается вместе со всей совокупностью почвенных, климатических и агротехнических факторов, очень близких к производственным, или непосредственно в производственных условиях. Только полевой опыт может установить связь между урожаем и средствами воздействия на него. Кроме того, существует ряд вопросов, которые вообще не могут быть изучены вне полевой обстановки, вне полевого опыта, например система обработки почвы и ухода за растениями, севооборот, применение удобрений в севообороте, сочетание удобрений и гербицидов с другими агротехническими приемами, механизация уборки, урожайность различных сортов и т. д.

ВИДЫ ПОЛЕВЫХ ОПЫТОВ

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

Основная  задача агротехнических опытов —  сравнительная объективная оценка действия различных факторов жизни, условий, приемов возделывания или их сочетаний на урожай сельскохозяйственных культур и его качество.

К этой группе относятся, например, полевые опыты по изучению обработки почвы, предшественников, удобрений, способов борьбы с сорняками, болезнями и вредителями, норм и сроков посева и т. д.

Опыты по сортоиспытанию, где сравниваются при одинаковых условиях генетически различные растения, служат для объективной оценки сортов и гибридов сельскохозяйственных культур. На основании этих опытов наиболее урожайные, ценные по качеству и устойчивые сорта и гибриды районируют и внедряют в сельскохозяйственное производство.

По месту  проведения подразделяют полевые опыты, заложенные на специально организованных и приспособленных для этих целей участках или опытных полях и полевые опыты, проведенные в производственной обстановке—в колхозах и совхозах на полях хозяйственных севооборотов.

Опыты называют единичными, если их закладывают в отдельных пунктах, независимых друг от друга, по различным схемам. Если полевые опыты одинакового содержания проводят одновременно по согласованным схемам и методикам в различных почвенно-климатических и хозяйственных условиях, в масштабе страны, области или района, то их называют массовыми или географическими.

По  длительности проведения полевые опыты разделяют на краткосрочные, многолетние и длительные. К  краткосрочным относят   опыты    продолжительностью от 3 до 10 лет. Они могут быть нестационарными. Первые закладывают ежегодно по одной схеме с одной и той же культурой и повторяют во времени обычно 3 — 4 года. К многолетним - опыты 10-50 лет и длительные более 50 лет.

2.Планирование и организация  полевых экспериментов.

2.1.Планирование  исследований.

Полевой сельскохозяйственный опыт — исследование, осуществляемое в полевой обстановке на специально выделенном участке. Основной задачей полевого опыта является установление различий между вариантами опыта, количественная оценка действия факторов жизни, условий или приемов возделывания на урожай растений и его качество.

Любой полевой опыт включает опытные и контрольные варианты. Под опытным вариантом понимают изучаемое растение, сорт, условие возделывания, агротехнический прием или их сочетание. Вариант, с которым сравнивают опытные варианты, называют контролем или стандартом. Совокупность опытных и контрольных вариантов, объединенных общей идеей, составляет схему опыта.

Ценность результатов  полевого опыта зависит от соблюдения определенных методических требований. Важнейшие из них следующие: 1) типичность опыта, 2) соблюдение принципа единственного  различия, 3) проведение опыта на специально выделенном и выравненном по плодородию участке, 4) учет урожая, достоверность и точность полевого опыта.

Под типичностью полевого опыта понимают соответствие условий  его проведения почвенно-климатическим (природным) и агротехническим условиям данного района или зоны. Любой полевой опыт должен отвечать требованию почвенно-климатической типичности.

В понятие типичность для агротехнического полевого опыта  входит также требование проводить  исследования с районированными (или  перспективными) сортами и типичными для данной зоны культурами.

К типичности относится  также требование проведения полевого опыта_при общем высоком уровне агротехники; опыты при низком уровне агротехлики не имеют производственной ценности.

При постановке полевых опытов необходимо соблюдать единство всех условий, кроме одного — изучаемого. Это очень важное и обязательное требование методики называют принципом единственного различия. Например, в полевом опыте с дозами азотных удобрений единственным различием по вариантам будут дозы. Все остальные условия опыта (почвенные условия, предшественник, способы обработки почвы, сорт, посев, уход и т. д.) во всех вариантах должны быть тождественными, одинаковыми.