Применение методов научной агрономии на учебно-опытных участках

Требование проведения полевого опыта на специально выделенном участке с хорошо известной историей — это логическое следствие требования принципа единственного различия. Оно также обязательно для любого полевого опыта. В практике опытного дела это требование методики нередко игнорируют, опыты закладывают на участках, история которых неизвестна, в связи с чем результаты таких опытов невозможно понять, интерпретировать и тем более использовать.

Требование учета урожая, достоверности и точности. Урожай и качество сельскохозяйственных растений — главный объективный показатель при характеристике изучаемых в опыте вариантов. В результате учета урожая, который отражает и интегрирует действие на растение всех условий возделывания, становится возможным количественно установить влияние тех факторов, которые изучаются в данном опыте. Однако данные учета урожая и оценки его качества могут иметь реальный смысл и объективно отражают изучаемое явление только в том случае, если опыт достоверен по существу.

Под достоверностью опыта  по существу понимают логически правильно  построенную схему и методику проведения опыта, соответствие их поставленным перед исследованием задачам, правильный выбор объекта и условий проведения данного опыта.

Для характеристики точности полевого опыта в агрономической практике используют обобщенный статистический показатель, который называется ошибкой средней или ошибкой опыта. Чем меньше случайных ошибок, тем выше точность опыта, и наоборот. Основные причины возникновения случайных ошибок — неоднородность плодородия почвы опытного участка, индивидуальная изменчивость растений, механические повреждения и повреждения растений болезнями и вредителями, технические ошибки проведения опыта. Эти причины называют случайными. Они имеются при проведении любого опыта, их нельзя устранить полностью, но можно свести к некоторому минимуму совершенствованием методики и техники эксперимента.

Таким образом, любой  полевой опыт, который является биологическим  методом исследования растений в очень сложной обстановке, содержит в себе некоторый элемент случайности, т. е. изенчивость получаемых данных обусловлена в какой-то степени неизвестными нам причинами— случайными ошибками, погрешностями. Случайное варьирование опытных данных — постоянный спутник полевых опытов, и ни в одном из них, как бы тщательно он ни проводился, нельзя получить абсолютно точные данные.

 

Научному исследованию в сельском хозяйстве предшествует подготовительный период. Он включает:

1) выбор темы, определение  задачи и объекта исследования; 2) изучение и критический анализ истории и современного состояния вопроса; 3) создание рабочей гипотезы; 4) составление программы и методики исследования.

2.2.Выбор  и подготовка участка для проведения  исследований.

 

Земельный участок для  будущего опыта должен соответствовать  тем условиям, в которых предполагается использовать результаты опыта: свойствам, плодородию и рельефу почв, распространенных в данном районе или даже в других районах, близких по природным условиям. Это первое и важнейшее требование к земельному участку и полевому опыту называется типичностью или репрезентативностью.

Второе требование к  опытному участку — однородность его почвенного покрова, обеспечивающая достаточную точность результатов опыта. Это требование нельзя рассматривать как абсолютное, оно, естественно, будет меняться в зависимости от зоны и цели опыта.

Выделить однородный земельный участок для полевого опыта часто бывает довольно трудно. Поэтому, чтобы правильно выбрать  участок, отвечающий основным требованиям методики, необходимо тщательно изучить его историю, провести почвенное обследование, внимательно изучить рельеф, микрорельеф, засоренность и учесть ряд возможных случайных факторов.

История опытного участка. На участках, хозяйственная история  которых не известна, закладывать  опыты нельзя. Необходимо убедиться, что в течение последних 3—4 лет на этом участке ежегодно высевали одну культуру, применяли единую систему удобрения, обработку почвы и т. д., хотя по годам обработка, удобрение и  предшественники  могут быть  различными.  Однообразными  на всем участке особенно должны быть те агротехнические приемы, которые резко и на длительный период изменяют плодородие почвы, например   известкование,  систематическое  внесение минеральных (особенно фосфорных) удобрений, периодическое унавоживание или однократная заправка почвы большими дозами органических удобрений, углубление пахотного слоя, дренаж, посев бобовых культур и т. п.

При выборе опытного участка  следует обратить внимание на случайные  факторы, которые могут нарушить однородность усло-. ни будущего опыта. В частности, не следует располагать опыты ближе чем в 50—100 м от жилых домов, животноводческих построек, сплошного леса или ближе 25—30 м от отдельных деревьев; плотные изгороди и проезжие дороги не должны быть ближе 10—20 м  от опытного участка.

Необходимо также учесть все другие возможные причины случайной пестроты опытного участка: следы земляных работ, стоянки скота, места вывозки навоза, остатки строений.

 

Почва опытного участка  должна быть выровненной.

Чтобы иметь полную характеристику почвы и составить почвенную  карту, описывают почвенные разрезы и прикопки и определяют: 1) тип почвы, 2) ее механический состав, 3) глубину вскипания, 4) мощность гумусового горизонта и содержание гумуса, 5) содержание подвижных форм азота, фосфора и калия, 6) поглотительные свойства и кислотность почвы, 7) ее водно-физические свойства.

В условиях опытного учреждения иногда в предшествующий опыту год  может оказаться полезным провести рекогносцировочный (разведочный) посев  на тех самых делянках, которые будут использоваться в опыте, учесть урожаи и применить статистический метод анализа.

Рельеф опытного участка. Требования к рельефу земельного участка, отводимого под опыт, зависят от целей исследовательской работы и изучаемого растения. Чтобы опыты с какой-либо культурой были типичны, необходимо располагать их на том элементе рельефа, на котором они обычно возделываются. Для большинства опытов предпочтителен ровный или с небольшим однообразным уклоном участок (1—2,5 м на 100 пог. м).

Уравнительным посевом  называют сплошной посев какой-либо культуры, проведенный на всей площади выбранного участка для повышения однородности почвенного плодородия. Уравнительный посев отличается от обычного хозяйственного только тем, что обработку почвы, удобрение и возделывание культуры на площади будущего опыта проводят на более высоком агротехническом уровне, тщательно и однообразно.

Уравнительными посевами, особенно если их применяют в течение нескольких лет, можно в некоторой степени устранить пестроту земельного участка, вызванную последействием агротехнических приемов, по-равному применявшихся в прошлом на различных частях поля. Наибольший эффект выравнивание дает в том случае, когда из года в год уравнительные посевы проводят при высоком уровне агротехники. При низком же уровне агротехники выравнивание плодородия под влиянием уравнительных посевов если и происходит, то крайне медленно.

Для рекогносцировочных посевов наиболее пригодны яровые зерновые (овес, ячмень, пшеница), а также некоторые  пропашные культуры (картофель, корнеплоды).

 

ВЛИЯНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ МЕТОДИКИ НА ТОЧНОСТЬ ПОЛЕВОГО ОПЫТА

Под методикой полевого опыта подразумевают совокупность слагающих ее элементов: число вариантов, площадь делянок, их форму и направление, повторность и систему размещения делянок на территории, метод учета урожая и организацию опыта во времени.

Число вариантов. Под опытным вариантом понимается изучаемое растение, сорт, условие возделывания, агротехнический прием или их сочетание. Один или несколько вариантов, с которыми сравнивают опытные варианты, называют контролем или стандартом. Совокупность опытных и контрольных вариантом составляют схему опыта.

Число вариантов в  схеме любого опыта — обычно заранее  заданная величина, которая всецело  определяется его содержанием и  задачами. Увеличение числа вариантов в опыте сверх 12—16, как правило, значительно снижает точность опыта.

Следует отметить, если вариантов  очень мало, например 2—3, необходима более высокая повторность, чтобы иметь достаточное число наблюдений для правильной оценки ошибки опыта.

 

Площадь делянки. Полевой опыт ставят на делянках, имеющих определенный размер и форму. Делянки служат для размещения на них изучаемых и контрольных вариантов.

В практике опытного дела нашей страны наиболее широко используются делянки размером 50—200 , а на первоначальных этапах исследовательской работа 10-50 кв. м. Делянки меньше 10 кв. м обычно применяют в так называемых микрополевых опытах, например при селекции растений, когда очень важно экономить посевной материал.

Общее правило таково, что чем больше выращивается растений на единице площади, тем меньше может быть площадь делянки. Так, у льна достаточно хорошая точность опыта достигается при площади учетной делянки 20—25 кв. м, у зерновых — 40—60, а у пропашных — 50—100 кв. м.

На основании многолетней  практики отечественных и зарубежных опытных учреждений можно считать, что при прочих равных условиях учетную площадь делянки полевого опыта целесообразно устанавливать в пределах 50—100 кв. м.

Как исключение, можно  привести пример селекционеров, которые на первых стадиях селекционной работы, когда имеется ограниченное количество семян, с успехом используют делянки размером 0,5—2 кв. м, а в малых сортоиспытаниях — 5—10 кв. м и при очень тщательной обработке получают высокую точность опыта. Конкурсное сортоиспытание проводят обычно уже на делянках площадью 50—100 кв. м и редко 200 кв. м. Большую часть агротехнических опытов, не требующих раздельной обработки делянок, загадывают обычно на делянках 50—200 кв. м. При изучении пособов обработки почвы или других приемов, требующих раз-юльного применения машин и орудий на каждой делянке, размер ее приходится иногда увеличивать до 300 и даже 1000 кв. м.

 

Защитные полосы. Различают боковые и концевые защитные полосы. Боковые защитки выделяют вдоль длинных сторон делянок для исключения влияния растений соседних вариантов, которое тем значительнее, чем больше растения различаются по своему развитию. Особенно сильно влияние соседних вариантов проявляется в опытах с удобрениями, способами обработки почвы, предшественниками и орошением. В большинстве случаев ширину боковой защитной полосы, которую убирают перед уборкой учетной площади, устанавливают в пределах 0,5—1,5 м. Иногда, например в опытах с орошением или с различными гербицидами (при опрыскивании), ширину защитной полосы приходится увеличивать   до   2—3 м и более.

В опытах по сортоиспытанию влиянием растений соседних делянок  пренебрегают и боковые защитные полосы не выделяют. Для разграничения изучаемых сортов между делянками оставляют узкие незасеянные полосы шириной 20— 40 см.

Концевые защитки шириной не менее 2 м выделяют для предохранения учетной части делянки от случайных повреждений.

Кроме того, для разворота машин и орудий с обоих концов делянок выделяют защитные полосы шириной не менее 5 м.

 

Направление делянки. Точность опыта во многом зависит от направления делянок, т. е. от ориентации их на опытном участке. Сравнение изучаемых вариантов будет правильным, если опытные делянки располагать длинной стороной в том же направлении, в каком сильнее всего изменяется плодородие почвы. В этом случае все варианты будут поставлены в одинаковые условия сравнения и оценка их эффективности будет неискаженной.

Известно, что особенно сильно плодородие почвы и другие условия выращивания растений меняются вдоль склона. Поэтому при расположении опыта на склоне направление длинных сторон делянок надо ориентировать вдоль, а не поперек склона. По такому же принципу закладывают опыт на полях с полезащитными лесными полосами: делянки располагают длинной стороной перпендикулярно к лесной полосе.

 

Форма делянки. Говоря о форме делянки, обычно имеют в виду отношение ее длины к ширине. Делянки называют квадратными при отношении сторон, равном 1 (10 X 10 м или 5 X 5 м); прямоугольными при отношении длины к ширине больше 1, но меньше 10 (5 X 20 м или 4 X 20 м); удлиненными при отношении более 10 (2,5 X 40 м или 4 X 60 м).

Данные рекогносцировочных посевов позволили установить, что  длинные узкие делянки полнее охватывают пестроту земельного участка и обеспечивают большую точность опыта, чем квадратные.

Результаты дробных  учетов других культур также свидетельствуют  о снижении коэффициента вариации и повышении точности опыта при удлинении делянок. Эффект от удлинения наиболее сильно проявляется при отношении сторон в пределах 1 : 10—1 : 15.

Обычно считается приемлемой такая форма делянок, которая  позволяет использовать под учет более 75% всей площади и менее 25% выделять под защитки.

 

Повторность опыта. Повторностью опыта на территории называют обычно число одноименных делянок каждого варианта.

Средние урожаи, вычисленные  по результатам нескольких повторных  делянок, всегда более устойчивы и точны, чем поделяночные. Особенно сильно точность опыта повышается при увеличении повторности до 4—6-кратной; дальнейшее повышение повторяемости сопровождается менее значительным уменьшением ошибки.

Эффективность повторности  особенно четко проявляется, если целые повторения, т. е. весь набор изучаемых вариантов опыта, располагать в пределах даже сильно различающихся, но достаточно однородных внутри себя частей земельного участка. Различия в плодородии почвы между отдельными повторениями — систематическая ошибка опыта — не нарушают сравнимости вариантов.