Полевые опыты с удобрениями обычно проводят методом организованных повторений это означает что

Обновлено: 18.09.2024

В любом полевом опыте, независимо от воли исследователя, присутствует случайная ошибка. Она обусловлена невыравненностью плодородия почвы опытного участка, индивидуальными различиями растений, случайными повреждениями, поражениями их болезнями и вредителями, неравноточностью в работе машин и орудий и другими ошибками технического характера. Случайная ошибка двусторонняя. Она действует как в сторону повышения, так и в сторону снижения результатов исследований.

Согласно теории случайных ошибок, положительные и отрицательные ошибки возникают при проведении опытов приблизительно одинаково часто и при большом числе повторных наблюдений они могут частично погашаться. Чтобы снизить ошибку и получить более правильное представление по урожайности или другим наблюдениям для повышения точности, необходимо делянку с опытным вариантом повторить несколько раз.

Существует три вида повторности:

Повторные делянки одного варианта, размещенные в разных местах опытного участка, можно рассматривать как части одной крупной делянки. Однако средняя урожайность, вычисленная по результатам нескольких повторностей, дает более правильное представление по варианту опыта, чем данные одной крупной делянки.

Повторность опыта на территории зависит от пестроты плодородия почвы опытного участка, требуемой точности опыта, площади опытной делянки. Наиболее объективно необходимую повторность опыта, с учетом площади, формы и направления опытной делянки, для заданной ошибки эксперимента можно рассчитать на основании данных дробного учета урожайности рекогносцировочного посева по формуле:

n – повторность опыта; V% – коэффициент вариации плодородия почвы опытного участка; – ошибка эксперимента.

Однако, следует учитывать, что рекогносцировочные посевы из-за большой трудоемкости и громоздкости работы целесообразно применять лишь при проведении многолетних стационарных опытов. При постановке краткосрочных нестационарных опытов, повторность опыта определяется на основании многолетнего опыта работы исследователей по оценке точности проведения полевого опыта в зависимости от числа повторностей.

Площадь делянки, м 2

- С увеличением площади делянки

--- С увеличением повторности

Рисунок 6 . Влияние повторности и

площади делянки на ошибку опыта (по Ремеру)

Минимальная повторность опыта двукратная. Но она допустима лишь в предварительных и демонстрационных опытах. При постановке полевых опытов в условиях производства также возможна двукратная повторность. Необходимой точности этих опытов следует добиваться за счет увеличения размера делянки при малом числе вариантов.

Повторность на территории позволяет при отсутствии данных дробного учета получить представление о пестроте плодородия почвы опытного участка, о ее влиянии на урожайность с отдельных делянок опытного варианта.

Наличие повторности в опыте дает возможность количественно определить величину случайных ошибок, что необходимо для оценки существенности (достоверности) различий между вариантами опыта, поэтому повторность однородных делянок нужно считать обязательным условием для полевого опыта независимо от места и условий его постановки. Д.Н. Прянишников писал, что работа без повторностей подобна хождению с завязанными глазами или плаванию без компаса.

При проведении полевых опытов сильнодействующим фактором на результаты наблюдений и учетов являются метеорологические условия года. Большая зависимость результатов опыта от погодных условий требует от экспериментатора максимальной осторожности и объективности в интерпретации однолетних данных полевого опыта, а сильная вариабельность неконтролируемых природных факторов при проведении полевого опыта требует обязательного повторения опыта, в разных погодно-климатических условиях. Поэтому для получения надежных результатов, наряду с повторностью на территории, необходимо повторять полевые опыты во времени.

Повторность опыта во времени – это число лет испытаний новых сортов и агротехнических приемов. Такая повторность позволяет иметь ценную информацию об эффективности изучаемых приемов и сортов в зависимости от возможного разнообразия метеорологических условий. На основании многолетних исследований, можно с большой уверенностью говорить о значении показателей, характеризующих погоду и, прежде всего, от количества выпадающих осадков и температуры воздуха, в формировании урожайности.

Кроме того, многие агротехнические приемы имеют длительное последействие (удобрения, предшественники, гербициды, обработка почвы и др.), для определения которого опыт необходимо повторять несколько лет.

Минимальная повторность опыта во времени 3 года. Исследования в севооборотах по изменению агрофизических свойств почвы, запасов гумуса, элементов питания под влиянием различных агротехнических приемов, разработка систем обработки почвы и удобрений диктуют необходимость увеличения повторности опыта во времени до 10 и более лет.

Повторность опыта в пространстве – это закладка опыта в один год в различных почвенно-климатических зонах. Такие опыты называют еще географическими. Они позволяют быстро получить ответ о влиянии погодных и почвенных условий на урожайность и качество сельскохозяйственных культур.

Полевые опыты на земельном участке располагают методом организованных или неорганизованных повторений.

Повторение – совокупность вариантов схемы опыта, объединенных территориально. Повторение, взятое в отдельности, представляет, в сущности, самостоятельный опыт при однократной повторности, который позволяет делать все возможные сравнения между вариантами. Выделить для закладки опыта земельный участок, идеально выровненный по плодородию почвы практически очень трудно. Это послужило основой для введения метода организованных повторений. При использовании метода организованных повторений различия в плодородии почвы внутри повторения, обусловленные микропестротой, обычно значительно меньше, чем на всем опытном участке. Различия в плодородии почвы между отдельными повторениями не нарушают сравнимости вариантов, а возникшая систематическая ошибка элиминируется статистической обработкой результатов опыта. На схеме размещения полевого опыта повторение обозначается римскими числами – I, II, III, IV и т.д.

Повторность и повторение – понятия разные, хотя часто различия между ними улавливаются недостаточно четко. В простых опытах при применении систематического размещения вариантов опыта, а так же при рендомизированном их размещении внутри повторений, по методу решетки и расщепленной делянки, число повторностей равно числу повторений в опыте. Например, при изучении 5 вариантов и их рендомизированном размещении внутри повторения, каждый из них имеет 3-кратную повторность и все варианты объединены в три повторения (рис. 7).

Общие понятия о полевом опыте. Отличительной особенностью полевого метода является проведение опытов с растениями в природной полевой обстановке. Непременное условие полевого опыта — количественный учет изменений в продуктивности растений.
Каждый полевой опыт закладывается и ведется по определенной схеме, т. е. в соответствии с заранее установленным набором изучаемых приемов (удобрений, способов обработки, сортов и т. п.) или их комбинаций.
Каждый раздельно изучаемый в опыте прием или совместно изучаемая комбинация приемов называются вариантом опыта. Таким образом, схема опыта представляет перечень всех его вариантов, с указанием всех различий между ними. Только в том случае, когда сравниваемые варианты опыта отличаются между собой лишь одним приемом, можно установить, за счет какого именно приема нужно отнести разницу в урожайности между этими вариантами.
Это не исключает возможности в целесообразности постановки опытов синтетических, т. е. таких, в которых оценивается суммарное действие нескольких приемов (удобрения, обработки, сорта и т.д.). Однако при правильной организации опытной работы такому суммарному испытанию системы приемов должно предшествовать (или идти параллельно с ним) аналитическое расчленение изучения отдельных приемов.
Полевой опыт закладывается в натуре на определенной площади (участке опыта), разделенной на опытные делянки, т. е. равновеликие площадки, на каждой из которых осуществляется один из вариантов опыта. Урожай отдельно с каждой делянки количественно учитывается и характеризует эффективность изучаемого варианта.
Точность опыта характеризуется величиной ошибки в определении его результатов, т. е. урожаев по отдельным вариантам и разниц между ними. Эта ошибка происходит от неточности измерений при закладке и учете опыта, от случайных ошибок при проведении опыта, наконец от невыравненности (пестроты) исходного плодородия опытных делянок.
Неравномерность исходного плодородия делянок является основной причиной неточности полевого опыта.
Для определения величины ошибки опыта и оценки достоверности его результатов применяются методы вариационной статистики.
Во многих опытах с удобрениями возможна сплошная обработка всех делянок опыта, позволяющая применять небольшие размеры делянок и широко использовать мелкоделяночные опыты.
Наиболее разработанной является методика полевого опыта, проводимого в условиях специального опытного поля. Эта методика в основном и описывается в дальнейшем изложении. Все остальные виды методики полевого опыта являются по существу видоизменением или приспособлением этой основной методики.
Выбор и изучение участка для полевого опыта. Для решения вопроса о пригодности участка и рациональной постановки на нем полевого опыта участок должен быть хорошо изучен.
Необходимыми элементами изучения являются: почвенное обследование, изучение рельефа, обследование сорной растительности, ознакомление с предшествующей историей участка.
а) Почвенное обследование. Оно может преследовать двоякую цель.
Во-первых, дать общую почвенную характеристику участка (вид почвы, ее агрономические свойства, механический состав и т. д.), необходимую для установления его типичности и возможности перенесения (экстраполяции) результатов опыта на сходные почвы. Характеристика почвы должна соответствовать общепринятой классификации почв (установленной Почвенным институтом Академии наук России).
Во-вторых, детально изучить почвенную пестроту участка с тем, чтобы обеспечить возможную однородность почвенных условий для всех вариантов опыта, уложив его по-возможности целиком в пределах одной почвенной разновидности. Для этого необходимо почвенное обследование в масштабе 1 : 5000 — 1 : 1000 в зависимости от пестроты почвенного покрова и предполагаемой величины делянок.
При использовании данных почвенного обследования для размещения опыта необходимо исходить из следующих требований.
Желательно размещение всего опыта, как было отмечено, в пределах одной почвенной разновидности. Однако это требование часто неосуществимо. В нечерноземной полосе России в большинстве случаев приходится ограничиваться требованием отсутствия в пределах опыта резко различных почвенных разновидностей (например, заболоченных пятен среди подзолистых почв), допуская наличие более близких (например, среднеоподзоленных и слабооподзоленных разновидностей подзолистой почвы). Можно ограничиться требованием однородности почвенного покрова в пределах каждого повторения опыта, допуская некоторые различия между повторениями.
Использование почвенной карты при размещении опыта должно тесно увязываться с картой дробного учета, непосредственно характеризующей пестроту плодородия участка.
Для опытов с удобрениями в условиях стационарного опытного поля обычная почвенная карта должна дополняться рядом агрохимических показателей, более детально характеризующих условия питания растений на опытном участке в его отдельных частях.
На общую карту или на отдельные дополнительные карты наносятся кислотность почвы, содержание отдельных питательных веществ в усвояемых формах, количество гумуса и т. п.
б) Изучение рельефа. Для детального изучения рельефа участка в условиях стационарного опытного поля необходима нивелировка с сечением горизонталей через 10—20 см. В условиях производства ограничиваются горизонталями через 0,5—1,0 м, а иногда и глазомерным определением направления и крутизны склона.
Пригодны для опытов совершенно равные участки и равномерные односторонние склоны с падением не более 0,025, т. е. 2,5 м на 100 погонных метров. Совершенно недопустимы в пределах опыта замкнутые понижения (западины, блюдца).
в) Обследование сорной растительности. При изучении участка необходимо определение и нанесение на план распределения сорной растительности и её характеристика, по возможности количественная.
Сильно засоренные участки, особенно с пятнами злостных сорняков (пырея, осотов и др.), могут быть использованы под опыты лишь после их предварительной очистки при помощи чистого пара, культуры пропашных, гербицидов и других агротехнических приемов борьбы с сорняками.
г) Ознакомление с предшествующей историей участка. Знание предшествующей истории участка необходимо как для установления его типичности, так и для правильного расположения на нем опыта. Материалами для изучения истории участка могут служить книги истории полей, планы севооборотов, организационные планы совхозов и колхозов, документы опытных учреждений, а при отсутствии всех этих источников — опрос местных работников.
Наиболее важные вопросы истории участка, которые должны быть выяснены:
1) предшествующие культуры;
2) применявшиеся удобрения, органические (местные) и минеральные;
3) система обработки почвы, в частности глубина вспашки;
4) уровень урожайности и колебания его в пределах участка.
Участок для опыта должен быть однородным в отношении всех перечисленных условий за последние 2—3 года, а еще лучше за последнюю ротацию севооборота.
Особенно недопустима неоднородность истории участка в отношении приемов, резко и длительно изменяющих почвенное плодородие; известкования, фосфоритования, систематического унавоживания в высоких дозах, культуры многолетних трав и т. п.
Недопустимо включение в опыт бывших ранее на участке дорог, ям, канав, стоянок скота, построек и т. п. При установлении в истории участка таких фактов необходимо точно зафиксировать на плане испорченные площади и исключить их при размещении опыта.
Знание истории участка особенно необходимо при закладке опыта без предварительного дробного учета.
При расположении опыта должно учитываться также возможное влияние ряда соседних предметов. Опыты не должны располагаться ближе 50 м от сплошного леса и 20—25 м от отдельных деревьев, ближе 40—50 м от построек (особенно жилых) и ближе 10 м от сплошных заборов и изгородей. Необходимо изолировать опыты засеянной защитной полосой в 5—10 м от прилегающих проезжих дорог.
Наиболее полное представление о пестроте почвенного плодородия участка дает дробный учет рекогносцировочного посева. Сущность его заключается в том, что участок засевается сплошь какой-либо одной культурой, урожай которой учитывается по отдельным возможно более мелким площадкам.
Приемы выравнивания пестроты участка. Для устранения пестроты участка, созданной предшествующим его использованием, применяется обычно уравнительный посев. Также, как для рекогносцировочного посева, участок уравнительного посева засевается сплошь одной культурой, при полном однообразии обработки и удобрений.
Одного года уравнительного посева часто оказывается недостаточно. При большой пестроте участка уравнительные посевы могут продолжаться 2—3 и больше лет, как с одной бессменной культурой, так и путем введения целого подготовительного (уравнительного) севооборота.
Уравнительный посев часто совмещается с рекогносцировочным.
Для уравнительных посевов можно особенно рекомендовать пропашные культуры или озимые хлеба с чистым паром, при которых выравнивание плодородия участка совмещается с очисткой его от сорняков. В качестве приема выравнивания почвенного плодородия рекомендуется иногда сплошное внесение удобрений, в частности умеренных доз навоза. Этим приемом следует пользоваться с большой осторожностью, так как при недостаточно тщательном распределении удобрений, особенно навоза, применение их ведет лишь к увеличению пестроты участка. На орошаемых землях важнейшим приемом выравнивания урожайности участка является его планировка, обеспечивающая равномерное распределение воды по площади участка.
Расположение опыта на площади. Задача рационального расположения опыта заключается в том, чтобы, наилучшим образом комбинируя величину и форму делянки, повторность опыта (число повторений) и систему расположения вариантов и повторений, обеспечить необходимую точность опыта при наименьшей затрате площади.
Прежде чем приступить к расположению опыта на площади, нужно иметь:
а) до конца продуманную и разработанную схему опыта;
б) план участка со всеми имеющимися показателями его пестроты (почвенные разности, рельеф, история участка, данные дробного учета и т. д.).
Величина делянки. С увеличением площади делянок уменьшаются разницы в их исходном плодородии, уменьшается происходящая отсюда ошибка опыта и повышается его точность. Однако увеличение площади делянки повышает точность опыта лишь до известного предела. Это объясняется удалением друг от друга сравниваемых делянок, которые могут попасть в слишком различные условия. Поэтому не следует чрезмерно увеличивать площадь делянки. Кроме необходимой точности опыта, величина делянки определяется возможностью выполнения на ней всех приемов полевой агротехники, предусмотренных схемой опыта.
Taким образом, площадь делянки не должна быть меньше того предела, за которым становится затруднительным проведение на ней необходимых полевых работ, и не должна превышать того предела, за которым ее увеличение уже не дает соответственного повышения точности. Этот оптимальный интервал будет различным, в зависимости от пестроты участка, характера опыта, опытной культуры (или набора культур) и длительности опыта.
В опытах с удобрениями минимальный допустимый размер делянок может быть меньше, чем в опытах со всякой другой тематикой (с обработкой, поливом и т. д.), так как опыты с удобрениями допускают сплошную обработку всего участка опыта и возможность проведения необходимых полевых работ определяется для опыта с удобрениями не величиной делянки, а площадью, занимаемой всем опытом.
Как правило, удлиненная форма делянки обеспечивает при равномерной площади большую точность опыта, чем квадратная. Однако при небольших делянках (меньше 50 м2) выгоднее укороченные или квадратные делянки, так как у длинных делянок слишком большой процент площади уходит на защитные полосы.
Повторность. Введение нескольких параллельных (повторных) делянок для каждого варианта опыта не только повышает его точность, но и позволяет количественно определить эту точность, т. е. величину ошибки опыта.

Повторность является обязательным приемом методики всякого полевого опыта. При одинаковом увеличении общей площади опыта введение или увеличение повторности сильнее повышает точность опыта (уменьшает ошибку), чем увеличение площади делянок.
Расположение вариантов и повторений в опыте. Все системы расположения делянок внутри опыта имеют целью наиболее полно охватить каждым вариантом пестроту опытного участка и обеспечить наибольшую сравнимость вариантов между собой и с контролем.
Основные правила рационального расположения опыта.
а) Все варианты одного повторения должны быть объединены территориально (расположены в одной менее).
б) То же рекомендуется для опыта в целом.
в) При расположении делянок опыта в один ряд одноименные делянки (повторения одного варианта) должны быть возможно больше удалены друг от друга, во всяком случае не должны находиться рядом.
г) При расположении опыта в два и более ярусов (параллельных рядов делянок) каждый ярус должен содержать одно или больше целых повторений. Одноименные делянки соседних ярусов не должны соприкасаться друг с другом.
Кроме способов расположения делянок, основанных на этих правилах, применяется случайное (рандомизированное) распределение вариантов в пределах опыта или повторения.
Число и расположение контролей. Различают обычные (бесстандартные) способы расположения контролей и стандартные. При обычных (бесстандартных) способах число контролей в опыте, как правило, одинаково со всеми другими вариантами (один контроль на повторение). При большом числе вариантов (10—12 и более) может вводиться дополнительный контроль на каждые 5—6 вариантов.
При стандартных способах число контролей (стандартов) больше, чем остальных вариантов. Контрольные (стандартные) делянки располагаются через определенное число (одну, две или больше) изучаемых (удобренных) делянок.
Повторение опыта во времени. Так как результаты каждого опыта сильно изменяются в зависимости от метеорологических условий года, необходимо повторение его в течение ряда лет, в различных метеорологических условиях Для получения устойчивых данных необходимо не менее 3—4 лет опыта.
Повторение опыта во времени возможно:
а) путем ежегодной закладки на новом месте (повторяемый однолетний опыт);
б) путем ведения опыта в севообороте, с ежегодной закладкой в определенном клину севооборота и учетом последействия (или повторного наложения) на последующих культурах (многолетний опыт в севообороте).
Опытный севооборот может быть:
а) полным (число клиньев в натуре равно числу культур севооборота);
б) неполным (число клиньев в натуре меньше числа культур севооборота).
Разбивка опыта в натуре. Разбивка опыта по составленному плану производится лентой и каким-либо угломерным инструментом (теодолитом, чаще эккером). На углах разбивки ставят колья.
Колья бывают:
а) временные, или рабочие,— на углах делянок (деревянные 25—30 см длины, 2—3 см толщины);
б) постоянные (угловые) на углах опытов или севооборотных клиньев (деревянные или железные, 50—75 см длины, 5—10 см толщины);
в) фиксировочные (реперы), вынесенные за пределы опыта с зафиксированными расстояниями до углов опыта. Служат для восстановления угловых кольев в случае их утраты (50—75 см длины, 5—10 см толщины, деревянные или железные, желательно с крестовиной для укрепления в земле).
Дороги и дорожки. Между опытами, севооборотными клиньями в многолетнем опыте, а также рядами делянок (ярусами) в многорядном опыте оставляют дороги или дорожки.
Минимальная ширина дорог и дорожек (в м):

Дороги и дорожки на опытном поле могут использоваться различно:
а) засеваться до половины теми же культурами, как и прилегающие опыты;
б) засеваться по окончании весенних работ однолетними травами (вико-овсяной смесью);
в) засеваться многолетними трапами для создания дернины;
г) содержаться в черном пару.
Защитные полосы. Для того чтобы избежать переноса удобрений с соседних делянок, использования корнями краевых растений питательных веществ с соседних делянок или дорожек, использования краевыми растениями дополнительного освещения, а также во избежание взаимного влияния друг на друга растений с двух соседних делянок, выделяют защитные полосы — края опытных делянок, не учитываемые при уборке.
Остающаяся после обрезки защитных полос центральная часть опытной делянки, которая используется для учета урожая, называется учетной делянкой.
Ширинa защитных полос должна быть не меньше 0,5 м с каждой стороны делянки в однолетних опытах и 1 л в многолетних. Защитные полосы отделяются от учетной площади бороздками, натянутой проволокой или иными способами. Выделение их производится в начале вегетационного периода. Для пропашных культур на защитные полосы выделяется определенное число рядов или борозд (1—3) с каждой стороны.
Техника полевых работ в опытах. Все приемы агротехники, за исключением тех, которые изучаются в опыте, должны осуществляться совершенно одинаково на всех делянках опыта. Для этого разработан ряд приемов и правил проведения полевых работ в опытах.
а) Обработка и посев, если они не являются изучаемыми приемами, производятся поперек делянок, через все делянки повторения или яруса.
б) He допускаются в пределах опыта поворот или остановка орудий (плугов, сеялок). Повороты орудий, а также наполнение сеялок должны производиться только па концевых дорогах.
в) He допускаются в пределах делянок свальные бугры или развальные борозды. Они пригоняются к дорожкам или границам делянок (в пределах защитных полос).
г) Для пропашных и других крупных растений число рядов и растений в рядах должно быть строго одинаковым на всех делянках опыта.
д) Все полевые работы в опытах, одинаковые для всех вариантов (вспашка, посев, полки, междурядные обработки и т. д.), должны производиться одновременно для всех вариантов, т. е. в течение одного дня для всего опыта, или при невозможности этого, для целого повторения опыта.
Правила внесения удобрений в опытах. а) Количество минеральных удобрений, вносимых на делянку, рассчитывают по содержанию питательных веществ (N, P2O5 и K2O) по следующей формуле:

Полевые опыты проводят на специально выделенном участке для определения действия удобрений на урожай растений, его качество и плодородие почвы. Это главный метод в агрономических и агрохимических исследованиях, особенно в исследованиях с удобрениями.

Полевые опыты подразделяются на несколько видов. Длительный (стационарный) опыт осуществляют на одном участке в севообороте или при бессменной культуре в течение нескольких лет (десятилетий) с систематическим наложением удобрений.

В кратковременном опыте изучают действие удобрений на урожай и качество продукции за один — три года.

Массовые опыты с удобрениями закладывают одновременно по общим схемам.

Полевые опыты могут быть однофакторными, когда выявляют действие одного фактора, и многофакторными, когда изучают влияние на растения и почву многих факторов или одного фактора при разных условиях.

Полевые производственные (крупноделяночные) опыты выполняют на больших площадях (0,5—1 га и более) по короткой схеме для получения приближенной оценки отдельных агротехнических приемов и их сочетаний.

Главное условие проведения производственных и всех полевых опытов — соблюдение методик, в том числе повторностей. Повторность опыта с удобрениями — это количество делянок с одноименными вариантами.

В обычных полевых опытах (при размере делянок 40—300 м 2 ) повторность должна быть не менее чем четырехкратная. В производственных опытах допускается трехкратная повторность. Кроме того, для специальных целей ставят микрополевые и лизиметрические полевые опыты с удобрениями. Микрополевой опыт с удобрениями занимает промежуточное положение между мелкоделяночными (обычными) полевым и вегетационным опытами. Их выполняют в больших сосудах без дна, зарытых на специальной площадке в условиях, близких к полевым (температура, увлажнение, число растений на единицу площади).

Лизиметрический полевой опыт осуществляют в условиях, близких к полевым, но при этом имеется возможность вести учет количества просочившихся осадков и определять в них питательные вещества. В таких опытах широко используют меченые удобрения для установления баланса питательных веществ в системе почва — растение.

Взаимодействие факторов — это дополнительный эффект, который получается при совместном действии двух или нескольких факторов.

Полный факториальный эксперимент и выборки. Эксперимент, в котором каждая доза одного из факторов сочетается со всеми дозами остальных, т. е. когда осуществлены все сочетания испытуемых доз факторов, называют полным факториальным экспериментом.

Классическая восьмерная схема относится к плану полных факториальных схем многофакторных опытов. Здесь осуществлены все сочетания испытуемых в опыте доз факторов. Каждый из факторов N, Р и К в данном случае имеет две дозы 0 и 1 (отсутствие его или наличие в определенной дозе, которая для каждого из них может быть самостоятельной). Количество вариантов здесь выражает произведение 2X2X2=8, где число сомножителей определяет число факторов (3), а каждый из сомножителей указывает на число градаций данного фактора. Если те же три фактора N, Р и К будут иметь по три градации (дозы 0, 1, 2), то факториальный опыт будет изображаться формулой 3X3X3 и иметь 27 вариантов.

Если еще раз увеличить число доз, взяв четыре дозы 0, 1, 2, 3, то число вариантов возрастает до 4X4X4 = 64, при пяти дозах оно будет 5x5x5=125 и т. д., т. е. число вариантов по мере увеличения числа доз будет прогрессивно возрастать. Начиная с некоторого момента, практическое осуществление таких опытов в полевых условиях становится невозможным. Вместе с тем число точек (доз), необходимых для построения достаточно надежных кривых действия факторов, должно быть не менее пяти. Противоречие между этим требованием и многовариантностью опыта разрешается путем перехода к неполным факториальным схемам, которые конструируются как определенная комбинация более элементарных полных схем или как специальные выборки из полных факториальиых схем. Такие схемы содержат меньшее число вариантов, но равномерно охватывают всю область взятых для изучения возрастающих доз удобрений.

Кодирование вариантов. В факториальном опыте применяют специальную символику. Для этого устанавливают определенный порядок факторов. В опытах с удобрениями берут общепринятый порядок отдельных видов удобрений N, Р, К. Эти символы не записывают, а на их место ставят цифры, обозначающие дозы в условных единицах (которые для разных видов удобрений могут быть различными).

Различия между блоками определяются взаимодействиями высшего порядка (в данном случае тройным), которые незначительны и практически приравниваются к нулю. В связи с особой группировкой вариантов средние урожаи по каждому блоку теоретически должны быть близки между собой. Однако в полевых условиях это равенство нарушается из-за различия плодородия почвы блоков. Метод блоков позволяет контролировать различия и исключать их из общего варьирования путем корректировки урожайных данных.

При планировании опытов в зависимости от конструкции схемы блокировка выполняется в одном или двух направлениях. В тех случаях, когда опыту придается форма квадрата, блокировка идет в двух направлениях — в горизонтальном (блоки-строки) и вертикальном (блоки-столбцы), что позволяет учесть изменение плодородия почвы в двух направлениях.

Программа многофакторного опыта должна составляться с учетом осуществления комплексных исследований по влиянию возрастающих доз удобрений на величину урожая, химический состав растений, формирование качества сельскохозяйственной продукции (физические, химические, технологические свойства и т. д.), изменение агрохимических свойств почвы и других вопросов. Это связано с тем, что при увеличении доз удобрений наблюдаются явления, которые ранее при низких дозах не проявлялись и не имели существенного значения.

Чтобы получить надежные для практического использования производственные функции, исследования по влиянию удобрений на урожай и качество продукции, свойства почвы (в длительных опытах) должны выполняться на всех вариантах опыта. Учитывая особенности планирования факториальных опытов с достаточно большим числом градаций доз, влияние удобрений на величину урожая изучается в двух-трех повторениях опыта. Влияние удобрений на различные показатели качества продукции и агрохимические свойства почвы изучают на всех вариантах одного повторения опыта, что становится возможным из-за определенного характера связей между этими показателями и дозами удобрений.

Математическая форма зависимостей показателей качества продукции и агрохимических свойств почвы от доз удобрений, как правило, относительно проста. Уравнения включают коэффициенты, отражающие действие не всех видов удобрений, и часто не содержат коэффициентов, характеризующих их взаимодействие. Например, если содержание белка в зерне озимой пшеницы существенно зависит от доз азота и не зависит от доз фосфора и калия, то при математической обработке экспериментальных данных происходит суммирование результатов по всем дозам фосфора и калия. Благодаря такому характеру зависимостей показателя от доз отдельных видов удобрений происходит как бы автоматическое увеличение повторности наблюдений. При этом повышается точность характеристики изучаемого показателя.

В том случае, если в задачу сопутствующих исследований не входит разработка производственной функции, исследования проводят на отдельных вариантах в зависимости от изучаемого вопроса. Причем выборка из схемы должна быть сделана с таким расчетом, чтобы ее можно было обработать статистическими методами.

Значение любого сельскохозяйственного опыта состоит в том, что он позволяет выявить эффективность одного или нескольких приемов возделывания сельскохозяйственных культур в конкретных почвенно-климатических условиях. В агрохимических полевых опытах изучается влияние видов, форм, доз, сроков, способов внесения удобрений и химических мелиорантов на рост, развитие, урожайность сельскохозяйственных культур и их качество.

Полевой опыт включает в качестве объекта для изучения растения и факторы, влияющие на рост, развитие, урожайность и качество сельскохозяйственных культур в конкретных почвенно-климатических условиях.

Полевой агрохимический опыт – это метод изучения жизни растений на специально выделенном участке, на определенной почвенной разности, выровненном по плодородию в целях установления эффективности удобрений и химических мелиорантов.

Агрохимические полевые опыты сопровождаются сопутствующими исследованиями почв и растений. С их помощью можно глубоко выяснить причины положительного или отрицательного воздействия удобрений на урожайность и качество возделываемых культур.

Полевой опыт является биологическим методом, так как главным фактором урожая служит само растение. Основные факторы жизни растений – свет, тепло, влага, воздух и питательные вещества. Повысить урожайность можно, если изменить соотношение этих факторов. К выявлению действия этих факторов на растения в конкретных почвенно-климатических условиях и сводится полевой опыт.

Схема полевого опыта – перечень вариантов, входящих в него и сравниваемых между собой. В опытах с удобрениями вариантом сравнения является вариант без удобрений (абсолютный контроль). Схема опыта без контрольного варианта не позволяет оценить эффективность удобрений на той или иной почве, а также судить о ее плодородии.

Вариант опыта – один или несколько приемов, поставленных на изучение, осуществляемых на одной или нескольких делянках. Один из вариантов схемы опыта, в котором нет изучаемых приемов, называют абсолютным контролем или контрольным. С ним сравнивают результаты всех других вариантов, поставленных на изучение, и результативность выражают прибавками (в ц/га, т/га, % ).

Опытная делянка – элементарная часть опытного участка определенного размера и формы, на которой осуществляют агротехнический прием, поставленный на изучение согласно принятой схеме. В соответствии с требованиями методики полевого опыта на всех делянках одинаково проводят все агротехнические приемы, кроме изучаемого.

Повторность опыта в пространстве – число одноименных делянок каждого вариантов. Площадь опытного участка с полным набором вариантов, размещенных на делянках, называют повторением.

Схематический план – размещение всех вариантов опыта на чертеже с указанием площади делянок, формы, защитных полос и повторений. Схематический план вносят в полевой журнал, и он является необходимым документом при разбивке и восстановлении полевого опыта на опытном участке.

В основе полевого опыта лежит логический метод разницы - принцип единственного различия, т.е. необходимость изменения какого-либо одного фактора при обязательном тождестве остальных. При постановке полевого опыта полностью устранить один из пяти факторов невозможно, так как растение может погибнуть. Изменяя один или несколько факторов, например условия питания и влажность почвы, нужно стремиться к тому, чтобы остальные – свет, тепло, воздух – оставались одинаковыми во всех вариантах опыта. В полевых условиях соблюсти принцип единственного различия трудно, так как в природе ни один из факторов не является изолированным, все они тесно взаимосвязаны. Например, при изменении условий питания меняются химический состав почвы, водно-физические свойства ее, воздушный режим окружающей среды и т.д. В опытах с удобрениями принцип единственного различия предусматривает соблюдение одинаковых агротехнических приемов.

Основное требование к полевому опыту – соблюдение типичности. Типичность подразделяется на природную и организационно-хозяйственную. Требование к природной типичности опыта заключается в том, что результаты полевого опыта, полученные на определенной почвенной разности какого-либо региона, должны быть использованы на практике только в этом регионе.

Требование к организационно-хозяйственной типичности опыта предусматривает использование полученных результатов только в тех хозяйствах, которые схожи как по плодородию почв, так и по экономическим показателям.

Качество полевого опыта – одно из основных требований, которое определяется точностью количественных результатов. Оценку точности полученных результатов опыта проводят математически с использованием вариационной статистики. В зависимости от цели, назначения и места проведения опытов требования к точности неодинаковые.

Виды полевых опытов

Задачей агрохимического полевого опыта является разработка эффективных приемов использования удобрений и средств химической мелиорации для получения высоких и устойчивых урожаев хорошего качества. Эффективность удобрений зависит от типа почв, распределения осадков за вегетационный период, видов, форм, сроков и способов внесения и заделки в почву. В практике научно-исследовательских учреждений сложились разные виды полевых опытов, различающиеся между собой по своим задачам и методике их проведения.

Классификацией полевых опытов занимались многие ученые в 30-е годы XX в. Предложенные А.Н. Лебедянцевым и Б.Н.Рождественским классификации практически в неизменном виде применяют и в настоящее время.

По месту проведения и цели, полевые опыты подразделяются на стационарные и производственные. Стационарные опыты закладывают на постоянных участках землепользования научно-исследовательских учреждений. Цель таких опытов – выявление действия удобрений на урожайность и качество сельскохозяйственных растений, определение трансформации питательных веществ почвы и удобрений, значение других факторов, приемов возделывания культур, отзывчивость сортов на удобрения и др. К проведению и методике закладки стационарного опыта предъявляют строгие требования: предварительное всестороннее изучение плодородия почвы, выбор площади, направления, формы делянок и числа повторений, севооборотов, принятых в регионе и др.

В стационарных опытах большое внимание уделяют построению схематического плана и распределению вариантов и повторностей. Границы полей стационарных опытов фиксируют реперами. Оптимальная общая площадь делянки в таких опытах 100-250 м 2 , учетная – 80-150 м 2 . Результаты стационарных опытов, выводы и рекомендации по ним используют в хозяйствах, типичных по почвенно-климатическим и организационно-хозяйственным условиям.

Производственные опыты закладываются в условиях колхозов, совхозов, фермерских хозяйств как научно-исследовательские учреждения, так и специалисты хозяйств. В этих опытах еще раз проверяют надежность выводов и рекомендаций, полученных в стационарных опытах. Площадь делянки может составлять от 500 – 5000 м 2 . К производственным опытам предъявляют мене строгие требования. В них до минимума сведены сопутствующие исследования, в большинстве случаев ограничиваются анализом почв до закладки опытов и определения структуры урожайности. Анализы растительных проб во время вегетации не проводят, но выбор земельного участка, фиксация границ делянок и всего опыта, внесение удобрений, обработка почвы, посев, посадка, уход за растениями должны соответствовать требованиям методики полевого опыта.

В зависимости от цели исследований стационарные опыты подразделяют на основные стационарные опыты подразделяют на основные и предварительные:

-основные опыты проводят научные учреждения по детально разработанным программам на длительное время. В отношении методики закладки и проведения к ним предъявляют строгие требования: предварительное всестороннее изучение участка, его однородность по плодородию, соблюдение повторностей, соблюдение севооборота, получение высокой точности.

-предварительные опыты носят ориентировочный, вспомогательный характер. Их закладывают на небольшой срок, вне севооборота, и они служат основной для разработки схем и программ основных опытов. В них не планируют проведение сопутствующих исследований, а ограничиваются лишь данными урожайности.

Основные и предварительные опыты в зависимости от количества изучаемых факторов, длительности изучения, охвата объектов, места проведения подразделяются на: однофакторные и многофакторные, однолетние и многолетние, единичные и массовые.

Методика и техника полевого опыта

Участок, отводимый под полевой опыт, должен соответствовать основному требованию - типичности по почвенно-климатическим условиям и однородности по плодородию, а также размещению делянок такой площади и формы, которые могли бы позволить проводить все агротехнические мероприятия с помощью механизации при минимальных затратах ручного труда.

Первоначальным этапом работы при закладке полевого опыта является проведение почвенного обследования. Его цель – определение почвенной разновидности участка, его границ естественного и искусственного плодородия почвы. При почвенном обследовании нельзя ограничиваться отбором почвенных проб только с пахотного слоя. На площади 1 га закладывают разрез, по нему дают морфологическое описание генетических горизонтов и отбирают образцы, как по горизонтам, так и послойно через 10 см по всему профилю. В образцах перед закладкой опыта определяют гумус, валовое содержание азота, фосфора, калия, магния, кальция, тяжелых металлов, подвижные формы элементов питания, водные, физико-химические показатели, кислотность, гранулометрический состав, глубину залегания карбонатов.

Выбор участка

При выборе участка для отдельного опыта нужно стремиться к его возможно большей однородности.

Рельеф. При выборе участка под опыт обращают внимание на его выравненность, чтобы на нем все варианты опыта находились в одинаковых условиях освещенности, плодородия почвы, обеспеченности влагой.

Наличие ровной поверхности — одно из основных условий пригодности участка для опыта. При постановке опытов на склонах делянки, расположенные в различных частях склона, попадают в неодинаковые почвенные условия и условия увлажнения. При значительном склоне возможен, кроме того, смыв почвы и внесенных удобрений с верхних делянок на нижние.

История полей. Севооборот, система обработки и особенно степень предшествующей внесений навоза и минеральных удобрений определяют типичность опытного участка для обслуживаемого района не в меньшей степени, чем природные условия. Большое значение имеет предшествующая история также и в отношении однородности опытного участка.

Специальная подготовка участка для постановки опытов обычно проводится лишь в условиях стационарного опытного поля. Подготовка участка включает две самостоятельные задачи: выравнивание неодинакового плодородия участка при помощи одного или нескольких сплошных по всему участку, так называемых уравнительных посевов и изучение распределения на площади участка исходной пестроты почвенного плодородия путем дробного учета рекогносцировочных или разведочных посевов.

Кроме выравнивания пестроты участка, уравнительные посевы могут иметь еще одну важную, но обычно забываемую задачу: доведение плодородия и окультуренности участка до заданного уровня. Подготовку опытного участка проведением уравнительных посевов следует считать обязательным приемом для любых опытов, закладываемых как в стационарных условиях, чтобы обеспечить получение достоверных по существу и точных результатов.

Некоторые случаи специальной подготовки участка. Помимо перечисленных общих приемов подготовки участков для опыта, возможны некоторые специальные приемы подготовки, связанные с задачами опыта или с особенностями самого участка. Так, в опытах с орошаемыми культурами необходимым приемом подготовки является планировка участка, обеспечивающая равномерность орошения делянок и возможность тщательной регулировки и учета распределения воды между делянками.

Так как планировка, т. е. снятие части пахотного слоя в одних местах и подсыпка в других, сама по себе служит источником пестроты плодородия, особенно в первые годы после ее осуществления, то дополнительным требованием при выборе участка для опытов с орошаемыми культурами является рельеф, позволяющий ограничиться минимальной планировкой.

Рекогносцировочные посевы и дробный учет. Сущность дробного учета заключается в том, что участок засевается сплошь какой-либо культурой, которая учитывается по отдельным, возможно более мелким, площадкам. Таким образом, устанавливается пестрота плодородия внутри опытного участка. Для рекогносцировочного посева чаще всего используют зерновые. Полученная сетка урожайности дает представление о пестроте плодородия данного участка, служит для установления размера, формы, величины делянок и их повторности. При рекогносцировочных посевах необходимо строго проводить одни и те же агротехнические приемы (одновременность и одинаковая глубина обработки почвы, одинаковые посевные качества семян и др.) на всем участке. Для создания более однородного фона и очистки поля от сорняков за год до посева рекогносцировочного фона и очистки поля отводят под пар.

Во время вегетации растений рекогносцировочного посева проводят наблюдения за ростом и развитием растений. Отмечают засоренность, нарушения в развитии растений в результате энто- и фитоповреждений.

В период созревания урожай убирают с каждой площадки и учитывают прямым методом. После учета урожайности весь цифровой материал наносят на схематический план рекогносцировочного посева. При соблюдении основного требования – принципа единственного различия - урожайность на площадках будет зависеть только от одного фактора: почвенного плодородия. Как бы тщательно ни проводили обмолот и учет урожайности, погрешностей не избежать. Поэтому близкие по урожайности площадки группируют и заштриховывают в соответствии с величиной урожайности, в результате на плане хорошо просматривается характер пестроты плодородия. В зависимости от погодных условий урожайность на площадках может значительно колебаться, но общий характер её изменчивости остается постоянным. После построения схематического плана выявляется общая картина и определяется какая часть участка будет выбрана под закладку опыта. Более точное представление о пестроте почвенного плодородия можно получить на основании обработки данных урожая с площадок методом вариационной статистики.

Таким образом, данные рекогносцировочного посева позволяют выявить пестроту почвенного плодородия, определить площадь для будущего опыта, размеры делянок, их форму и расположение. Рекогносцировочные посевы и учет урожайности на малых делянках, дальнейшая математическая обработка и группировка по блокам – обязательные приемы при постановке длительных стационарных опытов.

Размер делянок в опыте зависит также от темы, вида растений, сельскохозяйственной техники. При постановке полевых опытов с удобрениями большинство исследователей выбирают минимальную площадь делянки, позволяющую вести посев и посадку, уход за растениями, уборку и учет урожайности с помощью техники, т.е. такую площадь, на которой ручной труд сводится к минимуму. Для зерновых, зернобобовых, многолетние и однолетних трав учетная площадь делянки может быть от 50 до 200 м 2 , для картофеля, кукурузы, подсолнечника, капусты – 80-150, редьки, редиса, лука, моркови, петрушки, гороха, перца – 10-30, огурца, томата, капусты, свеклы, баклажана – 20-50, арбуза, тыквы, дыни – 100-150 м 2 .

При выборе площади делянки немаловажное значение имеет схема опыта. При большом количестве вариантов и необходимой повторности, а в связи с этим большой площади опытного участка посевную площадь делянки приходится уменьшать.

Немаловажное значение имеет форма делянки. Установлено, что при удлиненной форме увеличивается точность опыта и снижается коэффициент вариации. К тому же длинные делянки удобнее, если на них планируется разная обработка почвы или внесение различных форм и доз удобрений комбинированными сеялками. При удлиненной форме коэффициент вариации ниже, чем при той же площади, но квадратной формы.

Кроме величины, формы и направления делянок на точность опыта влияет увеличение повторности делянок. Такая закономерность объясняется лучшим охватом пространственной пестроты участка и более удобным ведением контроля за всеми видами работ.

Читайте также: