Основные элементы методики проведения полевого опыта

Под методикой полевого опыта понимают совокупность слагающих ее элементов: число вариантов, площадь делянок, их форма, продолжительность опыта, повторность, схема размещения повторений делянок и вариантов на площади, способ учета урожая и организация опыта во времени.

Число вариантов в схеме зависит от темы и цели опыта. Чем больше вариантов, тем большая площадь нужна для опыта, а следовательно, тем больше вероятность неоднородности почвенного плодородия, а значит, и увеличения ошибки опыта. Поэтому схемой опыта должно предусматриваться оптимальное число вариантов, обычно не больше 12–15. Опыты с большим числом вариантов требуют специальных, более сложных методов постановки.

Размер делянок зависит от цели опыта, условий его проведения и культуры. В стационарных опытах делянки обычно больше, чем в краткосрочных, чтобы при необходимости можно было разделить их на две-три части и ввести новые варианты.

Каких-либо нормативов для определения размеров делянок нет, величина их устанавливается для каждого конкретного опыта. Опыты с культурами сплошного сева обычно закладывают на делянках площадью 50–100 м², со льном – 25–50 м², с пропашными культурами – 100–200 м². В стационарных опытах делянки больше – 200–300 м². Только при проведении полевых опытов в системе государственной агрохимической службы размер делянок регламентируется: для зерновых и зернобобовых культур общая площадь делянки – 120–200 м², пропашных культур –100–150 м².

Различают общую (посевную) и учетную площади делянки (рис. 15.1). Площадь делянки, включающая защитные полосы, называется общей (посевной). На общую площадь делянки рассчитывают и вносят удобрения, планируют работы по обработке, севу и уходу за посевами. Площадь, с которой учитывается урожай, называют учетной. Она меньше общей площади делянки на площадь защитных полос, которые обычно убираются раньше и в учете урожайности не участвуют.

Рис. 15.1. Общая и учетная площадь делянки: ABCD и DCEF – общая площадь делянки

(120 м²); abсd и d'c'ef – учетная площадь (75 м²).

Опытные делянки должны иметь боковые и торцевые (концевые) защитные полосы. Боковые (вдоль длинной стороны делянки) выделяют, чтобы исключить влияние соседних делянок (перенос почвы при обработке, удобрений при внесении и др.), торцевые – чтобы предохранить учетную площадь делянки от случайных влияний. В опытах с зерновыми и зернобобовыми культурами, льном, коноплей, однолетними и многолетними травами ширина защитных полос не менее 0,5–1 м, с пропашными и овощными культурами в зависимости от ширины междурядий – 0,7–2 м, сдвоенная защитная полоса между опытными делянками – соответственно 1–2 и 1,4–4 м.

Кроме защитной полосы делянки выделяют защитную полосу вокруг всего опытного участка (5–10 м), которая не входит в площадь делянок. Для разворота делянки выделяют защитные полосы шириной не менее 5 м.

Наиболее удобна прямоугольная форма делянки с отношением ширины к длине 1:5–10 – так полнее охватывается пестрота почвенного плодородия, а значит, достигается большая достоверность опыта. Вытянутые делянки (1:15–20) предпочтительнее, если каждую делянку обрабатывают и засевают отдельно (при изучении способов внесения удобрений). Особенно удобны делянки вытянутой формы, если плодородие или свойства почвы изменяются в определенном направлении. Недостатком «вытянутых» делянок является большой периметр – это увеличивает площадь защитных полос и снижает точность опыта. Вытянутая форма используется при площади делянок не менее 50 м². При меньших размерах делянки (10–20 м²) удобнее квадратная форма. Повышение точности опыта и снижение коэффициента вариации в этом случае достигается увеличением повторности.

Когда агротехнические работы выполняются на каждой делянке отдельно, а также в опытах с пропашными культурами ширина делянки должна быть кратной ширине захвата сельскохозяйственных машин (числу рядков для пропашной культуры).

Достоверность опыта во многом зависит от его повторности во времени и на территории. Территориальная повторностъ позволяет нивелировать влияние пестроты почвенного плодородия на его результаты. Чем больше повторность, тем меньше ошибка опыта. В практике опытного дела чаще используется четырехкратная повторность, шести – восьмикратную повторность применяют в мелкоделяночных опытах и на невыравненных по плодородию земельных участках. Так как результаты полевых опытов зависят от погодных условий, их повторяют во времени. В зависимости от темы исследований опыты могут быть краткосрочными (не менее 3 лет) и длительными (более одной ротации севооборота).

Варианты опытов обычно компонуют по повторениям. Повторение – часть площади опытного участка, включающая все варианты схемы опыта. Тем самым повторение можно рассматривать как миниатюрный опыт, позволяющий сравнивать входящие в него варианты. Такое расположение вариантов называют организованными повторениями. В практике опытного дела оно наиболее распространено.

Варианты могут размещаться на земельном участке случайно, без территориального объединения в повторения. Такое размещение называют неорганизованными повторениями, или полной рендомизацией. Такое размещение можно использовать только при проведении небольших опытов на выравненных по плодородию почвы земельных участках.

Рис. 15.2. Сплошное 1 и разбросанное 2 расположение шести повторений в опыте.

Рис. 15.3. Систематическое расположение вариантов и повторений в опыте: а – однорядное последовательное; б – двухрядное; в – многорядное ступенчатое; 1–8 – номера вариантов, I–IV – повторений опытов.

Оптимальная форма территории, отведенной для опыта, – близкая к квадрату, так как при любом расположении делянок расстояние между вариантами в этом случае наименьшее.

В полевых опытах с удобрениями размещение повторений может быть сплошным и разбросанным. При сплошном размещении повторения соседствуют друг с другом, при разбросанном они располагаются по одному или по нескольку в различных частях поля и опытный участок не имеет общей границы (рис. 15.2.). Второй способ чаще вынужденный, к нему прибегают, если нет земельного участка, на котором можно было бы разместить все повторения.

Повторения можно располагать в один, два и более рядов (рис. 15.3). В один ряд они идут, если невелико число вариантов, а также при изучении способов внесения удобрений, при равномерном изменении плодородия участка (делянки располагают в направлении изменения свойств почвы). Двухрядное (двухъярусное) и многорядное (ярусное) расположение повторений используют при большом числе вариантов и делянок в опыте и сравнительно небольшом размере делянок.

Расположение делянок (вариантов) внутри каждого повторения может быть систематическим и случайным (рендомизированным). В первом случае варианты внутри повторений размещают в установленном экспериментатором порядке. При размещении повторений в один ряд чаще варианты располагают последовательно (рис. 15.3,а), а при двух- и многорядном расположении повторений варианты располагают либо ступенчато, либо в шахматном порядке или другим способом. Однако в любом случае нельзя размещать по соседству одинаковые варианты.

Случайно, или рендомизированно, варианты в повторении располагают по жребию или по таблицам случайных чисел. Многие исследователи считают, что рендомизированное размещение дает более объективную информацию, так как все методы вариационного анализа основаны на принципе случайного отбора. Из случайных способов размещения вариантов наиболее распространен метод случайных, блоков или повторений (рис. 15.4) и метод латинского квадрата (рис. 15.5). При размещении вариантов случайными блоками число блоков определяется повторностью опыта, а в каждом блоке варианты располагаются по жребию.

Рис. 15.4. Размещение вариантов методом случайных блоков

(1–4 – варианты опытов, I–VI – повторности).

Рис. 15.5. Размещение вариантов методом латинского квадрата:

а – систематическое; б – рендомизировашюе.

При методе латинского квадрата число повторений (n) равно числу вариантов (ℓ), а общее число делянок – квадрату числа повторений (n²). Этот метод используют при числе вариантов от 4 до 8. Земельный участок квадратной или прямоугольной формы разбивают по горизонтали и вертикали на столько рядов и столбцов, сколько вариантов в опыте. Расположение делянок методом латинского квадрата в значительной мере устраняет влияние постепенного изменения плодородия почвы опытного участка по двум перпендикулярным направлениям.