Особенности выполнения полевых работ в опыте

1. Соблюдение принципа единственного различия. Все факторы кроме исследуемого должны быть в опыте одинаковыми.

2. Одновременное и своевременное проведение всех запланированных технологических агроприемов на всех делянках полевого опыта.

3. Высококачественное проведение всех полевых работ в опыте, для обеспечения оптимальных условий для вычленения эффекта действия исследуемого фактора.

4. Агротехнический фон (сумма элементов агротехники, конкретная технология выращивания исследуемой культуры, на фоне которой изучают эффективность всех вариантов в конкретном опыте от начала до конца) должен быть более высоким, чем в условиях производства. Основное задание агрофона – обеспечить объективную оценку (агротехническую и экономическую) изучаемых агроприёмов. На низком агрофоне нельзя проводить опыты для оценки перспективных сортов культур. Условия агрофона должны быть типичными и пригодными для конкретного опыта.

5. Внесение удобрений для создания агрофона, или для изучения их в опыте, необходимо равномерно вносить на площади в сжатые сроки и сразу заделать в почву. Пример расчета доз удобрений на делянку опыта для варианта N₆₀P₄₀K₄₀ такой: масса аммиачной селитры (содержание азота 34% д.в.) на делянку площадью 150 м² составит 60 × 150

                                                  М_N =               = 2,647 кг.

                            100 × 34

Масса гранулированного суперфосфата составит 

                         40 × 150

                                                  М_N =               = 3,000 кг.

                          100 × 20

Масса калийной соли составит соответственно

                     40 × 150

                                                  М_N =                 = 1,500 кг.

                      100 × 40

Расчеты делают на всю опытную делянку, а не только на её учетную часть. Навески удобрений массой менее 1 кг берут с точностью до 1 г, массой 1-10 кг – 10 г, а более 10 кг – 100 г. Перед внесением минеральные удобрения необходимо тщательно измельчить и просеять. Если опытные делянки большого размера или когда удобрения в опыте не изучаются, а являются фоном, то их лучше вносить на делянки механизировано туковой сеялкой, что позволяет более равномерно распределить удобрения на всей площади опыта с одинаковой глубиной заделки в почву.

Органичные удобрения перед несением хорошо перемешивают и равномерно распределяют по всей площади. Нельзя оставлять навоз на делянках в кучах более 1 дня.

6. Обработка почвы. Если обработка почвы не является изучаемым фактором, то она должна быть однородной, одновременной и высококачественной на всех делянках опыта. Вспашку и другие приемы обработки почвы следует проводить через все делянки повторности перпендикулярно к их длинным сторонам. В опытах применяют загонную вспашку только в одну сторону, чтобы не было свальных гребней и развальных борозд. Орудия обработки должны разворачиваться за пределами делянок – на защитных полосах (ширина не менее 2 м) или полевых дорогах.

7. Посев и посадка. Если посев не является исследуемым фактором в опыте, то его проводят в соответствии с научными рекомендациями для региона, одновременно в сжатые сроки с одинаковым качеством работ на всех делянках опыта в перпендикулярном направлении к длинным сторонам делянок. I проход делают по туго натянутому шнуру. Высевающие аппараты сеялки необходимо включать за 1-1,5 метра до начала делянки и выключать за пределами опыта. При изучении нормы высева, её лучше устанавливать по числу всхожих семян, а не по массе. Весовую норму рассчитывают по формуле Н_в = Н_шт. × а, где Н_в – весовая норма семян, кг/га, Н_шт. – норма высева семян, млн. шт./га; а – масса 1000 семян, г.

8. Уход за растениями. Все работы по уходу за растениями выполняют своевременно, одновременно, тщательно и однообразно. После появления всходов осматривают опытные посевы и устанавливают равномерность посева, наличие огрехов, просевов или загущенных рядков. При необходимости прореживают загущенные или подсевают изреженные посевы, предварительно намоченными семенами. После появления всходов по шнуру нарезают концевые защитки (длиной 2-5 м), а между соседними делянками – боковые защитки шириной 1-2 м; поновляют боковые границы делянок, своевременно расставляют колышки, этикетки, трафареты. Прополку (химическую или ручную), междурядную обработку, подкормку и т.д. проводят совершенно одинаково и в сжатые сроки на всех делянках опыта. Мероприятия по химической защите посевов также необходимо проводить вне севооборота и соседних площадях, в те же сроки, что и на опытных делянках. Дороги и дорожки поддерживают в чистом от сорняков состоянии на всем протяжении проведения опыта.

 

Лекция №4 по «ОНИ»

Тема. Планирование наблюдений и учетов в полевом опыте.

1. Основные требования к наблюдениям и учетам в полевом опыте. Виды наблюдений.

2. Принципы планирования и сроки проведения наблюдений и учетов.

3. Принципы определения и планирования объема выборки при изучении совокупности в исследованиях.

4. Классификация, характеристика и перечень обязательных планируемых наблюдений, учетов и анализов в полевых опытах по изучению основных вопросов агрономии.

 

1. Программа исследований позволяет установить причины изменения величины урожая. Цель и программа любого полевого эксперимента предусматривает и дает возможность воспроизводства и получения аналогичных результатов опыта в условиях с.-х. производства, для дальнейшего повышения продуктивности земледелия и урожайности возделываемых культур.

Урожай является главнейшим показателем результатов опыта – это итог от взаимодействия растения с факторами жизни (условиями внешней среды).

Чтобы установить пути формирования урожая полевые опыты необходимо сопровождать проведением однократных и периодических количественных и качественных наблюдений, как за самими растениями, так и за факторами жизни и условиями внешней среды.

При разработке программы полевых и лабораторных исследований, экспериментатор должен решить следующие вопросы:

- какие наблюдения, учеты и анализы необходимо включить в программу, их целенаправленность;

- сроки проведения учетов и наблюдений;

- определить оптимальный объем выборок (проб);

- обеспечить представительность отбираемых выборок.

Опыт должен сопровождаться не стандартным набором наблюдений, а теми, без которых нельзя понять изучаемое явление и объяснить получение тех или иных прибавок урожая или характер изменения его качества.

2. Сроки и периодичность проведения наблюдений и учетов определяются целью исследования, техническими возможностями и уточняются в каждом конкретном случае. Для характеристики агрофизических свойств почвы исследования лучше проводить в период роста культурных растений, а при учете общего количества растительных остатков, засоренности почвы семенами сорных растений и показателей агрохимической характеристики почвы целесообразно пробы почвы брать рано весной (до посева) и осенью (после уборки урожая).

Сроки наблюдений и отбора приурочивают к наступлению очередных фенологических фаз развития растений или проводят наблюдения через определенный период – еженедельно, подекадно, один или два раза в месяц. Чем дольше протекает процесс, тем больше может быть интервал между наблюдениями. Иногда, соответственно задачам эксперимента, наблюдения проводят до и после выпадения атмосферных осадков, до и после проведения запланированных в опыте агроприёмов, до посева и после уборки урожая …

Наиболее ответственные наблюдения проводят с интервалами в 1-2 недели, а при необходимости и чаще, но с таким расчетом, чтобы за весь период исследования имелось не менее 4-5 дат. Желательно получить такой ряд значений, который позволил бы построить эмпирическую (кривую) изучаемого процесса во времени.

При исследовании динамики какого-либо процесса, лучше установить календарные сроки для взятия образцов, проведения очередных наблюдений и учетов, отделенных друг от друга равными промежутками времени, строго не приурачивая их к фазам развития растений (в этом случае можно легко установить его напряженность для любого момента времени). Например, при изучении динамики накопления массы зерновки в период созревания озимой пшеницы, образцы зерна необходимо отбирать через каждые 5-7 дней.

Количество образцов (проб), мест отбора на опытных делянках должно быть таким, чтобы обеспечить достаточно высокую точность учетов и наблюдений. В опытах с зерновыми культурами Доспехов Б.А. (1985) рекомендует отбирать 6-8 проб на делянке площадью менее 100 м², 8-12 проб на делянке площадью 100-200 м², и 15-20 проб на делянке площадью более 200 м². Во всех случаях число учетных единиц растений, проб почвы, замеров глубины обработки почвы, площадок для подсчета культурных и сорных растений и т.д. – должно быть достаточным, чтобы охватить всю внутриделяночную вариабельность, варьирование.

Образцы отбираются таким методом, который предотвращает появление систематических ошибок – методом рендомизации или случайным отбором. При этом наблюдатель обеспечивает равную вероятность для всех объектов попасть в выборку, а не подбирает «типичные», по его представлениям пробы. Именно независимым от наблюдателя, рендомизированным, случайным отбором единиц наблюдений в выборку достигается её представительность. А выбор «типичного» образца и т.д., всегда объективен и данные, полученные на основе такой нерепрезентативной выборки, характеризуют только собранный материал, а не совокупность, подлежащую обследованию; поэтому получается искаженная, смещенная выборка и собранный материал нельзя подвергать статистической обработке.

Планирование объема выборки.

Количественная изменчивость. Объем выборки количественной изменчивости – это число объектов исследований, которые берут для проведения учетов и наблюдений. Выборкой могут быть количество колосков, корнеплодов, листьев, стеблей и т.д., которые учитываются на растении. Ними также могут быть образцы почвы с разных участков опытной делянки для анализа физических или химических свойств.

Задача выборочного метода – при минимальном, но достаточном объеме выборки со всей совокупности объекта получить максимально полную и объективную информацию.

Для оптимизации объема выборки (n) – количества наблюдений, обеспечивающих получение статистически достоверных результатов при конкретном уровне вероятности, предлагается cледующая формула
	V n = t095^2 [                ]^2,          S , %

где  t₀₉₅ – стандартное значение критерия Стьюдента;

  V – коэффициент вариации;

  S _{, %} - допустимая ошибка опыта, %.

Если таблицы значений критерия Стьюдента под рукой нет, то приблизительное значение критерия Стьюдента можно найти по следующей формуле                            t₀₉₅ = 2 + n / n,

где n – фактический объем выборки (повторность);

n - число степеней свободы (n = n – 1).

Для больших выборок (n > 30) значение t является постоянным и равно t₀₉₅ = 2, t₀₉₉  = 2,6.

Если V не превышает 10%, то варьирование плодородия почвы незначительное, если 10 < V < 20%, то варьирование среднее и если коэффициент вариации > 20%, то варьирование сильное.

Значение относительной ошибки (S _{, %}) выбирает сам исследователь в зависимости от запланированной точности исследований. Если планируется очень высокая точность исследований, то S _,% берут 2-3%; если нужна средняя точность, то S _,% берут 5-6%. В большинстве полевых опытов допустимое значение относительной ошибки опыта (S _,%) не более 7%.

Коэффициент вариации (V) находят по формуле       V =   S × 100

                                                                                          

где S – стандартное отклонение данного вариационного ряда;

    - среднее арифметическое этого же ряда.

 

Ближайшее значение стандартного отклонения находят по формуле

                                              X_max - X_min

                                  S  =                   ,

                                                     6

где Х_max и Х_min максимальные и минимальные значения показателя конкретного вариационного ряда; 6 - постоянное число.

Приближенное значение средней арифметической можно вычислить последующей формуле            (Х_max - X_min)    

                                      =                 .

                                                    2

Качественная изменчивость. Количество больных и здоровых растений, поврежденных вредителями и морозами и не поврежденных, является показателем качественной (альтернативной) изменчивости.Объем выборки для качественной изменчивости также оптимизируют для конкретной формуле. Введем такие обозначения: N – общее количество объектов (растений, плодов, листьев и.т.д.), взятых для исследования, n – количество объектов с данным признаком – поврежденных, пораженных, подмерзших и т.д. Если N = 100, n = 10, то доля наличия признака р = n: N = 10: 100 = 0,1, а доля отсутствия q = 1 – р = 1 – 0,1 = 0,9. Оптимальный объем выборки рассчитывают на двух уровнях вероятности – Р₀₉₅ и Р₀₉₉ пользуясь формулой:                                                 р × q

                                     N = t² ×       ,

        S² _p

где р – доля наличия признака; q – доля отсутствия признака; S _p  - ошибка доли, значение которой выбирает сам исследователь. Для полевых исследований значение S _p берут в интервале 0,05 - 0,1.

Значение р и q должно быть максимальным, то есть 0,5 или (Р + q): 2 = 1:2 = 0,5.

4. Классификация, характеристика и перечень обязательных планируемых наблюдений, учетов и анализов в полевых опытах по изучению основных вопросов агрономии.

Проведение любого полевого опыта должно сопровождаться соответствующими ему анализами, наблюдениями и учетами. Наиболее важными (основными или обязательными) являются метеорологические наблюдения; определение агрофизических и агрохимических показателей плодородия почвы; учеты засоренности посевов и верхнего слоя почвы семенами и органами вегетативного размножения сорных растений; фитопатологические и энтомологические учеты; оценка посевов или насаждений по биометрическим показателям; учет урожая и анализ растениеводческой продукции и т.д.

В опытах с полевыми культурами все исследования разделяют на две группы. К первой относятся исследования условий жизни растений, а ко второй группе – исследования процесса формирования урожая растений. Их также подразделяют на:

Главные – это обязательные исследования, без которых нельзя обойтись исследователю (учет урожая с делянок и т.д.)

Второстепенные – те результаты, которые помогают раскрыть причинность результатов главных исследований (обильные осадки в июне провоцируют полегание озимых хлебов, что за счет усложнения уборки, резко снижает урожайность и т.д.).

При наблюдении за факторами и условиями жизни растений обязательными являются:

- метеорологические наблюдения (количество и интенсивность осадков; температура воздуха; направление и скорость ветра; атмосферное давление; относительная влажность воздуха; температура почвы; глуби- на промерзания почвы и др.);

- определение физических характеристик почвы (влажность; объёмная масса; строение пахотного слоя; структура; водопроницаемость; суммарное потребление влаги и коэффициент водопотребления посевами за период вегетации и др.);

- определение агрохимических показателей почвенной среды (сумма поглощенных оснований; обменная кислотность; гидролитическая кислотность; степень насыщенности основаниями; содержание нитратного и щёлочногидролизуемого азота, подвижных форм фосфора и калия; содержание гумуса и т.д.);

- учет засоренности посевов и потенциальной засоренности почвы семенами и органами вегетативного размножения сорняков;

- фитопатологические учеты;

- энтомологические учеты и другие наблюдения.

 

При проведении наблюдений непосредственно за растениями исследуемых с.-х. культур обязательными являются:

- фенологические наблюдения;

- оценка посевов и учет биометрических показателей (визуальная оценка состояния посевов; оценка морозо- и зимостойкости озимых культур; определение засухоустойчивости растений; оценка устойчивости посевов к полеганию, пониканию, осыпанию зерна и прорастанию его в колосе; учет густоты посевов и насаждений; определение динамики роста растений; определение площади листовой поверхности);

- определение распространения корней в почве и учет их массы в отдельных слоях;

- учет надземных и корневых остатков;

- учет урожая;

- анализ растительных образцов (определение физических показателей качества зерна и семян; отбор сноповых образцов; определение содержания воды и сухого вещества в растительных образцах; определение химико-технологических показателей);

- исследование водной и ветровой эрозии почвы.

В каждом конкретном полевом опыте планируется проведение ряда главных и второстепенных исследований. Их тематика зависит от направления исследований и специфики опыта.

В опытах с изучением предшественников под различные культуры обязательным является изучение тех условий жизни, которые являются следствием выращивания предшествующей культуры (при изучении предшественников под озимую пшеницу их густота всходов зависит от увлажнения посевного слоя почвы, который в свою очередь зависит от срока уборки предшественника и остаточного количества влаги после него; т.е. необходимо определять влажность почвы при посеве озимых, а также изучение фитосанитарного состояния посевов изучаемых культур с определением засоренности, повреждения вредителями и болезнями). К вспомогательным исследованиям условий жизни растений после разных предшественников – изучение структуры почвы, её плотности, строения пахотного слоя и других показателей.

В опытах с изучением севооборотов обязательно определяется баланс гумуса за ротацию, основные показатели физического состояния пахотного слоя, определение изменений засоренности почвы вегетативными органами размножения и семенами сорняков за ротацию севооборотов различных конструкций и т.д.

В опытах по изучению обработки почвы обязательным является изучение: строения почвы на глубину максимальной обработки; плотности 30 см слоя почвы в динамике за период вегетации культуры; структуры почвы и её стойкости к размыванию; водопроницаемости почвы; динамики влажности корнеобитаемого слоя почвы в период вегетации культуры; анализ качества заделки растительных остатков, удобрений, качества заделки семян; интенсивность выделения СО₂, нитрификационную способность почвы и скорость разложения в ней льняного полотна; засоренности посевов и распределения семян сорняков по профилю обрабатываемой почвы; способности почвы противостоять водной и ветровой эрозии и т.д.

 В опытах по изучению сроков посева изучаются процессы роста и формирования урожая, а из условий жизни растений – изучение лишь фитосанитарных условий (динамика засоренности и поражение растений возбудителями болезней и вредителями). Кроме фенологических наблюдений, учетов урожайности и анализа качества полученной продукции, в таких опытах обязательно определяют густоту всходов, основные биометрические показатели роста растений, полегание посевов, изучение развития вторичной корневой системы, в значительной степени зависимой от изучаемого агроприёма.

В опытах с удобрениями обязательно планируют изучение условий питания растений в основные периоды их роста и развития; определяют обеспеченность растений нитратным и аммиачным азотом, подвижными формами фосфора и калия; определение кислотности почвы и интенсивности жизнедеятельности микроорганизмов (разложение льняного полотна); нитрификационную способность почвы; в продолжительных (стационарных) опытах, наряду с изучением основных агрофизических и агрохимических показателей плодородия почвы, изучают изменения гумусированности корнеобитаемого слоя почвы, распределение по профилю основных элементов питания, перемещение нитратов за пределы деятельности корневой системы растений, содержание в почве тяжелых металлов; при изучении системы основного удобрения планируют изучение условий перезимовки озимых культур; засоренности посевов и стойкости против полегания. Кроме учета биометрических показателей роста, урожайности и качества урожая, определяют также содержание нитратов в растениеводческой продукции и последействие удобрений на последующие культуры (с проведением тех же наблюдений и учетов, что и при изучении прямого действия внесенных удобрений).

В опытах по сортоиспытанию, которые можно проводить не только на государственных сортоиспытательных станциях, но и в других научных учреждениях и непосредственно в хозяйствах. При этом обязательно планируют такие исследования:

1. Учет густоты всходов и растений перед уборкой урожая, с учетом густоты продуктивного стеблестоя.

2. Фиксация фенологических фаз развития растений.

3. Определение морозо- и зимостойкости посевов (для озимых культур и многолетних трав).

4. Определение засухоустойчивости посевов (фиксация увядания листьев).

5. Учет динамики роста растений (с подсчетом количества, площади листьев, высоты и массы надземных органов.

6. Анализ выравненности посевов по высоте растений.

7. Определение стойкости растений к поражению болезнями и повреждению вредителями.

8. Определение устойчивости посевов против полегания, растрескивания бобов и стручков, осыпанию и прорастанию зерна в колосе.

9. Анализ одновременности созревания урожая – для зерновых, масличных, семенников свеклы и многолетних трав и т.д.

10. Анализ показателей структуры урожая изучаемых культур: длина колоса, количество в нем колосков и зерен, масса зерна с колоса, высота растений (для колосовых культур) и т.д. для других.

11. Учет урожая основной и побочной (если она используется) продукции.

12. Анализ качества продукции по показателям: масса 1000 зерен; натура зерна или семян, средняя масса корнеплода или клубней; выходом семенного материала и его выравненностью; содержанием белка в зерне всех культур; клейковины в зерне продовольственной пшеницы; сахара в корнеплодах сахарной свеклы; крахмала в клубнях картофеля; масла – в семенах масличных культур; переваримого протеина – в кормовой продукции; лузжистость семян подсолнечника и т.д.

 

Для проведения необходимых в опыте наблюдений, анализов и учетов руководствуются соответствующими методиками, изложенными в практикумах по земледелию, растениеводству, агрохимии, почвоведению, селекции, защите растений, агрометеорологии и др., а также в учебнике по основам научных исследований в агрономии (Мойсейченко В.Ф., Єщенко В.О., 1994; Єщенко В.О. та ін., 2005).

 

 

Лекция № 5.