Основные требования к полевому опыту.

Введение

1. Основные требования к полевому опыту

2. Основные элементы методики полевого опыта.

3. Статистические характеристики количественной изменчивости.

4. Наблюдение и учет

5. Таблица урожайности

6. Таблица дисперсионного анализа

7. Итоговая Таблица. (НСР)

8. Вывод.

Основные требования к полевому опыту.

Агрономия — комплексная наука. Она занимается разработ­кой теоретических основ и агротехнических приемов дальнейше­го повышения продуктивности культурных растений и улучше­ния качества урожая. Для решения этих задач необходимо по­стоянное расширение научных знаний, нахождение способов направленного изменения растений, выведение новых форм и сортов сельскохозяйственных культур, наиболее приспособлен­ных к условиям среды, и изменение условий среды в соответст­вии с потребностями растений. Это достигается научно-исследо­вательской работой, изучением биологии культурных растений и приемов возделывания, изысканием новых возможностей по­вышения продуктивности земледелия.

В связи с большой комплексностью изучаемых объектов в научной агрономии используются разнообразные методы иссле­дования, заимствованные из области точных наук — химии, ма­тематики, физики, физиологии, а также свои специфические методы. К основным методам агрономического исследования относятся лабораторный, вегетационный, лизимет­рический и полевой, которые в сочетании с наблюде­ниями за растениями и условиями внешней среды представля­ют важнейшие инструменты научной агрономии. Среди них главным является опыт в поле. Полевой опыт завершает поис­ковое исследование, количественно оценивает агротехнический и экономический эффект нового способа или технологии возде­лывания растений и дает объективные основания для внедре­ния научного достижения в сельскохозяйственное производство. С того времени, как человек начал возделывать растения, по­степенно стали накапливаться разрозненные наблюдения над ростом растений и их урожаями, то, что мы теперь называем на­родным опытом, который долгое время был единственным источ­ником сельскохозяйственных знаний.

Научная агрономия начала развиваться под влиянием непо­средственных запросов материального производства. С ростом потребностей в продуктах питания и уменьшением свободных для освоения земель практическое земледелие уже не могло на исследования — наблюдением и экспериментом,которые соответственно своеобразию объекта науч­ной агрономии имеют специфику и проводятся по определенной методике.

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

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

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

Между наблюдением и экспериментом с точки зрения теории познания есть принципиальная разница: наблюдение отражает внешний мир, идет извне в наш мозг, оно фиксирует факты, а эксперимент идет из нашего сознания, из мышления, он как бы гипотеза, ищущая проверки фактами, практикой.

По сравнению с наблюдением опыт имеет большие преиму­щества, благодаря которым эксперимент стал, господствующим методом исследования всех естественных наук. Так, экспери­ментатор может сам воссоздать нужное ему явление, не дожи­даясь, когда оно наступит в природе, может расчленять явле­ния (анализ) и вновь объединять их (синтез), создавать надле­жащие сопутствующие условия опыта, которые позволяют глуб­же изучать явления, понять причину их и следствие.

Наиболее характерной особенностью эксперимента, отлича­ющей его от наблюдения и корреляции, является предварительный мысленный эксперимент, направленный на создание соответствующей обстановки опыта. Эта предварительная работа почти всегда самая трудная часть опыта, она требует от ис­следователя большой эрудиции и воображения. Необходимо мысленно представить весь ход эксперимента, убрать все лишнее, мешающее изучению явления.

Экспериментатор должен уметь сосредоточить свое внима­ние на исследуемой проблеме — продолжительно и упорно думать о иен. Когда Ньютона спросили, как он сделал свои от­крытия, он ответил: я постоянно думал о них. Правда, иногда приходятся слышать утверждения, что великие открытия—дело случая: упало яблоко — открыл закон всемирного тяготе­ния, забрался в ванну — гидростатический закон. На самом же деле «непроизвольные» мысли были подготовлены всей пред­шествующей умственной работой; решение уже созрело, и ну­жен был самый незначительный повод для того, чтобы оно вы­явилось с полной ясностью.

Экспериментатор должен преодолевать в себе привычку к рутинному мышлению, подходить ко всему с вопросом, разви­вать любознательность. Это необходимо не только потому, что тот, кто много спрашивает, многому научится, но и для творче­ской деятельности, самостоятельного мышления, критического отношения ко всему

Важнейшие и неотъемлемые качества истинного экспери­ментатора—отсутствие чувства непреложности авторитета и догматизма, признание сложности изучаемых объектов, осто­рожность и скромность в утверждениях. Это не означает, од­нако, что на каждом шагу следует ставить под сомнение все ранее установленное и проверенное точным опытом; наоборот, наука действует методом дальнейшего развития, а не отбрасы­вания уже достигнутого, но в поиске новых знаний исследова­тель должен обязательно учитывать возможные ошибки своих предшественников и современников. Часто это настолько важ­но, что выяснение возможных ошибок является условием раз­вития науки. Каждый сам может повторить опыты и убедить­ся, соответствуют ли действительности его выводы.

Экспериментатор всегда ищет новые пути, всегда находится на краю неизвестного, и если то или иное мнение существует давно как общепринятое, если прием применяется всегда и все­ми, это для исследователя не может служить доказательством его рациональности. В тех научных коллективах, где ко всему подходят критически, проявляют пытливость и любознатель­ность, где не существует непреложности авторитетов, возника­ют научные школы, творческие коллективы, стоящие на пере­довых рубежах мировой науки.

И наконец, экспериментатор должен обладать большой ра­ботоспособностью и настойчивостью. Недаром говорят: «гений— это терпение». Ч. Дарвин указывал, что его успех как исследователя определяется сложным и разнообразными условиями,среди которых самые важным — любовь к науке» бесконечное терпение при размышления над определенной темой, наблюда­тельность, достаточная доля изобретательности и здравого смысла.

Важной задачей сравнительного эксперимента является количественнаяоценка эффектов опытных, т. е. изучаемых в опыте, вариантов, один или несколько вариантов, с которыми сравнивают опытные варианты, называют контролем», или стандартом.Совокупность опытных и контрольных вариантов составляет схему эксперимента.

Варианты бывают качественные — сорта, культуры» способы посева и обработки почвы, предшественники и т. п. и количественные—нормы полива, дозы удобрений и пе­стицидов, глубина обработки почвы. Каждый вариант применяют к одной или нескольким элементарным единицам опыта —образцам семян или почвы, совокупности растений в сосуде или на делянке полевого эксперимента. Число одноимен­ных элементарных единиц контрольного или опытного варианта, например,чашек Петри в лабораторном, сосудов в вегетацион­ном и делянок в полевом опытах, называют повторностью,

Как уже было отмечено выше, в широкой практике агроно­мических исследований используют в основном четыре типа сравнительных экспериментов: лабораторный, вегетационный, изометрический и полевой.

Лабораторный эксперимент — исследование, осуществляемо tв лабораторной обстановке с целью установления действия и взаимодействия факторов на изучаемые объекты.Проводят ла­бораторные опыты как в обычных (комнатных), так и в искус­ственных строго регулируемых условиях — в термостатах, бок­сах я климатических камерах, позволяющих строго регулиро­вать свет, температуру, влажность воздуха и другие факторы. Многие важные агрономические вопросы успешно разрешают именно метолом лабораторного опыта. Например, в семеноведении широко используют лабораторный эксперимент для выясне­ния оптимальных условий прорастания семян, оценки влияний биологических свойств и качества семян на их всхожесть. Лабо­раторные опыты на прорастающих семенах и проростках расте­ний используют в исследованиях с удобрениями, пестицидами и регуляторами роста.

Для лабораторного опыта не обязательно наличие главного объекта изучения агрономической науки —растения. В зависи­мости от целей я задач исследований экспериментатор может, например, смоделировать и изучить в лабораторных условиях течение почвенных процессов, различные режимы к балансы, изменения количественного и видового состава живой фазы почвы и т. д.

Вегетационный эксперимент — исследование, осуществляв- мое в контролируемых условиях — вегетационных домиках, теплицах, оранжереях, климатических камерах и других сооружениях с целью установления различий между вариантами и количественной стенки действия и взаимодействия факторов на урожай растений и его качество. Обязательным требованием к вегетационному опыту является наличие опытного растения.

Сущность вегетационного метода исследования состоит в что растения выращивают в вегетационных сосудах, в искусственной, но агрономическиобоснованной обстановке, регулируемойэкспериментатором. Для вегетационных опытов применяют самые разнообразные сосуды — стеклянные, глиняные, из пластиковых и других материалов. В качестве субстрата; выращивания растений используют почву, песок или воду. Во время опыта сосуды с растениями помещают в специально построенные вегетационные домики, теплицы или лаборатории искус­ственного климата. Это делают для того, чтобы защитить расте­ния от не изучаемых или неблагоприятных факторов и выявить значение того или иного фактора жизни в возможно более «чи­стом» виде, сделать расчлененный анализ, который нельзя про­вести в природе.

В зависимости от субстрата, на котором выращиваются ра­стения, различают вегетационные опыты с почвенными, песча­ными, гравийными, водными и стерильными культурами. Каж­дый из этих методов направлен на решение различных задач, fтак, опыты на искусственных (беспочвенных) средах позволи­ли разрешить важные вопросы по физиологии растений, которые имеют большое значение для практической агрономии.

Совершенствование техники вегетационного метода привело к созданию современных сложных инженерных сооружений - автоматизированных станций искусственного климата — фитотронов.

Фитотрон включает лабораторный корпус, оранжереи, климатические и морозильные камеры, позволяющие круглый год работать с растениями, создавая (моделируя) для них лю­бые условия жизни. Это позволяет не только намного сократить сроки проведения исследований, например, ускорить сроки соз­дания новых сортов и гибридов, но и решить такие фундамен­тальные теоретические проблемы по физиологии, селекции, гене­тике и питанию растений, которые раньше были недоступны.

Лизиметрический сельскохозяйственный эксперимент—ис­следование жизни растений и динамики почвенных процессов в специальных лизиметрах, позволяющих учитывать передвижение и баланс влаги и питательных веществ в естественных условиях.Лизиметрический метод отличается от вегетационного,что исследование жизни растений и свойств почвы проводят в поле, в специальных лизиметрах, где почва отгорожена со всех сторон (с боков и снизу) от окружающей почвы и подпочвы. Основное условие, определяющее конструкцию лизиметра,приспособления, позволяющие изучать просачивание воды ¹растворенных в ней веществ. Мощность слоя в лизиметре можно варьировать в широких пределах — от глубины пахотного слоя до 1—2 м.

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

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

В лизиметрах значительно легче учитывать влагу, питатель­ные вещества в почве и растениях. Однако полное отделение почвы в лизиметрах от нижележащих слоев создает в них, не­сомненно, иной питательный и водно-воздушный режим, чем в обычных полевых условиях.

Для выяснения закономерностей передвижения воды и рас­творенных в ней веществ через определенный слой почвы прин­цип лизиметрических исследований широко применяют в лабо­раторных экспериментах, в которых не обязательно наличие растений.

Лизиметрические опыты в полевых условиях с растениями занимают промежуточное положение между вегетационным и полевым экспериментами. Аналогичное положение занимают и так называемые вегетационно-полевые эксперимен­ты, которые проводят в поле в цилиндрических или квадратных сосудах (ящиках) без дна. Почва в сосудах или ящиках отго­рожена только с боков (на глубину 20—50 см) и все время на­ходится в контакте с подпочвой при естественном увлажнении и аэрации.

Вегетационно-полевые опыты могут быть использованы для решения самых разнообразных вопросов земледелия — оценки эффективности удобрений, плодородия различных генетических горизонтов и слоев почвы и т. п. Важно отметить, что такие опыты могут быть заложены как на специально выделенном участке, так и среди поля, в условиях климата той зоны, в кото­рой развиваются растения в естественной обстановке. Кроме того, проведение вегетационно-полевых опытов не требует соот­ветствующей материальной базы и специального оборудования, необходимых при постановке вегетационных и лизиметрических опытов.

В последние годы вегетационно-полевой метод исследования широко используют в селекции растений агрометеорологии иземледелии для углубленных теоретических разработок, тактного моделирования необходимых экспериментатору условияпочвенной среды и метеорологических факторов. С помои? 1 современных технических средств — стационарных и передних? иных климатических вегетационных камер низких температур передвижных вегетационных домиков из полиэтиленовой пленки с автоматическим регулированием факторов внешней среда можно моделировать все типы климата на разных этапах вегетации растений, присущие данному региону. Это позволяет экс­периментатору разложить погоду на составляющие ее элементы и познать роль каждого из них в формировании урожайности что практически невозможно в естественных полевых условиях’

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

Как бы ни были ценны наблюдения, результаты лабора­торных, вегетационных и лизиметрических опытов, прежде чем сделать выводы из них и рекомендации для производства (если вообще такие могут быть предложены), они должны быть й проверены в условиях сравнительного полевого опыта. Все это делает полевой опыт основным, важнейшим методом исследо­вания в полеводстве, луговодстве, овощеводстве и плодовод­стве.

Полевой опыт связывает теоретические исследования в агро­номии с сельскохозяйственной практикой. Результаты полевых опытов и обобщения практических наблюдений могут быть до­статочно убедительным основанием для широкого внедрения новых средств повышения урожаев — агротехнических приемов, новых сортов, удобрений и др.

Наряду с экспериментами сельскохозяйственная наука ши­роко использует лабораторные и полевые наблюде­ния за растениями и факторами внешней среды. Эти методы очень разнообразны и многочисленны. Они включают различ­ные наблюдения и учеты в период вегетации, химические, физи­ческие, физико-химические, микробиологические, биохимические и другие виды анализов почвы, растений и удобрений в лабора­торных и полевых условиях. Лабораторные и полевые наблюде­ния и учеты могут иметь самостоятельное значение, но чаще яв­ляются составной и нередко очень важной частью более широ­ких агрономических исследований. Например, при проведении полевых, вегетационных и лизиметрических опытов правильная организация и осуществление лабораторных анализов почв и растений позволяют понять и объяснить сущность изучаемых явлений, сделать обоснованные выводы. В зависимости от целей и задач исследования относительное количество лабораторных и полевых наблюдений и учетов в общем объеме исследователь­скях работ может быть различным. Однако во всех случаях правильно спланированные и выполненные лабораторные и по­левые наблюдения, учеты и анализы помогают понять ход про­цессов и на основании этого объяснить действие тех или иных факторов на урожай.

В практике агрономических исследований, особенно при про­ведении полевых опытов, часто применяют, лабораторные и по­левые методы определения агрофизических и агрохимических свойств почвы, химического состава культурных растений и оценки качества урожая. Все эти методы хорошо разработаны и описаны в специальных руководствах.

Важнейшую роль в современной агрономической науке игра­ют статистические методы планирования исследований и обработки полученных данных. Сравнительно недавно основное применение статистики в опытном деле сводили к определению средних значений и их ошибок. В настоящее время математиче­ская статистика является активным средством планирования эксперимента. Принципиальное ее требование — рендомизация неконтролируемых условий исследования, позволяющая в из­вестной мере компенсировать систематические погрешности экс­перимента, а статистически обоснованный план эксперимента определяет метод математического анализа данных. Опыт пока­зывает, что при значительной неоднородности неконтролируе­мых условий проведения опыта только рендомизированные пла­ны обеспечивают объективную, статистически достоверную оценку результатов исследований. При этом важно подчеркнуть* что если действие изучаемого фактора невелико, то рендомизированный план более необходим, чем при значительном его дей­ствии.

Наряду с важной задачей планирования эксперимента со­временные математические методы составляют неотъемлемую часть процесса обработки и интерпретации результатов наблю­дений и опытов. Они позволяют извлечь максимум информации из исходных данных, оценить, насколько существенны, реальны различия между вариантами, установить коэффициенты уравне­ний регрессий и производственных функций — математических: моделей урожаев, качества продукции, свойств почвы и других показателей.

Экспериментальная работа позволяет исследователю нако­пить факты, но сама по себе не решает проблемы. Необходимы систематизация знаний, обоснование рабочей гипотезы, которая служила бы отправным пунктом для планирования данного ис­следования или ее опровержения. Вся история науки с этой точ­ки зрения есть история формирования новых гипотез, отбрасы­вания неверного в них и приближение ко все более правильно­му познанию действительности путем превращения гипотез в теорию. Между гипотезой и теорией есть существенное разли­чие, Гипотеза по мере развития знаний может быть отвергнута в главном. Теория по мере развития науки уточняется или ограничивается, но сохраняет свои главные положения и в той или иной мере входит в сокровищницу абсолютной истины.

Современная агрономическая наука — явление сложное и многогранное. Это одновременно и непрерывно развивающаяся система знаний, теоретических положений и методов исследова­ния. Это и специфическая форма человеческой деятельности творческий процесс получения новых знаний, создание новых идей. Это и важнейший инструмент воздействия и управления материальным производством. Но наука не может превратить­ся в непосредственную силу без системы образования. При этом с усложнением и усовершенствованием сельскохозяйственного производства все больше и больше требуется квалифицирован­ных специалистов, владеющих одновременно основами научно­го знания и методами исследования, умеющих мыслить творче­ски, внедрять достижения науки и обладать практическими тру­довыми навыками. В свою очередь, через образование осущест­вляется подготовка кадров как для производства, так и для науки, кадров, владеющих научными знаниями и способных соз­дать новые идеи, новые знания. Такая триединая связь и взаи­модействие между наукой, образованием и производством ти­пичны для любой развитой страны. Повышению эффективности научных исследований и подготовке высококвалифицированных агрономов с высшим образованием способствуют различные формы интеграции сельскохозяйственных вузов и научно-исследовательских институтов, создание учебно-научных центров и широкое внедрение в учебный процесс научно-исследователь­ской работы студентов (НИРС).