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).