ТЕМА 7. ПОЛЕВОЙ ОПЫТ
1.Понятие о полевом опыте
2.Виды полевого опыта
3.Основные методические требования к проведению полевого опыта
Понятие о полевом опыте
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 м2, учетная – 80-150 м2. 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 м2. 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 м2, 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 м2.
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.