Научные исследования и разработки осуществляемые методом полевого эксперимента, включают три основных этапа:
1) планирование
2) проведение полевых опытов, наблюдений и учетов
3) обработку и обобщение полученных данных.
Планирование – это определение задачи и объектов (растений) исследования, разработка схемы эксперимента, выбор земельного участка и оптимальной структуры полевого опыта. Нетерпение и поспешность при планировании полевого опыта редко приводят к быстрому и результативному завершению экспериментальных исследований и разработок. Больше того, поспешность может привести к существенным дефектам эксперимента – неправильному выбору градаций изучаемых факторов, контрольных и опытных вариантов, неоправданному увеличению объема работ, что сильно затрудняет техническое проведение опыта, снижает достоверность данных и обходится слишком дорого. Ошибки, допущенные при планировании, нельзя исправить в последующем ни тщательным проведением опытной работы, ни применением дорогостоящих инструментальных методов исследования и статистической обработки.
Период, предшествующий исследованию, включает:
1) выбор темы, определение задачи и объекта исследования;
2) изучение современного состояния вопроса;
3) выдвижение рабочей гипотезы или ряда конкурирующих гипотез;
4) разработку схемы и методики эксперимента, эта часть работы, пожалуй, самая трудная и ответственная.
Необходимо четко сформулировать цель исследования, построить логическую модель изучаемого явления и правильно выбрать стратегию, которая определяет методы и приемы исследования.
Следующий этап планирования – изучение литературы по данной проблеме и выдвижение рабочей гипотезы или ряда конкурирующих гипотез. Рабочая гипотеза служит отправным пунктом для составления схемы или ряда схем будущих опытов и разработки программы исследования. В программе указывают схемы опытов, основные элементы методики и техники эксперимента, наблюдения и учеты.
Сложным и ответственным этапом планирования является разработка схемы и методики опыта, выбор полевых и лабораторных наблюдений (анализов) и учетов для оценки и объяснения действия изучаемых факторов. Надежность результатов эксперимента и соответствие их поставленной задаче зависят от правильного решения основного вопроса планирования – разработки рациональной схемы полевого опыта.
Однофакторные опыты. При планировании схем однофакторных экспериментов, которые каждый год закладывают на новых земельных участках следует иметь в виду два основных момента. Во-первых, варианты в однофакторном опыте могут различаться качественно: опыты по изучению и сравнительной оценке сортов и культур и способов посева и обработки почвы и т.д. Во-вторых, варианты в опыте могут иметь количественные градации изучаемых факторов: опыты с дозами удобрений, нормами полива, глубиной обработки почвы , нормами посева семян и т.д.
Сравнительно просто решается вопрос о схемах однофакторных опытов, в которых варианты различаются качественно. Например, если экспериментатор планирует изучить пять сортов озимой пшеницы или пять способоа обработки почвы, схема опыта будет включать пять вариантов A, B, C, D, E, F.
При разработке схем однофакторных опытов, в которых варианты различаются качественно, важно выдержать принцип единственного различия, правильно выбрать контрольный вариант и определить сопутствующие, не изучаемые в опыте оптимальные агротехнические условия эксперимента (фон).
Также для схем с количественными градациями необходимо правильно установить единицу варьирования, для доз изучаемого фактора и число градаций (доз). Важно так составить схему опыта, чтобы на основании экспериментальных точек – эффектов вариантов можно было построить кривую отзывчивости (отклика). Обычно связь между урожаем и возрастающими дозами одного фактора нелинейная. Поэтому желательно иметь достаточное число доз в широком диапазоне. Необходимо стремиться установить или равные интервалы между градациями фактора, или, если это можно предугадать, назначить больше градаций в местах перегибов кривой отзывчивости. Обычно достаточно иметь 5-8 уровней. Охватить лимитирующую, стационарную и ингибирующую области.
Подчеркнем принципиальное различие между однофакторными опытами с качественными и количественными факторами, имеющее отношение к планированию повторности. В первом случае важно точнее определить прибавку урожая в сравнении с контролем, т.е. эффект варианта, и для этого необходима достаточная обычно 4-6 кратная повторность. Во втором случае важно определить форму кривой отзывчивости, для чего надо иметь достаточное число градаций (доз) фактора в широком диапазоне и, следовательно, выгоднее иметь больше вариантов, не повышая повторность сверх 3-4 кратной.
Многофакторные опыты. Принципиальная особенность многофакторного опыта – возможность установить действие изучаемых факторов, характер и величину их взаимодействия при совместном применении. Необходимо выдержать принцип факториальности.
Планирование методики опыта.
Особое внимание при планировании следует обратить на правильное сочетание основных элементов методики и в зависимости от целей исследования, схемы опыта, земельного участка и технических возможностей установить наиболее рациональное направление, форму и площадь делянки, повторность, систему расположения повторений, делянок и вариантов. Планируя полевой опыт, всегда нужно помнить, что урожай должен быть учтен в короткие сроки сплошным методом.
Важно правильно ориентировать делянки на территории опытного участка. Общее требование к их ориентации следующее: делянки необходимо расположитьхъ длинной стороной в том направлении, в каком сильнее всего изменяются не изучаемые в опыте условия жизни растений.
