Основные методические требования к качеству полевого опыта
К любому полевому опыту предъявляется ряд основных методических требований: 1) наличие сравнимости и соблюдение принципа единственного различия; 2) типичность опыта; 3) точность количественных результатов опыта; 4) достоверность.
Наличие сравнимости и соблюдение принципа единственного различия — одно из требований методики полевого опыта, которое следует учитывать при разработке программы и построения схемы полевого опыта. Программа и схема должны быть составлены так, чтобы на основании сравнения урожаев и наблюдений за развитием растений на делянках разных вариантов можно было сделать определенный вывод, получить ответ на поставленный вопрос, имеющий практическое значение для сельскохозяйственного производства.
Одним из условий методически правильно поставленного опыта является соблюдение принципа единственного логического различия, т. е. требования, чтобы сравниваемые варианты различались одним изучаемым в опыте фактором. Другие факторы, оказывающие влияние на урожай, у сравниваемых вариантов должны быть одинаковыми. Так, при изучении действия удобрений необходимо, чтобы обработка почвы на всех делянках опыта была одинаковой, посев проведен в один срок семенным материалом одинакового качества, чтобы на всех делянках применялась одна и та же система ухода за растениями и т. д. Цель этого требования — обеспечить сравнимость данных, полученных в разных вариантах опыта, например для суждения об эффективности удобрений. В опытах с удобрениями соблюдение принципа единственного различия требует не только, чтобы все остальные факторы жизни растений и приемы агротехники были одинаковыми, но чтобы разные формы удобрений испытывались при одинаковых дозах, эффективность различных доз какого-либо удобрения изучалась в одной и той же форме и т. д.
Логический принцип единственного различия на первый взгляд кажется совершенно ясным, но соблюдение его подчас вызывает огромные трудности.
Невозможность строгого сохранения одинаковыми всех прочих условий, кроме изучаемого, определяется тесной связью и взаимозависимостью разных факторов жизни растений и почвы и действующих на них агротехнических приемов. Дело в том, что если при изучении жизни растений в природе мы выделим какой-либо один фактор и, варьируя его, захотим проследить его влияние на рост, развитие и урожай растения при равенстве всех прочих факторов, то неизбежно будем в какой-то мере затрагивать и другие факторы. Например, меняя влажность почвы, мы обязательно изменяем ее воздушный и температурный режимы. Последние, в свою очередь, вызовут те или иные изменения в микробиологической деятельности почвы, которая тесным образом связана с пищевым режимом. Вообще, изучая влияние того или иного фактора на жизнь растения, мы можем лишь в определенном допустимом интервале изменять степень его воздействия на растение (вода, воздух, элементы питания и т. д.), а не исключать полностью.
В связи с этим надо указать, что действительное сохранение без изменения всех прочих условий, кроме исследуемых по схеме, при проведении полевого опыта в полной мере не всегда оказывается возможным. Иногда стремление к формальному соблюдению этого требования может приводить к заведомо неправильным методам сравнения. Например, действие азотного и фосфорного удобрений на урожай озимых формально, казалось бы, надо изучать в одинаковых условиях, при одном и том же сроке и способе применения. Ho такой путь мог бы быть верным, если бы не было известно значение срока и способа внесения этих удобрений для озимых культур. Агрономически более правильным и целесообразным надо признать такое построение схемы опыта, при котором каждое удобрение применяется в наиболее подходящий для него срок, например в опытах с озимыми фосфорное удобрение — до посева (или в рядкипри посеве), а азотное — весной в подкормке. Это не нарушение принципа единственного различия, так как здесь вид удобрения, оптимальный срок и способ его внесения составляют единый комплекс, который и будет вариантом опыта. Сравнение вариантов, включающих комплекс условий, будет проводиться при тождестве всех прочих условий, которые не являются составными элементами сравниваемых комплексных приемов.
Требование необходимости соблюдения тождества всех факторов, кроме исследуемого в опыте, не должно вести к искусственному ограничению условий, при которых тот или иной прием, изучаемый в полевом опыте, может проявить свое наибольшее действие. Приведем пример, наглядно иллюстрирующий высказанное положение. При постановке полевых опытов по сравнительной оценке разных форм минеральных удобрений чаще всего сравнение ведут при одинаковых сроках внесения удобрений. Допустим, что сравниваются две формы калийных удобрений (калий хлористый и калий сернокислый), применяемых под культуру, чувствительную к избытку хлора. Если обе формы вносить только осенью или только весной, результаты сравнения могут дать неравнозначный ответ. Для получения объективной оценки по каждой форме удобрения надо в схеме опыта иметь дополнительные варианты с разными сроками внесения.
Игнорирование взаимной связи между испытываемыми приемами и прочими условиями проведения опыта может привести к тому, что при кажущемся тождестве всех прочих условий опыта оценка изучаемых приемов получится неправильной. Во всех случаях, когда неравенство сопутствующих агротехнических условий вызывается изучаемыми приемами, оно должно быть предусмотрено программой опыта и точно зафиксировано в документации по полевому опыту. Если же отклонение от принципа единственного различия не предусмотрено программой или схемой опыта, то оно недопустимо и наличие его при оценке результатов опыта должно рассматриваться как серьезное нарушение методики полевого опыта. Таким образом, вопросы построения схемы и программы полевого опыта не должны решаться формально: способ решения их зависит от цели и задачи опыта, степени изученности вопроса и конкретных условий, в которых проводится опыт.
Требование типичности, или, как иногда говорят, репрезентативности, опыта включает соответствие условий проведения опыта той окружающей обстановке, где предполагается использовать его результаты. Различают типичность опыта в отношении природных, а также организационно-хозяйственных, агротехнических условий. Требование природной типичности заключается в соответствии условий проведения опыта почвенным и климатическим условиям района или хозяйства, для которого предназначаются результаты опыта.
Для полевых опытов с удобрениями почвенно-климатические условия имеют исключительно важное значение. Отсюда вытекает необходимость изучения многих вопросов удобрения в географическом разрезе. Кроме того, даже в одном хозяйстве мы встречаемся с большим разнообразием почвенного покрова, поэтому полевые опыты надо закладывать на типичных почвенных разновидностях с учетом механического состава, содержания гумуса, степени кислотности, обеспеченности подвижными формами питательных веществ. Требование типичности климатических условий обычно вызывает необходимость проведения опыта по одной теме в течение 3—4 лет, так как в отдельные годы могут наблюдаться значительные отклонения в погоде (сильная засуха, холодная дождливая погода).
Требование типичности организационно-хозяйственных условий опыта более сложно, чем природной типичности. He всегда удается четко выявить, что считать типичным в производственном отношении при возделывании определенной культуры в хозяйстве. Для опытов с удобрениями несомненно большое значение имеют севооборот и предшественники, уровень плодородия, степень обеспеченности навозом, условия обработки и ухода за посевами. Легче и полнее выдержать условие производственно-агротехнической типичности можно в полевых опытах, проводимых в условиях производства, чем в опытах стационарных, закладываемых на опытном поле, где иногда при первоначальном исследовании того или иного вопроса допустимо некоторое отступление от типичных производственных условий.
Производственно-агротехническая типичность не всегда будет соответствовать той агротехнике и тем организационно-хозяйственным условиям, которые в данный момент наблюдаются в хозяйстве при возделывании той или иной культуры. Каждый полевой опыт должен давать перспективный ответ с учетом того, что когда результаты опыта будут внедрены в производство, будет достигнут известный прогресс в агротехнических и организационно-хозяйственных условиях зоны, района или хозяйства. Поэтому типичный агротехнический фон для опытов с удобрениями должен быть достаточно высоким.
В опытах с удобрениями надо особенно тщательно выбирать соответствующий фон, от которого зависит эффективность удобрений. Иногда следует создавать два или несколько фонов (без навоза и с навозом, без известкования и по фону извести и т. д.). В понятие типичности входит также пригодность фона для исследования того или иного вопроса. Неверным и нетипичным будет изучение эффективности фосфоритной муки на почве, незадолго до этого произвесткованной.
Большое значение имеет закладка опыта по лучшим и типичным для данной культуры предшественникам (пласт для льна и яровой пшеницы, пары чистые или занятые для озимых и т. д.). He менее важную роль в отношении типичности для опытов с удобрениями играет выбор типичных для данной зоны (района) культур, а также районированных сортов.
Правильный выбор культуры — очень ответственная задача. При изучении разных по растворимости и доступности новых форм фосфатов не следует брать растения, обладающие высокой растворяющей способностью корневых выделений; при изучении форм азотных удобрений с различной физиологической кислотностью надо выбирать культуры, чувствительные к изменению реакции среды (клевер, ячмень, свекла, некоторые овощные и т. д.). Иногда следует закладывать опыты с несколькими биологически различными растениями. Безусловно, необходимо для соблюдения агротехнической типичности при проведении опытов строго придерживаться разработанной агротехники культур (обработка почвы, время посева, норма высева, борьба с сорняками, своевременные меры ухода за посевами, чистосортные семена, отсутствие болезней и вредителей и т. д.).
Точность количественных результатов — обязательное требование к качеству полевого опыта. Результат его всегда выражается количественно и служит объективным показателем эффективности изучаемого в опыте приема или фактора. Большинство агротехнических приемов и факторов, кроме влияния на величину урожая, оказывает также-определенное действие на его качество (например, содержание белка в зерне, крахмала в клубнях картофеля, сахара в сахарной свекле). Оно может быть установлено химическим анализом урожаев с разных вариантов и сравнением полученных результатов, как и при определении различий в величине урожаев.
Оценка влияния того или иного приема на качество урожая также может быть выражена количественно (в центнерах белка, крахмала, сахара на 1 га). Количественные результаты полевого опыта, проведенного в строгом соответствии с задачами исследования, с соблюдением требований методики и техники, всегда оказываются лишь некоторым приближенным выражением истинных результатов. Степень соответствия результатов, полученных в опыте, истинным результатам действия изучаемого приема или фактора определяет точность опыта. Чем меньше разница между результатами, полученными в опыте (учетные данные), и истинными, тем выше точность опыта и тем меньше его ошибка.
Причины расхождения фактически полученных в полевом опыте данных с истинными связаны с неизбежными погрешностями, которые имеют место в любом полевом опыте. Одной из причин погрешностей или ошибок в полевом опыте является неточность измерений, которая допускается при определении площади делянки, взвешивании удобрений перед их внесением и конечного урожая при учете. Эти ошибки могут зависеть от неточности применяемых инструментов и приборов (мерная лента, угломерные приборы, весы в разновесы). Чем меньше делянка, тем точнее должны проводиться все измерения и взвешивания, так как одинаковая абсолютная ошибка будет относительно большей при меньшей делянке.
Вторая и наиболее существенная причина ошибок в полевом опыте — невыравненность исходного почвенного плодородия опытного участка, которая обусловлена пестротой в распределении почвенных разновидностей, влиянием рельефа и микрорельефа участка, а также неодинаковой предшествующей историей участка (обработка, удобрение, посев разных сельскохозяйственных культур).
Выбор формы и величины делянок, их расположения, а также необходимой в опыте повторности направлен главным образом на максимальное снижение ошибки, обусловленной исходной пестротой в почвенном плодородии опытного участка.
Наконец, ошибки опыта могут быть также вызваны чисто случайными причинами: огрехами и просевами при закладке опыта, повреждением опытных делянок (потрава скотом, вытаптывание и т. п.), потерями урожая. Для устранения их влияния на результаты опыта чаще всего применяют выбраковку некоторых делянок или выключку частей делянок, подвергшихся случайному повреждению.
Для установления точности полевого опыта результаты его математически обрабатывают с использованием методов вариационной статистики.
Требование к точности полевого опыта зависит от задач и темы опыта, вида полевого опыта, а также величины ожидаемого эффекта. От опытов стационарных, основных, длительных требуется более высокая точность, чем от исследований рекогносцировочных, краткосрочных, проводимых в условиях производства.
Если в полевом опыте при изучении эффективности различных видов удобрений ожидаются большие прибавки урожая, то требования к точности могут быть меньшими, чем тогда, когда приходится устанавливать небольшие различия в вариантах опыта, например при сравнении различных форм удобрений. В последнем случае требования к точности опыта должны быть более высокими.
Полевой опыт должен также отвечать требованиям
достоверности. Достоверность и точность опыта — понятия, тесно связанные между собой, но не идентичные. Принято различать достоверность полевого опыта по существу, т. е. соответствие опыта поставленным задачам исследования. Кроме того, различают понятие достоверности, или существенности, результатов полевого опыта.
Для оценки достоверности полевого опыта по существу проводят агрономический анализ его материалов, т. е. критический разбор и проверку правильности схемы полевого опыта, данных сопутствующих наблюдений и исследований, результатов учета урожая. Проверяют соответствие методики опыта задачам исследования, тщательно анализируют методику и технику проведения полевого опыта.
Если полевой опыт проведен методически и технически доброкачественно и нет оснований для выбраковки полученных в нем данных, результаты его подвергают математической обработке для установления величины случайной ошибки и степени точности, а также достоверности, или существенности, полученных результатов. Под существенностью результатов понимают математическую (статистическую) доказанность получаемой в опыте разницы в урожаях сравниваемых между собой вариантов опыта. Статистическая обработка результатов полевого опыта позволяет определить границы возможных случайных отклонений полученных данных и установить наличие существенных различий между средними урожаями по вариантам опыта.
Чтобы показать различие между точностью и достоверностью результатов опыта, приведем два примера. В первом опыте сравнивалась эффективность двух форм фосфорных удобрений, которые при сравнительно высокой точности опыта не обнаружили заметных различий между величинами средних урожаев, полученных по разным вариантам. Различие в средних урожаях сравниваемых вариантов оказалось меньше, чем вычисленная средняя ошибка опыта. Следовательно, в данном случае разница между изучаемыми формами несущественна. Полученный в опыте результат математически недостоверен, находится в пределах возможной ошибки опыта. В другом опыте, где сравнивалось действие удобрения с неудобренным контролем, ошибка опыта была вдвое выше, чем в первом опыте, но различие в урожаях двух сравниваемых вариантов оказалось очень большим и во много раз превосходило вычисленную среднюю ошибку опыта. Следовательно, здесь при меньшей точности опыта получена математически доказанная достоверная разность.
Статистическая обработка результатов полевого опыта имеет чрезвычайно большое значение; однако нужно ясно представлять себе, что она дает лишь объективную оценку точности опыта, но не повышает сама по себе эту точность, всецело зависящую от методики постановки и тщательности проведения опыта
