Размещение опыта на участке
Основной задачей размещения опыта на участке является возможное уменьшение различий в исходном плодородии сравнимаемых делянок, вызванных пестротой участка.
Обычное представление о постепенности изменения почвенного плодородия в определенном направлении приложимо лишь к очень ограниченным протяжениям. Более общей чертой почвенной пестроты является наличие чередующихся пятен более высокого и более низкого плодородия, связанных переходами, характеризующимися постепенно изменяющимся плодородием. Для таких отдельных элементов площади (пятен) со сравнительно выровненным внутри них плодородием некоторыми опытниками (Сапегин) предложен термин «связная площадка».
Существует пестрота сравнительно мелкого масштаба, обусловленная микрорельефом, мелкими изъянами агротехники, неравномерностью предшествующего распределения удобрений и т. п. Эта пестрота, которую можно назвать пестротой первого порядка, может быть перекрыта величиной отдельной делянки. Кроме пестроты первого порядка, может существовать пестрота второго порядка, обусловленная расчлененностью макрорельефа, старым делением на клинья севооборота и тому подобными причинами, создающими пятна более крупного масштаба. В пределах этих более крупных сравнительно однородных пятен, но включающих пестроту первого порядка, располагаются уже целые опыты, самостоятельные звенья или, по крайней мере, целые повторения опытов.
Точность опыта определяется не только правильным соотношением площади делянки (и повторности) с пестротой первого порядка, но и правильным соотношением площади размещения всего опыта с пестротой второго порядка. Недооценка второго положения часто служит источником неправильных представлений о желательной величине делянки.
Величина делянки. Повышение точности опыта (уменьшение ошибки) с увеличением площади делянки идет не пропорционально этому увеличению, а постепенно затухая. За известным пределом увеличение площади делянки может привести к понижению точности.
Дело в том, что увеличение площади каждой делянки означает и увеличение площади, занимаемой опытом в целом. До тех пор, пока весь опыт остается в пределах однородной площадки, одного пятна пестроты второго порядка, точность опыта с увеличением площади делянки повышается. Ho как только общая площадь опыта выходит за пределы однородной площадки, точность его резко падает. Таким образом, максимальный размер делянки ограничивается необходимостью уложить весь опыт в пределах однородной площадки второго порядка.
Совершенно ясно, что поскольку масштаб пестроты и первого и второго порядка может быть совершенно различным на разных почвах, абсолютный размер делянок, обеспечивающих достаточную точность опыта, также будет различен для разных почв. Так, в нечерноземной полосе с ее сильно расчлененным рельефом и малыми размерами однородных площадок второго порядка увеличение площади делянки очень скоро из фактора положительного может превратиться в отрицательный. Наоборот, в степных районах можно идти очень далеко в сторону увеличения площади делянки.
Кроме приведенных соображений, связанных с пестротой участка, установление площади делянки связано еще с возможностью и удобством проведения на ней необходимых сельскохозяйственных работ, прежде всего обработки почвы. Обычно для полевого опыта проектируют величину делянки, равную минимальной площади, обеспечивающей необходимую точность опыта и допускающей проведение всех работ по опыту, включая учет урожая с максимальной механизацией. Предел, меньше которого не должна быть площадь делянки, зависит от возможности соблюдения нормальной агротехники возделываемой культуры с использованием требующихся для нее сельскохозяйственных машин и орудий.
Размер делянки часто тесно связан со схемой опыта и количеством вариантов в ней. В условиях опытных учреждений выровненные по плодородию и рельефу участки, отводимые под отдельные опыты, часто имеют ограниченную площадь. Для того чтобы на постоянном опытном участке разместить схему с большим числом вариантов при принятой для опыта повторности, неизбежно приходится уменьшать площадь делянки.
В производственных опытах, где требование типичности распространяется на соответствие не только природным, но и хозяйственным условиям, размер делянки может варьировать в значительных пределах. Однако сильное увеличение его повышает затраты труда и средств и может снизить точность опыта; площадь делянки должна быть минимальной, позволяющей проводить все работы на уровне агротехники и механизации, типичном для данного района. При выполнении важнейших операций на тракторной тяге наименьший размер делянки, по многочисленным данным практики, составляет 100 м2.
На величину делянки влияет продолжительность опыта. Как правило, площадь делянки должна быть в многолетних опытах больше, чем в однолетних. В длительных опытах может возникнуть необходимость разделения делянок на части для введения дополнительных вариантов или наложения нового фона на имеющиеся варианты.
Размер делянок зависит также от биологических и агротехнических особенностей изучаемой культуры. Для определения влияния на урожай индивидуальной изменчивости растений на учетной площади делянки должно быть не менее 200 растений. Для культур сплошного посева (зерновых, льна, трав), в котором на 1 м2 приходится несколько сотен растений, делянки могут быть меньше, чем для пропашных (сахарной свеклы, картофеля, кукурузы, подсолнечника), где на 1 м2 находится от 2 до 6 растений. Величина делянки будет изменяться в зависимости от темы опыта. Если обработка, посев и уход проводятся однородно на всем участке, т. е. поперек делянок, то они могут быть меньшего размера, чем в случае, когда по характеру темы каждую делянку обрабатывают, засевают и ведут на ней уход за посевами раздельно (изучение способов внесения удобрений, эффективность рядкового удобрения, подкормок во время вегетации пропашных культур и т. д.).
Необходимость проведения всех работ по опыту, связанных с закладкой, посевом, уходом (прополка, подкормка, полив и т. д.), одновременно и на высоком уровне агротехники, а также строгий учет урожая в короткие сроки ограничивает возможность увеличения площади делянки сверх оптимальной, обеспечивающей требования точности и типичности опыта. Кроме того, расширение размера делянки неоправданно, так как приводит к большому расходу удобрений, семян, дополнительным затратам труда, что значительно удорожает опыт.
Какие же площади делянок следует считать оптимальными для опытов с удобрениями? На основе многолетней практики опытных учреждений рекомендовать можно средние размеры делянок 50—100 M2 для растений сплошного посева и 100—200 м2 для пропашных культур. От этих величин могут быть отклонения. В опытах с раздельной обработкой и посевом каждой делянки, с техникой внесения удобрений площадь делянки увеличивается до 300 м2, иногда и больше. В многолетних опытах рекомендуются делянки от 200 до 300 м2. В лабораторно-полевых опытах, где соблюдение типичности в производственном отношении необязательно, при применении конной обработки для культур сплошного посева размер делянки может быть 20—25 м2, а при ручной обработке и еще меньшим.
Отсутствие специальных малогабаритных машин и орудий заставляет увеличивать делянки, что нежелательно, так как снижается качество работы. Указанные выше размеры примерные, они требуют уточнения в каждом отдельном случае.
Форма делянки. Точность опыта может быть также повышена в результате правильного выбора формы делянки. Наилучшую для данного участка форму делянки можно определить непосредственно, комбинируя данные дробного (участка) учета. В случае отсутствия данных дробного учета приходится исходить из следующих общих соображений.
Вытянутая форма делянки обеспечивает обычно большую точность опыта, так как чем длиннее делянка, тем полнее она охватывает пестроту участка. Особенно необходимы вытянутые делянки при наличии явно выраженного изменения плодородия участка в каком-либо одном направлении. Делянки должны быть вытянуты в том направлении, в котором изменяются свойства участка. Так, при закладке опыта на склоне делянки обязательно должны быть вытянуты вдоль склона, равномерно захватывая все его части. При наличии на участке каких-либо полос различного плодородия делянки должны располагаться поперек этих полос. Однако это правило приложимо лишь к делянкам достаточно крупного размера.
Вытянутую форму делянки следует предпочесть, если обрабатывают и засевают каждую делянку отдельно (техника внесения удобрений, рядковое удобрение). В таких случаях вытянутые делянки располагаются в один ряд, чтобы машины могли делать развороты за пределами делянки для перехода на следующие повторения.
Для пропашных культур делянки удобнее размещать параллельно расположению рядков и ширину делянки брать кратную ширине междурядий. В опытах с рядковым удобрением ширина делянки должна быть кратной ширине рабочего захвата комбинированной сеялки. Ho такая форма годите» лишь для более крупных делянок.
Недостаток делянок вытянутой формы, у которых отношение длины к ширине более 10, — их большой периметр. Чем он больше, тем сильнее сказывается влияние края и соседей на результаты; отсюда возникает необходимость обязательного введения защитных полос. Площадь их значительно больше на узких длинных делянках, поэтому при ограниченной площади участка и малых размерах делянок (меньше 50 м2) им следует придавать форму, близкую к квадрату, а повышения точности опыта добиваться увеличением повторности. Считаются приемлемыми такие величины и формы делянок, при которых на защитные полосы приходится около 25% площади опытного участка.
В условиях производства безусловно следует предпочесть вытянутую форму делянки. Форма самого опытного участка или севооборотного клина не имеет особенного значения и определяется формой наличной однородной площадки для опыта и удобством обработки.
Повторность. Наиболее действенным способом повышения точности опыта является введение нескольких повторных делянок для каждого варианта схемы. Повторные делянки можно рассматривать как части одной более крупной делянки, но размещенные в различных местах опытного участка. Такое размещение дает возможность более полно охватить каждым вариантом всю пестроту участка. Поэтому при одинаковом увеличении суммарной площади, нужной для одного варианта, введение повторных делянок при увеличении их числа дает большее повышение точности, чем соответствующее увеличение площади одной делянки. Это доказано экспериментально рядом исследователей и, в частности, хорошо видно из табл. 1 и рис. 1, взятых из книги Ремера.
Наличие нескольких параллельных делянок для каждого варианта, опыта не только повышает его точность, но и дает возможность количественно определить эту точность (вычислить величину ошибки). Повторность одноименных делянок нужно считать обязательной для всякого полевого опыта.
Необходимая повторность должна устанавливаться для каждого конкретного случая и участка в зависимости от его пестроты. Лучше всего руководствоваться при этом данными дробного учета, а при отсутствии — опытом работы на сходных площадях.
Для ориентировочных подсчетов при отсутствии данных дробного учета Б.А. Доспехов приводит, по материалам разных авторов, следующие значения вариационного коэффициента: для делянок в 100 м2 — около 10% (с колебаниями от 5 до 25), на более окультуренных участках при тщательном проведении опыта — 5—8% и для делянок 300—500 м2 — 5—6%. Кроме того, для уточнения пестроты участка следует вести глазомерную оценку уравнительного посева.
Требуемая точность опыта (m, %) определяется размерами тех разниц между сравниваемыми вариантами (D), которые предполагается получить в опыте. Если ожидают получить большую разницу между вариантами, например между урожаем с полным минеральным удобрением и урожаем без удобрения на бедной почве, где прибавки могут составлять 30—50% от контроля, вполне достаточна точность опыта 10—15%. Если же в опыте изучают эффективность разных форм удобрения или сравнивают разные способы внесения удобрений, где приходится устанавливать сравнительно небольшие различия между вариантами опыта и где прибавки в урожаях могут достигать 6—10% по сравнению с контролем, требования к точности опыта должны быть высокими, а ошибка не превышать 2—3%. В соответствии с требованиями точности опыта определяется и необходимая повторность — тем большая, чем более высокую точность опыта мы хотим иметь.
При установлении желаемой точности опыта, в котором могут быть получены разницы неодинаковой величины, следует ориентироваться на возможные наименьшие разницы. Считают, что разницы в урожаях меньше 5% полевым опытом не улавливаются. В стационарных условиях, как правило, полевые опыты не закладывают с повторностью меньше чем 4-кратная. Большинство полевых опытов при размерах делянок 50—100 м2, а иногда и больше ставят в 4-кратной, реже в 6-кратной повторности; это дает возможность иметь точность опыта около 2—4%. При постановке опытов на делянках 20—10 мг повторность повышают до 6—8-кратной. Минимальная повторность — 2-кратная. Ее недостатком, даже когда она обеспечивает необходимую точность опыта, является риск выпадения одной делянки по случайным причинам, что ведет к выбраковке из опыта всего варианта. Кроме того, при значительном расхождении результатов двух параллельных делянок невозможно судить о том, какой из результатов ближе к истинной величине урожая: отсюда желательно иметь, как минимум, 3-кратную повторность. 2—3-кратная повторность применяется в предварительных, рекогоносцировочных и демонстрационных опытах, а также в производственных опытах на площади делянки свыше 1000 м2.
Наиболее объективно требующуюся повторность устанавливают на основании данных дробного учета (находят v, %) и желательной точности (m, %) по формуле
Возьмем числовой
пример: на опытном участке, по данным дробного учета, для делянок 100 м2 вариационный коэффициент 9,4%, заданная точность опыта 5%. Чтобы определить необходимую повторность будущего опыта, подставляем в формулу найденное значение v и заданную величину m, находим: n = (9,4:5)2 = 3,53 или, округляя, 4 повторности.
При установлении повторности, кроме пестроты участка и заданной точности, надо также учитывать технические возможности проведения опыта. Увеличение повторности, а следовательно, и количества делянок значительно усложняет работу по закладке и учету опыта; оно требует увеличения числа мешков для пробных снопов, дополнительной площади сноповых сараев и сушилок, дополнительных анализов и т. п.
Более высокая повторность применяется обычно только в стационарных опытах, закладываемых в опытных учреждениях.
Общее расположение опыта. Способы расположения повторений и вариантов в опыте преследуют цель охватить каждым вариантом более полно пестроту почвенного плодородия опытного участка, создать условия наилучшей сравнимости между вариантами, что в конечном счете обеспечивает большую репрезентативность и точность опыта, повышает достоверность его результатов. На выбор способов размещения полевого опыта в пространстве оказывают влияние величина и степень пестроты плодородия опытного участка, число вариантов в схеме, а также технические условия постановки и проведения опыта.
В полевых опытах с удобрениями чаще всего все повторения располагают компактно на одном участке, имея общие границы между отдельными повторениями. Такое расположение повторений носит название
сплошного. При сплошном расположении повторения опыта могут быть размещены на участке в один, два и несколько рядов (рис. 2).
Однорядное расположение повторений применяется при небольшом числе вариантов в опыте и постановке его на делянках удлиненной формы, которые размещаются перпендикулярно длинной стороне опытного участка. Такой способ размещений очень удобен для всех работ по технике закладки и проведения опыта. Однорядное расположение обязательно в опытах по изучению техники внесения удобрений, рядкового удобрения, где удобрения заделываются туковыми или комбинированными сеялками и требуются раздельные обработка и посев каждой делянки. Однорядное размещение повторений и вариантов позволяет иметь широкие полосы вдоль длинных сторон опытного участка для разворота машин и орудий, используемых при закладке и проведении опыта. Однорядное расположение предпочтительно при систематическом изменении плодородия участка в одном направлении. Делянки должны быть вытянуты в том направлении, в котором изменяются свойства участка.
При большом числе вариантов и делянок в опыте и сравнительно небольшом размере делянок укороченной формы удобнее
двухрядное или
многорядное расположение повторений (см. рис. 2, б, в). При двух- и многорядном размещении повторений в каждом ряду их помещается целое число.
Значительно реже используют
разбросанное расположение повторений, когда отдельные повторения по одному или по нескольку размещены на отдельных опытных участках, разбросанных по разным частям одного поля или даже находящихся на равных полях. При таком расположении повторений варьирование плодородия разных повторений должно быть независимым друг от друга.
Разбросанное расположение повторений чаще всего вызывается отсутствием однородного опытного участка достаточного размера для сплошного размещения всех повторений опыта. Иногда разбросанное расположение применяют намеренно, например при постановке производственных опытов, когда необходимо оценить эффективность удобрений при широкой амплитуде почвенных и агротехнических условий.
При расположении вариантов схемы на делянках внутри повторения различают систематическое и случайное (рендомизированное) размещение. Кроме того, существуют стандартные методы расположения, характеризуемые увеличенным числом контрольных (стандартных) вариантов в каждом повторении и способом вычисления прибавок.
Систематическое расположение вариантов на делянках внутри повторений, при котором предусматривается возможно равномерное размещение одноименных вариантов по всему опытному участку, предполагает расположение вариантов в определенном, заранее установленном экспериментатором порядке. При однорядном размещении повторений наиболее распространено последовательное расположение вариантов, при котором установленный порядок размещения вариантов на делянках первого повторения далее в неизмененном виде повторяется во всех остальных повторениях (см. рис. 2,а).
При двух- и многорядном расположении повторений на делянках варианты чаще всего размещают ступенчато; они идут в одном направлении, но в каждом следующем ряду начало схемы сдвигается на одну, две или больше делянок, а конец ее переносится в начало ряда (см. рис. 2 б, в). Такое расположение опыта иногда называют
шахматным.При многорядном расположении повторений могут быть и другие методы размещения вариантов. Однако при любых способах расположения повторений и вариантов нельзя допускать территориального сближения одноименных делянок, т. е. помещать их рядом как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. Следует стремиться одноименные делянки максимально удалять друг от друга, а при многорядном расположении повторений делянки каждого варианта в вертикальных столбцах помещать однократно. При неизбежности повторного размещения делянок одного варианта в одной вертикали необходимо располагать между ними по крайней мере две делянки других вариантов.
В большинстве полевых опытов с удобрениями, проводимых в Советском Союзе, применяется систематическое размещение вариантов на делянках внутри повторений. Оно удобнее и проще для проведения всех работ по закладке, уходу и уборке урожая в опыте.
При регулярном изменении плодородия почвы недостатком последовательного систематического размещения вариантов является вероятность накопления систематических ошибок, так как всегда возможно, что система изменения плодородия будет коррелировать с системой расположения вариантов. При этом одни варианты будут находиться внутри повторения на делянках, расположенных рядом или близко, а другие — на делянках, удаленных одна от другой, что приводит к неравноточным сравнениям вариантов друг с другом и с контролем.
При многорядном расположении повторений и ступенчатом размещении вариантов внутри повторений неравноточность сравнения вариантов сглаживается, так как систематическое изменение плодородия внутри отдельных повторений опыта не будет коррелировать с системой расположения вариантов.
Случайное, или рендомизированное (от англ. rendom — случайный, беспорядочный), расположение вариантов на делянках предложено Р. А. Фишером. Оно заключается в случайном (рендомизированном) размещении вариантов на делянках каждого повторения путем жребия или же по специально составленным таблицам случайных чисел. Этот способ основан на том, что все методы вариационной статистики приложимы в полной мере только к случайным явлениям, и поэтому статистическая обработка результатов опыта наиболее обоснованно применима при случайном расположении вариантов в пространстве.
При рендомизации значительно меньше возможностей корреляции между изучаемыми в опыте вариантами, что делает более равноточными их попарные сравнения. При систематическом изменении плодородия почвы рендомизация уравновешивает его влияние внутри каждого повторения и тем самым предотвращает накопление систематических ошибок, превращая их в случайные.
Среди случайных методов размещения вариантов наибольшее распространение получили метод случайных блоков (повторений) и метод латинского квадрата.
Метод случайных блоков (повторений) — наиболее простой способ размещения вариантов. Их объединяют в несколько блоков, число делянок в каждом повторении равно числу вариантов схемы. Общее количество блоков определяется принятой в опыте повторностью. В блоке варианты по делянкам располагают в случайном порядке по жребию. В пределах каждого блока почвенные условия должны быть по возможности однородными. Форму блоков желательно иметь близкую к квадрату, чтобы улучшить сравнимость вариантов при любом размещении делянок в пространстве.
Форма делянок может быть удлиненная, укороченная и квадратная. Блоки на опытном участке располагают компактно в один, два или несколько ярусов, реже их размещают разбросанно поодиночке или группами. Делянки внутри блоков также располагают в один, два или несколько рядов, иногда блокам придают ступенчатую форму.
Метод случайных блоков (повторений) называют также рендомизацией с одним ограничением. Оно состоит в том, что в каждом блоке (повторении) должен быть полный набор вариантов схемы, и рендомизация здесь осуществляется в пределах каждого блока (повторения), а не на всем опытном участке.
Примеры рендомизированного расположения блоков (повторений) приведены на рис. 3. При постановке опытов методом случайных блоков не исключена возможность того, что по жребию одноименные варианты будут размещены рядом. В этом случае для более равномерного распределения вариантов на опытном участке допустимо введение еще одного ограничения, некоторому одноименные делянки не должны примыкать друг к другу ни в горизонтальном, ни в вертикальном направлениях.
Метод латинского квадрата состоит в том, что число повторений (n) в опыте равно числу вариантов, а общее число делянок равно n2. Варианты на плане обозначают буквами латинского алфавита. При размещении опыта методом латинского квадрата опытный участок квадратной или прямоугольной формы разбивают на горизонтальные и вертикальные ряды по числу вариантов. В горизонтальном и вертикальном ряду помещают полный набор всех вариантов; это возможно только тогда, когда одноименные делянки не повторяются дважды ни в горизонтальном, ни в вертикальном ряду. Внутри этих рядов варианты на делянках расположены по жребию; здесь мы имеем рендомизацию с двумя ограничениями. В пределах латинскоге квадрата возможно и систематическое ступенчатое размещение вариантов на делянках. Схемы расположения опыта по методу латинского квадрата приведены на рис. 4.
Расположение вариантов на делянках методом латинского квадрата очень удачное, так как оно позволяет при соответствующей математической обработке результатов опыта исключить влияние изменения плодородия почвы в двух взаимно перпендикулярных направлениях и снизить ошибку опыта.
Метод латинского квадрата используется при числе вариантов от 4 до 7. В случае увеличения количества вариантов потребовалась бы очень большая повторность в опыте. Чтобы сохранить возможность путем соответствующей математической обработки вычисления влияния систематического изменения плодородия почвы в двух взаимно перпендикулярных направлениях на точность опыта, не прибегая к очень большой повторности, варианты на делянках размещают по
методу латинского прямоугольника. При этом методе число вариантов должно быть кратным числу повторностей, т. е. делиться без остатка на число повторностей. Частное от деления даст количество полос, на которое надо разделить каждый вертикальный ряд соответствующего латинского квадрата. Например, в опыте 8 вариантов при четырехкратной повторности. Разделив 8 на 4, получим 2. Находим, что каждый вертикальный ряд надо разбить на две полосы, и мы будем иметь полевой опыт, заложенный по методу латинского прямоугольника, по схеме 4x4x2 (рис. 5). В этой схеме первая цифра означает принятую в опыте повторность, произведение двух последних цифр — количество изучаемых вариантов, а всех трех цифр 4x4x2 = 32 — число делянок в опыте. Существуют и другие методы расположения вариантов с использованием рендомизации.
Число и расположение контролей. Стандартные методы. В схеме опыта вариант, с которым сравнивают другие варианты, называют контрольным или контролем. В опытах с удобрениями им может быть делянка варианта без удобрений; она называется чистым контролем. Ho в опытах по изучению действия удобрений (виды, формы, способы и сроки внесения) такой контроль не всегда обязателен. Чаще всего для сравнения действия какого-либо одного из трех основных питательных веществ (NPK) используется парная комбинация двух других элементов питания (фон); в этом случае фоновая делянка служит основным контролем. В опытах с новыми формами удобрений сравнение обычно ведут с делянкой, на которой размещен вариант с хорошо изученной формой удобрения (стандартное удобрение). При исследовании различных способов и сроков внесения удобрений за контроль принимают вариант с наиболее освоенными способами и сроками внесения удобрения.
B каждое повторение опыта может быть включена либо одна контрольная делянка, либо несколько. В первом случае общее число контрольных делянок равно числу делянок по любому другому варианту опыта, во втором — число контролей повышенное и повторность их больше, чем повторность других вариантов опыта.
Введение в опыт повышенного по сравнению с другими вариантами числа контролей преследует цель: точнее охватить ими пестроту опытного участка и дать более надежный масштаб для сравнения всех других вариантов. Кроме того, повышенное число контролей позволяет оценить пестроту плодородия участка при отсутствии данных дробного учета.
Обычно один контроль должен приходиться внутри каждого повторения на 6—8 вариантов (не больше). При 10—12 и более вариантах следует обязательно вводить дополнительные контроли; это даст возможность получать более точные средние как по контролям, так и по всем остальным вариантам.
Для методики важно знать, что больше повышает точность опыта — увеличение повторности для всех вариантов или же увеличение контролей за счет некоторого сокращения общей повторности. Подсчеты С. В. Щербы показали, что сначала с возрастанием числа контролей ошибки разности снижаются, достигая минимума при отношении числа контролей к общему числу делянок от 1 : 6 до 1 : 4, а затем при числе контролей больше 1/4 общего числа делянок вновь начинают расти.
Кроме обычного расположения контрольных вариантов, при систематическом или рендомизированном размещении вариантов опыта внутри повторения существуют стандартные методы.
Стандартные методы расположения вариантов характеризуются более частым равномерным распределением контрольных вариантов через один, два, три и более опытных вариантов. Эти методы рассчитаны на то, что изменение плодородия участка происходит постепенно систематически в определенном направлении. В этом случае контроль (или стандарт) применяют для повышения точности опыта.
При стандартных методах размещения опыта исходят из предположения, что между урожаями соседних или ближайших делянок существует определенная корреляция и поэтому они лучше сравнимы между собой, чем урожай делянок, удаленных друг от друга.
Различают несколько стандартных методов расположения вариантов на делянках повторения. Если контрольные (стандартные) делянки размещены через одну изучаемую делянку, то такой метод называют ямбическим или ямб-методом (рис. 6,а); если контрольные делянки расположены через две изучаемые — дактилическим или дактиль-методом (рис. 6,б). В этих методах прибавки урожая вычисляют для каждой изучаемой делянки, сравнивая со своим контролем, который определяется как среднее из двух соседних контролей для ямб-метода или по интерполяции между соседними контролями для дактиль-метода. В опытной работе широко распространен метод размещения контрольных вариантов через два опытных.
При многорядном расположении опыта контрольные делянки размещают в шахматном порядке (рис. 6, в). В этом случае контроли (стандарты) размещены в ряду через одну делянку и сдвинуты на одну в каждом следующем ряду. Шахматный способ расположений дает очень высокую точность определения прибавок, так как каждая изучаемая делянка сравнивается со средним из четырех или трех контролей. Этот прием чаще используют в мелкоделяночных опытах, потому что он требует значительного числа добавочных делянок. Метод измерительных делянок Гольстмарка и Ларсена отличается от шахматного расположения тем, что в каждом ряду контроль (или стандарт) помещен через две изучаемые делянки. Сравнение ведут со средним из трех соседних контролей, два из которых соприкасаются с изучаемой делянкой сторонами, а третий — лишь углом (рис. 6, г). Следует отметить еще способ размещения повышенного числа контролей при многорядном расположении опыта, по ходу шахматного коня (рис. 6, д). Сравнение можно вести со средним из двух соседних контролей (один прилегает стороной, а другой соприкасается углом). При этом способе площадь, занятая дополнительными контролями, значительно меньше. Все описанные методы расположения повышенного числа контролей могут быть использованы как для стандартного вычисления прибавок путем сравнения со средним соседних контролей, так и для обычного вычисления прибавок сравнением каждого варианта со средним контролем для всего опыта.
Стандартные методы размещения опыта и вычисления прибавок применяют сравнительно редко. Они повышают точность опыта лишь в том случае, когда на опытном участке происходит закономерное постепенное изменение плодородия и наблюдается прямая корреляционная зависимость между урожаями близлежащих делянок, однако подобная закономерность на практике встречается не часто. При выравненности плодородия на участке или же пестроте, изменяющейся случайно, стандартные методы никаких преимуществ перед обычными методами расположения вариантов не имеют.
К недостаткам стандартных методов следует отнести громоздкость и некоторые технические сложности в связи с введением в опыт большого числа дополнительных контрольных (стандартных) делянок. Последнее обстоятельство приводит также к нерациональному использованию земельной площади. При размещении стандарта через одну или две опытных делянки 50% или 40% всей площади опытного участка занято контролями. Кроме того, при однорядном расположении повторений стандартные методы затрудняют сравнение опытных вариантов, далеко расположенных друг от друга, что бывает при большом числе (свыше 10—12) изучаемых вариантов.
Значение числа вариантов в схеме опыта. Число вариантов в схеме опыта зависит от содержания темы опыта и определяется задачами, которые в нем разрешаются. Число вариантов оказывает влияние на точность опыта. Исследования Н.Ф. Деревицким материалов многих опытов выявили четкую закономерность, что с увеличением числа вариантов в схеме относительная ошибка опыта возрастает. Это наглядно иллюстрируют данные табл. 2.
С увеличением числа вариантов возрастает количество делянок, а следовательно, и общая площадь опытного участка. Это ведет к усилию пестроты плодородия, так как опыт или отдельные повторения его выходят за пределы однородного по плодородию участка; в результате ошибка опыта повышается.
В тех случаях, когда площадь опытного участка ограничена, при увеличении числа вариантов и общего числа делянок в опыте приходится уменьшать размер отдельной делянки, что также повышает ошибку опыта. Чем больше площадь делянки, тем сильнее возрастает ошибка при увеличении числа вариантов. Например, в одном из опытов с картофелем при размерах делянки 1х1; 3х1 и 6х1 увеличение числа вариантов с 2 до 12 повысило ошибку опыта соответственно в 1,2; 1,3 и 1,89 раза.
При увеличении числа вариантов возрастают расстояние между вариантами и ошибка сравнения между ними; различия в расстоянии между отдельными делянками и попарные сравнения вариантов, размещенных на делянках, лежащих близко и далеко одна от другой, делаются неравноточными. Этого не наблюдается, когда схема имеет немного вариантов, расстояния между делянками, занятыми разными вариантами, мало отличаются и попарные сравнения вариантов приблизительно равноточны.
Считается нормальным, когда вариантов в схеме не более 8—12. Если их 16—20, то необходимо увеличивать повторность контрольных вариантов. В тех случаях, когда схема содержит много вариантов, например в многофакторных опытах, надо стремиться к тому, чтобы ее разбить на ряд звеньев, включающих отдельные части схемы с меньшим числом вариантов. Каждое звено закладывается как самостоятельный опыт в пределах более однородного участка, чем достигается большая точность опыта. Для возможности сравнения звеньев между собой в них вводят по несколько одинаковых, стандартных вариантов. Для многовариантных схем имеются также специальные методы постановки опытов, рассматриваемые в специальных руководствах.
Повторение опыта во времени и увязка его с севооборотом. Полевой опыт с удобрениями, кроме соответствующей повторности в пространстве, должен иметь повторность во времени. Цель повторения опыта во времени — не только повысить точность и достоверность выводов о средней эффективности удобрений за несколько лет, но и установить зависимость действия удобрений от различных метеорологических условий (годы нормальные, сухие, влажные и т. д.). Кроме того, многие приемы удобрения имеют длительное последействие, для учета которого необходимо проводить опыт в течение ряда лет. В опытах с удобрениями (например, с формами, дозами и т. д.) приходится также считаться с эффектом повторного их наложения, т. е. с суммарным эффектом действия и последействия, учет которого возможен только при повторении опыта во времени.
В зависимости от темы опыты с удобрениями могут быть разной продолжительности: краткосрочные и многолетние. В краткосрочных при изучении разных видов, форм, доз, способов и сроков внесения удобрений, обладающих коротким последействием, для получения достаточно достоверной характеристики их эффективности необходимая повторность во времени зависит от метеорологических условий. Однако при составлении плана таких опытов для получения исчерпывающего ответа требуется не менее 3—4 лет.
Опыты, в которых изучаются приемы, отличающиеся длительным последействием (известкование, дозы навоза), а также разрабатывается система удобрения, должны продолжаться не менее 10 лет.
В многолетних опытах, где приходится в течение ряда лет повторно учитывать ранее и вновь внесенные удобрения (например, с формами удобрений), а также в опытах, ежегодно закладываемых на участках, для выявления эффективности по отдельным годам необходима одинаковая последовательность в чередовании культур. Для этого подобные опыты ставят в определенном севообороте.
Существуют два способа проведения многолетних опытов с удобрениями в севообороте. Первый состоит в том, что все опыты закладывают в полях одного большого севооборота. Каждый опыт ежегодно ставят на новом поле в соответствии с чередованием культур. Основной недостаток способа — удаленность отдельных клиньев и культур каждого опыта друг от друга; это снижает сравнимость данных за разные годы. Однако при этом способе можно проводить сплошную механизированную обработку одинаковых клиньев всех опытов, что дает экономию рабочей силы и времени. Применяется при закладке многолетних опытов в производственных условиях.
Большинство опытных учреждений при проведении стационарных многолетних опытов используют второй способ, при котором для каждого многолетнего опыта выделяют специальный севооборот. Это создает большую однородность всех клиньев и позволяет лучше приспособить севооборот к особенностям опыта. Однако такой способ вызывает некоторые затруднения с обработкой отдельных полей.
В опытах с удобрениями, в которых приемы обработки почвы не исследуются, возможна комбинация из двух описанных выше способов, которая позволяет сохранить достоинства их и избежать присущих им недостатков. При такой комбинации для нескольких опытов отводят один опытный севооборот с полями удлиненной формы, расположенными параллельно друг другу. Поля отдельных опытов проходят в перпендикулярном направлении через все поля севооборота.
Комбинированный способ дает возможность проводить одновременно одинаковую механизированную обработку одноименных клиньев севооборота всех опытов. В то же время он территориально объединяет все клинья каждого опыта, что создает лучшую сравнимость его данных за разные годы из-за их большей однородности.
При закладке многолетнего опыта в севообороте в натуре необходимо иметь столько клиньев, сколько полей (и культур) в севообороте. Это особенно важно при постановке опытов по изучению различных вариантов системы удобрения в севообороте. Развертывание такого опытного севооборота должно проходить постепенно, введением ежегодно в опыт нового клина, начиная каждый год с определенной культуры. Методически указанный способ закладки опыта более правилен, а в опытах по изучению системы удобрения обязателен, так как здесь наложение отдельных удобрений должно идти в строго определенной последовательности. Такая постановка опыта диктуется необходимостью изучения как эффективности отдельных элементов изучаемых вариантов системы удобрении, так и действия различных вариантов системы удобрения за севооборот в целом.
При необходимости экономии площади следует проводить опыт в специальных коротких севооборотах или же с отдельными звеньями севооборота, включающими наиболее важные для данного опыта культуры в их правильном чередовании.
Иногда в многолетних опытах с удобрениями в процессе работы возникает необходимость введения новых вариантов. Чтобы не снизилась точность опыта, следует заранее предусмотреть возможность его расширения тем или иным путем. Первый путь — расщепление первоначальных делянок пополам; для этого исходные делянки берут большей площади и такой формы, чтобы технически было возможно их деление и оно не влияло на точность опыта. Второй путь — наложение дополнительного приема не на все повторения, а лишь на часть их, для этого при закладке опыта должна быть предусмотрена повышенная повторность опыта в пространстве. Третий путь, позволяющий вводить дополнительные варианты, — это выделение части делянок при постановке опыта в качестве запасных. Иногда они до введения дополнительных вариантов используются как контрольные, но лучше их занимать каким-либо «среднеоптимальным» вариантом, например при изучении форм удобрения какой-либо нейтральной формой, которую впоследствии можно заменить на новую.
