Что такое повторность опыта

Повторность и повторение в полевом опыте

Повторность и повторение. Точность полевого эксперимента и надежность полученных в нем данных в большой степени определяются повторностью опыта. Применение повторностей в опыте позволяет учесть ошибки, связанные с неоднородностью плодородия почвы опытного участка, индивидуальными различиями растений, случайными повреждениями и ошибками технического порядка.

Рисунок 6– Повторность и повторение в полевом опыте

Повторность опыта –число одноименных делянок каждого варианта. Плодородие почвы имеет территориальную изменчивость: в одном месте оно выше, в другом ниже. Если варианты не повторять в пространстве, то одни из них окажутся в лучших условиях плодородия почвы, другие – в худших. В таком случае будет нарушен основной принцип опытной работы – объективность результатов. Все варианты опыта повторяют несколько раз, чтобы получить статистически достоверную оценку результатов исследований (рис 6).

Повторение –это часть площади опыта с полным набором вариантовсогласно схеме опыта.

Различают повторность опыта на территории, под которой понимают обычно число одноименных делянок каждого варианта, и повторность опыта во времени–число лет проводимых испытаний.Повторность на территории позволяет полнее охватить каждым вариантом опыта пестроту земельного участка, а повторность во времени дает возможность установить действие и взаимодействие изучаемых факторов при различных метеорологических условиях.

Повторение –это часть площади опыта с полным набором вариантовсогласно схеме опыта.

Повторность опыта необходимо соблюдать не только в пространстве, но и во времени.

При увеличении повторности, особенно до 4-6-кратной, снижается ошибка опыта. Дальнейшее ее возрастание менее эффективно. В полевом опыте повторность на территории должна быть, как правило, не ниже 4-кратной, а при малых делянках на недостаточно выравненном участке – 6-8-кратная. Многофакторные многовариантные опыты можно закладывать в 2-3-кратной повторности методом группировки вариантов в блоки, используя метод смешивания. Повторность полевого опыта во времени должна быть не менее 3лет.

Полевые опыты обычно располагают на площади участка методом организованных повторений. В отличие от повторностей опыта организованное повторениепредставляет собой часть площади опытного участка,включающую полный набор вариантов опыта, объединенных территориально в компактную группу. Иногда, но очень редко применяют также метод неорганизованных повторений,или полной рендомизации,когда варианты опытатерриториально не объединяют в компактные группы – повторения, а размещают на земельном участке полностью случайно. Такие опыты можно проводить, когда нет необходимости ставить под контроль варьирование условий эксперимента (например, на хорошо выровненных земельных участках).

Применяют два способа размещения организованны повторений: сплошное,когда все повторения объединены территориально,и разбросное, когда повторения расположены в разных частях поля или на разных полях и опытный участок не имеет общей границы. В основном применяют сплошное размещение повторений в один, в два и более ярусов.

Разбросное размещение повторений применяют:

– когда земельный участок по своему рельефу не позволяет разместить все повторения в одном месте;

– при изучении процессов эрозии на разных по гранулометрическому составу почвах;

– при оценке новых сортов и приемов в разных почвенных и агрометеорологических условиях.

25. Классификация методов размещения вариантов по делянкам опыта

Выделяют три группы методов размещения вариантов: стандартный, систематический и рендомизированный (случайный) (рис.7).

Рисунок 7– Размещение вариантов на делянках полевого опыта

Стандартный метод применяется очень редко (в селекции), когда плодородие почвы характеризуется значительной пестротой. Данные, полученные в опыте, поставленного стандартным методом, можно обрабатывать наряду с дисперсионным, дробным и разностным методом. Варианты размещаются при этом методе в определённом порядке: контроль идёт или после каждого варианта (ямб-метод), или через два варианта (дактиль-метод).

Систематический методЕго разновидности — многорядное, одно- и многоярусное размещение.

При стандартном методе возле каждого варианта (сорта) размещается контрольный (стандартный) вариант. Если стандарт размещается через одну делянку, то это ямб-метод (рис.8), если через две – дактиль-метод (рис.9). Если опытные делянки делят поперек на маленькие деляночки (парцеллы), то это парный метод П. Н. Константинова.

Рисунок 8– Ямб-метод рендомизировано по повторениям (5 вариантов в трех повторениях в один ярус)	Рисунок9– Дактиль-метод рендомизировано по повторениям (5 вариантов в трех повторениях в один ярус)

Стандартные методы постановки опытов имеют достоинство в том, что они позволяют более точно оценить изучаемые в опыте варианты (сорта), если плодородие опытного участка характеризуется значительной пестротой

Дата добавления: 2018-05-10 ; просмотров: 7580 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Что такое повторность опыта

Есть много различных способов повышения точности опыта. Большинство из них направлено на уменьшение ошибок, которые возникают от пестроты плодородия почвы на опытном участке. Уменьшение таких ошибок в значительной степени зависит от: числа вариантов и повторностей, площади и формы делянок, направления их размещения, метода размещения повторений.

Исходя из того, что полевой опыт проводят на делянках, имеющих определенный размер и форму. Делянки служат для размещения на них изучаемых и контрольных вариантов. Опытная делянка &#150 это часть площади опытного участка определенного размера и формы, предназначенная для размещения на ней варианта опыта, т.е. какого-либо изучаемого фактора (агротехнического приема, сорта, растения). При определении точности опыта исходят из учетной (которую учитывают при изучении опытного варианта) площади делянки.

Влияние размеров делянок и их повторности на точность опыта.

Размер опытных делянок, их минимальная величина устанавливается в зависимости от:

1) пестроты почвенного плодородия;

2) рельефа участка, назначения опыта;

3) изучаемых вопросов, определяющих применение в опыте агротехнических приемов;

4) свойств подопытного растения.

Целесообразно проектировать делянки, допускающие проведение всех полевых работ с максимальным использованием механизации, начиная с обработки почвы, посева и кончая уборкой урожая. Поэтому предел, меньше которого не должна быть площадь делянки, определяется возможностью проводить все агротехнические мероприятия.

Теоретически можно ожидать, что увеличение площади делянки может иметь определенное значение, поскольку на небольшой площади может разместиться малое число растений и индивидуальные различия их не будут компенсированы числом. Поэтому чем крупнее высеваемое растение, тем больше должна быть минимальная площадь делянки. При этом следует учитывать, что точность опыта, обусловливаемая пестротой плодородия почвы, повышается с увеличением величины делянки до тех пор, пока общая площадь всего опыта укладывается в пределах сравнительно однородного участка. Как только часть опыта или части делянок выйдут за пределы однородного участка, так изучаемые, варианты будут находиться в несравнимых условиях, и поэтому точность опыта, заметно снижается. Устранить этот фактор несравнимости можно при сближении делянок, т.е. при уменьшении их ширины и одновременно увеличении длины.

Крупная делянка имеет преимущество перед небольшой только при проведении многолетних опытов, когда возникает необходимость изучать новые факторы или приемы, не предусмотренные при закладке опыта. В подобных случаях большую делянку можно разделить (расщепить) на несколько более мелких и заложить на них дополнительные варианты или ввести новый фон для изучения эффективности уже имеющихся вариантов. В связи с этим многолетние опыты целесообразно закладывать на делянках 200-300 кв. м, с тем чтобы при необходимости расщепления каждая из них имела площадь 50-100 кв. м. При проведении опытов в условиях производства нет объективных оснований к значительному увеличению размера делянок. Площадь делянки должна быть такой, чтобы можно было выполнять все полевые работы, достаточно типичные для агротехники и уровня механизации передовых хозяйств данного района. Поэтому размер делянок опытов, заложенных в производственных условиях, варьирует в широких пределах &#150 от 100 до 3000 кв. м и больше.

Если говорить о минимально допустимом размере делянок для опытов в условиях производства, то они не отличаются от тех, которые названы выше. Здесь следует отметить, что метод полевого опыта должен использоваться для научной разработки новых приемов, а не внедрения уже разработанных способов возделывания, поэтому большой размер делянок не достоинство, а скорее наоборот; применение крупных делянок (более 1000 кв. м) часто лишает опыт достоверности по существу, не говоря уже об увеличении материальных и трудовых затрат, необходимых для проведения опыта на больших площадях.

Как исключение можно привести пример селекционеров, которые на первых стадиях селекционной работы, когда имеется ограниченное количество семян, с успехом используют делянки размером 0,5-2 кв. м, а в малых сортоиспытаниях &#150 5-10 кв. м и при очень тщательной обработке получают высокую точность опыта. Конкурсное сортоиспытание проводят обычно уже на делянках площадью 50-100 кв. м и редко 200 кв. м. Большую часть агротехнических опытов, не требующих раздельной обработки делянок, закладывают обычно на делянках 50-200 кв. м. При изучении способов обработки почвы или других приемов, требующих раздельного применения машин и орудий на каждой делянке, размер ее приходится иногда увеличивать до 300 и даже 1000 кв. м.

Плодовые и овощные культуры имеют довольно высокий нижний предел площади делянки: она должна быть достаточной, чтобы индивидуальная (генетическая) изменчивость растений не оказывала существенного влияния на ошибку опыта. Например, в опытах с плодовыми на каждой делянке размещается 6-10 и более деревьев, а кустарниковых ягодников &#150 10-20. В подобных случаях площадь делянки может значительно отклоняться.

Таким образом, полевые опыты следует ставить на делянках сравнительно небольшого размера, дающих возможность нормально проводить все агротехнические работы. На таких делянках гораздо легче достичь большой точности, они удобнее и требуют меньше затрат средств и труда, чем крупные делянки.

Устанавливая площадь делянки, необходимо учитывать особенности почвенных условий, рельеф местности и другие причины, обусловливающие появление ошибок. В районах с выровненным рельефом и большими однородными по плодородию почвы участками (в условиях степной зоны, частично лесостепной) увеличение площади делянок может давать положительные результаты. В регионах с холмисто-увалистым, бугристым рельефом и значительной пестротой почвенного плодородия (подтаежная и таежная зоны) при увеличении размеров делянок часть их будет выходить за пределы однородных участков и вследствие этого точность опыта понижается. Поэтому точность опыта здесь должна повышаться не за счет увеличения площади делянки, а с помощью других способов уменьшения ошибки &#150 увеличении повторности, выбора рациональной формы делянки.

Таким образом, при планировании опыта следует стремиться к минимальному размеру делянок, обеспечивающему возможность проведения сельскохозяйственных работ и размещение достаточного числа растений для того, чтобы исключить влияние их индивидуальной изменчивости.

Наиболее действенным средством повышения точности является введение нескольких повторных делянок для каждого варианта опыта. Повторные делянки можно рассматривать как части одной более крупной делянки, размещенные в различных местах опытного участка. Повторностью опыта на территории называют число одноименных делянок каждого варианта, повторностью опыта во времени – число лет испытаний новых агротехнических приемов или сортов.

Экспериментальные данные показывают, что при увеличении числа повторностей (при 4-6 кратной) точность опыта нарастает быстрее, чем при увеличении площади делянки. Дальнейшее увеличение числа повторностей нецелесообразно, так как объем работ при этом возрастает, а уменьшение ошибки опыта незначительное.

Преимущество увеличения повторности по сравнению с увеличением площади делянки бывает более существенно, если располагать целые повторения в пределах отличающихся, но внутри себя однородных частей участка опыта.

Кроме пестроты участка и желательной точности опыта, при установлении повторности следует считаться и с техническими условиями. Увеличение повторности, а, следовательно, и общего числа делянок в опыте чрезвычайно усложняет работу по закладке опыта и учету урожая: требуется дополнительная площадь сноповых сараев и сушилок, дополнительных анализов. Поэтому применение большой повторности в опытах целесообразно только на хорошо оборудованных опытных полях.

Необходимо учитывать, что двукратная повторность не дает возможности, судить какой, из результатов находится ближе к истинной средней величине. Только при числе повторений больше двух можно отличить повторения, колеблющиеся около средней арифметической величины, от резких случайных отклонений.

Учитывая, что точность опыта при увеличении повторности нарастает быстрее, чем при увеличении площади делянки, то применяя малые делянки, но с большой повторностью, можно добиться большей точности при меньшей площади под опытами. Это способствует, во-первых, повышению точности, во-вторых, дает возможность при обработке данных пользоваться методами вариационной статистики.

В практике опытных учреждений, при делянках площадью 50-100 м 2 и выше удовлетворительной считается четырехкратная повторность. При площади делянок 20-50 м 2 следует иметь шести-восьми кратную повторность. Меньшей величиной повторности можно пользоваться только в условиях степной зоны.

Рис.2. Размещение делянок в натуре на опытном поле

Форма делянки определяется видом опыта, особенностями проводимых на нем сельскохозяйственных работ и должна обеспечивать удобство выполнения этих работ.

Наилучшую для данного участка форму делянки можно определить непосредственно, комбинируя данные дробного учета. При отсутствии этих материалов следует исходить из следующих соображений: удлиненная форма делянки обеспечивает большую точность опыта, так как чем длиннее делянка, тем полнее она охватывает пестроту плодородия земельного участка и обеспечивает лучшую сравнимость вариантов опыта.

Особенно необходима удлиненная форма при наличии явно выраженного систематического изменения плодородия полевого участка, в каком &#150 либо одном направлении.

При этом делянки должны быть вытянуты в том направлении, в котором изменяются свойства почвы на участке. Так, закладывая опыт 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.

Удлиненная форма делянки необходима в опытах, требующих раздельного применения на делянках сельскохозяйственных орудий и машин. Это, прежде всего, опыты по изучению обработки почвы, способов посева, опыты по сортоиспытанию и при изучении сельскохозяйственных машин и орудий, с механизированным внесением удобрений. Таким образом, в зависимости от типа опытов (обработка почвы, удобрение, севообороты, сортоиспытание) применяют делянки, длина которых превышает ширину в 5, 25, 50 раз. Ширина делянки делается в этом случае равной или кратной ширине захвата сеялки. Для широкорядных и пропашных культур ширина делянок должна быть согласована с шириной междурядий. В случае кукурузы и подсолнечника берут делянки шириной 6 рядков при междурядьях 70 см; для сахарной свеклы 10 рядков при междурядьях 45 см, а ширина делянки должна быть равна ширине захвата сеялки.

В опытах с небольшим числом вариантов (8-10) и размером делянок около 100 м 2 достаточно высокая точность получается и при прямоугольных и квадратных делянках. Квадратная форма делянки предпочтительнее прямоугольной и удлиненной в опытах, где смежные варианты могут сильно влиять друг на друга. В связи с этим необходимо выделять большие боковые защитные полосы, чтобы устранить возможные искажения урожая. Искажения могут возникнуть в результате перемещения почвы с внесенными в нее удобрениями с одной соседней делянки на другую во время обработки почвы либо сноситься ветром. В этих случаях преимущество в экономии опытной полезной площади, безусловно, принадлежит делянкам квадратной формы.

При изучении химических средств борьбы с болезнями и вредителями необходимо иметь в виду, что из центра делянки квадратной формы вредителям и грибам труднее мигрировать на соседние делянки, так как путь их длиннее, чем из центра прямоугольной и удлиненной делянки.

Известно, что особенно сильно плодородие почвы и другие условия выращивания растений меняются вдоль склона. Поэтому при расположении опыта на склоне направление длинных сторон делянок надо ориентировать вдоль, а не поперек склона. По такому же принципу закладывают опыт на полях с полезащитными лесными полосами: делянки располагают длинной стороной перпендикулярно к лесной полосе. При закладке опытов на выравненных по плодородию участках направление делянок не оказывает влияния на точность опыта и определяется техническими условиями проведения эксперимента.

Говоря о форме делянки, обычно имеют в виду отношение ее длины к ширине. Делянки называют квадратными при отношении сторон, равном 1 (10&#215 10 м или 5&#215 5 м); прямоугольными &#150 при отношении длины к ширине больше 1, но меньше 10 (5&#215 20 или 4&#215 20 м); удлиненными &#150 при отношении более 10 (2,5&#215 40 м или 4&#215 60 м).

Данные рекогносцировочных посевов позволили установить, что длинные узкие делянки полнее охватывают пестроту земельного участка и обеспечивают лучшую сравнимость вариантов опыта.

Эффект от удлинения наиболее сильно проявляется при отношении сторон в пределах 1:10&#150 1:15. Дальнейшее удлинение не дает существенных положительных результатов и бывает целесообразным лишь с точки зрения технологического удобства, например, в сортоиспытании, при постановке опытов со сроками, способами и нормами посева и др.

Методы размещения вариантов в опыте. Для правильного решения тех или иных вопросов в полевом опыте и получения достоверных результатов большое значение имеет способ размещения делянок на опытном участке. Метод расположения делянок в опыте должен обеспечить наибольший охват каждым вариантом пестроты почвенного плодородия опытного участка. Соблюдение этого требования способствует созданию условий сравнимости между вариантами и обеспечивает большую типичность, достоверность результатов и наименьшую ошибку опыта.

Выбор метода размещения вариантов в полевом опыте зависит от многих факторов &#150 от числа вариантов в схеме, технических условий постановки и проведения опыта, общей площади участка и особенно от неоднородности его почвенного плодородия.

На изменчивость плодородия почвы оказывают влияние климатические условия, почвенный покров, технология обработки, выращиваемые растения, ранее вносимые органические и минеральные удобрения. Поэтому экспериментатор не всегда имеет возможность выбрать для проведения опыта однородный во всех отношениях земельный участок. Нужно четко представлять всю сложность конкретной обстановки и хорошо знать основные закономерности территориальной изменчивости плодородия почвы, поскольку именно они являются основой для методов размещения вариантов на опытном участке.

При размещении вариантов опыта по делянкам участка внутри повторения используют три группы методов:

В зависимости от конфигурации и микрорельефа опытного участка, а также сложности схемы эксперимента опытные делянки располагают по одному из разработанных методов в опытном деле.

Стандартный метод является целесообразным приемом оценки на первых ступенях селекционной работы при выведении сорта, в питомниках и при предварительных испытаниях, когда имеют дело с очень ограниченным количеством семян для посева и невозможно воспользоваться нужной величиной и формой делянок.

Однако практика применения и изучения стандартного метода выявила следующие его недостатки:

1. Громоздкость метода; при большом числе изучаемых вариантов значительно увеличивается площадь опыта.

2. Контрольный и изучаемый варианты не всегда располагаются на однородной по плодородию площадке. Поэтому, утрачивается тесная корреляционная зависимость между урожайными данными, получаемыми на соседних делянках.

3. Большое число вариантов (свыше 12) в схеме опыта затрудняет сравнение урожайных данных делянок, расположенных далеко друг от друга.

При систематическом методе опытные варианты располагают на делянках внутри повторений в определенной последовательности.

Данный метод предполагает несколько способов размещения вариантов. В настоящее время широко применяются: последовательное размещение вариантов в один ярус и шахматное при расположении повторений в несколько ярусов.

Наиболее простым является последовательное расположение делянок в один ярус. Варианты на делянках располагаются в той последовательности, которая заранее установлена исследователем на основании организационно-технических причин – удобства обработки почвы, внесения удобрений, посева, ухода, уборки. Так, например, если в первом повторении варианты опыта располагались в порядке 1, 2, 3, 4, 5, то такой же порядок размещения вариантов должен сохраняться во всех остальных повторениях.

Систематические методы отличаются простотой, но и они не лишены недостатков. Так, при закономерном варьировании плодородия почвы недостатком систематического расположения вариантов является вероятность накопления систематических ошибок, которые возникают из-за возможности корреляции этого метода размещения с изменением плодородия почвы. В данном случае одна часть вариантов будет находиться внутри повторений на близко расположенных делянках, а другая на отдаленных друг от друга делянках. Это приводит к недостоверным сравнениям вариантов между собой и контролем.

Помимо перечисленных способов расположения опыта, предусматривающих определенную систему в размещении делянок, некоторые исследователи, преимущественно английские (Р. Фишер), предложили случайное (рендомизированное) размещение делянок.

Техника рендомизации

Вопреки мнению ряда экспериментаторов методы случайного размещения вариантов распространены не только за рубежом (в Англии, Болгарии, Венгрии, ГДР, Италии, Польше, США, Чехословакии), но и в нашей стране. С 1960 г. методы рендомизации применяются в опытной работе ТСХА. На экспериментальной базе академии Михайловское однолетние и стационарные длительные опыты, требующие точных сравнений и статистической оценки, заложены методами, основанными на принципах рендомизации. Рендомизированные методы используют в опытной работе научно-исследовательские учреждения Литовской ССР, Латвийской ССР, Эстонской ССР, некоторые сотрудники Всесоюзного научно-исследовательского института удобрений и агропочвоведения, Всесоюзного института защиты растений, Научно-исследовательского института сельского хозяйства Юго-Востока, Украинского научно-исследовательского института растениеводства, селекции и генетики и других научных учреждений.

Рассмотрим подробнее наиболее распространенные рендомизированные методы размещения вариантов в полевом опыте и технику рендомизации. Техника рендомизации. Наиболее простой способ рендомизации заключается в следующем. Варианты нумеруют или обозначают буквами, и эти обозначения пишут на одинаковых карточках. Затем карточки тщательно перемешивают, после чего вынимают по одной. Варианты в повторении размещают на делянках в последовательности, определенной жребием, случаем. Для каждого повторения проводится своя рендомизация.

Этот способ размещения обосновывается тем, что случайное размещение делянок лучше охватывает пестроту участка и тем, что методы математической статистики применимы в полной мере к случайным явлениям. Поэтому статистическую обработку результатов опыта можно применять наиболее обоснованно при случайном расположении вариантов в пространстве.

Рис.3. Размещение делянок в натуре на опытном поле с овощными культурами

Рендомизированное размещение вариантов предусматривает случайное расположение их на делянках каждого повторения. В практике опытного дела наиболее распространенными считают метод латинского квадрата и латинского прямоугольника.

Расположение вариантов по методу латинского квадрата при соответствующей обработке результатов опыта позволяет исключить изменение плодородия почвы в двух направлениях. Эта система расположения делянок может быть применена лишь при небольшом числе вариантов, причем число повторений должно обязательно равняться числу вариантов (4*4, 5*5, 6*6). На площади участка их располагают рядами и столбцами. В каждом ряду и столбце должен быть полный набор всех вариантов (при этом ни один из вариантов не должен повторяться дважды ни в ряду, ни в столбце). Делянки могут быть квадратными или с длиной, несколько большей их ширины. Одним из главных недостатков метода является требование, чтобы число вариантов и повторений было равным.

В случае, когда число вариантов более 8, применяют метод латинского прямоугольника. Эта система размещения вариантов предполагает, чтобы число вариантов было кратно числу повторений. Так, при трехкратной повторности эти методом можно разместить опыт с 6, 9, 12 вариантами, а при четырехкратной &#150 с 8, 12,16 вариантами. Частное от деления числа вариантов на число повторностей, показывает, на сколько делянок следует расщепить каждый вертикальный столбец соответствующего латинского квадрата. Следует помнить, что варианты по делянкам необходимо располагать случайно с таким расчетом, чтобы ряды и столбцы имели полный набор всех вариантов. Это устраняет влияние систематического варьирования плодородия почвы в двух перпендикулярных направлениях и путем математической обработки позволяет снизить ошибку эксперимента.

Размещение опытных делянок методом латинского квадрата позволяет в значительной степени сэлиминировать, устранить влияние систематического изменения плодородия почвы опытного участка на результаты опыта по двум взаимно перпендикулярным направлениям. Для этого земельный участок квадратной или прямоугольной формы разбивают в горизонтальном и вертикальном направлениях на столько рядов и столбцов, сколько вариантов в опыте. Любой ряд и любой столбец включают полный набор изучаемых вариантов, которые размещаются на делянках квадратной или прямоугольной формы. При удлиненной форме делянок латинский квадрат не имеет особых преимуществ перед методом рендомизированных повторений. Расположение опыта латинским квадратом требует, чтобы число повторений обязательно было равно числу вариантов. Поэтому общее количество делянок в опыте всегда будет равно квадрату числа вариантов схемы. При четырех вариантах в опыте будет 4&#215 4=16 делянок, при пяти &#150 5&#215 5=25, при шести &#150 6&#215 6=36 делянок и т.д. На площади их размещают рядами и столбцами. В каждом ряду и столбце должен быть полный набор всех вариантов, и, следовательно, ни один из вариантов не повторяется дважды ни в строке, ни в столбце. Кроме этих двух ограничений, варианты размещаются внутри столбцов и рядов случайно, по таблице случайных чисел.

Контрольные вопросы

© ФГОУ ВПО Красноярский государственный аграрный университет

Источник