Значение и виды полевого опыта с удобрениями
Глава 15. Полевые, вегетационные и лизиметрические методы исследований в агрохимии
Полевой опыт
Значение и виды полевого опыта с удобрениями
Исследования жизни растений в полевых условиях широко используются в растениеводстве, земледелии, селекции, агрохимии и других науках. Полевой опыт с удобрениями проводится для определения влияния удобрений на урожайность культур, качество растениеводческой продукции, а также плодородие почвы. Данные полевых опытов используются для обоснования государственной политики по развитию туковой промышленности, организации снабжения удобрениями сельского хозяйства, разработки рекомендаций по применению удобрений и повышению плодородия почвы.
Полевые опыты классифицируются в зависимости от цели проведения, места и продолжительности постановки, размера делянок, количества изучаемых факторов, охвата объектов. По месту проведения и цели полевые опыты подразделяются на стационарные и производственные.
Стационарный опыт с удобрениями – это полевой опыт с систематическим внесением удобрений на одном участке, в севообороте, в звене севооборота или при бессменной культуре. Стационарные опыты проводятся в основном на специально выделенных участках, опытных полях научно-исследовательских учреждений и вузов или на опытных участках в хозяйствах. Особенно ценны в научном и практическом плане длительные стационарные опыты – продолжающиеся более одной ротации севооборота. В них изучается воздействие длительного применения удобрений на урожайность культур и качество сельскохозяйственной продукции, плодородие почвы, анализируется влияние степени окультуренности почвы на эффективность удобрений, устанавливаются оптимальные параметры агрохимических свойств почвы.
Производственный полевой опыт с удобрениями проводится в хозяйствах для проверки рекомендаций и экономической оценки влияния удобрений на урожай и качество сельскохозяйственных культур. Производственные опыты обязательно предшествуют широкому внедрению нововведения в практику сельскохозяйственного производства.
В краткосрочных опытах с удобрениями изучается действие удобрений не менее трех лет в аналогичных почвенных условиях.
В зависимости от количества изучаемых приемов, факторов различают однофакторные (простые) и многофакторные (комплексные) полевые опыты. Однофакторными называют опыты, в которых изучается один простой количественный фактор в нескольких градациях (дозы удобрений), а также опыты, где сравниваются различные приемы (например, разбросной и ленточный способы внесения удобрений).
Опыты, в которых изучается действие и устанавливается характер и степень взаимодействия двух и более факторов, называют многофакторными.
Мелкоделяночный полевой опыт проводится на делянках площадью от 1 до 10 м 2 . Главное в мелкоделяночных опытах – исследование динамики почвенных процессов, изучение превращения удобрений в почве или реакция растений на используемые приемы. Если в таких опытах нельзя выдержать традиционную агротехнику, то урожайность показывают на площадь делянки, не переводя в тонны на 1 га.
Особое место занимают микрополевые опыты, или, как их еще называют, вегетационно-полевые. Микрополевые опыты с удобрениями проводятся в полевых условиях с использованием сосудов (ящиков) без дна или на микроделянках площадью до 1 м 2 . Большие сосуды или ящики без дна зарывают на специальной площадке в условиях, близких к полевым (температура, густота посевов и т.д.). Часто микрополевые опыты ставят со стабильными и радиоактивными изотопами.
Массовые полевые опыты с удобрениями проводятся одновременно по одинаковым схемам во многих регионах. Они широко практикуются в системе агрохимической службы.
Географическая сеть опытов – это полевые опыты с удобрениями, которые проводились в бывшем Советском Союзе в различных географических зонах по согласованной программе.
Источник
8.1. ПОЛЕВЫЕ ОПЫТЫ С УДОБРЕНИЯМИ
Полевой опыт — исследования в полевой обстановке для установления действия удобрений на рост, развитие и урожайность культур, качество получаемой продукции и показатели плодородия почв. Это биологический метод изучения реакции возделываемых культур на испытываемые виды, дозы, сроки и способы применения удобрений в различных почвенно-климатических и агротехнических условиях, без точной характеристики которых результаты опыта не могут быть распространены на другие, аналогичные по указанным признакам территории. Эти обстоятельства обусловливают целесообразность и необходимость различного и обязательного сочетания в полевых опытах метеорологических, почвенных, биологических, химических, физико-химических и других методов исследований. Все это необходимо для определения типичности, точности, достоверности полученных результатов, возможности их распространения на другие территории, а также для квалифицированной трактовки результатов и выводов о потреблении растениями питательных элементов из почв и удобрений и баланса их, об изменении качества получаемой продукции и пищевого режима почв, агрономической, экономической и энергетической эффективности изучаемых факторов и т. д.
Результаты полевых опытов используют не только в науке, но и в практике для внедрения в сельскохозяйственное производство и определения объемов, видов и форм минеральных удобрений, мелиорантов и других химических средств, применяемых в сельском хозяйстве, а также машин и механизмов для качественного применения удобрений и мелиорантов.
По целям, задачам, месторасположению, длительности проведения, количеству изучаемых факторов и размеров делянок выделяют несколько видов полевого опыта.
Полевые (лабораторно-полевые) опыты. Проводят на специально выбранных участках (опытных полях) научно-исследовательских учреждений и хозяйств для углубленного познания действия отдельных факторов, приемов и комбинаций их на растения и почву с детальным разделением изучаемых условий и тесной взаимосвязью с другими методами исследований. Обобщенные результаты таких опытов могут предназначаться для крупного района, региона или зоны, а размеры делянок в зависимости от целей, задач, техники закладки и проведения исследований обычно составляют до 100—250 м 2 .
Производственные опыты. Проводят с малым числом (2—3) вариантов в отдельных полях и севооборотах хозяйств с целью уточнения в конкретных почвенно-агротехнических и организационно-хозяйственных условиях результатов полевых и лабораторнополевых опытов, для определения хозяйственной пригодности (агроэкономической эффективности) изучаемого (рекомендуемого) приема (условия). Размеры делянок здесь составляют от 500— 1000 м 2 до 1—2 га и более, а результаты применимы для небольших районов с аналогичными природно-климатическими и организационно-хозяйственными условиями.
Многолетние опыты. Проводят в одном географическом пункте в течение 5—10 лет и более. При длительности 10—15 лет и более их называют стационарными. Цель их — учет действия изучаемых факторов при среднемноголетних и ежегодных погодных условиях; для качественного учета каждого метеоусловия (по влажности и температуре) их повторяемость должна быть не менее 3—4 лет. Многолетние опыты проводят при изучении влияния удобрений на растения и почву в севооборотах и в бессменных посевах: при учете действия и последействия удобрений и мелиорантов, при сравнительной эффективности отдельных видов (органические и минеральные, простые и комплексные, стандартные и новые), доз, форм, сроков и способов внесения удобрений, на одном или нескольких фонах, в сочетаниях и без других приемов (обработки почв, уходов за посевами и т. д.).
Однолетние опыты. Проводят ежегодно (даже при постоянной схеме) на новых участках, т. е. когда исследуемый фактор (условие) изучают только в течение одного вегетационного периода или действие изучаемого фактора не может быть длительным, например некорневая подкормка или обработка семян однолетних культур и т. д.
Однофакторные (простые) опыты. Содержат в схеме один изучаемый прием, условие или фактор на одном постоянном фоне.
Многофакторные (комплексные) опыты. Содержат в схеме два или более изучаемых приемов, условий или факторов разнокачественного (удобрения и пестициды, удобрения и орошение, удобрения и мелиоранты, удобрения, мелиоранты и пестициды и т. д.) или однокачественного (органические и минеральные удобрения в различных видах, комбинациях и т. д.) характера.
Единичные опыты. Проводят по разным схемам и программам в отдельных пунктах страны. Это большинство стационарных и длительных опытов научно-исследовательских учреждений и отдельные опыты в различных хозяйствах; последние нередко называют эпизодическими опытами.
Массовые (географические) опыты. Проводят по общей тематике, единым согласованным схемам и программам, допускающим обобщение полученных результатов с целью изучения влияния природных условий на эффективность того или иного приема, условия или фактора в пределах отдельных районов, областей, краев, регионов, зон и страны в целом для обоснованного планирования производства и распределения удобрений, мелиорантов, пестицидов и т. д.
Научно-методическое руководство Географической сетью опытов научно-исследовательских учреждений осуществляет ВИУА, а Агрохимслужбы Министерства сельского хозяйства РФ — ЦИ-НАО.
Основная задача Географической сети опытов — научное обоснование оптимальных доз, комбинаций, сроков и способов внесения удобрений и мелиорантов под отдельными культурами и в севооборотах по почвенно-климатическим зонам и административным регионам страны.
Основные задачи массовых опытов Агрохимслужбы — разработка рекомендаций и планов применения удобрений в хозяйствах и определение нормативов затрат удобрений на получение единицы прибавки урожая для уточнения потребности в удобрениях по культурам с учетом их размещения по регионам страны. Массовые опыты проводят сериями по 10 и более с единой схемой и программой в каждом, выделенном по ряду признаков (почва, история полей, культура, сорт, агротехника, метеоусловия) комплексе условий региона или зоны.
По размерам делянок опыты разделяют:
на производственные — от 500—1000 м 2 до 1—2 га и более;
полевые — в эпизодических опытах с культурами сплошного посева 50—100 м 2 , с пропашными 100—200 м 2 , в многолетних опытах 200—400 м 2 ;
мелкоделяночные — 10—20 м 2 ;
микрополевые — от 200—300 см 2 до 1—3 м 2 ; на таких делянках обычно проводят опыты с применением стабильных изотопов ( 15 N).
Существуют обязательные методические требования к качеству закладки и проведения полевого опыта любой модификации.
Принцип единственного различия или тождества всех условий, кроме изучаемого, предполагает выровненность природных условий и строгое соблюдение в каждом варианте всех агротехнических условий, принятых в схеме и программе опыта. Однако непродуманный и формальный подход к этому требованию может привести к неверным вариантам в схеме и, следовательно, к неправильным результатам. Например, эффективность фосфоритной муки нельзя сравнивать с эффективностью суперфосфата при внесении их весной перед посевом; хлориды и сульфаты калия нельзя сравнивать при возделывании чувствительных к хлору культур и т. д.
В длительных и стационарных опытах по истечении каждой ротации севооборота следует на основании полученных результатов вносить коррективы в схему и программу исследований, так как постоянство тождественных условий во времени нередко ограничивает действие (и взаимодействие) изучаемых факторов, приемов и условий.
При постановке новых многофакторных длительных опытов необходимо предусматривать введение параллельных повторных делянок (дубликатов) по важнейшим вариантам, чтобы в последующие ротации применять на них новые, более совершенные приемы.
Типичность, или репрезентативность, полевого опыта — это соответствие условий его проведения тем почвенно-климатическим (природным) и организационно-хозяйственным (агротехническим) условиям, в которых будут использовать его результаты.
Типичность почвы предполагает учет ее типа, подтипа и разности, гранулометрического состава, реакции, содержания гумуса, подвижных форм питательных элементов и других показателей, отражающих разнообразие и пестроту почвенного покрова. Для соблюдения типичности метеорологических условий опыт проводят в течение 3—5 лет и более, чтобы учесть изменение погоды в отдельные годы и в среднем за весь период.
В агротехническую типичность включают пригодность фона (или фонов: без навоза и с ним, без мелиорантов и с ними и т. д.) для изучаемых доз, видов и форм удобрений, подбор типичных культур и районированных сортов для зоны, лучших и типичных предшественников, строгое соблюдение зональной агротехники и т. д.
Точность количественных результатов (величина урожая, качество получаемой продукции, агрохимические показатели почвы, агрономическая, экономическая и энергетическая оценки эффективности и др.) — объективный показатель эффективности изучаемого в опыте приема, условия или их сочетаний.
Степень соответствия истинных и полученных в опыте результатов определяет точность и ошибки (погрешности) опыта, причем последние имеются в любом опыте по следующим причинам:
из-за ошибки в измерениях, обусловленной неточностью инструментов и приборов: чем меньше делянка, тем точнее должны быть измерения и взвешивания;
из-за пестроты почвенного покрова, рельефа и микрорельефа и неодинаковой предшествующей истории, с учетом которой определяют форму и размеры делянок, их расположение и число повторностей в опыте;
из-за случайных ошибок — огрехов и просевов при закладке, поврежденных растений и потерь урожая и др.; для их устранения применяют выбраковку делянок или выключку частей их, подвергшихся случайному повреждению.
Точность опыта определяют путем математической обработки результатов его методами вариационной статистики. В многолетних и стационарных опытах необходима большая точность, чем в краткосрочных и однолетних опытах.
Достоверность опыта тесно связана с его точностью, но не идентична ей. Различают достоверность опыта по существу, т. е. соответствие поставленным целям и задачам исследований, и достоверность, или существенность, результатов опыта.
Критический анализ обоснованности схемы и программы (соответствие их задачам исследований), результатов соответствующих наблюдений и учетов, методики и техники закладки и проведения опыта дает оценку достоверности его по существу.
Достоверность результатов — это математически (статистически) доказанная разница между сравниваемыми вариантами опыта, позволяющая установить границы случайных и существенных различий между ними. Поэтому статистическая обработка результатов опыта является обязательным звеном методики его проведения, дающим объективную оценку его точности, которая всецело зависит от методики постановки и тщательности проведения всех работ.
Полная, точная и объективная документация определяет ценность всех результатов полевого опыта (для внедрения в производство, воспроизведения в аналогичных и близких условиях и др.). По каждому опыту должна иметься первичная документация — дневник полевых работ с хронологическими записями всех данных характеристики опытного участка, всех работ, наблюдений, учетов и измерений. Все записи делают во время проведения соответствующих работ. Журнал полевого опыта — основной сводный документ, в который переносят все записи из дневника, результаты всех анализов, обработок и других проводимых работ.
8.1.1. ПОСТРОЕНИЕ (РАЗРАБОТКА) СХЕМ ОПЫТОВ С УДОБРЕНИЯМИ
Схема опыта — это совокупность всех сравниваемых между собой вариантов, причем одни из них содержат изучаемые приемы, а другие (контрольные или стандартные) служат для сравнения с первыми.
Вариант опыта — это совокупность принятых приемов возделывания растений, осуществляемых на всех повторениях (повторных делянках) этого варианта.
Опытная делянка — элементарная составная часть опыта, на которой осуществляют все приемы возделывания растений, принятые для данного варианта во всех повторениях.
Если невозможно или нецелесообразно изучение отдельных агротехнических приемов, вариантом опыта может быть весь комплексный прием в целом, а не отдельная его часть. В схеме, программе и при опубликовании результатов таких опытов следует подчеркивать комплексность изучаемого приема. Сравнение между собой комплексных приемов нельзя квалифицировать как нарушение принципа единственного различия, так как это сравнение проводится при тождестве прочих условий, которые не являются составными элементами сравниваемых агрокомплексов. Такие сравнения нередко проводят при определении оптимальных доз и соотношений удобрений, изучении сроков и способов внесения их, сочетаний с другими средствами химизации и т. д.
Первым обязательным условием результативности опытной работы является точная формулировка цели и задач опыта с указанием конкретных условий его проведения, т. е. разработка целенаправленной схемы опыта и программы исследований. На этом этапе не должно быть ошибок, устранение которых в последующем невозможно, поэтому все планирование эксперимента должно быть детально, неоднократно и критически проанализировано.
Варианты схемы должны отличаться изменением того условия, действие которого и является задачей сравнения; все другие условия должны быть одинаковыми. Если изучаемое условие связано с изменением других условий, то в схему вводят дополнительные варианты для определения влияния изменившихся условий. Например, с увеличением доз удобрений возрастает не только обеспеченность растений элементами, но и концентрация почвенного раствора с возможным изменением реакции среды. Нужно разработать такую схему, которая обеспечила бы интенсивное питание растений без отрицательных сопутствующих факторов.
К фактору единственного различия необходимо добавить фактор обстоятельности схемы опыта, т. е. растения должны быть чувствительны к изменениям изучаемого фактора. Например, для определения усвояемости элемента из разных форм удобрений нужно, чтобы растения вообще реагировали на внесение данного элемента. Если этого не будет, можно сделать вывод только об отсутствии действия данного элемента, а об испытывавшихся формах удобрений сказать будет невозможно.
Варианты, с которыми сравнивается изучаемое условие, называют контрольными, а вариант без удобрений — чистым или абсолютным контролем. Правильно выбранные контрольные варианты опыта — отличительный признак научного эксперимента. Общее число вариантов схемы должно быть минимальным, но достаточным для полного и четкого ответа на сформулированные цель и задачи исследований.
Пример простейшей схемы опыта — это два варианта: контроль без удобрений и удобряемый вариант.
В схемах с видами удобрений контрольными могут быть чистый контроль и фоновый вариант. В схемах по изучению действия трех видов удобрений контрольными являются чистый контроль и вариант без изучаемого удобрения. Классическая ортогональная схема состоит из 8 вариантов: О, N, Р, К, NP, NK, РК и NPK. Нередко ее сокращают до 5 вариантов: О, NP, NK, РК и NPK или до 4 вариантов (без чистого контроля). На почвах, богатых одним элементом, применяют укороченные схемы. Например, если известно, что калий не действует, применяют схему О, N, Р, NP и NPK.
При изучении новых форм удобрений полная схема опыта может иметь следующий вид: контроль (без удобрений), основное удобрение (фон); фон + 0,5 дозы стандартного удобрения (с. у.); фон + 0,75 дозы с. у.; фон + 1,0 доза с.у.; фон + 1,0 доза первой испытуемой формы; фон + 1,0 доза второй испытуемой формы и т. д.
В опытах со сложными (комплексными) удобрениями может быть следующая схема: без удобрений или фон; сложное удобрение; эквивалентные количества односторонних стандартных удобрений; сложное + одностороннее стандартное удобрение для получения оптимальных доз питательных элементов; эквивалентные предыдущему варианту количества элементов односторонних стандартных удобрений. Такая схема наряду со сравнительной эффективностью сложных и эквивалентных смесей стандартных удобрений позволяет уточнить соотношения элементов в сложном удобрении для испытуемых культур в конкретных почвенно-климатических условиях.
Схемы опытов для определения оптимальных доз удобрений в зависимости от целей и задач разрабатывают двумя принципиально разными подходами: эмпирически и расчетными методами.
Эмпирический метод (метод проб и оши-б о к). Применяют, когда требуется определить, какая доза в конкретных условиях обеспечивает максимальную урожайность, или максимальную оплату удобрений прибавками урожая, или какая доза является хозяйственно наиболее выгодной, или если нужно получить кривую изменения урожаев при возрастании доз удобрений. Для этого в схеме наряду с контролем без удобрений должны быть 3—4 дозы, причем интервалы между ними делают достаточными, чтобы прибавки урожая от соседних доз могли различаться на величину, превосходящую ошибку опыта.
Испытанные на одном фоне дозы удобрений, как правило, не подходят на другом. Например, оптимальные дозы фосфора на фоне азотных удобрений будут одни, без азота — другие, на фоне орошения — одни, без него — другие и т. д. Поэтому однофакторные опыты с дозами отдельных удобрений, естественно, переходят в многофакторные, комплексные по изучению соотношений питательных элементов при разных дозах и насыщенности удобрениями.
В многофакторных опытах наиболее правильным, точным и достоверным является ортогональное построение схемы, содержащей всевозможные сочетания всех изучаемых факторов. Например, при изучении трех видов удобрений (NPK) в трех дозах и трех соотношениях в схеме должно быть 27 вариантов (3 * 3 * 3). При 27 делянках в одном повторении очень трудно исключить пестроту почвенного плодородия при закладке опыта в 3—4-кратной повторности, поэтому опыт получается недостаточно точным. Для уменьшения ошибки опыта используют метод звеньев, или расщепленных делянок. Например, при комплексном изучении шести азотных форм или доз, двух фосфорных и трех калийных комбинаций удобрений в ортогональной схеме в каждом повторении должно быть 36 вариантов (6*2* 3). Если все 6 (2 • 3) комбинаций фосфора с калием разместить как бы в одной делянке и на ней же поперек всех этих комбинаций наложить 6 азотных форм или доз удобрений, получим звено опыта, в котором есть все варианты схемы, т. е. одну полную повторность, рядом с которой аналогичным образом можно разместить еще 2—3 повторности этого опыта. При таком размещении повышается точность сравнения вариантов внутри каждого звена опыта.
С увеличением видов, доз, форм удобрений и других факторов (сортов, мелиорантов, орошения, способов обработки почв и т. д.) количество вариантов ортогональных схем опытов резко возрастает. Например, при изучении тех же комбинаций минеральных удобрений (6 • 2 • 3) на фоне извести и без нее число вариантов в схеме возрастает в 2 раза (6 • 2 • 3 • 2) и составит уже 72, а если добавить еще два разных фона обработки почвы — еще в 2 раза и составит 144 варианта и т. д.
Проведение опыта с таким числом вариантов в схеме становится невозможным, поэтому возникает необходимость сокращения схемы по принципу выборок или синтетического опыта путем выбора из общей схемы только части вариантов, равномерно охватывающих всю область изучаемых доз, комбинаций, форм и сочетаний удобрений с другими факторами. Подобное нарушение ортогональности, естественно, приводит к уменьшению достоверности выводов по полученным результатам.
Упрощенные ортогональные схемы комплексных опытов содержат обычно варианты с тремя дозами каждого элемента на фоне одной комбинации двух остальных. При этом можно выявить влияние на культуру четырех степеней обеспеченности любым из изучаемых элементов: без удобрений, при 1, 2 и 3 дозах вносимых удобрений. При размещении блоками по такой упрощенной схеме в опыте может быть 15—16 вариантов, тогда как при ортогональной схеме их было бы 64 (4 • 4 • 4).
Расчетные методы. Используют при разработке схем опытов для определения доз и соотношений удобрений с целью получения плановых (программируемых) уровней урожаев сельскохозяйственных культур желаемого качества. Основу определяемой дозы удобрений здесь составляют биологические потребности в питательных элементах культур и сортов для создания планируемого уровня и качества получаемой продукции в конкретных при-родно-экономических условиях, которые далее трансформируются в дозы удобрений разными методами, подробно описанными в предыдущей главе.
Схемы таких опытов в зависимости от цели и задач исследований состоят из 5—8 вариантов, причем во всех вариантах, кроме контрольного, изменение доз и соотношений удобрений обусловливается уровнями и качеством планируемой продукции при постоянных коэффициентах использования элементов из удобрений и почвы или вариациями коэффициентов при одном плановом уровне и качестве продукции. Если нужно, изменяют те и другие, но тогда схемы усложняются, превращаются в многофакторные и могут содержать гораздо больше вариантов.
Результаты опытов с дозами удобрений позволяют оценить степень пригодности лабораторных методов для установления нуждаемости культур в удобрениях с одновременным уточнением результатов анализов почв по обеспеченности подвижными формами элементов для разных культур в конкретных почвенно-климатических и агротехнических условиях.
Сравнение действия органических и минеральных удобрений изучают в длительных опытах при внесении их в эквивалентных дозах по элементам, содержащимся в испытываемой дозе органических удобрений. Полная схема такого опыта должна кроме контрольного содержать и дополнительные варианты: внесение минеральных удобрений в нормальном (оптимальном) соотношении и органических удобрений с добавлением минеральных в количестве и соотношениях, эквивалентных предыдущему варианту.
Для выявления роли органического вещества в навозе ( и других органических удобрениях) С. В. Щербой предложена схема, в которой возрастающие дозы минеральных удобрений вносят на фоне навоза и без него. По характеру кривых увеличения урожая (прибавок) определяют, чем оно вызвано: наличием элементов в навозе и минеральных удобрениях или действием органического вещества и другими свойствами (щелочность, буферность, микрофлора и др.) навоза.
Для определения усвоения азота навоза А. В. Соколов предложил сравнивать действие его с возрастающими дозами азота на достаточном фосфорно-калийном фоне. Аналогично можно выстраивать схемы по изучению эффективности и других питательных элементов органических удобрений.
Эффективность совместного применения органических и минеральных удобрений можно изучать по схеме: контроль без удобрений; навоз; NPK (полная, оптимальная доза); навоз (0,5 дозы) + NPK (0,5 дозы); навоз — 0,5 дозы; NPK — 0,5 дозы.
При изучении техники внесения удобрений контрольными являются варианты без удобрений и с обычным (стандартным) способом (техникой) внесения их. Так как многие способы внесения дают эффект при определенных дозах, обязательным является установление такой дозы. Не следует забывать и о дополнительных контрольных вариантах внесения удобрений. Например, при глубокой заделке удобрений нужен еще контроль с такой же обработкой без удобрений.
Сроки внесения удобрений при одной дозе их изучают в зависимости от целей и задач исследований по разным схемам. Например, без удобрений, осенью, весной, в период вегетации. При изучении дробного внесения удобрений следует использовать схему: без удобрений; полная доза до посева; часть дозы до посева, другая — при посеве или в подкормку; часть дозы до посева, другая — при посеве, остальная — в подкормку.
Результаты опытов с подкормками зависят от способов внесения основного удобрения и подкормки, и нередко различия способа, а не времени внесения определяют разницу в эффективности изучаемых вариантов.
При сравнительном изучении гранулированных и порошковидных форм удобрений в схемах следует предусматривать равенство доз и тождество способов внесения. Здесь важно определить, что обеспечивает эффект: форма или изменение способа внесения, так как в первом случае надо рекомендовать гранулирование удобрения, а во втором — производство машин и орудий для лучшего способа внесения обычных удобрений. Поэтому схема при одинаковой дозе должна быть следующей: без удобрений; гранулированная форма вразброс; порошковидная вразброс; гранулированная локально; порошковидная локально.
Разработка схем каждого опыта с удобрениями, сортами, севооборотами и т. д. имеет специфические особенности, обусловленные целью и задачами исследований, методикой размещения опытов в пространстве и статистической обработкой их результатов. Поэтому реальная схема —это синтез разных требований и возможностей. Возможности не всегда удовлетворяют требованиям, поэтому приходится сокращать число вариантов, но в опытной работе лучше сделать меньше, но хорошо. При сокращении числа вариантов следует помнить, что, исключая контрольные варианты, исследователь выбрасывает и результаты научного изучения.
8.1.2. ПРОГРАММА, ТЕХНИКА ЗАКЛАДКИ И ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ
Содержание программы, так же как и схемы, опыта зависит от цели и задач исследований и должно предусматривать все условия (почвенно-климатические, агрохимические, фенологические, агротехнические и т. д.), методы (отбора проб и анализов почвы и растений, учета урожая, статистической обработки результатов и т. д.) и сроки проведения всех работ, имеющих значение в решении поставленных цели и задач исследований и в получении точных и достоверных выводов.
При выборе участка для закладки опыта важно, чтобы по рельефу, почвенным условиям и предшествующей истории он был наиболее однородным и типичным для тех зон и регионов, на которые предполагается распространять результаты опыта.
Рельеф участка должен быть выровненным — ровное плато или равномерный односторонний склон с уклоном 1—2,5 м на 100 м длины без замкнутых понижений (западин, блюдец), бугорков и свально-развальных борозд. При размещении на склоне все делянки опыта должны быть равномерно вытянуты в одну сторону вдоль склона, чтобы по обеспеченности влагой, питательными элементами и освещенности они находились в равных условиях. По этой же причине опытный участок нельзя размещать на склонах разных крутизны и экспозиции.
Для стационарных опытов нивелировку участка проводят с нанесением горизонталей на почвенную карту через 0,1 —0,2 м, а для краткосрочных — через 1,0 м или ограничиваются глазомерным определением направления и крутизны склона.
Почвенные условия участка определяют по почвенной карте, для полной характеристики которой проводят необходимые обследования и анализы. Детализация почвенного обследования опытного участка зависит от пестроты почвенного покрова и размера делянок. Для длительных опытов проводят наиболее тщательное обследование почв, причем исходные образцы почвы сохраняют для контроля за изменением свойств ее под влиянием удобрений и других изучаемых факторов.
Предшествующая история участка необходима для соблюдения принципа единственного различия и типичности опыта и определяется по Книге истории полей и другим имеющимся материалам.
В последние 3—4 года опытный участок должен иметь одинаковые агротехнические условия (чередование культур, удобрение их, обработка почвы и т. д.). Особо важно однообразие приемов мелиорации, запасного применения органических и минеральных удобрений, углубления пахотного горизонта, посевов многолетних бобовых и т. д. Сильная и неравномерная засоренность участка должна быть предварительно устранена, иначе это скажется на результатах опыта.
Предшествующая история чрезвычайно важна и при закладке опытов в производственных условиях, где участок не подвергают специальной подготовке, применяемой на опытных полях.
Случайные факторы также могут нарушать однородность участка и точность результатов опыта. На участке не должно быть следов земляных работ, засыпанных ям и канав, воронок, раскорчевок, остатков строений, стоянок скота, бывших токов, площадок перегрузки и хранения удобрений и мелиорантов, грунтовых дорог и т. д.
Размещать опыты следует на расстоянии не менее 200 м от водоемов, 40—50 м от построек и леса, 25—30 м от отдельных деревьев, 10—20 м от дорог и 10 м от плотных изгородей.
Требования к выбору опытного участка по однородности и типичности не всегда совпадают, поэтому в каждом конкретном случае нужно согласовывать их, поступаясь в допустимых пределах тем или иным.
Подготовка участка для опыта. Это уравнительные и рекогносцировочные посевы на нем в течение одного или более лет до закладки опыта.
Уравнительный — это сплошной посев одной культуры на участке в течение 2—3 лет с тщательным и однообразным проведением всех работ на высоком агротехническом фоне, согласованном со схемой и программой предстоящего опыта.
Уравнительные посевы — это прием борьбы с засоренностью и ликвидации пестроты плодородия участка, вызванной предшествующими приемами агротехники с коротким последействием. Тщательный осмотр уравнительных посевов по росту и развитию растений позволяет выбрать для опыта наиболее выровненную часть участка.
Рекогносцировочный — это последний уравнительный посев, но с обязательным дробным учетом урожая. Чем меньше площадь элементарной делянки при дробном учете урожая, тем полнее учет пестроты участка и больше возможность выбора оптимальных величины, формы и расположения делянок будущего опыта.
Результаты дробного учета по равным (близким) величинам урожая делят на группы и придают им на схематическом плане определенную окраску (штриховку). Затем выделяют наиболее однородные участки для расположения на них самостоятельных опытов, отдельных повторений или комбинированных делянок одного опыта.
Другой путь — обработка результатов дробного учета методами вариационной статистики. Для вариационных рядов из элементарных и средних урожаев комбинированных (по величине, форме и направлениям) делянок вычисляют статистические характеристики: среднее (стандартное) квадратичное отклонение (о), вариационный коэффициент (Vy %) и относительную ошибку средней, или точность опыта (т, %). Зная вариационный коэффициент и желая иметь заданную точность, находят необходимое число повторений (п) в опыте по формуле п =(V/m) 2 .
Рекогносцировочные посевы — обязательный прием при постановке многолетних стационарных опытов.
Размер делянки. Зависит от целей, задач, степени и характера пестроты плодородия почвы, возделываемых культур, агротехники и требований к точности опыта. Различают опытную (посевную) и учетную площади делянок. Опытная — это площадь, на которой проводят все операции в соответствии с программой исследований, учетная — с которой учитывают урожай; она меньше посевной из-за выделения по ее краям защитных полос (рис. 22). Защитные полосы необходимы для исключения краевого влияния удобрений и соседних растений на урожай. Ширина защитной полосы в однолетних опытах с культурами сплошного посева не менее 0,75 м, а в многолетних — не менее 1 м, для пропашных культур — соответственно не менее 1 и 2 рядов. Для разворотов и в целях защиты от потрав и повреждений с концов делянок на границах участка выделяют защитные полосы шириной не менее 10 м.
Форма делянки. Может быть в виде вытянутого прямоугольника или близкой к квадрату, первая гарантирует большую точность, так как полнее охватывает пестроту участка. Отношение длины к ширине должно быть не более 10, иначе значительно возрастет площадь защитных полос, которая должна быть не более 25 % площади опытного участка.
Повторность опыта. Это повторное расположение каждого варианта на нескольких делянках; оно оказывает большое влияние на точность опыта. Чем меньше делянка, тем больше должна быть повторность опыта: при делянках 10—20 м 2 не менее 6—8-кратной, 50—100 м 2 не менее 4—6-кратной, в стационарных опытах не менее 4-кратной. В рекогносцировочных, демонстрационных и производственных опытах применяют 2—3-кратную повторность.
Число вариантов в опыте. Определяется целью и задачами исследований и считается нормальным при наличии не более 8—12 вариантов. При увеличении числа вариантов необходимо увеличить повторность контрольных вариантов. В многофакторных опытах следует стремиться к размещению вариантов методом расщепленных делянок или звеньев (блоков).
По размещению целых повторений опыта различают:
1-я делянка 2-я делянка 
однорядное расположение (рис. 23, а) — применяют при малом числе вариантов и при изучении техники внесения удобрений;
двух- и многорядное расположение (рис. 23, б, в) — удобнее при большом числе вариантов и повторений и небольших делянках укороченной формы.
По размещению вариантов в каждом повторении различают:
Рис. 22. Опытная и учетная площади делянки и защитные полосы:
ABCD и DCEF— опытные делянки; abed и deef— учетные делянки
1-е повторение 2-е повторение 
3-е повторение 4-е повторение б 12345678 78123456 56781234 34567812
Рис. 23. Различные способы расположения делянок:
а— однорядное последовательное; 6 —двухрядное; в — многорядное ступенчатое
систематическое, т. е. в определенном порядке, например, последовательно (см. рис. 23, а), ступенчато или другим способом, допуская сближение одноименных вариантов не менее чем через два других в вертикальном и горизонтальном направлениях (см. рис. 23, б, в);
случайное (рендомизированное) — расположение вариантов по жребию или по специальным таблицам случайных чисел методами случайных блоков (повторений) или латинским квадратом. Число блоков равно числу повторений, а в каждом блоке варианты располагают по жребию. В латинском квадрате число повторений равно числу вариантов, причем число последних здесь обычно от 4 до 7, а размещение их может быть случайным и ступенчатым.
Перед закладкой опыта в дневнике и журнале опыта составляют схематический план его с указанием всех размеров: длины, ширины делянок, защитных полос, дорог — с обозначением расположения вариантов и повторений (рис. 24). По этому плану закладывают опыт в натуре и фиксируют («привязывают») его на местности с помощью постоянных ориентиров (репер, дерево, столб и т. д.), расстояния от которых до опытного участка отмечают на плане. Многолетние опыты «привязывают» по двум основным линиям границ участка.
Рис. 24. План полевого опыта
Разбивка и фиксация опытного участка в натуре. Их осуществляют в соответствии со схематическим планом и с точным соблюдением всех требований методики опытного дела:
провешивают длинную сторону участка с помощью вешек-шестов высотой 2,0—2,5 м (всего их надо 4—5 шт.), натягивают шнур и по этой линии мерной лентой отмеряют короткие стороны нужного числа делянок, вбивая колышки длиной 35—40 см (всего их нужно вдвое больше, чем число делянок в опыте);
угломерными инструментами (буссоль, гониометр, теодолит или зеркальный эккер) восстанавливают перпендикуляр к длинной стороне в углу крайней делянки, провешивают по нему линию и отмеряют по ней длинные стороны делянок, в конце крайней из них вновь восстанавливают перпендикуляр и по нему провешивают и измеряют вторую длинную сторону участка и т. д.
Противоположные стороны опытного участка при правильно восстановленных перпендикулярах равны между собой, поэтому отклонение периметра участка при разбивке опыта не должно превышать 5—10 см на каждые 100 м.
Для установления границ делянок и всего участка в продолжение одной-двух сторон его в оба конца на определенном (указанном на плане) расстоянии нужно иметь фиксированные ориентиры — реперы.
Подготовка и внесение удобрений. Это очень ответственные операции, так как допущенные при этом ошибки впоследствии
нельзя исправить и обнаружить. Необходимое количество (дозу) каждого удобрения определяют по формуле
где х —доза удобрения, кг на делянку; а — доза питательного элемента, кг/га д. в. (по схеме); с — плошадь опытной делянки, м 3 ; Ь — содержание действующего вещества в удобрении, %.
Навески менее 1 кг взвешивают с точностью до 1 г, от 1 до 10кг —до Юг и более 10кг — до 100г. Взвешивают удобрения в лаборатории или в поле. Техника внесения удобрений (сеялками или вручную) должна обеспечивать наиболее равномерное распределение их по каждой делянке, причем вносить удобрения можно раздельно или, соблюдая правила смешивания, в смешанном виде.
Все агротехнические работы (обработка почвы, посев, посадка, уход за растениями и т. д.) кроме изучаемого фактора на всех делянках опыта должны проводиться одновременно и высококачественно, так как нарушение принципа единственного различия станет причиной утраты достоверности опыта по существу.
Специальные работы на опыте. Это фиксация защитных полос после всходов культур сплошного посева, поддержание в чистоте дорожек (дорог) и запольных участков, расстановка этикеток по делянкам, отбор образцов растений и почв в соответствии с программой, фенологические и метеорологические наблюдения, подготовка к учету урожая и др. с обязательными соответствующими записями в дневнике и журнале опыта. Постоянное наблюдение за сохранностью и состоянием посевов, этикеток, дорожек следует проводить не реже 2 раз в месяц и все замеченные недостатки (неполадки) фиксировать в дневнике, а при возможности устранять.
Фенологические наблюдения от посева до уборки урожая культур. Они позволяют обнаружить любые воздействия, не сохраняющиеся до учета урожая, и искать причины их затухания. Все различия в развитии растений на делянках надо охарактеризовать конкретно и по возможности количественно; все количественные учеты проводят в соответствии с программой исследований в 3—5-кратной повторности на 2—4 повторениях опыта.
Исследование почвенных условий. Это обязательная работа не только перед закладкой, но и в процессе проведения полевого опыта в разные промежутки времени в зависимости от задач и программы исследований. Методически более правильно сравнивать результаты анализов с исходными данными этой же почвы по каждому варианту, а не только с данными контрольных вариантов. Число индивидуальных проб для смешанного образца с делянки зависит от размеров делянки, определяемого показателя и возможной точности анализа. Для малых делянок (до 20 м 2 ) его составляют не менее чем из 5 индивидуальных проб, для средних (20—100 м 2 ) — из 10—15 и для более крупных (> 100 м 2 ) — не менее чем из 20 проб. Иногда образцы отбирают не со всех, а с некоторых, но не менее чем с двух несмежных повторений опыта.
При необходимости учета массы корней с каждой делянки рен-домизированно отбирают 4—10 монолитов размером 25 х 25 см (на желаемую глубину) и отдельно в каждом из них отмывают, высушивают и взвешивают корни.
Подготовка к учету урожая. Заключается в удалении растений с тех частей делянок и опыта, которые не поступают в учет (защитные полосы, выключки и выбракованные делянки).
Выключки (если повреждено не более 50 % учетной площади) и выбраковки (если повреждено > 50 %) делают с учетом предыдущих наблюдений и записей только в том случае, если есть объективные данные, объясняющие случайность повреждения, вымочку, ошибку в работе и т. д., изменившие урожайность делянки или части ее. Выключки для удобства делают прямоугольными и кратными 0,1—0,5 площади делянки.
На каждой учетной делянке с пропашными культурами подсчитывают ( и заносят в дневник и журнал) количество кустов или корней для внесения в дальнейшем поправок на недостающие растения.
Учет урожая. Осуществляют двумя методами:
сплошной (прямой) учет урожая наиболее точен, прост и надежен: убранную (машинами или вручную) массу урожая (с разделением на основную и побочную продукцию) с каждой делянки взвешивают в поле, результаты записывают в дневник по форме 1. При этом отбирают образцы основной и побочной продукции с соответствующими этикетками для определения влажности и последующих пересчетов урожаев на стандартную влажность и необходимых показателей качества продукции;
1. Форма записи при сплошном учете урожая №делянкиВариантопытаУчетнаяплоУрожай с делянки, кгКоэф-фици-ент пеУрожай, т/га общейзерна(клубней)соломыобщейзерна(клубней)соломы щадь, м 2 массы(ботвы)ресчета на 1 гамассы(ботвы)
косвенный (по пробному снопу) учет урожая проводят по делянкам так же, как при сплошном учете, но после взвешивания общей массы урожая с каждой делянки отбирают 2—4 пробных снопа массой не менее 1 % общего урожая, которые взвешивают с точностью до 10 г, снабжают этикеткой с указанием опыта, номера делянки, массы снопа и времени уборки и отправляют на сушку. Результаты всех взвешиваний заносят в дневник прямо в поле. Просушенные до постоянной массы пробные снопы вновь взвешивают до и после обмолота с точностью до 1—5 г, отбирают образцы продукции для определения влажности (с последующим пересчетом на стандартную) и показателей качества продукции. Все результаты записывают в дневник и журнал опыта по форме 2.
Особенность учета урожаев пропашных культур заключается в применении поправок на изреживание, которые возможны, если оно не связано с изучаемым фактором и не превышает 20—30 % учетной площади. При этом обязательны удаление перед учетом всех растений, граничащих с пустыми местами в рядках, и учет только нормальных (средних) растений. По средней массе одного среднего растения, умноженной на нормальное число их, определяют истинный урожай на делянке.
Учет урожаев прядильных культур (лен, конопля и др.) можно проводить любым методом, но при определении выхода волокна масса пробного снопа (или образца) должна быть не менее 30 кг. Солому и семена этих культур после обмолота взвешивают отдельно (повторно).
Все другие методы учета урожаев (пробные площадки, отдельные растения и т. д.) сокращают учетную площадь делянок, поэтому дают приближенные результаты, что снижает точность исследований.
Статистическая (математическая) обработка результатов учета урожаев в опытах — обязательный прием объективной оценки исследовавшихся факторов и условий и последующих расчетов агрономической, экономической и энергетической эффективности любого из них.
8.1.3. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ОПЫТЫ И УЧЕТ ДЕЙСТВИЯ УДОБРЕНИЙ В ХОЗЯЙСТВАХ
Успех опытной работы в хозяйстве зависит от четкой ее организации и строгого соблюдения методики и техники проведения. В зависимости от культуры и принятой в хозяйстве технологии ее возделывания должен быть сугубо конкретный подход к выбору техники и методики проведения каждого производственного опыта.
Выбор участка под опыт зависит от возможности одновременного выполнения всех работ по вариантам с сохранением принятой агротехники и с максимальной механизацией всех операций по закладке, проведению опыта и учету урожаев. Уровень почвенной и хозяйственной однородности опытного участка определяют по почвенной карте и агрохимическим картограммам (паспортам), Книге истории полей и по состоянию посевов на нем. Делянки располагают вдоль или поперек поля; границы их фиксируют кольями (вешками) и «привязывают» к постоянным ориентирам за полем. Длина делянок равна длине или ширине поля, а ширина кратна ширине захвата машин (не менее двух) для внесения удобрений и уборки урожая. Схемы опытов короткие — 2—4 варианта, повторность 3-кратная. Программой опыта предусматривают проведение сопутствующих наблюдений и учетов.
Данные урожая с учетом влажности и засоренности (загрязненности) пересчитывают на стандартную влажность и 100%-ную чистоту и подвергают обработке методами вариационной статистики, с учетом которых определяют агрономическую и экономическую эффективность изученных приемов, условий и факторов.
Наряду с производственными опытами можно (и важно) учитывать эффективность удобрений в хозяйственных посевах любых культур. Для этого на удобряемых полях оставляют неудобренные (контрольные) участки (полосы), которые располагают в строгом направлении движения машин при внесении удобрений и уборке урожая. Ширина контрольных полос должна быть кратной ширине захвата машин (не менее двух) для внесения удобрений и уборки урожая, а длина — длине поля. Границы полос выделяют кольями (вешками) и «привязывают» к постоянным ориентирам вне поля.
Площадь контрольной полосы для культур сплошного посева должна быть не менее 0,25 га, для пропашных —не менее 0,1 га. Посев (или посадку) растений и все последующие операции проводят одновременно и одинаковым способом на всем поле.
Перед уборкой урожая восстанавливают границы контрольной полосы (если их больше, то всех) и по обе стороны от нее (них) на 10—15 м отбивают такие же удобренные учетные полосы. Учет урожаев на всех полосах проводят сплошным механизированным методом, как и в производственном опыте, отбирая при этом образцы для определения влажности и показателей качества продукции.
При трудностях с проведением сплошного учета для культур сплошного посева возможен выборочный учет по метровкам. В каждой полосе в зависимости от ее площади выделяют по нескольку метровок: при площади 0,5 га 6, до 1 га 8—9, до 5 га 10—12 и более 5 га 15, которые располагают равномерно по всей учетной полосе, избегая выделяющихся по травостою мест. Растения с метровок связывают в снопы и далее поступают с ними так же, как с пробными снопами в полевых опытах.
Агрономическую и экономическую эффективность удобрений определяют с учетом результатов статистической обработки данных урожаев.
Источник