ПОЛЕВОЙ ОПЫТ

ПОЛЕВОЙ ОПЫТ, экспериментальное агрономическое исследование вопросов культуры р-ний, осуществляемое в полевых, близких к производственным, условиях. П. о. является одним из важнейших методов агрономических исследований для научной помощи колхозному и совхозному производству. В П. о. растение изучается в полевой обстановке, в связи со всей совокупностью условий среды, оказывающих влияние на рост и развитие р-ний и величину урожая. Для П. о. обязателен количественный и качественный учёт урожая р-ний. Этот учёт устанавливает зависимость между урожаем и изучаемыми в опыте приёмами воздействия на него в полевых условиях.

Результаты П. о., подкрепляющие выводы из теоретического исследования того или др. агрономического вопроса и обобщения практических наблюдений, м. б. достаточно убедительным основанием для широкого внедрения новых средств повышения урожаев (агротехнических приёмов, сортов культурных р-ний, удобрений и др.). Таким образом, П. о. связывает теоретические исследования в агрономии с с.-х. практикой.

Можно согласиться с акад. Т. Д. Лысенко, что "Отправным пунктом постановки новых лабораторных и полевых опытов в научно-исследовательских учреждениях является наблюдение фактов практики. Эти факты подвергаются научному анализу, который должен привести к рабочей гипотезе и осуществлению в эксперименте новых фактов и одновременно к синтетическому созиданию таким образом новых действенных, экспериментально апробируемых способов и приёмов" (Агробиология, 1952, стр. 626). Полевой опыт является одним из методов экспериментальной апробации таких способов и приёмов и проверки правильности положенной в их основу рабочей гипотезы.

В разработке методики П. о., как одного из главнейших методов опытной работы в земледелии, большая роль принадлежит отечественной науке и с.-х. опытным станциям нашей страны (см. Научно-исследовательские учреждения по сельскому хозяйству в СССР).

П. о. закладывается по определённой схеме, состоящей из ограниченного числа вариантов. Эти варианты отличаются один от другого изучаемым в опыте условием (агротехническим приёмом или сочетанием приёмов, сортом р-ния, предшественником и т. п.). Каждый отличительный признак служит для обозначения или названия варианта. Признаки, характеризующие каждый вариант, зависят от темы исследования. Так, напр., при сортоиспытании отдельные варианты различаются сортом р-ния (простейшая примерная схема опыта по сравнению урожайности сортов яровой пшеницы: 1-й вариант - стандартный сорт, 2-й и 3-й варианты - новые сорта пшеницы, сравниваемые со стандартом и между собой). При изучении действия удобрений варианты различаются составом или количеством удобрений, способом их внесения и т. д. (пример схемы опыта по изучению действия минеральных удобрений на урожай озимой ржи, посеянной по унавоженному пару: 1-й вариант - без дополнительного удобрения, 2-й вариант - гранулированный суперфосфат в рядки при посеве, 3-й вариант - гранулированный суперфосфат в рядки при посеве и весенняя подкормка аммиачной селитрой). Аналогично этому строится схема опыта и при изучении др. агротехнических приёмов или сочетаний их. Напр., при изучении различных видов пара вариантами могут быть: 1) чёрный пар, 2) викоовсяный пар, 3) картофельный пар и т. д., с соответствующей для каждой из этих парозанимающих культур агротехникой. После каждого вида пара высевается озимая культура, и её урожаи сравниваются между собой; в последующие годы учитывается урожай и др. культур севооборота.

Варианты размещаются на делянках П. о. по определённому плану; число делянок, отводимых под каждый из вариантов, определяется принятым в опыте числом повторностей. Повторности имеют целью повышение точности опыта.

Размеры участка, отводимого под П. о., определяются величиной делянки, числом вариантов схемы и числом повторностей. При установлении размеров делянки и числа повторностей принимаются во внимание особенности культуры, существо изучаемого вопроса, характер рельефа, пестрота почвенного покрова, орудия и машины, к-рыми будут производиться полевые работы на участке, а также требования к точности опыта. В качестве примера можно указать на след.: при работе с конным инвентарём часто применяют делянки в 200 - 500 м² с 3-кратной или 4-кратной повторностью; при работе с тракторным инвентарём площадь делянок повышается до 1000 м² и больше, причём при больших делянках часто ограничиваются двойной повторностью. Если же опыт закладывается на малых делянках и необходима большая точность опыта, то число повторностей увеличивается до 6 (напр., в гос. сортоиспытании при делянках в 100 м²).

Рис. 1. Схема расположения делянок в полевом опыте. Номерами обозначены различные варианты опыта

В зависимости от характера участка, его рельефа и конфигурации, делянки опыта располагаются или в один ряд (рис. 1, А) или в неск. рядов (рис. 1, Б). Делянки должны иметь форму прямоугольника и в каждом ряду соприкасаться длинными сторонами. При размещении вариантов по делянкам одноимённые повторные делянки одного и того же варианта следует располагать не рядом, а в разных местах всего опытного участка (рис. 1, А и Б). Степень пестроты почвенного покрова м. б. выявлена и учтена более полно, если один из вариантов опыта (контрольный, стандартный) повторяется большее число раз, чем все остальные варианты (рис. 2). Увеличение числа контрольных (стандартных) делянок особенно необходимо при большом числе вариантов в опыте и совершенно обязательно, если плодородие почвы в пределах участка изменяется в одном к.-н. направлении (напр., если участок расположен вдоль склона).

Рис. 2. Схема размещения вариантов в полевом опыте при многократном повторении контрольного варианта. Цифрой 1 обозначен контрольный вариант; 2 - 5 - остальные варианты опыта

По краям делянок П. о. (между ними и по краям участка) заранее выделяют так наз. защитные полосы (рис. 3), урожай с к-рых убирают отдельно. Защитные полосы необходимы для устранения погрешностей, обусловленных влиянием смежных делянок (напр., влиянием удобрения, внесённого на смежной делянке на те р-ния контрольной делянки, к-рые находятся непосредственно вблизи границы удобренной делянки). Защитные (разделительные) полосы облегчают также учёт урожая при уборке его машинами. Урожай на делянке определяют или методом сплошного учёта (уборка и взвешивание урожая со всей учётной площади) или методом выборочного учёта (взвешивание урожая с неск. малых учётных площадок, т. е. с части площади делянки). В опытах с корнеплодами и картофелем обычно применяется сплошной метод учёта. В опытах с зерновыми и травами широко практикуется также метод учёта урожая по пробному снопу. По этому способу в поле взвешивают всю массу урожая с учётной площади каждой делянки непосредственно после уборки р-ний; здесь же отбирают и взвешивают пробный сноп, к-рый, далее, высушивают и обмолачивают для определения веса зерна и сухой массы. Урожай зерна и сухой массы с делянки рассчитывают по отношению между весом пробного снопа и весом всего урожая с делянки при взятии пробы.

Рис. 3. Схема отбивки защитных полос в полевом опыте. Общая площадь делянки 120 м2 (15X8), учётная площадь 75 м2 (12,5X6), ширина защитных полос между делянками 2 м, по краям участка 1,25 м

Рис. 3. Схема отбивки защитных полос в полевом опыте. Общая площадь делянки 120 м² (15×8), учётная площадь 75 м² (12,5×6), ширина защитных полос между делянками 2 м, по краям участка 1,25 м

В опытах на больших делянках при уборке комбайном возможен непосредственный сплошной учёт урожая зерна в поле.

Наличие повторностей в П. о. позволяет оценить погрешность опыта, вызванную случайными причинами, независящими от схемы опыта и повлиявшими на расхождение между результатами учёта урожая на одноимённых (повторных) делянках одного и того же варианта. Чем больше различия между урожаем отдельных вариантов и чем меньше расхождения между повторностями одного и того же варианта, тем более достоверна разность урожая сравниваемых вариантов опыта. Если же разница в урожае между вариантами приближается к расхождениям между повторностями одного и того же варианта или оказывается ещё меньше, то вывод, сделанный на основании этой разницы, является мало достоверным или недостоверным.

Статистическая обработка результатов опыта позволяет дать количественную характеристику точности опыта в этом отношении.

Примером одного из наиболее простых способов обработки урожайных данных П. о., с целью оценки степени достоверности его результатов, может служить следующий. Для каждого варианта из всех его повторностей вычисляется средняя величина урожая. Далее, для каждой делянки вычисляется разность (v) между урожаем этой делянки и средним урожаем соответствующего варианта. Затем для опыта в целом производится суммирование всех отклонений v, причём знаки отклонений во внимание не принимаются. Полученная сумма обозначается Σ (Σv). Ошибка опыта (m_D) вычисляется по формуле:

где N - общее число делянок; l - число вариантов; n - по-вторность (пример вычисления показан в табл.).

Пример вычисления ошибки опыта

Для оценки достоверности полученных в опыте различий между средними урожаями по вариантам вычисляется отношение D/mD, где D - разность между урожаями двух сравниваемых вариантов. Во взятом примере для вариантов I и II величина D=25,7-16,7=9,0 и отношение D/m_D= 6,7, а для вариантов III и IV величина D=31,3-29,8=1,5 и отношение D/m_D = 1,1 и т. д.

Если отношение D/m_D меньше единицы, то разность между вариантами недостоверна, т. к. в этом случае велика вероятность того, что наблюдавшаяся разница обусловлена такими же случайными причинами, какими вызваны расхождения между повторностями в пределах каждого варианта. Если же разность между средними урожаями сравниваемых вариантов в 3 раза (или больше) выше ошибки опыта, то эта вероятность мала, и результат сравнения в указанном смысле следует считать достоверным.

Соотношение между величиной отношения D/m_D и вероятностью того, что разница между соответствующими вариантами не случайна, можно приблизительно характеризовать след. образом (для опытов с большим числом делянок):

Здесь приведён пример математической обработки результатов опыта без учёта взаимного расположения делянок. Существует ряд приёмов, с помощью к-рых удаётся повысить точность П. о., за счёт определённого расположения делянок и учёта этого расположения при обработке результатов опыта (стандартный метод, парный метод и др.). Сад. также Статистика сельскохозяйственная.

Точность П. о. в значительной степени зависит от правильного выбора места для опытного участка. Необходимо, чтобы он был однородным по почвенной разности и рельефу; унавоженность почвы, глубина основной вспашки, чередование культур за ряд лет, предшествующих закладке опыта на всём участке, д. б. одинаковыми. О степени однородности участка и его пригодности для опыта до нек-рой степени можно судить по результатам так наз. рекогносцировочного посева, к-рый проводится до закладки опыта: весь участок засевают одной культурой при обычной агротехнике; во время уборки урожая производится дробный (поделяночный) его учёт, позволяющий установить влияние пестроты почвенного покрова на урожай.

Практическая ценность результатов П. о. в значительной степени зависит от типичности условий, в к-рых проведён опыт. Под типичностью понимается соответствие условий опыта с условиями с.-х. производства. Поэтому полевой опыт должен проводиться на типичной для данного р-на почвенной разности, в условиях применяемого в р-не правильного севооборота. Нарушение этого правила резко снижает производственную ценность результатов опыта.

Существенное значение для результата опыта имеет общий высокий уровень агротехники; опыты, проведённые при низком уровне агротехники, не имеют производственной ценности.

Продолжительность П. о. (1 - 2 года или дольше) зависит от поставленных перед ним задач. Длительные опыты имеют то преимущество, что они позволяют проследить действие испытываемых приёмов (или системы их) на урожай р-ний в течение ряда лет. Это даёт возможность выявлять действие изучаемого в опыте приёма в зависимости от различных метеорологических условий в разные годы. Кроме того, длительные опыты позволяют учесть последействие и постепенное нарастание (или ослабление) со временем действия одних и тех же приёмов, или определённой системы их в севообороте.

Длительные П. о. проводятся преимущественно опытными станциями и др. н.-и. учреждениями на специально отводимых для этой цели участках. В производственных условиях чаще ставятся опыты в течение одного-двух лет.

Возрастающие запросы с.-х. производства настоятельно требуют расширения сети длительных полевых опытов, осуществляемых в производственных условиях с широким охватом основных почвенно-климатических зон СССР.

В П. о. весьма важны не только итоговый учёт урожая, но и наблюдения за динамикой роста и развития р-ний, за состоянием почвы, а также фенологические наблюдения, учёт метеорологических условий и т. д. Все эти наблюдения включаются в программу опыта. Содержание их изменяется в зависимости от задачи и цели опыта. Сопутствующие наблюдения помогают объяснить причины наблюдаемых различий в урожаях и правильно оценить результаты опыта.

Существенное значение в П. о. имеет учёт качества урожая, совершенно обязательный в опытах с нек-рыми техническими культурами: выход и качество волокна у льна, сахаристость корней сахарной свёклы, содержание эфирного масла в эфирномасличных р-ниях, действующих веществ в лекарственных р-ниях и т. п. Изучение хода накопления р-ниями углеводов, азотистых и др. веществ за время роста р-ний, при одновременном учёте приростов урожая путём взятия периодических проб, позволяет более полно объяснить причины влияния изучаемых агротехнических приёмов на формирование урожая, его величину и качество.

При опытном изучении новых агротехнических приёмов и при их проверке в производственных условиях важное значение имеет их экономическая опенка (учёт затрат труда, материальных средств, определение хоз. эффективности cooтветствующих мероприятий и др.). Эта сторона агрономических исследований пока ещё не заняла должного места в общей системе с.-х. опытной работы; она преимущественно может решаться в П. о. при больших делянках и при небольшом числе вариантов в схеме опыта.

Успех П. о. определяется в значительной степени соответствием избранной схемы, методики и программы опыта решению той задачи, к-рая перед ним поставлена. Составление схемы П. о.- очень важная и ответственная часть работы. Схема опыта д. б. наиболее чёткой и целеустремлённой и вместе с тем с наименьшим возможным для решения поставленного вопроса числом вариантов. При громоздких, многовариантных схемах трудно обеспечить условия для повышенной точности результатов опыта; кроме того, многовариантные схемы сильно осложняют проведение опытов в производственных условиях.

В П. о. должна быть обеспечена сравнимость результатов, полученных в разных вариантах опыта. Проще всего сравнимость достигается в таких условиях, когда по схеме опыта изменяются только изучаемые приёмы (или сочетание их), а все остальные условия остаются одинаковыми. Например, при изучении разных сортов одной культуры сравнимость результатов достигается применением на всех делянках одинаковой агротехники, одинакового удобрения и т. д.

Следует, однако, иметь в виду, что полное сохранение равенства всех условий, кроме одного изучаемого, оказывается невозможным из-за наличия тесной связи и взаимозависимости разных факторов жизни р-ний и почв и действующих на них агротехнических приёмов. Напр., в опыте сравнивается урожайность двух сортов пшеницы, которые вследствие биологических особенностей по-разному реагируют на изменение густоты посева. Казалось бы, что для сравнения урожайности двух сортов необходимо применять одинаковую норму высева.

Однако если сравниваемые сорта по биологическим особенностям (напр., по способности куститься и образовывать вторичные плодоносящие стебли) требуют различной густоты посева, то их нельзя высевать одинаковой весовой нормой, т. к. при этом один из сортов оказался бы в заведомо невыгодных для сравнения условиях. Более правильно сравнивать урожайность разных сортов не при одинаковом по весу количестве высеваемых семян, а при наиболее соответствующей для каждого сорта норме высева.

Сходные вопросы возникают и в др. случаях - в отношении сроков посева, обработки почвы, удобрения и т. д. Напр., при изучении действия на урожай озимых азотного и фосфорного удобрений казалось бы их надо вносить в один и тот же срок и одинаковым способом. Такая постановка была бы правильной, если бы не было известно значение срока и способа внесения удобрений под озимые культуры. Но т. к. влияние этих условий изучено, то агрономически более целесообразно строить схему опыта таким образом, чтобы каждое удобрение вносилось в наиболее подходящий для него срок, напр. фосфорное удобрение до посева или при посеве в рядки, а азотное - весной в подкормку.

Так. обр., построение схемы и программы П. о. зависит от его цели и задачи, степени изученности данного вопроса и тех конкретных условий, в к-рых проводится опыт.

Взаимоотношения и взаимодействия различных факторов жизни р-ний и разных агротехнических приёмов изучаются в так наз. многофакторных, или комплексных, опытах, в схемы к-рых включается одновременное изучение неск. факторов или приёмов. Примером простой схемы комплексного опыта может служить испытание действия удобрения в сочетании с поливом: 1-й вариант - без удобрения и без полива; 2-й вариант - удобрение без полива; 3-й вариант - без удобрения, но с поливом; 4-й вариант - удобрение и полив. Такого рода комплексные опыты позволяют выявлять роль отдельных приёмов и их сочетаний.

Однако увеличение числа одновременно испытываемых в многофакторном П. о. приёмов нередко приводит к чрезвычайно громоздким схемам, особенно трудно осуществимым на больших делянках в производственных условиях. Поэтому большой агрономический интерес представляет испытание в П. о. не только отдельных приёмов и их различных сочетаний, но и определённых систем агротехнических приёмов, построенных на основе изучения результатов ранее проведенных опытов, наблюдения фактов практики, их теоретического анализа и синтетического обобщения.

В полевом опыте и непосредственно на производстве можно широко испытывать мероприятия, основанные на синтетическом обобщении данных науки и фактов практики без строгого аналитического расчленения роли отдельных факторов и приёмов.

Опыт передовиков соц. земледелия, добивающихся высоких урожаев применением всесторонне разработанного комплекса агротехнических мероприятий, представляет собой тип производственного агрономического исследования, к-рое носит синтетический характер.

Советская агрономическая наука и практика должны шире использовать творческий синтетический метод научных и научно-производственных исследований такого типа.

Вместе с тем П. о. полностью сохраняет значение как метод решения отдельных, частных вопросов, возникающих в ходе развития агрономической науки и в практике передовиков социалистического производства.

Так. обр., методика точного аналитического полевого опыта крайне необходима в работах по сортоиспытанию, по изучению действия удобрений, для правильной оценки эффективности различных способов внесения удобрений и при решении ряда других задач.

Литература: Константинов П., Методика полевых опытов (с элементами теории ошибок), M., 1939; его же, Основы сельскохозяйственного опытного дела [в полеводстве], М., 1952; Кудрявцева А., Методика и техника постановки полевого опыта на стационарных участках, 2 изд., М., 1949, Руководство для полевых и лабораторных исследований почв (Академия наук СССР. Почвенный институт им. В. В. Докучаева), под ред. Д. Н. Прянишникова и др., т. V, вып. 2, М.-Л., 1947.