18. Полевой метод, его сущность, виды, схемы. Основные требования к постановке. Техника закладки и проведение полевого опыта.

Виды опыта. В зависимости от места и условий проведения, цели опыта, длительности проведения и количества изучаемых факторов различают несколько видов полевых опытов с удобрениями. Полевые опыты могут быть стационарными и производственными.

В однофакторных опытах изучают действие одного какого-либо приема (виды или формы или дозы удобре­ний при неизменном агротехническом фоне, либо дей­ствие одного агротехнического фактора при прочих рав­ных условиях).

В многофакторных опытах одновременно рассматри­вают действие нескольких факторов и их сочетаний (на­пример, вида и дозы удобрений в зависимости от ороше­ния и т. п.).

В зависимости от длительности проведения разли­чают опыты кратковременные и многолетние. В кратко­временных опытах действие удобрений или приемов возделывания в аналогичных почвенных условиях - по одной схеме изучают в течение 2—3 лет, а в многолет­них — более 3 лет. Однолетние опыты проводят только в течение одного вегетационного сезона. Если же такой опыт в последующие годы закладывают на новом участке в аналогичных условиях и вновь учитывают только пря­мое действие изучаемого фактора, он также считается однолетним.

Достоверность и ценность результатов опыта воз­растают при длительном их проведении, так как в этом случае исключается действие случайных погодных фак­торов на эффективность изучаемых удобрений или прие­мов. Стационарные полевые опыты, как правило, — многолетние (за исключением вспомогательных предварительных, так называемых рекогносцировочных, опы­тов). Только многолетние опыты позволяют выявить последействие органических и минеральных удобрений, приемов химической мелиорации, влияние системати­ческого применения удобрений на продуктивность сево­оборота, свойства почвы и т. д.

Единичные полевые опыты закладывают независимо друг от друга в отдельных пунктах по различным схе­мам, их проводят по самостоятельным программам на­блюдений и исследований.

Массовые полевые опыты проводят по единой тематике и схемам одновременно во многих пунктах. Для выяв­ления закономерностей в действии удобрений и других агроприемов в зависимости от почвенно-климатических условий массовые полевые опыты ведут по географичес­кому принцип, как в пределах территории всей страны, так и по природно-экономическим областям.

Коллективные массовые опыты проводят одновремен­но во многих точках по единой схеме и методике для изу­чения влияния агротехники, степени окультуренности почв, других природных и хозяйственных условий на эффективность удобрений. Такие опыты в широких мас­штабах ведут зональные агрохимические лаборатории в колхозах и совхозах, имеющих типичные в пределах зоны обслуживания природные и хозяйственные усло­вия.

Основные методические требования: типичность опы­та, сравнимость и соблюдение принципа единственного различия, точность и достоверность опыта, тщательное оформление документации по полевому опыту.

Типичность опыта, то есть соответствие условий проведения полевого опыта почвенно-климатическим, организационно-хозяйственным и агротехническим усло­виям того ареала, применительно к которому будут использоваться результаты опыта. Это означает, что полевой опыт нужно проводить на наиболее распростра­ненных, имеющих наибольшее сельскохозяйственное значение, типичных для зоны проведения опыта почвах, при использовании типичной агротехники, с типичной для данной зоны или района культурой и районирован­ными сортами по лучшим и типичным предшественникам и т. д.

Требование типичности обусловливает также длительность проведения опыта, поскольку в отдельные го­ды могут складываться нехарактерные погодные усло­вия.

Сравнимость и соблюдение принципа единственного различия. Полевой опыт следует проводить так, чтобы путем сравнения урожаев и различных наблюдений за ростом и развитием культур можно было сделать впол­не определенный вывод о действии изучаемых факторов. Схему полевого опыта, включающую стандартный (или контрольный) вариант и варианты с изучаемыми удоб­рениями или приемами, составляют таким образом, чтобы сравниваемые варианты различались только по одному фактору при прочих равных условиях. Приме­нительно к полевому опыту с удобрениями это озна­чает, что разные формы удобрений нужно обязательно сравнивать при равных дозах (наряду с большими или меньшими дозами того удобрения, по сравнению с ко­торым оценивают действие испытываемой формы), а при изучении эффективности разных доз удобрений их следует вносить в одной форме. Однако требование со­блюдения принципа единственного различия не должно приводить к ограничению условий, при которых изу­чаемые удобрения или приемы могут проявить свое мак­симальное действие.

Точность и достоверность опыта. Полученные в по­левом опыте количественные результаты (величина урожая, показатели его качества, размер выноса пита­тельных элементов и т. д.) могут иметь расхождения с истинными величинами вследствие различных погреш­ностей. Ошибки в величине урожая могут быть связаны с неточностью измерений площади делянки, взвешива­ния и зависят от точности применяемых измерительных инструментов и приборов. Такие ошибки возрастают с уменьшением площади делянок. Ошибки могут быть вызваны пестротой почвы на опытном участке, наличием микрорельефных воздействий, неодинаковой предшест­вующей историей участка. Ошибка опыта вследствие исходной пестроты в уровне почвенного плодородия мо­жет быть снижена правильным выбором числа повторностей вариантов опыта, формы и размеров делянки, их расположения на опытном участке. Не исключены слу­чайные ошибки при проведении различных работ (на­пример, просевы на делянках опыта, вымочки или другие повреждения посевов). В этом случае проводят выключку частей делянки при учете урожая или пол­ную выбраковку отдельных делянок.

Достоверность опыта, по существу, оценивают путем проверки соответствия принятой методики исследований поставленной задаче. Достоверность (или существен­ность) различий количественных показателей, получен­ных в опыте, как и точность опыта, устанавливают ма­тематической обработкой результатов методами вариа­ционной статистики.

Тщательное оформление документации по полевому опыту. Основной документ — журнал полевого опыта, в котором по установленной форме фиксируют данные по схеме опыта и программе работ, характеристике опыт­ного участка, все работы и наблюдения, материалы уче­тов и измерений. Эти данные записывают в журнал поле­вого опыта непосредственно при их выполнении либо на основании дневника полевых опытов, в котором, обяза­тельно фиксируют все первичные данные в момент про­ведения работ.

Выбор и подготовка участка, размещение на нем по­левого опыта. Для проведения полевого опыта подбирают выровненный (без уклона и замкнутых понижений) уча­сток с типичной для данного хозяйства (района) однооб­разной по генетическим характеристикам и свойствам почвой, с хорошо известной предшествующей историей. Степень пестроты участка оценивают по почвенной карте, результатам агрохимического обследования почв или по специально проводимым химическим анализам почвы. Перед закладкой стационарных опытов для изучения пе­строты участка предварительно проводят рекогносциро­вочные посевы. Для такого посева используют культуры, чувствительные к изменению плодородия почвы и более устойчивые к неблагоприятным погодным условиям: овес, ячмень, яровую пшеницу. Для выявления пестроты опытного участка проводят дробный учет урожая рекогно­сцировочного посева, разбив его на отдельные площадки. Размер такой площадки не должен превышать планируе­мой площади делянок полевого опыта.

Во избежание случайных ошибок опытный участок должен быть расположен на необходимом удалении от ле­са или отдельных деревьев, дорог, водоемов, животновод­ческих помещений и т. д.

Выбранный участок равного уровня плодородия делят на опытные делянки — прямоугольные участки одинаковой площади и формы. Число делянок должно быть равно произведению числа вариантов на повторность. Размер и форму опытных делянок выбирают в зависимо­сти от пестроты участка, цели опыта и требований точ­ности, вида культуры и технологии возделывания. Вели­чина и форма делянки должны обеспечивать соблюдение принятой технологии возделывания культуры с исполь­зованием необходимых сельскохозяйственных машин. Обычно площадь опытной делянки для культур сплошно­го сева составляет 100, для пропашных — до 200 м². Наиболее распространенная форма делянки — вытяну­тая, она обеспечивает большую точность опыта, так как полнее охватывает пестроту участка. При ограниченной площади опытных делянок предпочтительнее их форма, близкая к квадратной. Форма делянки зависит также и от размеров защитных полос.

Для устранения краевого влияния растений (растения на краях делянки находятся в условиях, отличающихся от внутренней части делянки), снижения ошибки опыта из-за переноса почвы при ее обработках, сноса удобрений при внесении на делянки и перемещения их с почвой вдоль периметра опытных делянок выделяют защитные полосы. В краткосрочных опытах с удобрениями ширина таких полос с каждой стороны делянки должна быть не менее 0,75 м (сдвоенной для смежных делянок— 1,5 м), а в многолетних — не менее 1 м (сдвоенная — 2 м). Для пропашных культур с каждой стороны делянки выделя­ют защитную полосу шириной, равной двум междурядь­ям (два рядка растений с соответствующей площадью питания). При посеве или посадке вдоль длинной сторо­ны делянки ее ширина должна быть кратной ширине посевного агрегата. Внесение удобрений и посев культур проводят на всей площади опытной делянки, то есть за­щитные полосы удобряют, обрабатывают и засевают вме­сте со всей делянкой. Растения с защитных полос убира­ют непосредственно перед учетом урожая, и, следова­тельно, площадь учетной делянки равна общей площади за вычетом площади защитных полос. Чем более вытя­нута форма делянки, тем больше защитных полос и мень­ше учетная площадь. Методически правильно, если на защитные площади приходится около 25 % площади опытного участка.

Точность опыта в большей степени зависит от его повторности в пространстве — размещения каждого ва­рианта опыта на нескольких одноименных делянках. Полевые опыты с удобрениями при площади делянок до 200 м² обычно проводят в четырехкратной (а с овощ­ными культурами и в шестикратной) повторности, что позволяет получить точность опыта 2—4 %. Двух-, трехкратная повторность допускается в предваритель­ных, рекогносцировочных и демонстрационных опытах, а также производственных опытах при площади делянок более 1000 м². Стационарные опыты всегда проводят не менее чем в четырехкратной повторности. При ограничен­ной площади делянки повторность опыта должна быть больше (на делянках 10—20 м² и тем более в мелкоделяночных опытах, где площадь делянки менее 10 м², число повторностей повышают до 6—8). Принято считать, что разницу менее 5 % в полевом опыте не улавливают. Точность опыта может быть повышена увеличением площади и числа повторностей.

Полевые опыты с удобрениями обычно проводят мето­дом организованных повторений (в каждом повторении представлены все варианты схемы опыта). Расположение повторений и вариантов опыта должно обеспечивать наиболее полный охват пестроты почвенного плодородия на участке и наилучшие условия для сравнения вари­антов. В полевых опытах с удобрениями чаще всего пов­торение располагают компактно-сплошным методом — при этом отдельные повторения имеют общие границы. Повторения опыта могут быть размещены в один, два или более рядов.

Внутри повторений делянки вариантов располагают систематически (в определенном порядке чередования) либо рендомизированно (случайно, беспорядочно).

В опытах с применением удобрений в севообороте дол­жно быть обеспечено чередование не только в простран­стве, но и во времени.

Схемы полевых опытов с удобрениями. Изучение видов удобрений. Изучение трех видов удобре­ний проводят по восьмерной схеме: 1) без удобрения (контроль); 2) азотное удобрение (N); 3) фосфорное удобрение (Р); 4) калийное удобрение (К); 5) NP; 6) NK.;

7) РК; 8) NPK.

Такой же принцип может быть в основе схемы поле­вого опыта по изучению действия любых трех факторов, например удобрений, полива и сорта: 1) районирован­ный сорт без удобрений и без полива; 2) районированный сорт + удобрение; 3) районированный сорт + полив; 4) районированный сорт + удобрение + полив; 5) новый сорт без удобрений и без полива; 6) новый сорт + удобре­ние; 7) новый сорт + полив; 8) новый сорт + удобрение

+ полив.

Если имеется информация, что почва хорошо обеспе­чена каким-либо одним из трех основных элементов питания, например калием, восьмерную схему можно сократить до пяти вариантов: 1) контроль; 2) N; 3) Р; 4) NP; 5) NPK.

Если ставится задача изучить действие какого-либо одного вида удобрений, например фосфора, восьмерную схему сокращают до четырех вариантов: 1) контроль;

2) Р; 3) NK; 4) NPK.

Изучение видов удобрений. Изучение трех видов удобре­ний проводят по восьмерной схеме: 1) без удобрения (контроль); 2) азотное удобрение (N); 3) фосфорное удобрение (Р); 4) калийное удобрение (К); 5) NP; 6) NK.; 7) РК; 8) NPK.

Такой же принцип может быть в основе схемы поле­вого опыта по изучению действия любых трех факторов, например удобрений, полива и сорта: 1) районирован­ный сорт без удобрений и без полива; 2) районированный сорт + удобрение; 3) районированный сорт + полив; 4) районированный сорт + удобрение + полив; 5) новый сорт без удобрений и без полива; 6) новый сорт + удобре­ние; 7) новый сорт + полив; 8) новый сорт + удобрение

+ полив.

Если имеется информация, что почва хорошо обеспе­чена каким-либо одним из трех основных элементов питания, например калием, восьмерную схему можно сократить до пяти вариантов: 1) контроль; 2) N; 3) Р; 4) NP; 5) NPK.

Если ставится задача изучить действие какого-либо одного вида удобрений, например фосфора, восьмерную схему сокращают до четырех вариантов: 1) контроль; 2) Р; 3) NK; 4) NPK.

Изучение форм удобрений. Различия в действии отдельных форм одного вида удобрений обычно невелики, что повышает требования к точности опыта. Сравнение форм одного из видов удобрений, например азотных, проводят при равной дозе азота на фоне внесе­ния двух других основных видов удобрений (то есть фос­форных и калийных): 1) контроль; 2) РК(фон); 3) фон+ аммиачная селитра; 4) фон + мочевина; 5) фон + без­водный аммиак.

Для сравнения эффективности простых и концентри­рованных (сложных и комплексных удобрений, напри­мер нитрофоски, содержащей в своем составе азот, фос­фор и калий) может быть принята такая схема: 1) конт­роль; 2) NPK (смесь простых удобрений — аммиачной селитры, суперфосфата и хлористого калия); 3) NPK. (нитрофоска в эквивалентных дозах по NPK варианта 2).

В схемах по изучению новых форм удобрений исполь­зуемые как стандарт хорошо изученные ранее удобрения следует брать в нескольких дозах.

Изучение доз и соотношений удоб­рений. С увеличением доз удобрений урожай растет только до определенного предела. Максимальный уро­вень урожая сохраняется при дальнейшем увеличении доз также в определенном интервале, дальнейшее повышение доз может вызывать снижение урожая. Поэтому при изучении действия различных доз одного вида удобрений на фоне других двух основных видов нужно испытывать, по крайней мере, три дозы. Наименьшая— на уровне, обеспечивающем примерно половину макси­мальной прибавки урожая, средняя — на уровне, не­обходимом для максимального урожая, а наивысшая — примерно на V₃ выше предыдущей. Например, макси­мальная прибавка урожая от внесения азота ожидается при дозе его 90 кг/га на фоне фосфорно-калийных удоб­рений. Схема для изучения доз азота для этого случая следующая: 1) контроль; 2) РК (фон); 3) фон + N₄₅; 4) фон + N₉₀; 5) фон + N_]20.

Однако действие возрастающих доз любого вида удоб­рений на урожай зависит от уровня снабжения другими элементами питания, и важно обеспечить наиболее бла­гоприятное соотношение между всеми удобрениями. Например, одна из схем опыта Географической сети полевых опытов выглядит так:

1. Контроль (без удобрений) 8. N₆₀P₁₂₀K_6o

2. Р₆₀К₆₀ 9. N₃₀P₆₀K₆o

3. N₆₀P₆₀ 10. N₉₀P₆₀K₆₀

4. N₆₀K₆₀ 11.N₆₀P₆₀K₉₀ 5- N₆₀ P₆₀K₆₀ 12.N₆₀P₆₀K₁₂₀ 6. N₆₀P₃₀K₆₀

7. N₆oP₉₀K₆₀

Изучение сроков и способов внесе­ния удобрений. Изменение сроков внесения удобрений обычно вызывает необходимость в изменении и способа их заделки, что обусловлено агротехническими условиями.

В многофакторных полевых опытах, где уровни каж­дого фактора сочетаются со всеми уровнями остальных изучаемых факторов, число вариантов значительно уве­личивается.

Во всех опытах с удобрениями контрольным служит вариант без удобрений. В опытах с видами и дозами удоб­рений контрольным также является вариант с другими удобрениями, на фоне которых изучают действие иссле­дуемого вида удобрений. В опытах по изучению форм удобрений контролем служит вариант со стандартной формой удобрения, а при исследовании сроков и способов внесения удобрений контрольным — вариант с обычным стандартным способом применения удобрений. Во всех случаях при разработке схем полевых опытов с удобре­ниями необходимо строгое соблюдение принципа един­ственного различия.

Программа полевого опыта включает детальное опи­сание сроков, условий и методики проведения опытов, сопутствующих наблюдений, учетов и аналитических работ в период вегетации, метода и элементов учета урожая, оценки точности и достоверности урожая, пока­зателей выноса элементов питания и качества урожая и изменений в уровне плодородия почв.

Важное место в программе занимает описание агро­технических условий и приемов, которые выполняют в опыте (оценка плодородия и история поля, предшествен­ники, система обработки почв, сроки и способы проведения всех агротехнических работ и т. д.). Кроме обязатель­ной программы наблюдений и аналитических исследова­ний (фенологические, метеорологические, фитопатологические и энтомологические наблюдения, анализ почвы опытного участка перед закладкой опыта, определение размеров выноса азота, фосфора и калия с урожаем, ос­новных показателей качества урожая), следует планиро­вать проведение дополнительных работ, которые поз­волят раскрыть суть действия изучаемого фактора, например наблюдения за динамикой содержания доступ­ных форм питательных элементов в опытах с удобрения­ми и т. п.

Программа опыта должна предусматривать способ учета урожая (прямым методом или по пробному снопу), технику уборки, определение структуры урожая, мето­дику отбора растительных проб для последующего их анализа. В программу входит методика статистической обработки урожайных данных, биометрии, аналитиче­ских данных и агроэкономическая оценка изучавшегося фактора.

Требования при закладке, проведении, составлении программы полевых опытов с удобрениями в системе го­сударственной агрохимической службы регламентиро­ваны Отраслевым стандартом.

Производственные опыты и учет действия удобрений в хозяйственных условиях. Полевые опыты с удобрения­ми в производственных условиях проводят на больших площадях с применением обычно используемых в хо­зяйстве агротехники и сельскохозяйственных машин. Производственные опыты следует проводить с соблюде­нием всех основных требований полевого опыта: природ­ной и хозяйственной типичности, принципа единствен­ного различия, точности и достоверности, ведения доку­ментации. В случае ограниченного числа вариантов (2—4) необходимая точность достигается прежде всего путем увеличения площади делянок. Повторность производст­венных опытов—не менее трехкратной, только при пло­щади делянок свыше 0,5 га допустима двукратная повторность. Делянки производственного опыта обычно располагают вдоль всей длины и ширины поля. Ширина делянки должна быть кратной ширине захвата туковых сеялок (не менее двух проходов для выделения защит­ных полос) и ширине захвата комбайна или других убо­рочных машин (двух или более). Учет урожая должен быть только сплошной механизированный, он ведется на делянках производственных опытов путем прокосов вдоль всей делянки, то есть всего поля. Учетная площадь делянки при одном проходе комбайна будет равна произ­ведению ширины его захвата на длину делянки.

Для учета агрономической и экономической эффек­тивности удобрений в хозяйственных посевах оставляют неудобренные участки или контрольные полосы. Для культур сплошного сева неудобренная площадь должна быть не менее 0,25, а пропашных — 0,1 га. Наиболее удобен способ выделения контрольных полос (не менее двух) по ширине, кратных захвату туковых сеялок (не менее двух проходов) вдоль всего поля. Перед уборкой восстанавливают границы контрольных полос и по обе стороны от них выделяют аналогичные полосы на удоб­ренных посевах. Учет на полосах с зерновыми культурами проводят сплошным или выборочным методом после уборки на полосах защитных рядков растений. Учет корне- и клубнеплодов проводят только взвешиванием урожая со всей учетной площади полосы после выкопки защитных (обычно двух) рядков с каждой ее стороны. Все агротехнические мероприятия, работы по уходу за растениями, учет урожая следует проводить на конт­рольных полосах и остальном удобренном участке одно­временно и одинаковыми способами. В течение вегетации проводят наблюдения за ростом и развитием растений и записывают их результаты в дневнике.