Основы научных исследований в агрономии

Размещено на http: //www. allbest. ru/

Министерство сельского хозяйства РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Смоленская государственная сельскохозяйственная академия»

Контрольная работа

«Основы научных исследований в агрономии»

Выполнил: студент 2-го года обучения

инженерно-технологического факультета

Гусев В.Н.

Проверил: профессор Вьюгин С.М.

Смоленск 2016

1. Латинский квадрат и прямоугольник

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 и 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*4=16 делянок, при пяти - 5*5=25, при шести - 6*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. Такое расположение позволяет охватить изменение плодородия почвы в двух взаимно перпендикулярных направлениях и путем математической обработки устранить его влияние на результаты опыта, повысить точность эксперимента. Недостаток латинского квадрата - требование равенства числа повторений числу вариантов. В связи с этим увеличение числа вариантов ведет к громоздким опытам и предусматривает большую повторность, чем это обычно требуется. Поэтому в практике опытной работы наибольшее распространение получили квадраты 5*5, 6*6, 7*7. Нерационально закладывать квадраты с числом вариантов меньше четырех. В этом случае стандартная ошибка опирается на небольшое число наблюдений и становится неустойчивой базой для оценки существенности различий между вариантами.

При 7-8 и более вариантах постановка опытов латинским квадратом становится затруднительной, и, чтобы, не прибегая к излишней повторности, использовать преимущества латинского квадрата, целесообразно закладывать опыты латинским прямоугольником. В этом случае число вариантов должно быть кратным числу повторностей. Так, при трехкратной повторности этим методом можно заложить опыт с 6, 9, 12, 18 и т.д. вариантами; при четырехкратной - с 8, 12, 16, 24 и т.д. вариантами; при пятикратной - с 10, 15, 20, 25 вариантами и т.д.

Число вариантов должно делиться без остатка на число повторностей. Частное от деления дает число делянок, на которое необходимо расщепить столбец соответствующего латинского квадрата. Например, при изучении 12 вариантов в четырехкратной повторности каждый столбец латинского квадрата 4*4 необходимо расщепить в вертикальном и ли горизонтальном направлении на три полосы (12:4=3). Такой метод закладки опыта носит название латинского прямоугольника 4*4*3. Произведение всех цифр дает общее число делянок в опыте(48), а произведение двух последних цифр (4*3=12) - количество вариантов.

Варианты по делянкам рендомизируются так, чтобы ряд и столбец имели полный набор всех вариантов. Такое расположение позволяет путем математической обработки устранить влияние систематического варьирования плодородия почвы в двух перпендикулярных направлениях и, следовательно, снизить ошибку эксперимента.

2. Классификация методов размещения вариантов

Можно выделить три основные группы методов размещения вариантов по делянкам опытного участка: стандартные, систематические и рендомизированные (случайные).

Стандартные методы характеризуются более частым, обычно через 1-2 опытных варианта, расположением контроля, стандарта. Систематические методы предусматривают неизменный порядок расположения вариантов в каждом повторении. При случайных методах порядок вариантов определяется путем рендомизации, т.е. размещения их внутри каждого повторения случайно по жребию, когда каждый вариант имеет равную вероятность, равный шанс попасть на любую делянку, тогда как при систематическом такая возможность исключена.

Стандартные методы основаны на том, что плодородие опытного участка изменяется постепенно и между урожаями ближайших делянок имеет место корреляционная связь. В стандартных методах каждый изучаемый вариант сравнивают со своим контролем, урожай которого вычисляют способом линейной интерполяции, находя промежуточные значения функции на основании предположения о постепенном изменении плодородия почвы земельного участка.

Стандартные методы размещения полевого опыта иногда подкупают своей простотой и предполагаемой возможностью устранить влияние пестроты плодородия почвы и тем самым свести к минимуму ошибки эксперимента. Кажется, что стандарт, расположенный возле каждого изучаемого варианта, даст наиболее точную оценку эффективности сорта или агротехнического приема. Однако практика применения и сравнительной оценки стандартных методов выявила их существенные недостатки.

Во-первых, не всегда наблюдается тесная корреляционная зависимость между урожаями рядом расположенных делянок. Во-вторых, очень трудно сравнивать опытные варианты, далеко расположенные друг от друга, что бывает при большом числе (свыше 10-12) изучаемых вариантов. В-третьих, стандартные методы характеризуются большой громоздкостью и нерациональным использованием земельной площади, особенно при большом числе изучаемых вариантов. Действительно, при размещении стандарта через два опытных варианта около 40%, а через один - 50% всей площади опыта занято стандартными делянками. Отмеченные недостатки не способствовали широкому распространению стандартных методов в опытной работе.

Систематическое размещение вариантов - это такое расположение опыта, когда порядок следования вариантов в каждом повторении подчиняется определенной системе. Имеется много способов размещения вариантов, но в нашей стране популярны два: последовательный в один ярус и шахматный при расположении повторений в несколько ярусов.

Наиболее простым является последовательное расположение вариантов в один ярус. Варианты на делянках всех повторений располагаются в той последовательности, которая заранее установлена исследователем на основании главным образом организационно-технических причин - удобства обработки почвы, внесения удобрений, посева, ухода, уборки и т.п.

При шахматном размещении порядок следования вариантов в повторениях разных ярусов сдвигается. Чтобы определить число делянок, на которое необходимо сдвинуть размещение вариантов в последующих ярусах, количество вариантов опыта делят на число ярусов. Так, при шести вариантах и двухъярусном расположении повторений делянки во втором ярусе необходимо сдвинуть на 3 номера (6:2=3), а при трехъярусном - на 2 номера в каждом ярусе.

Важное достоинство этих методов - простота, а главный их недостаток - возможные и часто непредвиденные искажения эффектов по вариантам, а также ненадежность в статистической оценке ошибки опыта. Поэтому систематические методы размещения во многих зарубежных странах используются лишь в предварительных исследованиях, а также в демонстрационных и других видах полевых опытов, когда статистическая оценка данных не является необходимой и важной. Подавляющее же большинство полевых опытов закладывают сейчас новыми методами, в основу которых положен принцип случайного, или рендомизированного, размещения вариантов.

3. Понятие об изменчивости, виды изменчивости

Свойство условных единиц - растений, урожаев на параллельных делянках полевого опыта и т.п. - отличаться друг от друга даже в однородных совокупностях называется изменчивостью, или варьированием. Изменчивость - свойство, присущее всем предметам природы: двух совершенно одинаковых предметов не существует, хотя различия между ними и могут быть незаметными для невооруженного глаза.

Варьирующими признаками у растений являются, например, их высота, количество и масса зерен в колосе, содержание протеина и др. Варьирование возникает вследствие того, что растения одного и того же сорта всегда отличаются своей наследственностью, кроме того, формирование их часто протекает в относительно различных условиях внешней среды.

Изменчивость, варьирование признаков создают известную трудность в тех случаях, когда требуется дать общую характеристику определенной варьирующей группе (совокупности) растений, животных, почв и т.п. по отдельным признакам или сравнить две такие группы и найти различие между ними. Совершенно очевидно, что не всегда возможно (а практически очень редко) исследовать по тому или другому признаку все особи, всю совокупность. В этих случаях прибегают к изучению части ее, по которой делают общее заключение. Такой метод называется выборочным и считается основным при статистическом изучении совокупности.

Таким образом, всю группу объектов, подлежащую изучению, называют совокупностью или генеральной совокупностью, а ту часть объектов, которая попала на проверку, исследование, - выборочной совокупностью или просто выборкой. Число элементов в генеральной совокупности и выборке называют их объемом.

Различают два типа изменчивости: количественную, которая может быть измерена, и качественную, которая не поддается измерению.

Под количественной изменчивостью понимают такую, в которой различия между вариантами выражаются количеством, например массой, высотой, урожаем, числом зерен и т.д. Различают два вида количественной изменчивости: прерывистую, или дискретную, и непрерывную.

В первом случае различия между вариантами выражаются целыми числами, между которыми нет и не может быть переходов, например число растений на квадратном метре, число зерен в колосе и т.д. Во втором случае значения вариантов выражаются мерами объема, длины, массы и т.д., между которыми мыслимы любые переходы с неограниченным числом возможных значений; все зависит от степени точности, принимаемой для характеристики данного количественного признака.

Качественной изменчивостью называется такое варьирование, когда различия между вариантами выражаются качественными показателями, которые одни варианты имеют, а другие нет ( цвет, вкус, форма изучаемого объекта и др.). Если признак принимает только два взаимоисключающих друг друга значения ( больной - здоровый, остистый - безостый и пр.), то изменчивость называется альтернативной, т.е. двояковозможной.

4. Задание

Порядок выполнения работы

1. Составляем исходную таблицу, находим суммы по вариантам, повторениям, общую сумму Х и средние по вариантам. Правильность расчетов проверяем по равенству

УХ=УV=УP=

УХ=УV=УР=349,5

2.Рассчитываем суммы квадратов отклонений: общую, повторений, вариантов и остатка

Общее число наблюдений

N=l n=4*4=16

Корректирующий фактор

С=(У Х)2 : N=(349,5)2 : 16=7634,4

Суммы квадратов отклонений

общая Су=УХ2 - С=8318,97 - 7634,4=684,57

повторений Ср=УР2 : l - C=30550,31 : 4 - 7634,4=3,18

вариантов Сv=УV2 : n - C=33191,71 : 4 - 7634,4=663,52

остаток Сz=Cу - Ср - Сv=684,57 - 3,18 - 663,52= 17,87

3. Составляем таблицу дисперсионного анализа, расчленяем степени свободы, определяем дисперсии по вариантам и остатку, оцениваем существенность различий в опыте по критерию F (проверка нулевой гипотезы).

Таблица дисперсионного анализа

W - степень свободы

Wобщая=N - 1=16 - 1=15

Wвариантов=l - 1=4 - 1=3

Wповторений=n - 1=4 - 1=3

Wостаток = (N - 1) - (l - 1) - (n - 1) = 15 - 3 - 3=9

Чтобы найти средний квадрат (S2), надо сумму квадрата разделить на степень свободы.

Fф = 221,17 : 1,98 = 111,70

Fф > F05

Fф > F01

4. После проверки нулевой гипотезы (если Fф > Fтеор.) определяем статистические характеристики существенности частных различий, оцениваем действие изучаемых в опыте вариантов по HCP и делаем выводы.

Sx=vS2z /n = v(1,98/4) = 0,70 ц

Sd=v2S2z/n = v(2*1,98/4) = 0,99 ц

HCP05=t05*Sd=2,26 * 0,99 = 2,2 ц с 1га

HCP01=t01*Sd=3,25 * 0,99 = 3,2 ц с 1га

5. Итоги результатов опыта и статистической обработки данных записывают в таблицу.

НСР05 = 2,2 НСР01 = 3,2

Выводы: нулевая гипотеза отвергается Н0?0, т.к. Fф > F05 (111,7 > 3,86) и

Fф > F01 (158 > 3,2). Внесение удобрения дает существенную прибавку к урожаю во всех 3-ёх вариантах: при внесении NPK, NPK+навоза, NPK+навоза+извести. Наибольшая прибавка урожая идет при внесении в опыт NPK + навоз + известь.

3. Задание 2

агрономический участок земельный сельскохозяйственный

Спланировать однофакторный полевой опыт для условий конкретного колхоза, совхоза или другого сельскохозяйственного предприятия.

1. Сформулировать тему исследования, рабочую гипотезу; конкретные задачи полевого опыта и объект исследования.

2. Разработать схему и элементы методики полевого опыта

3. Подобрать опытный участок, учесть его особенности (склон, влияние на него опушки, лесополосы, оврага и др.). Продумать размещение в связи с этим делянок будущего полевого опыта.

4. Начертить схематический план полевого опыта. Показать все размеры, размещение вариантов на делянках, повторения, если надо. Предусмотреть применение имеющейся в хозяйстве сельскохозяйственной техники.

5. Определить схему дисперсионного анализа для получения в опыте урожайности и другой цифровой информации.

6. Разработать подробную методику двух сопутствующих наблюдений, требующих взятия выборок. Указать методику взятия образцов почвы, растений и др. объектов (сроки. делянки, место на делянке).

Решение:

Тема: Исследование влияния нормы высева на урожайность пшеницы в условиях в условиях Приобской лесостепи Алтайского края.

Рабочая гипотеза: научное предвидение. Предполагаем, что оптимальная норма высева всхожих семян - 5 млн. на 1 га.

Задача полевого опыта - установить влияние на урожайность зерна следующих норм высева семян: 4; 4,5; 5; 5.5; 6 млн. на га.

Объект исследования - яровая пшеница в условиях Приобской лесостепи Алтайского края.

Почва опытного участка должна быть однообразной. Рельеф - небольшой однообразный уклон.

Схема опыта (табл. 1):

Повторность опыта - четырехкратная, опыты закладываем на делянках площадью 50 м2 и недостаточно выровненных земельных участках.

Площадь делянки выбрана с учетом того, что на таких делянках у зерновых достигается достаточно хорошая точность опыта. Кроме того, на таких сравнительно небольших делянках легче достичь большей точности, они удобнее и требуют меньше затрат и труда, чем крупные делянки.

Форма делянки - прямоугольная, 10х5м. Ширину боковой защитной полосы устанавливает в размере 1 м. Направление делянки - длинной стороной - в направлении, где сильнее всего изменяется плодородие почвы.

Число опытных участков - 4.

Размещение делянок - систематическое, в один ярус.

Общая схема дисперсионного анализа показана в табл.

Размещено на Allbest.ru