Как правильно провести полевой опыт
Инструкция от специалиста по точному земледелию, агрохимика и сооснователя OneSoil Всеволода Генина.
Всеволод Генин
Специалист по ГИС и агрохимии. Разрабатывает инструменты для точного земледелия с 2013 года. Сооснователь OneSoil.
Полевой опыт, или эксперимент, связывает любые теоретические исследования с сельскохозяйственной практикой. Опыты проводят не только научные институты: агрохолдинги и фермерские хозяйства с помощью полевых экспериментов сравнивают разные варианты повышения урожайности и принимают решения об их внедрении. Покупать ли новые удобрения, использовать те или иные семена, оснащать технику новыми устройствами или повременить — с ответами на все эти вопросы помогает полевой эксперимент.
Я провожу полевые опыты с 2011 года: изучаю дифференцированное внесение удобрений, посев с переменной нормой, реакцию гибридов культур на разные нормы высева. Вместе с фермерами я также сравниваю методы обработки почвы, работу зерновых и пропашных сеялок, гербициды, фунгициды, десиканты и многое другое.
Моя практика показала, что важно не только корректно провести сам опыт, но и правильно его проанализировать. Если ошибиться с выводами, можно здорово проиграть и в урожае, и в деньгах. Чтобы помочь вам не допустить таких ошибок, я решил рассказать, как же правильно провести полевой эксперимент, к чему подготовиться и как проанализировать результаты опыта.
Я провожу полевые опыты с 2011 года: изучаю дифференцированное внесение удобрений, посев с переменной нормой, реакцию гибридов культур на разные нормы высева. Вместе с фермерами я также сравниваю методы обработки почвы, работу зерновых и пропашных сеялок, гербициды, фунгициды, десиканты и многое другое.
Моя практика показала, что важно не только корректно провести сам опыт, но и правильно его проанализировать. Если ошибиться с выводами, можно здорово проиграть и в урожае, и в деньгах. Чтобы помочь вам не допустить таких ошибок, я решил рассказать, как же правильно провести полевой эксперимент, к чему подготовиться и как проанализировать результаты опыта.
Подпишитесь и получайте новые статьи в почте!
Полевой опыт, или эксперимент, связывает любые теоретические исследования с сельскохозяйственной практикой. Опыты проводят не только научные институты: агрохолдинги и фермерские хозяйства с помощью полевых экспериментов сравнивают разные варианты повышения урожайности и принимают решения об их внедрении. Покупать ли новые удобрения, использовать те или иные семена, оснащать технику новыми устройствами или повременить — с ответами на все эти вопросы помогает полевой эксперимент.
Я провожу полевые опыты с 2011 года: изучаю дифференцированное внесение удобрений, посев с переменной нормой, реакцию гибридов культур на разные нормы высева. Вместе с фермерами я также сравниваю методы обработки почвы, работу зерновых и пропашных сеялок, гербициды, фунгициды, десиканты и многое другое.
Моя практика показала, что важно не только корректно провести сам опыт, но и правильно его проанализировать. Если ошибиться с выводами, можно здорово проиграть и в урожае, и в деньгах. Чтобы помочь вам не допустить таких ошибок, я решил рассказать, как же правильно провести полевой эксперимент, к чему подготовиться и как проанализировать результаты опыта.
Я провожу полевые опыты с 2011 года: изучаю дифференцированное внесение удобрений, посев с переменной нормой, реакцию гибридов культур на разные нормы высева. Вместе с фермерами я также сравниваю методы обработки почвы, работу зерновых и пропашных сеялок, гербициды, фунгициды, десиканты и многое другое.
Моя практика показала, что важно не только корректно провести сам опыт, но и правильно его проанализировать. Если ошибиться с выводами, можно здорово проиграть и в урожае, и в деньгах. Чтобы помочь вам не допустить таких ошибок, я решил рассказать, как же правильно провести полевой эксперимент, к чему подготовиться и как проанализировать результаты опыта.
Содержание
Словарь иностранных терминов
Не иностранных, конечно. Но когда читаешь впервые, кажется, что что-то иноземное в них есть.
Полевой опыт — исследование опытных вариантов в полевых условиях.
Опытный вариант — то, что вы собираетесь изучать во время эксперимента. Например, дозы удобрений, способ обработки почвы, сорта, условия выращивания.
Контроль — то, с чем вы хотите сравнить опытные варианты. Стандартная норма высева в хозяйстве — это контроль для опытных вариантов.
Повторности — количество участков на поле с одинаковыми опытными вариантами и одинаковыми условиями плодородия почвы.
Тестовая полоса — участок поля с одним опытным вариантом. Условия плодородия почвы могут быть разными.
Опытный вариант — то, что вы собираетесь изучать во время эксперимента. Например, дозы удобрений, способ обработки почвы, сорта, условия выращивания.
Контроль — то, с чем вы хотите сравнить опытные варианты. Стандартная норма высева в хозяйстве — это контроль для опытных вариантов.
Повторности — количество участков на поле с одинаковыми опытными вариантами и одинаковыми условиями плодородия почвы.
Тестовая полоса — участок поля с одним опытным вариантом. Условия плодородия почвы могут быть разными.
Как рекомендуют планировать полевой эксперимент научные институты
Выберите для эксперимента однородное поле. Лучше всего исключить это поле из севооборота.
Проведите на опытном поле сплошной посев. Он нужен, чтобы выровнять плодородие почвы. Хороший предшественник для экспериментальных культур — зерновые на зелёную массу.
Закладывайте 3−4 повторности, чтобы избежать ошибок при анализе результатов.
Отводите одну из тестовых полос для контроля, если хотите что-то сравнить на поле.
К этим пунктам сводятся основные рекомендации по закладке полевого эксперимента. По моему опыту, их соблюдают лишь научные организации. Хотя бы потому что в сельскохозяйственной практике вывести поле из севооборота не всегда возможно и не всегда оправданно. К тому же для фермеров или агрономов важно, будет ли определённая технология работать на их полях в обычных не экспериментальных условиях. В общем, с выполнением всех рекомендаций есть сложности.
Проведите на опытном поле сплошной посев. Он нужен, чтобы выровнять плодородие почвы. Хороший предшественник для экспериментальных культур — зерновые на зелёную массу.
Закладывайте 3−4 повторности, чтобы избежать ошибок при анализе результатов.
Отводите одну из тестовых полос для контроля, если хотите что-то сравнить на поле.
К этим пунктам сводятся основные рекомендации по закладке полевого эксперимента. По моему опыту, их соблюдают лишь научные организации. Хотя бы потому что в сельскохозяйственной практике вывести поле из севооборота не всегда возможно и не всегда оправданно. К тому же для фермеров или агрономов важно, будет ли определённая технология работать на их полях в обычных не экспериментальных условиях. В общем, с выполнением всех рекомендаций есть сложности.
Почему следовать рекомендациям сложно
Однородные поля в природе — большая редкость. Продуктивность разных участков внутри одного поля чаще всего отличается. С этим ничего не поделаешь. Выходит, всё, что нам остаётся, — это работать с неоднородными полями.
Зоны продуктивности на поле из года в год могут меняться. В своей практике я разделяю все поля на два типа: со стабильными зонами продуктивности и нестабильными. На поле первого типа ни погодные условия, ни особенности возделываемой культуры не влияют на характер зон продуктивности. В этом случае на самом поле есть фактор или несколько факторов, которые ограничивают урожайность, и их влияние перекрывает влияние, например, влажного или сухого года.
Поля второго типа — те, где характер зон продуктивности из года в год меняется. В одном из прошлогодних экспериментов по дифференцированному посеву я наблюдал такую картину: после сбора урожая участок средней продуктивности стал участком высокой продуктивности. Это как раз пример поля второго типа. На поле с нестабильными зонами продуктивности особенности возделываемой культуры или погодные условия перекрывают факторы, влияющие на урожайность внутри поля.
Характер зоны продуктивности — стабильный или нестабильный — важно определить до начала эксперимента, чтобы верно интерпретировать результаты.
Легко ошибиться с определением зон продуктивности. Неоднородность поля характеризуется зонами продуктивности. Выделить их можно разными способами: на основе данных агрохимического обследования, по данным вегетации или многолетней урожайности. Все способы хороши, если вы знаете, что именно ограничивает урожайность на вашем поле. Но так бывает не всегда.
Самый достоверный способ определить зоны продуктивности — использовать карты урожайности как минимум за три последних года. Так вы будете уверены в том, стабильны или нет зоны продуктивности, и сможете понять, где они обычно находятся на поле. Важный момент — данные урожайности должны быть точными. Чтобы получить такие данные, комбайны калибруют.
Зоны продуктивности на поле из года в год могут меняться. В своей практике я разделяю все поля на два типа: со стабильными зонами продуктивности и нестабильными. На поле первого типа ни погодные условия, ни особенности возделываемой культуры не влияют на характер зон продуктивности. В этом случае на самом поле есть фактор или несколько факторов, которые ограничивают урожайность, и их влияние перекрывает влияние, например, влажного или сухого года.
Поля второго типа — те, где характер зон продуктивности из года в год меняется. В одном из прошлогодних экспериментов по дифференцированному посеву я наблюдал такую картину: после сбора урожая участок средней продуктивности стал участком высокой продуктивности. Это как раз пример поля второго типа. На поле с нестабильными зонами продуктивности особенности возделываемой культуры или погодные условия перекрывают факторы, влияющие на урожайность внутри поля.
Характер зоны продуктивности — стабильный или нестабильный — важно определить до начала эксперимента, чтобы верно интерпретировать результаты.
Легко ошибиться с определением зон продуктивности. Неоднородность поля характеризуется зонами продуктивности. Выделить их можно разными способами: на основе данных агрохимического обследования, по данным вегетации или многолетней урожайности. Все способы хороши, если вы знаете, что именно ограничивает урожайность на вашем поле. Но так бывает не всегда.
Самый достоверный способ определить зоны продуктивности — использовать карты урожайности как минимум за три последних года. Так вы будете уверены в том, стабильны или нет зоны продуктивности, и сможете понять, где они обычно находятся на поле. Важный момент — данные урожайности должны быть точными. Чтобы получить такие данные, комбайны калибруют.
Если многолетних данных нет либо есть сомнения в их точности, как альтернативу можно использовать зоны продуктивности в веб-приложении OneSoil. Мы строим зоны продуктивности по данным вегетации на поле за последние четыре годы. Эти данные используем, чтобы моделировать относительную урожайность. В итоге с помощью алгоритмов мы можем рассчитать, на сколько процентов одна часть поля продуктивнее другой.
Как я советую готовиться к полевому эксперименту
Выделите зоны продуктивности на поле и проанализируйте их. Если вы используете веб-приложение OneSoil, оцените, насколько зоны продуктивности в приложении соотносятся с вашим представлением о ежегодном распределении урожайности на поле. Изучите в приложении данные вегетации за последние четыре года, обратите внимание на карты вегетации в фазы начала созревания сельскохозяйственных культур — обычно они соотносятся с распределением урожайности на поле. Если в какие-то года вы видите аномальные значения индекса вегетации, исключите эти годы при построении зон продуктивности.
Постарайтесь определить ограничивающий фактор. Выясните, что именно ограничивает урожайность в зонах низкой продуктивности и что приводит к высокой урожайности в участках высокой продуктивности. Вот короткая инструкция о том, как это сделать.
Приобретите систему картирования урожайности. Комбайн с мониторингом урожайности в десятки раз увеличивает количество повторностей и упрощает сбор и анализ данных. С ним вы можете измерить урожайность в любой точке поля и соотнести её с продуктивностью в этой же точке. Если комбайна с картированием урожайности нет, нужно исключить влияние продуктивности на результаты эксперимента. Для этого есть два способа. Первый — провести эксперимент только в одной зоне продуктивности. Другой вариант — провести тестовые полосы на поле так, чтобы в каждую полоску попали участки с высоким, средним и низким плодородием и их площадь была примерно одинаковой.
Постарайтесь определить ограничивающий фактор. Выясните, что именно ограничивает урожайность в зонах низкой продуктивности и что приводит к высокой урожайности в участках высокой продуктивности. Вот короткая инструкция о том, как это сделать.
Приобретите систему картирования урожайности. Комбайн с мониторингом урожайности в десятки раз увеличивает количество повторностей и упрощает сбор и анализ данных. С ним вы можете измерить урожайность в любой точке поля и соотнести её с продуктивностью в этой же точке. Если комбайна с картированием урожайности нет, нужно исключить влияние продуктивности на результаты эксперимента. Для этого есть два способа. Первый — провести эксперимент только в одной зоне продуктивности. Другой вариант — провести тестовые полосы на поле так, чтобы в каждую полоску попали участки с высоким, средним и низким плодородием и их площадь была примерно одинаковой.
Первый вариант — проводим опыт только в участке высокой продуктивности. Убрать урожай для анализа результатов опыта нужно будет лишь в тестовых делянках
Второй вариант — проводим эксперимент в трёх сравнительно равных по площади участках с разной продуктивностью. Такой подход уменьшает вероятность ошибки при анализе результатов полевого эксперимента
После того как вы выделили зоны продуктивности, обнаружили причину неоднородности поля и выбрали участок, в котором будете проводить эксперимент, можно приступать к закладке опыта.
Как заложить полевой опыт по зонам продуктивности
Давайте представим, что перед нами задача сравнить три типа обработки почвы: традиционную, щадящую Strip-Till и нулевую No-Till.
При традиционной обработке почвы всё поле вспахивают плугом. Обработку проводят несколько раз, чтобы контролировать засорённости.
Strip-Till — полосной метод обработки почвы. Рыхлится только та полоса, в которую высевают растения, остальная площадь поля остаётся под паром.
No-Till — нулевая обработка почвы. Поле оставляют непаханым, покрывают мульчей, а посев проводят в стерню.
Strip-Till — полосной метод обработки почвы. Рыхлится только та полоса, в которую высевают растения, остальная площадь поля остаётся под паром.
No-Till — нулевая обработка почвы. Поле оставляют непаханым, покрывают мульчей, а посев проводят в стерню.
При традиционной обработке почвы всё поле вспахивают плугом. Обработку проводят несколько раз, чтобы контролировать засорённости.
Strip-Till — полосной метод обработки почвы. Рыхлится только та полоса, в которую высевают растения, остальная площадь поля остаётся под паром.
No-Till — нулевая обработка почвы. Поле оставляют непаханым, покрывают мульчей, а посев проводят в стерню.
Выбираем поле для эксперимента. Идеальная ситуация — подобрать поле, где зоны продуктивности располагались бы кучно. Другими словами, нам нужно такое поле, на котором есть одна большая зона высокой продуктивности, одна большая зона средней продуктивности и такая же зона низкой продуктивности.
Пример подходящего поля для проведения опыта. Несмотря на его неоднородность, у зон разной продуктивности примерно равная площадь и они кучно расположены на всём поле
Проверяем направление работ на поле опыта. Направление работы техники должно проходить через все три зоны продуктивности.
Через все зоны — это так
Делим поле на тестовые полосы. Чтобы сравнить три технологии обработки почвы между собой, участки с разными технологиями должны иметь друг с другом общую границу. Итого мы получаем 4 полосы.
Вот по такой карте мы сможем сравнить традиционную обработку со Strip-Till, Strip-Till и No-Till, No-Till и традиционную обработку
Выделяем полигоны для анализа урожайности после уборки. Только сперва данные урожайности с комбайна нужно очистить от шумов. Шумы — это аномальные значения урожайности. Затем мы приступаем к выбору полигонов для анализа. Урожайность в границах полигона должна быть примерно одинаковой. Сами полигоны выделяем у границ между полосами. Почему так? Даже внутри одной зоны продуктивности урожайность может различаться. И если фактор почвенного плодородия окажется сильнее фактора обработки почвы, мы легко можем ошибиться с выводами по всему эксперименту. Но чем ближе тестовые полигоны друг к другу, тем выше вероятность, что они похожи по продуктивности и физико-химическим свойствам почвы. Поэтому при сравнении технологий рассматривать нужно только ближайшие полигоны граничащих друг с другом тестовых полос.
Вот какие полигоны сравнивать нужно
А вот какие не нужно
Ещё я рекомендую в один полигон включать минимум два прохода комбайна. Так мы снижаем вероятность ошибки, связанной с неточной калибровкой комбайна.
Анализируем данные урожайности. Для этого подсчитываем среднюю урожайность в каждом полигоне и сравниваем значения противоположных полигонов.
Делаем выводы!
Анализируем данные урожайности. Для этого подсчитываем среднюю урожайность в каждом полигоне и сравниваем значения противоположных полигонов.
Делаем выводы!
Что запомнить
Полевой эксперимент лучше проводить на поле, где зоны продуктивности расположены кучно: зоны большие и их площадь примерно равна.
Чтобы избежать неправильных выводов, до эксперимента важно проанализировать зоны продуктивности на поле и установить ограничивающий урожайность фактор.
Направление работ во время опыта должно проходить через все зоны продуктивности.
Количество тестовых полос на поле выбирают так, чтобы между всеми опытными вариантами была общая граница.
Данные урожайности с бортового компьютера комбайна нужно очистить от шумов, т. е. просто не учитывать их во время анализа.
При анализе урожайности я советую сравнивать значения в похожих по физико-химическим свойствам участках из разных тестовых полос. Так выводы опыта будут более объективными.
Чтобы избежать неправильных выводов, до эксперимента важно проанализировать зоны продуктивности на поле и установить ограничивающий урожайность фактор.
Направление работ во время опыта должно проходить через все зоны продуктивности.
Количество тестовых полос на поле выбирают так, чтобы между всеми опытными вариантами была общая граница.
Данные урожайности с бортового компьютера комбайна нужно очистить от шумов, т. е. просто не учитывать их во время анализа.
При анализе урожайности я советую сравнивать значения в похожих по физико-химическим свойствам участках из разных тестовых полос. Так выводы опыта будут более объективными.
Что запомнить
Полевой эксперимент лучше проводить на поле, где зоны продуктивности расположены кучно: зоны большие и их площадь примерно равна.
Чтобы избежать неправильных выводов, до эксперимента важно проанализировать зоны продуктивности на поле и установить ограничивающий урожайность фактор.
Направление работ во время опыта должно проходить через все зоны продуктивности.
Количество тестовых полос на поле выбирают так, чтобы между всеми опытными вариантами была общая граница.
Данные урожайности с бортового компьютера комбайна нужно очистить от шумов, т. е. просто не учитывать их во время анализа.
При анализе урожайности я советую сравнивать значения в похожих по физико-химическим свойствам участках из разных тестовых полос. Так выводы опыта будут более объективными.
Чтобы избежать неправильных выводов, до эксперимента важно проанализировать зоны продуктивности на поле и установить ограничивающий урожайность фактор.
Направление работ во время опыта должно проходить через все зоны продуктивности.
Количество тестовых полос на поле выбирают так, чтобы между всеми опытными вариантами была общая граница.
Данные урожайности с бортового компьютера комбайна нужно очистить от шумов, т. е. просто не учитывать их во время анализа.
При анализе урожайности я советую сравнивать значения в похожих по физико-химическим свойствам участках из разных тестовых полос. Так выводы опыта будут более объективными.
А вот как делать не надо
Дано: неоднородное поле, на котором сравнивали фунгицид, А и B. Продуктивность участка, где тестировали фунгицид А, на 34% выше, чем продуктивность участка с фунгицидом В.
Если на этом поле вы узнали свой недавний опыт, никому об этом не говорите
Вывод эксперимента: фунгицид, А даёт большую прибавку к урожайности по сравнению с фунгицидом В.
Как думаете, можно ли доверять результатам такого эксперимента? Делитесь своим мнением в комментариях.
Как думаете, можно ли доверять результатам такого эксперимента? Делитесь своим мнением в комментариях.
Можно ли доверять результатам опыта без учёта зон продуктивности?
Всеволод Генин
Наши эксперименты
Про людей, поля и технологии
Подпишитесь на рассылку и получайте новые статьи прямо на почту. Можно читать даже в поле.