Як правильно провести польовий дослід

322
Як правильно провести польовий дослід

Польовий дослід, або експеримент, пов’язує будь-які теоретичні дослідження із сільськогосподарською практикою. Досліди проводять не тільки наукові інститути: агрохолдинги і фермерські господарства за допомогою польових експериментів порівнюють різні варіанти підвищення врожайності та приймають рішення щодо їх впровадження. Купувати нові добрива, використовувати те чи інше насіння, оснащувати техніку новими пристроями чи зачекати – отримати відповіді на всі ці запитання допомагає польовий експеримент.

Я проводжу польові досліди з 2011 року: вивчаю диференційоване внесення добрив, посів зі змінною нормою, реакцію гібридів культур на різні норми висіву. Разом із фермерами я також порівнюю методи обробітку ґрунту, роботу зернових і просапних сівалок, гербіциди, фунгіциди, десиканти та багато іншого.

Моя практика показала, що важливо не тільки коректно провести сам дослід, а й правильно його проаналізувати. Якщо помилитися з висновками, можна неабияк програти і в урожаї, і в грошах. Щоб допомогти вам не допустити таких помилок, я вирішив розповісти, як правильно провести польовий експеримент, до чого підготуватися і яким чином проаналізувати результати досліду.

ЯК РЕКОМЕНДУЮТЬ ПЛАНУВАТИ ПОЛЬОВИЙ ЕКСПЕРИМЕНТ НАУКОВІ ІНСТИТУТИ

Виберіть для експерименту однорідне поле. Найкраще буде виключити це поле із сівозміни. Проведіть на дослідному полі суцільний посів. Він потрібен, щоб вирівняти родючість ґрунту. Хороший попередник для експериментальних культур – зернові на зелену масу. Закладайте 3–4 повторності, щоб уникнути помилок при аналізі результатів. Відводьте одну з тестових смуг для контролю, якщо хочете щось порівняти на полі.

До цих пунктів зводяться основні рекомендації щодо закладення польового експерименту. Як по-казує мій досвід, їх дотримуються лише наукові організації. Хоча б тому, що в сільськогосподарській практиці вивести поле з сівозміни не завжди можливо і не завжди виправдано. До того ж для агрономів важливо, чи буде та чи інша технологія працювати на їхніх полях у звичайних, не експериментальних умовах. Отож із виконанням усіх рекомендацій виникають складнощі.

ЧОМУ ДОТРИМУВАТИСЬ РЕКОМЕНДАЦІЙ СКЛАДНО

Однорідні поля у природі – велика рідкість. Продуктивність різних ділянок всередині одного поля найчастіше відрізняється. З цим нічого не вдієш. Отже, все, що нам залишається, – це працювати з неоднорідними полями.

Зони продуктивності на полі можуть змінюватися з року в рік. У своїй практиці я поділяю всі поля на два типи: зі стабільними зонами продуктивності та з нестабільними. На полі першого типу ні погодні умови, ні особливості оброблюваної культури не впливають на характер зон продуктивності. У цьому разі на самому полі є чинник або кілька чинників, які обмежують врожайність, і їх вплив перекриває, наприклад, ефект вологого чи сухого року.

Поля другого типу – ті, де характер зон продуктивності з року в рік змінюється. В одному з торішніх експериментів із диференційованої сівби я спостерігав таку картину: після збору врожаю ділянка середньої продуктивності набула ознак високої продуктивності. Це якраз приклад поля другого типу. На полі з нестабільними зонами продуктивності особливості оброблюваної культури або погодні умови перекривають чинники, що впливають на врожайність всередині поля.

Характер зони продуктивності – стабільний чи нестабільний – важливо визначити до початку експерименту, щоб правильно інтерпретувати результати.

Легко помилитися з визначенням зон продуктивності. Неоднорідність поля характеризується зонами продуктивності. Виділити їх можна різними способами: на основі даних агрохімічного обстеження, за даними вегетації або багаторічної врожайності. Всі засоби добрі, якщо ви знаєте, що саме обмежує врожайність на вашому полі. Але так буває не завжди.

Найбільш достовірний спосіб визначити зони продуктивності – використовувати карти врожайності як мінімум за три останніх роки. Так ви будете впевнені в тому, чи дійсно зони продуктивності є стабільними, і зможете зрозуміти, де вони зазвичай розташовані на полі. Важливий момент – дані врожайності мають бути точними. Щоб отримати їх, комбайни калібрують.

Якщо багаторічних даних немає або виникають сумніви щодо їх точності, як альтернативу можна використовувати зони продуктивності в вебдодатку OneSoil. Ми будуємо зони продуктивності за даними вегетації на полі за останніх чотири роки. Ці дані використовуємо, щоб моделювати відносну врожайність. У підсумку за допомогою алгоритмів ми можемо розрахувати, на скільки відсотків одна частина поля продуктивніша за іншу.

ЯК Я РАДЖУ ГОТУВАТИСЯ ДО ПОЛЬОВОГО ЕКСПЕРИМЕНТУ

Виділіть зони продуктивності на полі й проаналізуйте їх. Якщо ви використовуєте вебдодаток OneSoil, оцініть, наскільки зони продуктивності в додатку співвідносяться з вашим уявленням про щорічний розподіл врожайності на полі. Вивчіть у додатку дані про вегетацію за останніх чотири роки, зверніть увагу на карти вегетації в фази початку дозрівання сільськогосподарських культур – зазвичай вони співвідносяться з розподілом врожайності на полі. Якщо в якісь роки ви бачите аномальні значення індексу вегетації, виключіть ці роки при побудові зон продуктивності.

Постарайтеся визначити обмежуючий чинник. З’ясуйте, що саме обмежує врожайність у зонах низької продуктивності та що призводить до високої врожайності в ділянках високої продуктивності.

Придбайте систему картування врожайності. Комбайн із моніторингом врожайності в десятки разів збільшує кількість повторювань і спрощує збір та аналіз даних. З ним ви можете виміряти врожайність у будь-якій точці поля та співвіднести її з продуктивністю в цій же точці. Якщо комбайна з картуванням врожайності немає, потрібно виключити вплив продуктивності на результати експерименту. Для цього є два способи. Перший – провести експеримент тільки в одній зоні продуктивності. Інший варіант – провести тестові смуги на полі так, щоб у кожну смужку потрапили ділянки з високою, середньою і низькою родючістю і їх площа була приблизно однаковою (рис. 1, 2).

Рис. 1. Перший варіант – проводимо дослід тільки на ділянці високої продуктивності. Зібрати урожай для аналізу результатів експерименту потрібно буде лише в тестових ділянках
Рис. 1. Перший варіант – проводимо дослід тільки на ділянці високої продуктивності. Зібрати урожай для аналізу результатів експерименту потрібно буде лише в тестових ділянках
Рис. 2. Другий варіант – проводимо експеримент у трьох порівняно однакових за площею ділянках із різною продуктивністю. Такий підхід зменшує ймовірність помилки при аналізі результатів польового експерименту
Рис. 2. Другий варіант – проводимо експеримент у трьох порівняно однакових за площею ділянках із різною продуктивністю. Такий підхід зменшує ймовірність помилки при аналізі результатів польового експерименту

Після того як ви виділили зони продуктивності, з’ясували причину неоднорідності поля і вибрали ділянку, на якій будете проводити експеримент, можна розпочинати закладення досліду.

ЯК ЗАКЛАСТИ ПОЛЬОВИЙ ДОСЛІД ЗА ЗОНАМИ ПРОДУКТИВНОСТІ

Давайте уявимо, що перед нами стоїть завдання порівняти три типи обробітку ґрунту: традиційний, Strip-till і нульовий – No-till.

При традиційному обробітку ґрунту все поле орють плугом. Обробіток проводять кілька разів, щоб контролювати засміченість.

Strip-till – смуговий метод обробітку ґрунту. Рихлять тільки ту смугу, в яку висівають рослини, решта площі поля залишається без втручання.

No-till – нульовий обробіток ґрунту. Поле залишають неораним, а сівбу виконують у стерню.

Вибираємо поле для експерименту. Ідеальна ситуація – підібрати поле, де зони продуктивності розташовувалися б купчасто. Іншими словами, нам потрібне таке поле, на якому є одна велика зона високої продуктивності, одна велика зона середньої продуктивності й така ж зона низької продуктивності (рис. 3).

Рис. 3. Вдалий приклад поля для проведення досліду. Незважаючи на його неоднорідність, зони різної продуктивності мають приблизно однакову площу й вони купчасто розташовані на полі
Рис. 3. Вдалий приклад поля для проведення досліду. Незважаючи на його неоднорідність, зони різної продуктивності мають приблизно однакову площу й вони купчасто розташовані на полі

Перевіряємо напрямок робіт на полі досліду. Напрямок роботи техніки має проходити через всі три зони продуктивності (рис. 4).

Рис. 4. Через всі зони – це ось так
Рис. 4. Через всі зони – це ось так

Ділимо поле на тестові смуги. Щоб порівняти три технології обробітку ґрунту між собою, ділянки з різними технологіями повинні мати одна з одною спільну межу. Відтак ми отримуємо 4 смуги (рис. 5).

Рис. 5. За такою картою ми зможемо порівняти традиційний обробіток зі Strip-till, Strip-till і No-till, No-till і традиційний обробіток
Рис. 5. За такою картою ми зможемо порівняти традиційний обробіток зі Strip-till, Strip-till і No-till, No-till і традиційний обробіток

Виділяємо полігони для аналізу врожайності після збирання. Тільки спершу дані врожайності з комбайна потрібно очистити від шумів. Шуми – це аномальні значення врожайності. Потім ми приступаємо до вибору полігонів для аналізу. Урожайність у межах полігону має бути приблизно однаковою. Самі полігони виділяємо біля кордонів між смугами. Чому так? Навіть всередині однієї зони продуктивності врожайність може відрізнятися. І якщо чинник ґрунтової родючості виявиться сильнішим, ніж чинник обробки ґрунту, ми легко можемо помилитися з висновками щодо всього експерименту. Але чим ближче тестові полігони один до одного, тим вища ймовірність, що вони схожі за продуктивністю та фізико-хімічними властивостями ґрунту. Тому при порівнянні технологій розглядати потрібно тільки найближчі полігони тестових смуг, що межують одна з одною (рис. 6, 7).

Рис. 6. Ось які полігони порівнювати потрібно
Рис. 6. Ось які полігони порівнювати потрібно
Рис. 7. А ось які не потрібно
Рис. 7. А ось які не потрібно порівнювати 

Ще я рекомендую в один полігон включати мінімум два проходи комбайна. Так ми знижуємо ймовірність помилки, пов’язаної з неточним калібруванням комбайна.

Аналізуємо дані щодо врожайності. Для цього підраховуємо середню врожайність у кожному полігоні й порівнюємо значення протилежних полігонів. І робимо висновки!

ЩО ВАРТО ЗАПАМ’ЯТАТИ

Польовий експеримент краще проводити на полі, де зони продуктивності розташовані купчасто: вони великі й мають приблизно однакову площу. Щоб уникнути неправильних висновків, до експерименту важливо проаналізувати зони продуктивності на полі та встановити чинник, що обмежує врожайність. Напрямок робіт під час досліду має проходити через усі зони продуктивності. Кількість тестових смуг на полі вибирають так, щоб між усіма дослідними варіантами була спільна межа. Дані щодо врожайності з бортового комп’ютера комбайна потрібно очистити від шумів, тобто просто не брати їх до уваги під час аналізу.

При аналізі врожайності я раджу порівнювати значення у схожих за фізико-хімічними властивостями ділянках із різних тестових смуг. Завдяки цьому висновки досліду будуть більш об’єктивними.

ЯК РОБИТИ НЕ ПОТРІБНО

Дано: неоднорідне поле, на якому порівнювали фунгіцид А і B. Продуктивність ділянки, на якій тестували фунгіцид А, на 34% вища, ніж продуктивність ділянки з фунгіцидом В (рис. 8).

Рис. 8. Якщо на цьому полі ви впізнали свій недавній дослід, нікому про це не кажіть

Висновок експерименту: фунгіцид А дає більшу надбавку до врожайності порівняно з фунгіцидом В.

Як думаєте, чи можна довіряти результатам такого експерименту? Висновок напрошується сам собою.

Високих вам врожаїв!

Всеволод Генін, фахівець із точного землеробства, агрохімік і співзасновник компанії OneSoil

Опубліковано в журналі “Агроном”, 2020

Найсвіжіші матеріали читайте в журналі «Агроном». Слідкуйте за головними агрономічними новинами на нашій сторінці у Facebook та каналі в Telegram