летняя практика

По длительности проведения полевые опыты разделяют на краткосрочные, многолетние и длительные.

К краткосрочным относят опыты продолжительностью от 3 до 10 лет. Они могут быть нестационарными и стационарными. Первые закладывают ежегодно по неизменной схеме с одной и той же культурой на новых участках и повторяют во времени обычно 3-4 года. Этого периода считается достаточно для учета влияния условий погоды на эффективность какого-либо приема. Вторые закладывают на стационарных участках и проводят в течение 4-10 лет.

Основные элементы методики полевого (вегетационного) опыта: их модификации и влияние на точность полевого (вегетационного) эксперимента

полевой вегетационный опыт

Основные элементы методики полевого опыта: число вариантов, площадь делянок, их форму и направление, повторность, систему размещения повторений делянок и вариантов на территории, метод учета урожая и организацию опыта во времени. Правильное сочетание этих элементов обеспечивает максимальную точность проведения полевого опыта в конкретных условиях.

Число вариантов в схеме любого опыта - обычно заранее заданная величина, которая всецело определяется его содержанием и задачами. Число вариантов, очевидно, не может оказать влияния на типичность опыта, но может влиять на точность опыта и существенно сказаться на его ошибке, снижая ее при очень большом числе вариантов и невыровненности плодородия почвы на опытном участке, так как при прочих равных условиях опыт с большим числом вариантов будет занимать большую площадь. Увеличение числа вариантов в опыте сверх 12-16 на пестрых и выравненных участках с закономерной территориальной изменчивостью плодородия почвы значительно увеличивает ошибку эксперимента. При случайном варьировании пестроты плодородия, т. е. на участках, где территориальная изменчивость выражена слабо, независимо от величины коэффициента вариации ошибка опыта при увеличении числа вариантов с 6 до 50 также возрастает, но в меньшей степени.

Площадь, форма и направление делянок. Делянка - часть площади опыта, на которой размещен отдельный вариант опыта. Площади делянок могут сильно варьировать. Для лабораторно-полевых опытов рекомендуют размер 10-50 м², для полевых опытов в производственной обстановке - 50-200 м² и более.

При размере делянки 200-500 м² и несколько больше можно применять сельскохозяйственные машины. Не следует иметь слишком большие размеры делянок, так как увеличивается ошибка опыта, требуются большие затраты, затрудняются работы и ухудшается их качество. Форма делянки- отношение ширины к длине. Применяют делянки разной формы -от квадратной до удлиненной. Чаще встречаются вытянутые с отношением сторон от 1:5 до 1:15. Длинную сторону делянки стремятся совместить с направлением систематически меняющегося плодородия почвы (вдоль склона, поперек полезащитной лесной полосы и т.д.). Соседние делянки соприкасаются, как правило, своими длинными сторонами.

Повторность опыта на территории и во времени. Точность полевого эксперимента и надежность средних по вариантам в большой степени определяются повторностью опыта на территории и во времени.

Повторность опыта на территории- суммарное число одноименных по варианту делянок. Полевые опыты, требующие точных сравнений, осуществляют не менее чем в четырехкратной повторности при размере учетной части делянки не менее 100 м². Предварительные, рекогносцировочные и демонстрационные опыты закладывают в двух- и трехкратной повторности.

Полевые опыты без повторности исключаются. Обоснованный выбор повторности определяют при планировании опыта, учитывая пестроту плодородия почвы на участке будущего опыта и предполагаемое различие между вариантами по урожайности

.Повторность опыта во времени- число лет повторения опыта. Она позволяет оценивать варианты при различных погодных условиях, а также изучать влияние вариантов в последействии (в последующие годы). Многие агротехнические опыты повторяют 2-3 года (минимум), опыты с сильным воздействием и последействием на почву проводят большее число лет. Длительность проведения опыта планируется заранее.

Территориальная повторность дает возможность полнее охватить каждым вариантом опыта пестроту земельного участка и получить более устойчивые и точные средние, а повторность во времени позволяет установить действие, взаимодействие или последействие изучаемых факторов в разных метеорологических условиях. При увеличении повторности заметно снижается ошибка опыта. Особенно сильно ошибка снижается при увеличении повторности до 4-6-кратной; дальнейшее повышение повторности сопровождается менее значительным уменьшением ошибки. Увеличение числа повторных делянок сильнее уменьшает ошибку опыта, чем соответствующее увеличение площади делянки при неизменной повторности.

Преимущество метода уточнения полевого опыта увеличением повторности по сравнению с увеличением площади делянки обычно более существенно. Эффективность повторности особенно четко проявляется, если целые повторения, т. е. весь набор изучаемых вариантов опыта, располагать в пределах даже сильно различающихся, но достаточно однородных внутри себя частей земельного участка. Проведение опытов без повторности допустимо в предварительных, рекогносцировочных и демонстрационных опытах.

Система размещения на территории делянок, повторений и вариантов. Делянки в полевом опыте размещают в один, два ряда и более. Каждый ряд называют ярусом. Внутри яруса делянки примыкают одна к другой боковыми сторонами. Вдоль каждого яруса с обеих сторон оставляют дороги (их можно засевать) для разворота сельскохозяйственных агрегатов. Выбор количества ярусов определяется, с одной стороны, количеством вариантов, размерами делянок, повторностью, а с другой - конфигурацией опытного участка.

В условиях полевого опыта различия в плодородии почвы внутри повторений обычно значительно меньше, чем между повторениями - это послужило основой для введения метода организованных повторений. Повторение (организованное повторение) - часть площади опыта, куда входят делянки с полным набором вариантов схемы опыта. В этом случае все варианты, каждый на одной делянке, располагают компактно в одном блоке, составляя организованное повторение. Суть его заключается в том, что делянки с полным набором всех вариантов схемы объединяют территориально в компактную группу, составляя определенным образом организованное повторение, которое занимает часть площади участка. Повторение, взятое в отдельности, представляет в сущности как бы сокращенный в объеме опыт. Итак, организованное повторение - часть площади опытного участка, включающая полный набор вариантов схемы опыта. В настоящее время большинство опытов ставят методом организованных повторений, так как выделить под опыт земельный участок, где не имелось бы более или менее резких различий между отдельными частями его, очень трудно.

Внутри повторения варианты на делянках размещают случайно (рендомизированно), по жребию. Опыты могут размещаться на земельном участке и без территориального объединения вариантов в компактные группы - повторения, а полностью случайно. Из случайных методов размещения вариантов наиболее широко распространен метод рендомизированных повторений (блоков). Сущность его заключается в том, что внутри каждого повторения (блока) варианты на делянках размещены случайно. Плодородие почвы внутри каждого повторения (блока) должно быть максимально однородным. Его используют только в тех редких случаях, когда нет необходимости ставить под контроль возможное закономерное варьирование условий эксперимента, что может быть, например, в небольших опытах, которые закладывают на хорошо выравненных земельных участках.

Организованные повторения можно размещать сплошным способом, когда все повторения объединены территориально, и разбросанным, когда повторения по одному или по нескольку расположены в разных частях поля или даже в различных полях и опытный участок не имеет одной общей границы. Ко второму способу расположения повторений чаще всего прибегают вынужденно при отсутствии в одном месте достаточного земельного участка, где можно было бы разместить все повторения в непосредственной близости друг от друга, например в районах с очень невыровненным рельефом, при поливе затоплением по «чекам» и т.п. Однако повторения иногда разбрасывают умышленно, например в опытах по изучению эрозии почвы, оценке новых приемов или сортов в разных почвенных и агротехнических условиях. В этих условиях несколько одинаковых опытов повторений располагают на участках с различными по механическому составу и плодородию почвами, в разных севооборотах и при неодинаковом уровне агротехники.

Число опытных участков соответствует числу повторностей опыта. Обычно все повторения полевого опыта размещают на одном опытном участке, т.е. применяют сплошное расположение их в один, два, три или больше ярусов. Организация полевого опыта, когда в каждом его повторении представлены все варианты схемы, называется взаимно ортогональной.

Таким образом, организованные повторения, кроме уточнения средних по вариантам, выполняют еще одну важную роль, а именно контролируют значительную часть территориальной изменчивости опытного участка и обеспечивают возможность уменьшения ошибки опыта в процессе дисперсионного анализа экспериментальных данных.

Существует два метода учета урожая: сплошной и по пробным снопам. Сплошной - наиболее точный. Взвешивают всю основную продукцию со всей учетной площади делянки (иногда взвешивают и побочную продукцию, например солому у зерновых культур). Метод учета урожая по пробным снопам встречается реже. Его применяют, например, в опытах с многолетними травами, которые выращивают на сено. В этом случае взвешивают всю зеленую траву с учетной части делянки сразу же после скашивания растений и отдельно - пробные снопы. Последние, после высушивания еще раз взвешивают, и урожай сена определяют расчетным методом. Пробные снопы берут по особой методике. Метод учета урожая по пробным снопам иногда применяют в опытах и с другими культурами.

Полевой опыт применяют в трех основных модификациях: предварительный (рекогносцировочный), лабораторно-полевой и производственно-полевой. Последний иногда называют полевым опытом в производственной обстановке, или просто полевым опытом. Лабораторно-полевой опыт проводят в типичных почвенных и климатических условиях для конкретного района, зоны, хозяйства или поля севооборота. Схема лабораторно-полевого опыта должна быть аналитической, то есть допускать необходимое расчленение изучаемых приемов, а сам опыт сопровождаться необходимыми сопутствующими наблюдениями и исследованиями. Лабораторно-полевой опыт позволяет дать только агротехническую оценку изучаемым вариантам опыта. Полевойопыт в производственной обстановке закладывают в типичных почвенно-климатических и агротехнических (хозяйственных) условиях. Последнее определяется применением имеющихся в хозяйстве сельскохозяйственных машин, подбором типичных предшественников, посевом семян культур районированных сортов и другими условиями. Такие опыты размещают на высоком агрофоне. Полевой опыт в производственной обстановке позволяет дать агротехническую и экономическую оценку изучаемым вариантам. Метод учета хозяйственной эффективности можно считать модификацией полевого опыта. Его применяют в условиях сельскохозяйственного производства. Он позволяет совмещать в производственных условиях процесс изучения перспективных агротехнических приемов и сортов культурных растений с одновременным их внедрением на полях хозяйства, а также установить степень влияния новых приемов на урожайность и экономическую эффективность. Его осуществляют способом выделения контрольных полос, на которых размещают контрольный вариант.

Д. Методы расчета норм минеральных удобрений (6 часа):

а) по нормативам затрат удобрений на единицу урожая;

б) расчетно балансовыми методами (РБМ):- РБМ на планируемый урожай; - РБМ на прибавку урожая; в) метод устранения фактора минимума.

Определение норм удобрений на основе выноса урожаем и коэффициентов использования питательных веществ из почвы и удобрений

Коэффициенты использования питательных веществ из почвы ( K_п) и удобрений (K_у) определяют по Данным полевых опытов и агрохимического анализа почвы путем следующего расчета:

K_у% =(у*В/ Д _opt )*100: K_п % = (У*В/П)*100

где у — прибавка урожая, ц на 1 га, от внесения оптимальной нормы Д _opt одного вида удобрения (N, P или К) на фоне двух других; У — урожайность в фоновом варианте, ц на 1 га; В — вынос питательных веществ единицей урожая, кг д. в. на 1 ц; П — содержание подвижных форм питательных веществ в почве, кг на 1 га (рассчитывается путем пересчета результатов агрохимического анализа почвы в мг на 100 г на массу пахотного горизонта почвы).

Норма азотных удобрений Д _N , рассчитывается на планируемую прибавку урожая (у ), а фосфорных и калийных удобрений Д _P,K — на весь планируемый урожай (У) по формулам:

Д _N = (у*В/Ку)*100; Д _P,K =(100*У*В-П* K_п)/ K_у

Рассмотрим балансовый метод расчета по методике, предложенной И.С.Шатиловым и М.К.Каюмовым на планируемый урожай.

По этому методу доза минерального удобрения определяется по каждому питательному элементу: учитывается вынос данного элемента урожаем растений, коэффициент использования элемента питания из удобрении, содержание его в почве и коэффициент использования этого элемента растением из почвы по формуле:

где Д – доза минерального удобрения, кг/га д.в.;

В – вынос элемента минерального питания программируемым урожаем, кг/га д.в.;

Рассчитываем по формуле:

где У – урожай зерна, ц/га;

К – вынос азота, фосфора и калия единицей (1 ц) основной продукции с учетом побочной, кг.

П – содержание в почве доступного питательного элемента, кг/га;

Содержание в почве доступного для растений элемента П в пахотном слое рассчитываем по формуле:

где n – содержание доступного для растений элемента, мг/100 г почвы;

d –объемная масса почвы, г/куб. м;

h – пахотный слой почвы, см;

Кп – коэффициент использования питательного элемента из почвы, %;

Ку – коэффициент использования питательного элемента из удобрений, %.

или формула

где С – содержание питательных веществ удобрений, %

При отсутствии в хозяйстве картограмм расчёт дозы удобрений можно провести по планируемой прибавке урожая по формуле:

где: Вп — вынос элемента питания прибавкой урожая.

Полученные дозы, выраженные в действующем веществе надо перевести в физический вес удобрений, т.е. рассчитать общее количество удобрения.

Для этого величину, характеризующую необходимое количество питательного элемента следует разделить на процент его содержания в минеральном удобрении и умножить на 100:

где Дутч – необходимое количество удобрения в граммах;

Д – количество требуемого элемента в граммах действующего вещества;

С – процентное содержание элемента в удобрении (указано на упаковке).

Полученные процентные данные (Да, Дф, Дк) обрабатываются и затем определяется марка смеси N:P:K и норма ее внесения на 1 га.

Балансовый метод не лишен недостатков, так как требует оптимальных значений показателей, включенных в формулу. Тем не менее, он позволяет с достаточной долей точности рассчитать дозу азотного удобрения под планируемый урожай.

Определение норм удобрений на планируемую прибавку урожая сельскохозяйственных культур

На основе данных о расходе элементов питания на формирование единицы урожая устанавливают размер их выноса с планируемой прибавкой урожая. Необходимое количество питательных веществ в удобрениях для получения прибавки определяется введением поправки на плодородие почвы и с учетом коэффициента использования питательного вещества из удобрений.

Расчет норм удобрений на планируемую прибавку урожая ведут по формуле:

Д_N,P,K = (100*(Уп –Уф)*В*С)/ K_у

где Д_N,P,K — норма удобрения, кг д. в. (N, P₂O₅ или K₂O) на 1 га;

Уп — планируемая урожайность, ц с 1 га; Уф — фактический урожай за последние 3 года, ц с 1 га;

В — вынос элемента питания, кг с 1 ц основной и соответствующим количеством побочной продукции;

С — поправочный коэффициент на плодородие почвы;

K_у — коэффициент использования растением элемента питания из удобрения, %.

При расчете на планируемую прибавку урожая таким способом удается избежать использования весьма условных данных о величине потребления культурой питательных веществ из почвы.

Е. Отбор растительной пробы (2 часа)- ответственный этап работы, требует определённых навыков и опыта. Ошибки при отборе пробы и подготовке к анализу не компенсируются качественной аналитической обработкой собранного материала. Основа в отборе проб растений в агро- и биоценозах метод средней пробы. Чтобы средняя проба отражала статус всей совокупности растений, учитывают макро- и микрорельеф, гидротермические условия, равномерность и густоту стояния растений, их биологические особенности.

Растительные пробы отбираются в сухую погоду, в утренние часы, после высыхания росы. При изучении процессов обмена веществ в растениях в динамике эти часы соблюдаются в течение всего вегетационного периода.

Различают культуры сплошного сева: пшеница, овёс, ячмень, злаковые культуры, травы и др. и пропашные: картофель, кукуруза, свекла и т.п.

Для культур сплошного сева на опытном участке выделяются равномерно 5-6 площадок размером 0.25-1.00 м², растения с площадки скашиваются на высоте 3-5 см. Общий объём взятого материала составляет объединенную пробу. После тщательного усреднения этой пробы отбирают средний образец массой 1 кг. Проводят взвешивание средней пробы, а затем разбор по ботаническому составу, учёт сорняков, больных растений, которые исключают из состава пробы.

Проводят разделение растений на органы с весовым учётом в пробе листьев, стеблей, початков, цветов, колосьев. Молодые растения не дифференцируют по органам и фиксируют целиком. Для культур пропашных, особенно высокостебельных, таких как кукуруза, подсолнечник и т.д. объединенную пробу составляют из 10-20 растений средней величины, взятых по диагонали делянки или поочерёдно в несмежных рядах.

При отборе корнеплодов выкапывают 10-20 растений средней величины, очищают от почвы, подсушивают, взвешивают, отделяют надземные органы и взвешивают корнеплоды.

Среднюю пробу составляют с учетом размера клубней, початков, корзинок и т.п. Для этого материал сортируют визуально на большие, средние, малые и соответственно долевому участию фракции составляют средний образец. У высокостебельных культур проба может усредняться за счет продольного расчленения всего растения от верхушки до основания.

Критерием оценки правильного отбора пробы является сходимость результатов химического анализа при параллельных определениях. Скорость химических реакций в растительных образцах, взятых в период активной вегетации, намного выше, чем во многих анализируемых объектах. За счёт работы ферментов продолжаются биохимические процессы, в результате которых происходит разложение таких веществ, как крахмал, белки, органические кислоты и особенно витамины. Задачи исследователя - сократить до минимума срок от взятия пробы до проведения анализа или фиксации растительного материала. Снижения скорости реакций можно добиваться работой со свежими растениями на холоде в климатокамере (+4°С), а также кратким хранением в бытовом холодильнике. В свежем растительном материале при естественной влажности проводят определение водорастворимых форм белков, углеводов, ферментов, калия, фосфора, определяют содержание нитратов и нитритов. С небольшой погрешностью эти определения можно выполнять в образцах растений после лиофильной сушки.

В фиксированных воздушно-сухих образцах определяют все макроэлементы, т.е. зольный состав растений, общее содержание белков, углеводов, жиров, клетчатки, пектиновых веществ. Высушивание растительных образцов до абсолютно- сухого веса для проведения анализа недопустимо, так как нарушается растворимость и физико-химические свойства многих органических соединений, происходит необратимая денатурация белков. При анализе технологических свойств любых объектов, допускается сушка при температуре не более 30°С. Повышенные температуры изменяют свойства белково-углеводных комплексов в растениях и искажают результаты определения.

При отборе образцов студенты работают по 2 чел., отобранные образцы в дальнейшем высушиваются, формируется средний образец для лабораторных исследований. При выполнении лабораторных агрохимических исследований растительного материала и почв используются заготовленные студентами образцы.

Ж. Картограмма агрохимическая (6 час.). Картограмма агрохимическая это  карта, показывающая степень обеспеченности почвы усвояемыми для растений питательными элементами — фосфором, калием, азотом, магнием, микроэлементами, или потребность почвы в известковании и гипсовании. Подразделяются на крупномасштабные, среднемасштабные и мелкомасштабные. В сельском хозяйстве РФ крупномасштабные карты. используют для определения общей потребности хозяйств в удобрениях, установления правильных доз и видов удобрений для отдельных полей, при разработке плана известкования и гипсования почв в колхозах и совхозах. Наиболее распространены картограммы, показывающие обеспеченность почвы усвояемыми фосфором и калием, кислотность почвы реже — обеспеченность почвы азотом, магнием, микроэлементами.

Составление агрохимических картограмм хозяйства

10.13.1. Агрохимические картограммы составляют по заявке хозяйств для всех видов сельскохозяйственных угодий землепользования по всем определяемым показателям при проведении агрохимического обследования почв.

10.13.2. Основными документами для составления агрохимических картограмм являются ведомость результатов полевого агрохимического обследования почв, сводная ведомость результатов агрохимического обследования почв, аналитические ведомости и рабочий полевой экземпляр плана внутрихозяйственного землеустройства с нанесенными почвенными контурами, а также границами всех земельных участков.

10.13.3. По каждому хозяйству составляется авторский оригинал картограмм, одну копию которого передают хозяйству. Авторский оригинал картограмм составляет почвовед, проводивший обследование данного хозяйства в масштабе полевого обследования. При выполнении этой работы с уточненного рабочего полевого экземпляра плана внутрихозяйственного землеустройства на чистовой экземпляр переносят все элементарные участки, в середине которых ставят их номера, а под ними - соответствующие агрохимические показатели.

10.13.4. Элементарные участки объединяют в контуры с учетом существующих группировок агрохимических показателей (Приложения 31 - 42). Группировку засоленных, солонцовых и солонцеватых почв по степени и типу засоления и другим показателям проводят в соответствии с Приложениями 23 - 27. Изменение принятых градаций не допускается.

10.13.5. Изменение предельных чисел групп (классов) по содержанию элементов питания растений и другим показателям на уровне хозяйства не допускается. Если в силу производственной необходимости требуется изменение градаций, то только внутри отдельных групп (дробление на подгруппы).

Предложения в случае производственной необходимости об изменении градации должны быть направлены во ВНИИА для рассмотрения и утверждения предлагаемых изменений их ученым советом института.

10.13.6. При выделении в пределах земельного участка агрохимических контуров рекомендуется учитывать следующие положения:

- в самостоятельный контур выделяют площадь не менее чем по трем элементарным участкам;

- при составлении картограмм на фермерское хозяйство агрохимический контур может состоять из одного элементарного участка;

- агрохимические показатели почв по этим элементарным участкам должны укладываться в пределах двух соседних групп действующих градаций.

10.13.7. Допускается составление совмещенных картограмм, т.е. один показатель (например, кислотность почв) показывают раскраской, а другой кружочком или треугольником. Цвет кружочка и треугольника должен соответствовать шкале раскраски показателя. В зонах известкования кислых почв на картограммах кислотности штриховкой показывают контуры песчаных и супесчаных почв.

10.13.8. Авторские оригиналы агрохимических картограмм подписываются почвоведом, руководителем отдела почвенно-агрохимических изысканий и передаются руководителю группы картографических материалов для оформления агрохимических картограмм.

10.13.9. Картограммы для хозяйств можно выполнять в масштабе, меньшем масштаба проведенного полевого обследования. Использование меньшего масштаба допускается, если все отдельно обрабатываемые участки могут быть графически выражены в этом масштабе. Оформление картограмм начинают с перенесения с авторских оригиналов агрохимических контуров на планы внутрихозяйственного землеустройства, которые раскрашивают в соответствии с градациями элементов питания и соответствующей шкалой раскраски картографируемых элементов.

10.13.10. Рекомендуется составление совмещенных агрохимических картограмм. При этом в качестве фона используют, как правило, характер распределения почв по степени кислотности, степени и типу засоления почв в зависимости от химизма солей. Значками изображают содержание подвижного фосфора, штриховкой - содержание подвижного калия и т.д. Удобным способом является отображение результатов сочетаниями арабских цифр, наносимых яркой тушью (краской) в центре отдельно обрабатываемого участка.

10.14. Составление сводных ведомостей распределения площадей почв сельскохозяйственных угодий с различным содержанием элементов питания, степенью кислотности, степенью и типом засоления, группировкой солонцовых и солонцеватых почв