Основи методики польового досліду

Наукові дослідження, тобто вивчення і пояснення закономірностей розвитку явищ в науці, може бути теоретичним і експериментальним. Іноді буває складно чи не можливо отримати точного теоретичного вирішення питання і результати стають ненадійними. Тому більшість досліджень в області агрономії є комплексними і важко провести межу між теоретичним і експериментальним дослідженням.

Джерелом теоретичних досліджень служить спостереження, дослід, а сукупність експериментальних даних розвивають теорію. У більшості випадків експеримент являється єдиним надійним способом вирішення поставленої задачі, правильних теоретичних висновків, критерієм істини.

В основі любого теоретичного і експериментального дослідження лежить загальний метод пізнання – метод діалектичного матеріалізму, який розкриває найбільш загальні закони розвитку природи і суспільства. Агрономічна наука, опираючись на діалектичний метод пізнання, при розробці теоретичних основ і нових практичних прийомів підвищення продуктивності рослин користується загальноприйнятими методами наукових досліджень – спостереженням і експериментом (дослідом), які проводяться за певними методиками.

1. Метод досліджень – це впорядкована діяльність дослідника, спрямована на отримання нових знань. Розрізняють наступні методи досліджень: всезагальний, загальнонауковий та конкретно-наукові.

Всезагальний метод наукового дослідження застосовується на всіх трьох рівнях: на експериментальному, теоретичному і описово-узагальнюючому.

Розглянемо використання основних положень всезагального методу при вивченні плодових та овочевих культур, як об'єктів досліджень.

При переміщенні коренів рослин у ґрунті, а надземних частин над його поверхнею, змінюються їх довжина, маса та форма. Всі ці зміни проходять у часі (з'являються проростки, стебла, листки, квітки, плоди та ягоди). Змінюються рослини і в просторі – з одного боку дослідної ділянки рослини ростуть краще, з іншої – гірше через різну родючість ґрунту.

Накопичення кількісних змін у рослин і їх перехід в якісні можна спостерігати, коли, наприклад, яблуня, створивши певну біомасу, на 3-4 рік починає цвісти, утворюючи плоди.

Боротьба протилежностей спостерігається у впливі на рослини атмосферних опадів, посухи, високих та низьких температур, дня та ночі.

Широко використовуються для розвитку науки і загальнонаукові методидосліджень, такі як: висунення робочих гіпотез, постановка експерименту, спостереження, аналіз, синтез, індукція, дедукція, абстрагування, конкретизація, аналогія, моделювання, формалізація, створення теорій.

Конкретно-наукові методи дослідження – це спеціальні методи, які використовуються у плодівництві та овочівництві. До них біологічні та математичні методи. До перших належать ті, в яких досліджуються рослина і ґрунт як біологічні об'єкти. До цих методів належать лабораторний, вегетаційний, лізиметричний, вегетаційно-польовий, експедиційний.

2. Спостереження – зосередження уваги дослідника на явищах експерименту або природи, їх кількісна та якісна реєстрація, констатація наявності того чи іншого стану, ознаки чи властивості, з метою виявлення кращих прийомів підвищення урожаю і його якості у плодових і овочевих культур. Різновидністю спостережень є облік урожаю і визначення його якості. Це спостереження є одним з головним у всіх експериментах.

Приклади спостережень: визначення дати розпускання цвітіння, зав'язування плодів,спостереження за засміченістю посівів, наявністю у ґрунті поживних речовин і вологи, морозостійкістю і посухостійкістю різних сортів тощо. У всіх цих та у інших випадках спостереження дає нам кількісну та якісну характеристику явища, але не відкриває його суті. У деяких випадках це аповністю достатньо для встановлення зв’язку між окремими явищами, ознаками і властивостями і дає змогу передбачити ці явища, а відповідно, в деяких випадках викликати на них певний вплив. Однак у більшості випадків у агрономії спостереження не є окремим самостійним методом дослідження, а складає важливу частину експерименту, який іноді називають активним спостереженням.

В області овочівництва і плодівництва спостереження можуть відноситися до двох груп:

1. до спостережень за факторами зовнішнього середовища (метеорологічні спостереження; агрохімічні, агрофізичні і мікробіологічні дослідження ґрунту; облік засміченості посівів і ґрунту; фітопатологічні і ентомологічні обліки і спостереження);

2. до спостережень за рослинами (спостереження за густотою рослин; фенологічні спостереження; обліки росту і приросту врожаю під час вегетації, розвиток кореневої системи; спостереження за зміною біологічних особливостей і біохімічного складу рослин, їх фізіологічних особливостей).

Спостереження характеризуються наявністю визначеної мети, яка дозволяє проводити саме спостереження і зосереджує увагу спостерігача на явища, які його цікавлять. Найбільш характерною ознакою наукового спостереження є цілеспрямованість, яка активізує увагу спостерігача, примушує свідомо вибирати об’єкти спостереження.

Необхідно правильно вибрати об’єкт спостереженя, особливо якщо об’єктів багато, виключити із спостереження всі несуттєві і, навпаки, включити всі необхідні сторони об’єкта. Тобто, наукове спостереження повинно бути повним.

Під час спостереження необхідно уникати передчасних висновків і суджень, з великою обережністю відноситися до своїх відчуттів.

Всі виявлені факти при спостереженні повинні бути записані та зафіксовані. При дослідженні не потрібно посилатися на пам’ять, а ретельно все документувати.

Використовуючи дані спостережень чи дослідів і спів ставляючи між собою зміни двох чи більше явищ, їх ознак чи властивостей, між ними можна встановити взаємозв’язок.

Такий взаємозв’язок носить назву кореляції. Кореляція може бути прямою, коли із збільшенням однієї з двох ознак спостереження, відбувається збільшення іншої, і зворотною, коли із збільшенням однієї ознаки – інша зменшується.

Експеримент – це активний вплив дослідника на досліджуваний об'єкт і його процеси в штучних умовах і у відповідності з метою досліду. Дослідник ставить досліджуваний об'єкт у різні, наперед заплановані умови, і в цьому полягає перевага експерименту. Перевагою експерименту є також і те, що вивчати явища можна у будь-який час, не очікуючи поки вони виникнуть у природі (провести полив, внести добрива, обрізати дерева та ін.). Одним із переваг експерименту є і те, що в одному досліді можна вивчати декілька явищ, розділяючи їх в процесі проведення досліду і аналізу результатів.

Синонімом слова експеримент є слово дослід. Експеримент є провідним методом агрономічних досліджень.

Дослід лише в деяких випадках може бути застосований як метод отримання попередніх результатів. Він майже завжди пов’язаний із попередніми спостереженнями, результатів яких припускається та чи інша гіпотеза, яку дослідник намагається довести за допомогою досліду.

Між спостереженням і експериментом є принципова різниця: спостереження відображає зовнішній світ, воно фіксує факти, а експеримент°– якби гіпотеза, яка потребує перевірки фактами, практикою.

Найбільш характерною особливістю експерименту, яка відрізняє його від спостереження і кореляції є попередньо обдуманий експеримент, яки спрямований на створення відповідних обставин досліду. Ця попередня робота майже завжди найважча частина дослідної справи: необхідно подумки уявити весь хід експерименту, забрати все зайве, яке заважає вивченню явища. Експериментатор завжди шукає нових шляхів вирішення проблеми, завжди знаходиться на краю недосяжного, якщо та чи інша думка існує давно, як загальноприйнятна, якщо прийом застосовується завжди і всіма, то це для дослідника не може слугувати доказом його раціональності.

В дослідній роботі в овочівництві та садівництві наукова агрономія використовує наступні чотири типи сільськогосподарських дослідів: вегетаційний, лізиметричний, польовий і виробничий. Загальним для всіх цих дослідів є обов’язкова наявність основного об’єкту – рослини, за якою проводять спостереження від посіву до збору, тобто протягом всієї вегетації. Відмінності полягають в тому, що так звані вегетаційні досліди проводять у штучних, далеко від природних умов, тоді як польові і виробничі досліди відбуваються в природних, типових польових умовах. Лізиметричні досліди займають проміжне положення між цими двома типами.

3. Конкретно-наукові методи дослідження – це спеціальні методи, які використовуються у овочівництві та плодівництві. До них належать біологічні та математичні методи. До перших належать ті, в яких досліджуються рослина і ґрунт як біологічні об'єкти. Це лабораторний, вегетаційний, лізиметричний, вегетаційно-польовий, експедиційний методи.

Лабораторний метод – використовують для аналізу рослин та умов їх середовища в лабораторних умовах з метою: вивчення взаємодії між рослинами та умовами зовнішнього середовища; оцінки якості урожаю; вивчення обміну речовин у рослинах; вивчення фізичних, хімічних, мікробіологічних властивостей ґрунту та ін.

Вивчаючи в лабораторії плодові та овочеві культури і ґрунт в залежності від комплексу умов середовища (водного, температурного, повітряного режимів ґрунту, освітлення, вологості, температури повітря та ін.), дослідник виявляє їх взаємозв'язки, рослина впливає на середовище, а середовище – на рослини.

Вегетаційний метод – це дослідження рослин, які вирощуються в спеціальних посудинах (скляних, глиняних, залізних), скляних будиночках при строго контрольованих умовах зовнішнього середовища з метою вивчення їх впливу на ріст рослин, урожай та його якість. В якості субстрату для вирощування рослин використовують ґрунт, пісок чи воду.

Вегетаційні досліди можуть проводитися у спеціальних вегетаційних будиночках без опалення, в теплицях та оранжереях з обігрівом, а також в кліматичних камерах та фітотронах, де можна регулювати всі фактори життя рослин. Засновниками вегетаційного методу є Буссенго і К.А. Тімірязєв, котрий писав, що наука починається там, де починається вегетаційний дослід, так як він проводиться при строгому контролюванні умов середовища.

За допомогою цього методу можна захистити рослину від несприятливих факторів, виявити значення того чи іншого фактора у можливо більш чистому вигляді, зробити аналіз частин рослини, який у природних умовах виконати не можливо. це дуже важливо при вивченні живлення рослин.

В залежності від того, який субстрат використовують для вирощування рослин, розрізняють вегетаційні досліди з ґрунтовими, пісковими, водними і стерильними культурами. Метод вирощування рослин на штучному середовищі – на розчині хімічно чистих солей вперше ввів в практику нім. вч. Кноп. На сьогодні, це метод гідропоніки, набуває все більшого поширення при культурі овочів в теплицях, парниках, відкритому ґрунті. Основна перевага гідропоніки заклечається у тому, що можна повістю контролювати живленням рослин, особливо в закритому ґрунті. Для крупних виробничих устаткувань найкращою є водно-гравійна культура. Гравій, щебінь та інші матеріали, які застосовують замість ґрунту володіють достатньо поглинальною здатністю для того, щоб зробити склад поживного середовища більш стійким, а також зберегти кореневу систему від висихання і забезпечити сприятливі умови її аерації. У зв’язку з цим гравій в резервуарі зрошують (затопляють) зверху чи знизу поживним розчином на декілька хвилин, згодом автоматично випускають розчин. Після поливу корені знаходять вологу і поживні речовини в рідкій плівці на частинках гравія і свіже повітря – в пустоті між ними.

Вегетаційні досліди з ґрунтовими культурами дещо ближчі до польових умов ніж досліди на штучному середовищі, оскільки в кості субстрату використовують ґрунт. Таким способом вивчають вплив якогось фактора на розвиток рослини при однакових всіх інших умовах, використовується для визначення вмісту в ґрунті поживних речовин, які засвоює рослина тощо.

Для визначення вмісту в ґрунті поживних речовин, які засвоює рослина використовують метод проростків Нейбауера – Шнейдера і метод Мітчерліха.

Суть методу Нейбауера – Шнейдера полягає у вилученні 14-денними проростками озимого жита (ржа) (100 екземплярів) поживних речовин із невеликої наважки ґрунту (100 г). посудинам для дослідів служать скляні кристалізатори діаметром 11 см і висотою 7 см. Про вміст в ґрунті речовин, які засвоюються судять за даними хімічного аналізу проростків, вирощених в кристалізаторах з ґрунтом (дослід) і кварцовим піском (контроль).

В основі методу Мітчерліха є те, що чим менше в ґрунті якоїсь поживної речовини, тим більше буде прибавка урожаю від внесення цієї речовини у вигляді добрив. За величиною добавок урожаю від добрив судять про вміст в ґрунті речовин, які засвоюються і вираховують необхідну кількість добрив.

Лізиметричний метод – дослідження рослин і властивостей ґрунту у полі з метою вивчення балансу вологи, а також режиму живлення в дуже великих посудинах – лізиметрах, які періодично зважуються. У залежно від мети досліду, висота ґрунту в лізиметрах може бути від 25см. до 2-3 м. Лізиметри використовують для вивчення питань динаміки вологості ґрунту, складу вод, які фільтруються через ґрунт, вимивання мінеральних солей ґрунту і удобрень, втрати поживних речовин в процесі багаторічно удобрення, транспірації та випаровування вологи ґрунтом, балансу поживних речовин і вологи, водопроникності ґрунту.

Ґрунт у лізиметрах відгороджений з усіх боків і знизу від навколишнього ґрунту і підґрунту. Основною ознакою за якою розрізняють лізиметри заклечається у способі наповнення їх ґрунтом. Тому їх поділяють на лізиметри із ґрунтом звичайної будови і лізиметри з насипною землею. Матеріалом для лізиметрів може бути бетон, цегла, метал. У лізиметрах значно легше проводити облік вологи і поживних речовин в ґрунті і в рослинах, що ростуть на них.

Вегетаційно-польовий метод – це вивчення рослин безпосередньо в полі в металічних циліндричних чи круглих посудинах без дна. Ґрунт в посудинах відгороджений лише з боків, а знизу знаходиться у контакті з ґрунтом чи підґрунтям тієї площі, де проводиться дослід. Це проміжний метод між вегетаційним і польовим. Цей метод використовують при вивченні ефективності удобрень, визначенні родючості генетичні горизонтів ґрунту, моделюванні умов ґрунтового середовища, метеорологічних факторів, а також при вивченні інших питань.

Такі циліндри можна встановлювати безпосередньо у полях сівозмін, де вирощуються певні культури на різних агрофонах, на ґрунтах різного типу, на площі різної експозиції чи крутизни схилів тощо.

У циліндри залежно від варіантів досліду вносять різні елементи живлення в неоднакових дозах і співвідношеннях, створюють різну реакцію ґрунтового розчину, неоднаково ущільнюють ґрунт. У циліндри можна висівати різні культури у чистому вигляді і в сумішах з неоднаковою нормою насіння і на різну глибину, з використанням підживлення рослин або без нього.

У процесі дослідження у ґрунт закопують металеві циліндри висотою від 30 до 100 см так, щоб вони були вище поверхні ґрунту на 10 см. повторність має бути, як мінімум, трикратною. У контрольних варіантах створюють такі умови, як і в полі, де встановлюють лізиметри. Отже, в такому досліді вплив факторів вивчається в таких умовах, які близькі до природних.

Польовий метод – це проведення польових дослідів. Польові досліди проводять безпосередньо в саду або в полі, на спеціально виділеній ділянці Дослід повторюється на території і по роках, і основною метою його є вивчення впливу досліджуваних агроприйомів або сортів на урожай та якість продукції. Польовий дослід – це завершальний етап агрономічних експериментів. Кращі результати його можуть впроваджуватися у виробництво.

Він є основним методом, бо за його допомогою пов’язуються теоретичні дослідження з практикою. Саме на базі польового методу розробляються рекомендації щодо впровадження кращих агрозаходів, технологій, сортів в с/г виробництво.

Основне завдання польового методу – виявлення достовірних різниць між варіантами досліду, кількісна оцінка впливу факторів життя на урожайність рослин та якість продукції.

За допомогою польового методу вивчається глибина, строки і способи обробітку ґрунту безпосередньо у полі, різні технології вирощування культур, структуру посівних площ, кращі попередники, способи і норми зрошення, заходи боротьби з ерозією ґрунтів, ефективність органічних і мінеральних добрив, нові сорти, гібриди та ін..

Ефективність польового методу значною мірою зростає, якщо він застосовується у відповідному поєднанні з іншими методами, вибір яких визначається програмою досліджень.

Експедиційний метод – найчастіше використовується у плодівництві. Це вивчення плодових насаджень шляхом проведення експедицій з метою виявлення росту рослин, їх урожайності, стійкості до хвороб і шкідників, морозо- і посухостійкості та інших, показників продуктивності в залежності від сорту та умов середовища.

Головним в експедиційних дослідженнях є додержання правила єдиної логічної різниці. Основною обліковою одиницею в цих дослідженнях служить пробна ділянка на 400 посадкових місць плодових дерев, де для обліків виділяють по три типові дерева в кожній із 3 груп : сильних, середніх і слабих рослин.

Основними показниками, які враховуються, є ріст надземної частини рослин і кореневої системи, відношення до хвороб і шкідників, морозо- і посухостійкість, загальний стан досліджуваних рослин, облік плодів і урожайність в розрізі сортопідщепних комбінацій.