16
методики называется принципом единственного различия. Оно должно строго соблюдаться в научной работе при изучении, особенно, закладке постоянных пробных площадей. Например, в опыте с первоначальной густотой посадки единственным различием будет различие по вариантам количества сеянцев (саженцев) на единицу площади. Все остальные условия (способ подготовки почвы, возраст посадочного материала, его количество, метод посадки, уходы и т.д.) во всех вариантах должны быть равнозначными. Без соблюдения этого требования методики нельзя правильно установить эффективность первоначальной густоты и определить ее оптимальную величину. Но следует иметь в виду, что полное сохранение равенства всех условий, кроме изучаемого, оказывается невозможным из-за тесной связи факторов, создающих условия произрастания древесно-кустарниковых растений.
Для того чтобы признать изменения в результате опыта следствием тех изменений, которые произошли в изучаемом факторе, вовсе не нужно постоянное равенство в состоянии всех других неизучаемых условий в течение всего опыта, достаточно, чтобы такое равенство имелось до опыта, т.е. до того момента, когда внесены изменения в изучаемый фактор. Изменения же, которые происходят под его влиянием в неизучаемых условиях, необходимо рассматривать как функции произведенного изменения в изучаемом факторе (Доспехов, 1984).
Единственное различие не следует понимать механически, под этим понимается главное, изучаемое различие. Предположим, сравниваются две формы дуба – ранораспускающаяся и позднораспускающаяся, которые вследствие биологических особенностей имеют разные сроки созревания урожая желудей. Так, более правильно сравнивать урожай не в одинаковые сроки, а наиболее соответствующие, оптимальные для каждой формы. Сходные вопросы возникают и в отношении сроков посева, сроков ухода, обработки от вредителей, внесения удобрений и т.д.
Во всех этих случаях принцип единообразия должен пониматься как принцип целесообразности и оптимальности.
Требование проведения полевого опыта на специально выделенном участке с хорошо известной историей – это логическое следствие требования принципа
17
единственного различия. Оно также обязательно для любого полевого опыта. Под историей участка лесонасаждения следует понимать: происхождение (искусственное или естественное), вид подготовки почвы, происхождение посевного и посадочного материала, год создания, посев и посадка, количество и интенсивность проведения лесокультурных и лесоводственных уходов, первоначальный состав, тип и способ смешения древесно-кустарниковых пород.
Нельзя закладывать пробные площади на участках с отсутствием элементов сравнения, с заведомо разной историей и неодинаковыми условиями, за исключением тех случаев, когда изучается сама история участка леса или выявляется влияние типов лесорастительных условий (ТЛУ) на формирование лесного биоценоза или типа леса.
Под достоверностью опыта понимают логически правильно построенную схему и методику проведения опыта, соответствие их поставленным перед исследователем целью, задачами, правильный выбор объекта и единицы исследования и условий проведения данного опыта. Невыполнение данных схем, искажение методики, использование несовершенной техники и средств измерения, неверно выбранные математические алгоритмы биометрии и т.д. искажают количественные эффекты изучаемых вариантов и не могут быть использованы для практических рекомендаций.
При научных работах встречаются три вида ошибок – случайные, систематические и грубые. Ошибка – это расхождение между результатами выборочного наблюдения и истинным значением определяемой величины.
ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ:
1.Что такое полевой опыт и каковы основные требования при его проведении?
2.Что такое типичность опыта?
3.В чѐм заключается смысл соблюдения принципа единственного различия?
4.Что такое достоверность опыта?
5.Перечислите виды ошибок при проведении научных исследований.
18
ТЕМА № 5 ЭЛЕМЕНТЫ МЕТОДИКИ В ЛЕСОВОДСТВЕННО-БИОЛОГИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЯХ
Методика эксперимента предусматривает поэтапное решение программных вопросов и непосредственного сбора опытных материалов и их обработки.
Под методикой подразумевают совокупность слагающих ее элементов: единицы исследования, число вариантов, повторность, размеры и направление пробной площади, систему размещения пробных площадей и вариантов на территории, метод учета показателей в пространстве и времени, математикобиометрическая обработка опытных данных и оформление результатов исследования.
1. Единица исследования Единица исследования – это количественная или качественная величина
(доля), совокупность частей (дерева, насаждения) или определенная ее часть, которую изучает (измеряет или фиксирует) исследователь в пространстве или времени. Она может быть количественная: норма высева, глубина обработки почвы, глубина посадки и посева, количество растений на единицу площади, запас стволовой древесины или биомассы в кубических метрах на 1 га, количество устьиц, клеточных включений, хромосом и т.д.
Качественная – вид, сорт, форма, способ посева, метод создания, состояния, цвет и т.д.
2. Варианты Целенаправленное изменение по количеству или объему одной единицы
исследования эксперимента (опыта) называется вариантом.
Один или несколько вариантов, с которыми сравнивают опытные варианты, называют контролем или стандартом.
Совокупность опытных и контрольных вариантов составляет схему эксперимента. Варианты в соответствии с единицей исследования в нем бывает количественные и качественные.
19
Число вариантов в схеме любого опыта – обычно заранее заданная величина, которая всецело зависит и определяется его содержанием и задачами. Число вариантов не оказывает влияния на типичность опыта, но может существенно сказаться на его ошибке, так как при прочих равных условиях опыт с большим числом вариантов будет занимать большую площадь. Увеличение числа вариантов в опыте сверх 12 значительно увеличивает ошибку эксперимента, т.е. возрастает пестрота почвенного покрова и расстояние между сравниваемыми вариантами, в этом случае труднее уложить опыт или отдельное повторение в пределах одной почвенной разности. Все это ведет к увеличению ошибки опыта. Опыт с большим числом вариантов требует сложных методов постановки, т.е. введения 2-3 контрольных проб, особого метода размещения делянок.
Если же число вариантов мало, например 2-3, то необходима более высокая повторность, чтобы иметь достаточное число наблюдений для правильной оценки точности опыта.
3. Повторность Точность и надежность научного исследования определяется повторностью
опыта во времени и на территории. Повторностью опыта на территории называется число одноименных пробных площадей каждого варианта, а повторностью во времени число лет испытания, приемов исследования в типологических или географических культурах, наблюдение за динамикой структуры древостоя и других ярусов растительности в лесных насаждениях.
Территориальная повторность дает возможность полнее охватить каждым вариантом опыта все лесорастительные условия и получить более устойчивые и точные средние, а повторность во времени позволяет установить действие, взаимодействие или последствие изучаемых факторов в разных лесорастительных условиях. Повторность исследования может быть определена для лесных биогеоценозов 5-10 лет.
При увеличении повторности на территории до 4-6 кратной очень заметно снижается ошибка опыта. Дальнейшее повышение повторности сопровождается менее значительным уменьшением ошибки.
20
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 участка леса.
Большую часть простых однофакторных опытов с качественными вариантами (сорта, формы, способ подготовки почвы и т.д.) проводят, как правило,
в4-6 кратной повторности.
Впрактике опытных работ по селекции и лесному семеноводству повышенную кратность следует применять в опытах на небольших пробных площадях (20-100 м2) и на недостаточно «выравненных» по плодородию участках лесопитомника.
Повторность свыше 8-кратной используют только в особых случаях, например, для доказательства незначительных эффектов на пробных площадях (микроудобрений, стимуляторов роста и т.д.).
Проведение опыта без повторностей допустимо в предварительных, рекогносцировочных и демонстрационных опытах, при экспедиционных тренировках.
4. Основные требования к пробной площади Пробные площади (площадки) служат для размещения в них изучаемых и
контрольных вариантов. Довольно широко распространено мнение о преимуществе крупных пробных площадей, которое основано на многочисленных исследованиях результатов дробных учетов. К сожалению, в большинстве этих исследований допущена методическая ошибка. Она заключается в том, что при сравнении не выдержан принцип единственного различия. Если эти же данные обработать правильно, т.е. с соблюдением принципа единственного различия, они согласованно показывают, что увеличение размера площади пробы сначала снижает, а затем или не оказывает существенного влияния на ошибку опыта, или даже увеличивает ее.
Размер опытных проб для различных видов исследования в каждом конкретном случае (лесные культуры, лесоводство, таксация и т.д.) будет меняться от назначения и задач опыта, культуры, вида древесно-кустарниковой породы,