Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

ПЛАНИРОВАНИЕ ДЛИТЕЛЬНЫХ ОПЫТОВ С УПОВАНИЯМИ И СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ИХ ДАННЫХ

ВАК РФ 06.01.04, Агрохимия

Автореферат диссертации по теме "ПЛАНИРОВАНИЕ ДЛИТЕЛЬНЫХ ОПЫТОВ С УПОВАНИЯМИ И СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ИХ ДАННЫХ"

министерство сельского/хозялст8а ссср

В СЕ СО 13 ШЫ^ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЕ ИНСТИТУТ УДОБРЕНИЙ Й ЛГРСПОЧВОВЕЯЕНИЯ-имени .Д.Н.ПРЩИШНЙКОЭА

\ , ■■■ ' . ■ На правах рукописи

ШАКОЗ Александр Иванович

; планирован® длительных отитов с угобренжш! и статйстск'ля анап'/з их данных

Спецодньностъ V 06*01*04ц~ агрохимия

V Автореферат

•Ч диссертации не соискание ученой степени кандидате сель с кого а яй ственных наук

Москва, ЮТб

■ ■ У У-О Д^-Г-^^-? •• ' ■ V ::

Работа выполнено на Курганской государственной;областное сельскохозяйственной опытноа станций

Официальные оппоненты: доктор еедьскохоаяйственныхнаук, ' ■ .■ : - ■ Профессор Б.А.ДОСПЕХОВ ■ ■■

какд«"ат сельскохозяйственных неук Д.И.АНИКСТ

Ведущее предприятие - Сибирский научно-исследователь- ■ ский институт хкинвщт сеяьского хозяйств в со ВАСХНЯТ

Авторе^ер^ рваослсш ■ <№п ^^илЩЛ 1 г. ■

Звщит»^ ЦТ-^.^.ТЧЦИЯ состоится " М " 1676 г.

в 10 чр- : : ведении Ученого Совета Всесооаиого Ордена Трудовой, , > Знамени научно-исспечовательского института уцоорен^ иагропочвоведения им .Д. Н.ПРЯН11ШИК0ЙА .По адресу 126008, Москва д~8 у*.Прянишникова, 31В'ЛУА-.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке В'5УА.

Ученый секретарь Совета /Н.НИЯОВСКаЯ/

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА *АБ0Ш

Актуальность работы. - Директивами ХХ1У съезда КПСС по пятилетнему плану развития нарочного хозяйства СССР намечено в 1975 году поставить сельскому хозяйству 72 млн.тонн минеральных удобрений. Управление этим интенсивным процессом ¿имивации вемтепеямя должно опираться на надежную информационную основу.

Важньм источником научной информации для згой цели является длительный полевой опыт по изучению системы удобрения в

севообороте. Чссчеяавакие путей сойершенств-эвания исполъвова-

,Тв'

ния пашни в связи с химизацией осуществляете в длительных опытах с системами удобрения в рваных тчв^'-'тзв.эборотов. •

Методическое обоснование схем и с т ру к -^'ит ел ь мы х опытов как источников информации пля оптии^аь^о^З.йпанирования земельных и улобрительннх ресурсов приобретав* важное значение.

Осознание роли длительного эксперимента с удобрениями в Пеле оценки'перспектив сельскохозяйственного производства привело к ревкому возрастами» численности длительных опытов, число которых в настоящее время превысило 600. По оценкам экспертов Всесоюзного института удобрений и агропочвовец-зния /ВИЗГА/ лишь треть ив них удовлетворяет основным требованиям методики, что свидетельствует об отсутствии теории построения длительных опытов.

В 1967-1868 гг. на КургвнскоЯ областной сея ьскоховяйответной опытной ствнции была разработана широкая программе агрохимических исследований, в которой предусматривалось получение надеждах сведений о путях развития Зауральского земледелия в условиях химизации. Автор осуществлял методическое обоснование раграбадаваемой программы, основные принципы которого составляют содержание данной работы. ^й^здыш^кия БиСлиог^

1 • ¡Авешдаюй и-л. Селиоз. | *!'."> "л"!::л и;:. ;; 1. Тиккрязеал 1

Цель работы. - Автор поставил цеяыо;

в/ изучить методический уропенъ проведения цчктельных опы тов с удобрениями в сельскохозяйственных научно-кс от едовагель-ских учреждениях страны;

0/ сформулировать математические критерии зФГектиености схеи опытов;

в/ предложить сравнительно компактные схемы опытов с аысо вое информативностью;

г/ вывести <{ормулы средней точности сглаженных ценных; д/ исследовать прострвкствежю-временнне структуры длительных оштов;

е/ предложить адекватные методы статистической обработки данных длительных опытов;

х/ укавать способы испольвования этих ценных адя оптимель doro планирования аемельнык и удобрительных ресурсов.

Общая методика исследования. - Объектом исследований явлл егся учительный стационарный полевой опыт по изучению насыщения удобрениями очного или нескольких севооборотов,Для научного его рассмотрения использовались, в основном, теоретические метода,математического моделирования и численного исследования математических моделей. Способы статистического анализа данных длительных оштов и ИХ использования В экономическом планирова ния излагаются на конкретном экспериментальном материале.

Научная новизна. - В отечественной агрохимии и методике огютного дела подобная специфическая тема диссертационной работе рассматривается впервые.

Автором *юцшГицированк математические критерии эффективности схем опытов применительно к задачам сельскохозяйственна* исследований, даны $ ормучь точности w веименьяей существенное!

рааницн для сглзжендах по регрессии дачных, предложены компактные схемы ждя изучения дов и соотношений трех факторов объемом 21-28 вариантов с разбивкой их на ортогональные блоки.

Автором разработаны обоснованине пространственно-временные структур! длительных опытов по изучению доз и соотношений удобрений в одном ига нескольких севооборотах, впервые дня обработки данных .стационарных опытов предложен многомерный дисперсионный аначиэ, указана способы испольвосаная данных специального танировения сел ьскохозяйственного производства.

Практическая ценность. - Проаеденнне исследования поввояи-ли определить основные требования, которым должен отвечать длительный опыт по цасыпениФ севооборота удобрениями, с тем чтобы он мог стать информационной основой оптимального планирования земледелия в условиях последовательной химизащи.

Апробация работы. - Результаты методически* исследований использовались при разработке схем и методов закладки более чем десяти длительных стационарных опытов по изучению насыщения севооборотов удобрениями на Курганской а Челябинской опытны* станциях. '/а этях опытов уже поступаот'ценные сведения о действии * удобрений а севооборотах раз ноЯ интенсивности, которые затем используются дня планирования сельскохозяйственного производства лесостепного Зауралья.

Объем работы. - Диссертация иатожена не 105 страницах машинописного текста на русском языке. Содержи! 18 таблиц и 4 рисунка. Состоит из введения, трех глав выводов и предложений, перечня использованной литература иа tff? наименований.

В первой главе "Используемые методе вакладхи многолетних волевых оггытоа" рассматриваются схемы существующих длительных опытов по изучению систем удобрения в севообороте с.точки зрения информативности набора вариантов, в какой мере эти схемы

удо&гетнорящ^ эадачЬ количественно лУ ¿писания эеконом'е^н'осте'и! действия систематического применен^ ^эобреяиа. О х а ра'1№:ря«о в а ны! чти опитв и с точки зрения получения в них сопоставимых ценных о сравнительной п'ро'д'укт ивяо с т и всех полей севооборота,' в5 та-кже с точки зрения необходимой повторности наблюдений- для основных исследуемых аффектов.

При обзоре аалойенгннх схем установлено большое разнообразие дгг т'ел1 Ьйш: снижав по тематике, набору вариантов пространст-венно-зрййй^оа структуре, но не-' (Обнаружено ни одного длительного опыта1который сы в по ч но а мере отвечал поставленккм выше Требованиям, Это свидетельствует о методической неразработанности вопроса»

Во второй главе: "Выбор схем длительных опытов по изучению до8 и соотношений удобрений в севообороте" рассматриваются принципы выбора вариантов схем опытов.

Рассмотрен метод последовательного экспериментального поиска оптимуме, который в усчовиях прошипенности цвет большую ако-йо^ию Числа вариантов.. Установлена приадипи&тьная неприменимость ые^о^кй йб'следоййтеЧьно^о экспериментирования для целей дди-^ЁфУеййЛ йаеУ^ёййя Одобрениями севооборота* Чял полевого энсЙерЙёйтй(зований гораздо большую ценность имеют много-, факторные схемы, Ш л Мосты) охватывающие Необходимую область факторного пространства.Существуют три различные,но тесно связанные между собой причины использования Факторных экспериментов, 1.- Расширение основания для выводов, относящихся к одному фактору, испытывая этот фактор на изменяющихся уровнях других,

3. Оценив степени, до которой эффекты одного фактора изменяются уровнями остальшх.

3.' Экономия экспериментально!^ материала вследствие получения информации о различных факторах при том же размере ыксперй-

;-мен?0. коюрый яри рбЫявйй пдсртрро^ке .требует сд ^олько дня одного или двух

Если иве .в аа wo действующ уровень оцао-

•Го фактора не влияет ;ца ;М«Гект другого, .тр мы ничего не потеря-,ец, .екл*мив ,все .комбинации уровней, роекодИУ э$факт каждого Лектора може,т быть усреднен по уровням другого л аатем оценен сточь же .точно, кок если бы второй Дадтор находился все время на одном уровне, В то же время реновация fiflß .выводов становятся более еаконными при таком исследования ¡равлияных уровней. ■ С тру го я стороны, ее ни взаимоцейс.трия сущ?^вуто, то они могут Шть весьма существенны при практическом исяодьвсввнш ревуль-татов; они, однако, не могут Сыть обнаружены, пока не испытаны разлччнне комбинации уровней.

¡Таким,образом, ;Íbktoриачышй,ял.ан,ядцяется хорошей страховкой, так сядл.е ct.tt н ет. в а а.нмо де й ств,ия , д.о ..ffit ppn$vo ив теряем} •.■.если -взаимодействие .существует, ,то .та^о-Я^ер,.обеспечивает един-* .ственный.способ,его .изучения. "

Ос н о вно а. ¡на дос т этак.годных ^аморш^луидор - их..необыкновенная громоздкость. Минимальный дединейзьи!, драный\трех-^экторнай лдан З-х 3vX-Э уже. соц^ртат в себе 3?-вариантов. Б то же время,многочисленными .яссдевдэаяиями,^тат.исtWJB и агрохимиков показана -недостаточность ¡/грех,градаций дая.Ивучения д>8 удобрений. Слецуячий по .ч:тслу градаций симметричный полный грех-^акторный ппан 4x4x4 содержит в себе .-б4 варявнта к по Числу и* превосходят обычный объем схем длительных опытов в 3-4 раеа. ..

Некоторое возможности преодоления,громоздкости полных ректоров планов прецостввляет-компоэтощонное.гшвнировааяе.Суть его состоит в комбинация восьмерной схемы /одной или нескольких/ со схемами,изучающими доаы удобрений./Налимов В.В.,Чернова H.A., ííiSV, Х^ди У., IvnnoH Д.,1965; Чуда Г.Г., Егоршин А-А. И©7С/.

Авторе« проанализировано несколько модификаций комповици-оиных схем» часть ив них приводится здесь /номера сгем даны по нумерации их в тексте диссертации/. Результаты анализа приведены а т&блицб 1.

Схема 1

1 022 9 111

2 422 10 311

Э 202 11 131

4 . 242 11 US

6 220 . 13 331

б ' . £24 14 313

7 • 828 15 1ЭЗ

8 222 16 333

Схема б Схеме а в

1 блок П блок

1 '100. 12 422 1 ■ ООО • 15 400

2 400 13 202 i 440 16 040

а 040 14 212 /Ч 404 17 ; 004

4 ' -'■■ 004 15 232 -- 4 044 18 444

3 440 * 16 242 5 022 10 ■ 422

6 404 17 220 б заа. £0 122

7 044 13 221 ' ■ 7 322 21 122

в 444 19 223 в 202 22 242

g 022 го ' щ в 232 га.,- 212

10 122 21 222 10 232 84 212

и 832 >■ 11 220 25 224

223 26 221

13 223 27 2й1

■ 14 222 29 282

- б -

Схема 7 Схема 7 а

\ ООО 12 118 1 ООО 18 400

а 400 IS 331 г 440 14 040

3 040 14 313 3 404 15 004

4 004 18 133 4 044 16 444

5 440 1в 333 5 ш 17 022

в 404 17 023 6 SU 18 422

7 044 18 4га • 7 131 19 гог

е 444 10 203 8 ИЗ 30 343

9 111 30 - 342 9 331 гг 230

10 81V 31 330 10 310 33 334

11 131 22 234 ' 11 133 33 згг

23 233 13 S33 84 ггг

Схемы с индексом а яаляохся примером рее бивни композиционных схем на два ортогональных блока. Схема № 8 с девятью ' Градациями ректоров является невесткой 81-вариантной схемой, предложенной В.Н.Парегудрвым. В теории планирования экспериментов существует мноЛ) критериев ефТективвостя схем опытов. Пвсл^ теоретического их рассмотрения с учетом специфики сел ь скота »я Я-1 ствеиного приложения ойло решено воспольвоваться двумя основными. К тому же выяснилось, что невозможно выбрать план лучаяй по'одному ив критериев, предварительно во условившись о характере закономерности, которые предполагается изучить с поыоцьо выбираемого плана. Практически невозможно выбрать интересный план.которнй был бы лучшим по любому ив критериев.

Идя исследования схем опытов автором Ало предположено, что эти схемы должны, в некотором смысле, наилучшим образом устанавливать закономерности, описываемые либо в вике квадратного многочлена,либо многочлена с квадратным корнем, а кроме того , требовалось, чтобы эти схемы допускали бы обоснованный

выбор той или шей формы вависимости. № способа расчета критериев и из их смысла следует, что их можно использовать для сравнения только тех схем, которые по своеЛ структуре допускают оценку предполагаемой аависимости. Математически это условие предполагает, что ковариационная матраца для.переменных, описы-ваоцкх данный многочлен в исследуемых экспериментальных планах была Сы невыролсдена. Критерий О - оптимальности планов упорядочивает схемы по степени средней /в геометрическом смысле/точности установления параметров регрессионного уравнения вависимости, Критерий V - упорядочивает схемы по средней точности интерполяции в веденной области факторного пространства.

Автором предложены модификации этих критериев, в результате чего они приобрели ряд дополнительных полезных свойств, которые делают их удобными для восприятия и анализа. Далее автором по разработанным им алгоритмам и программам проанализированы полные трехфакториые планы по их точности установления квадратичной зависимости и зависимости с квадратным корнем, а также некоторые выборки из полных трехфакторних планов с более чем тремя градациями факторов. Ревультаты исследования /таблЛ и 2/ покввываюг» что ив математически допустимых полных трехфактор-пвх шгааов лучшим по обоим критериям является план 3x3x3 в установлении квадратичной аависимости. По мере увеличения числа градаций информативность одного варианта снижается. В установлении Вависимости о квадратным корнем по точности интерполяции / V - критерий/существует оптимум в районе 5-6 градаций /табл.1/.

Не соображений необходимости выбора по экспериментальным .данным интерполяционных моделей и проверки их адекватности, а также ив результатов численного анализа информативности полных факторных планов считаем, что плены с тремя градациями факторов не пригодны для научения доа удобрений в Длительных опытах.

Таблица 1

Информативность одного варианте в полных факторных щанов

г Число Число На квадратичном На многочлене с

градаций вариантов многочлене квадратичным корнем

К ' т. О V Р V

3 27 2,45 1,68 9,81 1,31

4 64 2,00 1,67 3,28 1,68

5 125 1,76 1,58 2,87 1,77

в 216 г, 61 1,50 2,58 1,77

7 343 1,51 1,43 2,36 . 1,75

0 512 1,44 1,38 2,20 1,72

е 729 1,38 1,94 2,06 1,67

С другой стороны, в райках рассматриваемой теории нет основа* кий увеличивать число градаций более яести. Можно полагать, что пять градаций факторов и есть тот необходимый минимум,кото рн Я требуется для Длительных опытов с до вами удобрений.

Полный факторный план с пять» градациями содержит 125 вариантов, что неприемлемо. Неполные факторные плавы лияь тЬг-да имеют негиохие свойства, когда содержат в себе восьмерную-схему с максимальным дай опыта раамахом доз /табл.£/* Такими свойствами обладает схеш 2 и 3, и их модификации, по»тому они рекомендуются для длительных опытов в районах, где актуально .изучение пов всех трех элементов питаний*

Необходимый этап в обработке данных о дат б в с до вши удобрений состоит в описании отдавО^дости в виде алгебраического выражения, который представляет собой либо квадратичный многочлен , либо многочлен с квадратичным корнем. Подбор констант к нему осуществляется методом наименьших квадратов, благодаря эт01*у достигается экономное, более одаоэначное и точное описание действия улобрениЛ, к^оме того цопускаюцее интерполяцию, т.е.расчет отялавмнх зет/чян прибавок при тех комбинациях

Таблица 2

Иафэрметичность одного варианта в выборочных факторных штанах

К№ . Число Число На квадратич- На многочлене о схемы градаций вариантов ном многочлене квадратичным ■ _______ __ корнем

К т 0 V 0 V

1 б 16 0,60 0,48 0,71 0,42

в 5 21 1,09 1,67 а,11 1 ,53

в а & 28 1,62 1,40 2,55 1,38

7 . 5 £3 1,вв 1,57 3,13 1,72

V а 5 24 1,83 1,54 а,оа 1,60

в 0 81 1,83 1,2в 2,06 1,63

факторов, которые не испытывались в висперименте.

.Автором установлено, что средняя ошибка интерполяции Sj равна,

*>9 п. т - 1/

где р - число членов полинома;

Л - число повторений опыта; т - число вариантов опыта* № asof) формула следует, что степень превышения числа вариантов в опыте над числом параметров'многочлена является дополнительной повторностью для сглаженных по регрессии данных.

Средня« наименьшая существенная разнице для сглаженных денных pasea

• т- t/ЗШ ' '„/

где --критерия Стьсдента

В третьей главе "Пространственная структура длительных опатов", в разделе í "Система удобрений в севообороте" - рассматриваются структура длительных опытов по «вучению систем удобрений в одеом или нескольких севооборотах. Под системой удобрений понимается набор воздействия удобрительными средст-

вами иа культуры севооборота, осуществляемых в определенной последовательности и связанных в единое цвпом логикой распределения удобрений под культурк. Обычно система удобрений является целостной /аа счет ее специального пченироваиия я сложной струя-туры остаточных эффектов предшествующих воз действа а/. В силу »того иволированное рассмотрение вгИектов отдельно по культура« не дает представления о целостном изменении продуктивности всего севооборота.

Существует большая неопределенность в выборе статистического метода для обработки данных стационарных экспериментов» Вероятно, слецует признать, что стройной теории, какая существует для временных опытов, еще не создано* Предложения обрабатывать данные отдельно по культурам применяя для этой цели стандартную процедуру смешанной коцепи одномерного дисперсионного анализа, вообще говоря, недостаточны, поскольку не учитывает свяйей между продуктиввостями культур, составляющих севооборот. Этот подход пригоден для серии опктоэ, но становится неполным для аналиеа данных целостного стационарного эксперимента.

Нами предпринимается попытка предложить методику обработки данных стационарного эксперимента в целом. Основные предложения следующие:

1. Модель пригодна только для анализа данных севооборота, имевшего устойчивое чередование, развернутого Иа всех полях севооборота и изучающегося более, чем одну ротации.

2. Предполагается слагаемость изучаемых факторов /варИая_ ты и условия лет/.

3. За готы иауччния каждому варианту с ист еж удобрений гтвзится в соответствие опрецеленный уровень продуктивности всея полей севообоггата.

4. Кажт^л год проведения эксперимента рассматривается как

единичное наблюдение продуктивности севообороте.

5. Бели время проведения опыта велико и наблюдается изменение эффектов из ротации в ротацию, то необходимо включить в схему анализа атот дрейф аффектов.

По-видимому* вти предположения могут быть приняты в кз-честве первого приближения к действительности. Принятие сформулированных выше предложений приводит к нетривиальному обобщению идей дисперсионного анализа на случай одновременного измерения нескольких показателей продуктивности, ю-есть к использованию метоцов многомерного дисперсионного анализа /Т.Андерсен, 1033; С.Рао, 1563; С.Уйякс, 1957/.

Основные моменты зтого анализа сводятся к измерению не' только варьирования величин, но и рвяаей в их варьировании. В численном отношении многомерный дисперсионный анализ широко использует методы матричной алгебр«. Для проверки гипотез относительно изменения наборов процуктивностей, характеризующих севооборот, под воздействием разных факторов, испочьзуются разные категории варьирования в соответствии со структурой "средних квадратов? анализируемых эффектов /Г.Шеффе, 1С6Э; Д.Снедекор, 1061; Ч.Хихс, 1967/, В данном случае используется смешан-Язя модель многомерного 'дисперсионного анализа, в которой фиксированным аффектом являются системы удобрений, а случайными -- аффекта» лет. Иа структуры математических ожиданий средних квадратов аффектов в смешанной моцечи выясняется, что сумма ежегодных ошибок от повторных реализаций опыта в пространстве /обычная оаибка опыта/ используется лишь для проверки гипотез относительно значимости изменений аффектов удобрений в разные год» и относительно значимости влияния самих лет. ути гипотезы тривиальны, поскольку определяющее влияние условий лет на уро-

жвй культур и эффективность удобрений общеизвестно. Основной же задачей многолетнего опыта с удобрениями является установление уровня значимости срецнемноголетних эффектов от дов удобрений по всем полям севооборота. Эта гипотеза проверяется соотнесением главного аффекта удобрений с взаимодействием его с условиями лет, т.е. исследуемый эффект должен сопоставляться с ем неустойчивостью по годам.

Учидавая, что продуктивность севооборота описывается набором величин, под обозначением дисперсии следует понимать многомерное варьирование и для проверки значимости эффектов вс-польеовать многомерные статистические критерии. Теперь, когда изложены основные положения статистической обработки данных многолетних опытов, становится возможным'содержательно обсудить их пространственно-временную структуру. При этом мыслиш следующие ситуации/имеются в виду опыты*с освоенным чередованием/! , .

1. Опвт может Сыть заложен на всех или.части полей севооборота. ТсполЬвуюгся оба варианта аакладки, однако дня ежегодной оценки продуктивности севооборота принципиально важно, *1тобЬ каждый год оценивались все фага севооборота, что оанача- . ет, <40.последний должен сыть полностью развернув в пространстве. В дальнейшем будет обсуждаться лишь этот случай*

2. Вариант» удобрений.могут повторяться внутри поля или повторяться вместе с полями. Практически абсолютное большинство опытов затожено с повторением вариантов внутри поля, сами же пвля не покоряются. Можно'показать, что ета структура не являемся оптимальной цля точного установления среднемноголетних эффектов.- чак известно, ошибкой для фиксированных сред не-мчогочйтних эффектов является их неустойчивость по годам. В гпоь.ессе ччр%чъочакиг1 ^пчнай прием испытнвается в следуюцем году

не новой полз, и, следовательно, взаимодействие удобрений с по хеш смешано с воздействием с годом, увеличивая его.

Это увеличение будет в среднем тем значительнее, чем боль те территориальное разобщение полей. А это разобщение больше при размещении повторений внутри поля. Поэтому можно ожидать, что при обычной структуре эксперимента оцениваемое взаимоцейст вне удобрений с годом больше, и главные среднемноголетние зффе ты удобрений оцениваются менее точно, чем в опыте с повторением полей.' В обычной структуре опыта лишь сумма ежегодных ошибок меньше, но она испольвуется для проверки малоинтересных гипотез, В то же время без повторения полей невозможно проверить гипотезы относительно различий урожаев в данном году.

Конечно, нельзя дать какую-то идеальную структуру эксперимента на любой случай, однако если целью опыта является возможно более точное установление среднемногояетних аффектов от используемых приемов, то преимущество оказывается ав схемой с повторением тлей.

■ В тем случае, если цевью длительного оюта становится установление предельного насыщения севооборота элементами питания, и для их изучения используется факторный план /полный или неполный/, то часто размер опыта с большим количеством повторения становится невообразимо большим. Разумным выходом оказывается использование такой комбинации метода смешивания с мето дом сложных делянок, в которое каждое поле севооборота несет лишь один блок плана удобрений, затем идут поля с другими блоками и так далее..., образуя одно повторение опыта. Потом идет второе »последующие повторения, образуя максимально большие целостнее части территории под опытом. Общее число повторений определяется целью эксперимента, размером участка и принимаемой программой исследований.

При планировании длительного опыта'с удобрениями нужно учесть счедущие обстоятельства. Среднюю доау удобрений /вариант 222 в во«повициочных схемах/ Следует выбирать близкой к предполагаемой "равновесной дозе", при которое вйчедствае систематического ее применения не происходит ни истощения почвы, ни кумуляции в ней неиспользованных питательных веществ. Особенно ато важно при определении доа фосфатов. Систематическое приме-' ненне Фос<!атных'удобрений часто приводит к тому, что акономч-чески оптимальная цоеа их приближается к раамерам выноса фосфора культурами севооборота, в*опытах часто даже первая цоеа фосфатов ааметно превышает максимальные раемеры выноса atoro элемента и экономически актуальная область "малых" доа океаьвеется неизученной.

В стационарных оштах методическое условие высокой точности в оценках аффектов не обязательно предполагает поаыиеяную пространственную повторюсть. Hepasyuiro по всем компонентам опыта иметь высокую пространственную поаторность. Учитывая,что внутригодовке ошибки имеют о®ч«о малый рваиер относительно неустойчивости аффектов по годам, используются для проверки лишь частных гилотеа, а также и то, что для схемы опытов с цоаами возможно регрессионное уточнение описания действия удобрений, можно рекомендовать иметь для полей как качественного эффекте че1Ырехкратную; а для удобрений -'двухкратную повторвость.Способ обработки данных такого рода акспериментов двухфакторный смешанный многомерный дисперсионно-регрессионный анализ, t В разделе 2, - "Опыт с севооборотами" третьей глею излагается, что для экспериментального обоснования испо'льаования вейта особую важность преобретаст стационарные опыты по ивуче-йию севооборотов. Многообразие методических подходов ж равработке программ подобных опытов говорит об отсутствии какой-либо

обпей теории их построения. Не решены.вопросы о критериях сравнения севооборотов, нет общепринятых рекомендаций о пространственно-временной структуре опытов..Принципиально важно правильно выбрать критерии я метопы сравнения севооборотов. Многочисленные попытки сравнивать севообороты по единому сводному показателю /сухая биомасса, верновые единицы, кормовые единицу, стоимостные характеристики/ не привели к значительному прогрессу. Лучший по сводному показателю севооборот часто не мог быть освоен в хозяйстве из-аа ограниченности хозяйственных ресурсов, необходимых для его освоения. Следовательно, лучший по выбранному показателю севооборот должен быть хозяйственно допустим по другим своим характеристикам. С другой стороны, один севооборот чаще всего не может удовлетворить "хозяйство в силу внутрихозяйственного разнообразия природных и экономических условий. Поэтому в хозяйстве используются наборы севооборотов, ванимаю» щвх разную долю пашни /В.М.Овсянников, 1971/. А это значит,что задача выбора севооборотов вполне естееЛвенным образом решается методами задачи линейного программирования /й.Квди и У.Канд-лер, 1965/.

В зтой задаче продуктивность севооборота представляется в виде набора продуктивностей составляющих его культур. Отсюда становится ясной задача эксперимента с севооборотами - дать количественные характеристики этих наборов в севооборотах разных, типов, с тем чтобы по результатам эксперимента и условиями-хо-вяйства имелась* № возможность составить экономико-математическую модель сочетания отраслей сечьскохозяйственного предприятия»

В.том случае, когда набор испытуемых севооборотов конструируется заменой одного пом, кутьтурн, группы культур, становятся важным установить агрономические и эконо;глчесвде последствия подобной замены, что приобретается и что теряется на за-

меняемом поле, и как это сказывается на урожайности остальных культур севооборота»

Наиболее просто зта задача решается в севооборотах одинаковой "дальности", которые строятся друг из друга заменой одного иди группы одноименных полей. Эксперимент должен быть развернут в пространстве, что была возможность получать сведения о продуктивности всех полей ежегодно.

Изучение должно продолжаться более, чем одну ротацию /данные ва одну ротацию в некотором смысле эквиваленты данным однолетнего опыта беа повторений - для ошибки множественного сравнения севооборотов не остается степеней свободы/, >

Обработка данных такого длительного опита начинается с записи их в виде множеств слагав шх величин /кормовые единицы, стоимость и т.д./ опнотипных для всех полей севооборотов.Однако, склепывания продуктивностей в один показатель не производится, они записывается по каждому полю. Такая запись поаволя- ; ет сравнивать разноименные заменяемые культуры, а в сравнении прочих одноименных культур выбор единиц измерения не имеет значения. Затем к этой совокупности величин применяется процедура многомерного дисперсионного анализа.

В качестве математической модели данных севооборотов следует использовать двухфакторную смешанную модель, где севообороты являются фиксированным эффектом, а года - случайным, и в соответствии с этот статистической базоя для проверки гяпотеа относительно однородности продуктивности севооборотов в срецяш >аа годы изучения является устойчивость втого эффекте по годам, Зтот важный статистический фан*: позволяет подойти.к оценке структуры эксперимента с новой точки арения. Поскольку взаимодействие изучаемых эффектов с годом значительно больше ежегодной ошибки, то увеличение повторности даст дополнительно очень

мало дчя уменьшения многолетней ошибки севооборотов. По-видимому, для стационарных экспериментов с севооборотами вполне допустима трех-, а иногда и двухкратная повторность. Гораздо более важным является требование развернутости 'севооборота в пространстве. Один севооборот, как вариант опыта внутри повторения, может аанимать целостный его участок, делянки могут быть закреплены аа севооборотами по жребию, и наконец /в случае равнопольных севооборотов/ рядом могут располагаться одноименные поля разных севооборотов. При первом расположении более-точными являются внутрисевооборотные сравнения, при втором - все сравнения равноточны, при третьем - более точно сравниваются культурн одноименных полей разных севооборотов.

Нельзя безоговорочно считать какую-то структуру лучшей в любом случае, но если целью опита являйся определение конкурирующих соотношений заменяемых культур, то она достигается в наибольшей мере при третьей структуре. Под повторное?« в любом случае следует отводить максимально большие целостные участки поля.

В разделе Э, "Опыты по научению систем удобрений в нескольких севооборотах", третьей главы утверждается, что в настоя'цее время огштй с севооборотами, проводимые на о^ноч, часто нулевом уровне удобренности, не имеют большой ценности. Становится актуальным изучение севооборотов ,ча разных уровнях удобренности, с тем чтобЪ количественно описать продуктивность аемледелия не,, только при разных типах использования земли, но и изучить те вовможности, которые представляет в этом направлении насыще.няе сельского хозяйства удобрениями.

При.конструировании зтих, по-вилимому, сз?/ых сложных опытов должны найти применение все достижения теория планирования сельскохозяйственных акспериментов, описание ранее. Новый момент может заключаться в том, что рядом располагающиеся поля

- га -

равных севооборотов могут нести не весь план с'удобрениями, а лшъ один его ортогональный блок, .далее рввмещаются поля со вторыми блоками и т.д., обраауя одно большое повторение опыта.

Принципиально важным в вакладке полевых опытов с удобрениями в нескольких севооборотах;являете^ вопрос о характере развертывания опыта в пространстве и во времени. Если в опытах с равными севооборотами без изучения удобрений можно / а иногда и нужно/ допустить последовательное раавертывание а пространстве, - /все равно при равовом раввертывании на части пол,ей во временном плене необходимого чередования не получается, то при неучении севооборотов равной насыщенности их удобрениями требование одновременного и полного раевертывания с соответствующие ми мероприятиями ао системе удобрений становится более.обоснованным. Дело в том, что при-постепенном вхождении в севооборот полная его пространственная реализация наступает о началом нот вой ротации, но в атот год продуктивность севообороте данного уровня удобренности получается искаженной аа счет рваной предшествующе й уцобренности делянок и кумулятивного действия удобрений.

Поэтому, по мнению автора, более правильно полностью одновременно развертывать опыт;в пространстве всеми полями с присущими им системами удобрений, [¡ переходной таблице Некоторые культуры можно аеменить из соображений допустимых предпествен-ников, ко требование внести на всех делянках нужное по схеме опыта количество удобрений представляется 1рстаточно.важным, •так как при'атом первый же год новой ротации даст истинную картину продуктивности севооборотов равной удобренностк. . ■

■В обработке данных такого рода'экспериментов новый моман^ состоит в том, что испольеуется треэфвкторная смешенная модель дисперсионного многомерного аналива, в котором севооборода и

удобрения выступают в качестве Фиксированных эффектов, а годы в качестве случайного« Порядок расчетов по проверке гипохеа пол-»' ностью определяется в »том случае структурой математических ожиданий средних квадратов, а именно: Фиксированные.аффекты■сопоставляются с их неустойчивостью по годам, а вааимочействия фиксированных эффектов с условиями лет сопоставляется со средней ошибкой аа каждый год.

Для описания действия доа удобрений на разных полях севооборотов в виде системы производственных функций применяется ■ аппарат.многомерной регрессии.

В результате проведения таких опытов и соответствующей обработки их результатов появляется информация Оля разработки ялаНов оптимального использования земли, и, таким оврагом, длительный опыт Может содействовать научному обоснованию принимаемых в этом направлении решений.

■В разделе 4 глазы 3 излагается методика статистической обработки данных стационарного опыта.

На основании изложенных принципов не Курганской областной сельскохозяйственной опытной станции В.И.Овсянниковим а сотрудничестве с автором была.развернута.обширная программа экспериментального исследования перспектив зауральского земледелия в связи с широким применением удобрений. Данные одного из опытов : проанализированы в не стоящей . райо те. Опыт был авложен не'вь"че-. леченном малогумусном среднесуглинистом черноземе центрального опытного поля вЧвбб году. Вго данные с 1йбе по \Я73 год приведены в диссертации, где они подвергнуты с методической и иллюстративной целью процедуре многомерного дисперсионного аналчаа( Анализом установлено, что все основные нулевке гипотезы относительно выделяемых аффектов должны быть отвергнуты. Уств -новлена-эффективность удобрений, которая аввисит от типа сево-

оборота, а внутри севооборота - от культур и предшественников. Сглаженные по уравнению с квадратным корнем данные приведены в таблице 3.

Факт взаимодействия фактора удобрений с севооборотами дает основание предполагать, что с измененнем уровня насыщения пашни удобрениями изменяется роль севооборотов, их конкурентная способ ность. Действительно, как показали расчеты оптимального использования аемли /табя.4/, без применения удобрений пашню занимают пероаерновые и аеряо-траво-пропашные севообороты с итоговой структурой: 1Э& пара, 63¡í зерновых и 34^ кормовых, что близко к фактической структуре пашни в Курганской области. Применение одних фосфорных удобрений аффективно лишь в пароаерновых севооборотах и не предоставляет возможности изменить структуру пашни, хотя ее продуктивность растет. Применение азотных удобрений делает целесообразными некоторые структурные сдвиги в пашне. При умеренном насыщения пашни азотом /до 40 кг/га/ появляется возможность, сконцентрировав применение удобрений под кормовые куль тутн, резко повысить их продуктивность и сократить шгоцадк под ними. Освободившуюся от кормопроизводства площадь целесообразно занять паро-зерновыми севооборотами, в которых удобряется азотом лишь два последние поля» При атом несколько возрастает как доля пара до так изерновых до S5-6SÍ. При дозах азота

60 кг/ra и более становятся возможными повторные посевы зерновых и доля пара соответственно снижается, а доля зерновых возрастает до 75-в0#, что приводит к значительному увеличению производства зерна при выполнении плана-производства кормов*

Эти расчеты могут лечь в ронову перспективного планирования использования пашни.

Таким образам, специально спланированный эксперимент дает содержательные материал для принятия решений в производстве*

Таблица 3

Влияние минеральных удобрений на продуктиввость севооборотов и монокультур, ц/га к.ед*

Варианты и 1 поле ' П поле ш поле 1У поле

В среднем по ■ четырид. полям

О

РЭО

ЖОРЗО

К40Р30

веорэо

1Ю0Р30

Ш100РЭД

РЭО

К20Р30 Р40Р30 РбОРЗО КОРЙО »100Р30

РЭО шгорзо

В40Р30 ЮЭРЗО «ЗОРЗО Р100Р30

о

РЗО

кзорао

Р40Р80

Е60Р80

ЯЮРЗО

ЗЙООРЗО

Пар

о

'8

о §

Пар

о о о о о о о

Кукуруза 29,2

£¡5 1

36.0 36 5 зе;»

Кукуруеа

27,6

28.1 82ё , 33|7

84 0 83,9 ЗЭ|б

1

Паеница 37,8

т

42.2 42,0 4Г,7 41 :з

П

Пшеница

/39,9 42|4 .42,4 42,5

42.5 4215

42,5

В

Пвеница 29,в

шя

33.6

34.3 . 35,8

86,6

севооборот Пшеница 26,0

м

I?

32,9

33.1 севооборот

Вико-овес

33,9

36.7 37,9

39.4

I1 »9

42 ¡6

44.2

севооборот Вико-овес

33.3 33,2

34.5 3515 36,5 3514

38.8

28,2 28,4 Й9 0

зо'в

32 9

35,1 37|3

Пшеница 24,7

11:8

32,0 32,2

1У севооборот Пшенице Судшка

Пшеница

IМ

25,0 1:1

зв;

"ЙУ

24;5

28,8 30» 1 ЭКЗ 3 3

25,3 26,6 27^ 29,5

Зб;г Монокультуры

Пшеница

31.6 Зб,9 8417

35.7 36 3 36,6

36.8

Пшеница

29.2

30.7 32,4 зз;4

34.4

35.3 36И

Пшеница

24.5 2515 2715

29.8

зги

34:4 36^

ва

22,1 М: I

26,б 2б1б

а

»0

2?\5

Шй

1ов:1

30,9

30,3

Щ

зв:г 37 ;о

26,4 27 ;г

29.2 31,0 З2;в.

34.3 860

Таблица 4

' Оптимальная структура использования пашни в-зависимости от обеспеченности уаобренилми, %

Севообороты : Культуры__Выход Пра-

--¡Шокуяь- -вер- одн. си- - верив Oíuib

Варианты перо- пло- тур» пар на- , трв- лос- с га с рея-

вер- до- гше- ку-1 вые bíi кие пат- тара

но- сыен-ни- ку- - ни пашни,

вой нии ца руаа ,. . ■ РУб*

52,0 48,0 О О 13,0 «3,0 12,0 12,0 15,0 П4

52,о 4Я,о о о ia,o «а,о te,о 12,0 ie,a не

62,в зъ,в - о ко is,7 64,e а,9 io,5 ia,a. isa

57,0 33,0 8,4 1,8 14,2 67,7 8,2 £>,0 10,4 №

32,0 33,О 33,4 1,в 0,0 73,0 8,2 9,9 £0,1 134 -

7,0 33,0 5в,4 1,0 1,8 80,8 -3,2 9,8 £0,9 Ш

0 31,2 67,0 1,8 О вг,в 7,8 9,621,4 137

V. ■■ ■ , '■."■■. " ; ■

ЭЫВОЩ tî ПРЕЛЛОаЕНИя'

1. Стеционаряне опыты по ивучении доз и соотношений В одном или нескольких севооборотах должны стать информативной основой для планирования химизации аемледелия.

с. В зтих опытвх могут испольаоваться как полные Факторные планы, так и выборки ив них. Автором для втоД цели предложены компактные и аффективные композиционные схемы,

3. При реализации опытов на местности следует предусмотреть наличие* в натуре и повторение всех полей.

4. .Для статистической обработки данных длительного опыта предлагаемой структуры следует применять смешанную модель многофакторного многомерного дисперсионного аналиеа. При обобщении материале за большой промежуток лет необходимо учитывать

О

р30

^гоРзо

Г40Р30;

1еорзо *аорзо *юорзо

временноII тренд в<Иектоп.

5. Лля ярпктического использования данных урожайности опытов в птниропапаи они допжнн выть описав» системой ^про-йв-водст-веннн* функци.ч.

6. Репутьтпты длительных опытов.по ияучению дов удобрений

п нескольких е«ч»оосо ротах «орут выть непосредственно кспольво-

*

вена гяя оптимального планирования вемелышх и удобрительных ресурсов, для чего следует испочьаовать комплекс экономико-мв-тематических метопов.

7. Реализация изложенных принципов в длительных опытах на Курганской опытной станции позволила экспериментально обосновать перспектида чэменекия использования пашнизависимости

" - . + * от обеспеченности удобрениями.

ПО 'ТЕМЕ ДИССаРТАЦЯИ ОЛГОПТКОВАНЫ .

слемущя?-о^оты

и. Некоторое вопросы применения учобрений шд чу куру ву и -яровую пяен-ицу. Труды;КургонскоД сельскохозяйственной опытной станции. ВнпЛ, Челябинск, в соавторстве.

:2.'Удобрение кукурувына вы-сечоченных черноземах области. -Сб.н8адечи;-полеводов Курганской области в Чу^гон,

П968, в соавторстве.

3. Применении удобрений и структура использования пашни ■-не черноземах лесостепи Зауралья. "Тезисы сессии 34С>"-Ш по

вопросам дальнейшего развития химизации сельского хоаластаа". М., 1060, в соавторстве,

4, Задач» оптимального распределения 'удобрений а стрцчо-нарныД полевой опыт. Ж."Агрохимия", !! 10, 1С69.

- У4 -

5. Некоторые вопросы планировании опытов в сеяаи с оптимальном распределением удобрений. "Ыетодическле укааагпся по Географической сети опытов с удобрениями",вып.20. М., 1 в^ь*, в соавторстве.

6. Последействие азотных удобрений я Зауралье,"вопросы земледелия и животноводстаа в Курганской области". Зып.З, Курган, 1972 в соавторстве,

7. Схемы полевых опытов для построения производственных Функций. Тезисы докладов на Всесоюако.1 кон1еренцяи участников Географической сети опытов с удобрениями. М., 1070.

В. Научение севооборотов а гытевих опытам в свяаи с задачами оптимального планирования социалистического сельского хозяйства. Зопроск земледелия и животноводства в Курганской области". Курган, в соавторстве.

<'зсемы опытов с севооборотами. Планирование и анализ результатов. Актуальнее вопросы семе.^ояоцсгва и агрохимии /материалы зонального и республиканского совещаний 1970 г./ Курган, 1972.

10. Схемы опытов длл изучения ¡(оа и соотношений удобрений. /Планирование я анализ результатов/. "Вопросы химизации земледелия Зауралья", Зып.1.Челябинск, 1С71.

11. Принципы планирования и обработки данных опытов с се-вооЗоротами и удобрениям». "Вопросы методологии и методики научных исследований по сельскому хозяйству",Новосибирск, 1972.

12. Пространственная структура стационарного полевого опыта по яаучекяю системы утобренйй в севообороте. Ж,"Химизация

в сельском хозяйстве", £ 1, 197У.

13. ковариационныл аналиа в полевом опыте с показателями структуры в качестве сопутствующих переменных, ж."Сибирский зестник сельскохозяйственной неуки"(1б, 1972,в соавторстве,

ИАТБ°ЙДЛЫ ЦТЛ'.'К^ТАЦГ« ТСНОЖЕКЫ:

1.*Ча конференция молоди* ученых, Омск, 19$7.

2* На Всесоювннх совещаниях участников Геогра1ической сети опытов с уморениями. Львов, 1969, Москва, 197и.

3. На Всесосяном сопетапяи по методике тлитетьных опытов с удобрениями. Москва, 1971.

4. На сессии ВАСХЮ по вопросам дальнейшего развития химизации сечьского Лоэяйства. Москва, 1Р6Р,

5. На заседаниях Всесоюзной программно-методической комиссии. 1рунае, 1958, Москва, 1С70.

в. На Пленуме секции земледелия ЭАСХН'ЛП по проблеме "Разработка научных основ севооборотов в интенсивном земледелии*. Вороне*, 1970.

7, Но вональннх совещаниях работников сельскохоаяйствен-гной науки зоны Урала. Свердловск, 1966, Пермь, 1057, Свердлов«, 10(58, 1970, Курган, 1 071.

. 8. На Всероссийском сопе'цещаи-семинаре по метоэдке длительных опытов с удобрениями. Курган, 1970.

9. На региональных совещаниях работников сельскохозяйственной науки аокы Сибири. Новосибирск, 1971, 1972.

10. На Координационном Совете СибНИйХима. Новосибирск,

ГЮЛ1ИСАНО К ПЕЧАТИ 1078 г, «ОНМЛТ 60*64 1/1в

ОБЪЕМ 1.75 ЧЕЧ.Я._ТИРДЛЦ 1рО_

ЦЕХ -4 ОБЪЕДИНЕНИЯ 'ПОЛИГРАФИСТ*« ¿ВЕРДЛОвСК, ТУРГЕНЕВА, 20