ЯРОСЛАВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
Основы научных исследований в агрономии Лекция №1 С.В. Щукин
Основная литература: Доспехов Б.А., Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований), М., Альянс, 2011, 352c.
Кожухар В.М., Основы научных исследований, М., "Дашков и К", 2012, 216c.
Информацию по дисциплине можно получить на сайте кафедры «Агрономия»
zemledelie.jimdo.com
Вопросы I. II.
III.
IV. V.
История опытного дела. Сущность и принципы научного исследования; наблюдения и эксперимент Классификация и характеристика методов агрономических исследований Агрономические опыты Требования к полевому опыту
I История опытного дела Своеобразными зародышами научных исследований были аптекарские огороды. На Руси «Аптекарские огороды» устраивались при монастырях. Первые упоминания об «аптекарских огородах» при монастырских садах появляются в XI-XIII вв. В 1706 году Высочайшим указом Государя-Императора Петра I, в Москве в районе осушенных болот за Сухаревой башней был заложен первый в России «Аптекарский огород» учебно-вспомогательное учреждение для московской медицинской школы, а также в целях «разведения лекарств для казенных аптек»
Киево-Могилянская академия, основанная в 1615 г. - первое высшее учебное заведением в России, где первым ученым-естествоиспытателем, ботаником, метеорологом был Архимандрит Иоанникий (фамилия в миру Галятовский или Голятовский). Архимандрит Иоанникий - православный церковный и общественно-политический деятель Речи Посполитой XVII века.
В стенах академии учились многие выдающиеся русские ученые, в том числе М. В. Ломоносов «Один опыт я ставлю выше тысячи мнений, рожденных единственно воображением» М. В. Ломоносов
Научными исследованиями руководило «Вольное экономическое общество» старейшее из ученых обществ России, организованное при Екатерине II в 1765 г. Цель общества заключалась в распространении среди народа полезных и нужных для земледелия и домостроительства знаний, в изучении положения русского земледелия и условий хозяйственной жизни страны, а также положения сельскохозяйственной техники в западноевропейских государствах.
Первые опытные работы были начаты в 1790 г. М. Г. Ливановым в с. Богоявленское вблизи г. Николаева, а первое опытное учреждение - учебноопытная база Московского высшего зоотехнического института «Бутырский хутор» создан под Москвой 1823 г. Там испытывали новые агротехнические приемы и машины вплоть до первой четверти прошлого века В 1840 г. в Горы-Горецком (Белоруссия) было организовано первое опытное поле. В 1865 году в тридцатилетнем возрасте, после защиты докторской диссертации он приобрел пополам с профессором Технологического института Н. И. Ильиным небольшое имение Боблово, в 18 км от г. Клин Московской губернии, где изучал проблемы земледелия. По инициативе Д. И. Менделеева в 1867 г. были заложены еще четыре опытных поля в Московской, Петербургской, Смоленской и Симбирской губерниях.
Становление и развитие экспериментального метода исследований в агрономии связано с именами М. Г. Павлова, А. Т. Болотова, И. М. Комова, А. Е. Зайкевича, А. Н. Энгельгардта, И. А. Стебута, П. А. Костычева, К. А. Тимирязева, Н. И. Вавилова, Д. Н. Прянишникова, А. Г. Дояренко и других известных ученых. Открытие Петровской земледельческой и лесной академии (ныне РГАУ — МСХА имени К. А. Тимирязева) ознаменовало наиболее важный этап в развитии опытного дела. В 1866 г. И. А. Стебутом был составлен план опытного поля, а в 1872 г. построен первый вегетационный домик.
А. В. Советов
П. А. Костычев
И. А. Стебут
Автором опытного дела как науки и предмета высшей школы стал профессор А. Г. Дояренко (1874—1958). Он первым обозначил опыт в качестве самостоятельного метода агрономического исследования, а опытное дело — самостоятельной научной дисциплины. А. Г. Дояренко руководил популярным еженедельником «Вестник сельского хозяйства» и координировал работу опытных станций всей страны. По его инициативе были проведены первые съезды по опытному делу в России (1901 — 1902 гг.). В 1907 г. он начал читать приват-доцентский курс «Организация и методика опытного дела» в Петровской земледельческой и лесной академии. Его положение о сочетании в агрономических исследованиях аналитического и синтетического методов послужило методологической базой для планирования многофакторных экспериментов. Активная научно-педагогическая деятельность А. Г. Дояренко закончилась с первой волной сталинских репрессий в 1929 г. Бумажным аргументом обвинения стал донос одного из его многочисленных учеников — общепринятый факт правосудия того времени.
Алексей Григорьевич Дояренко (1874-1958)
Полевой опыт РГАУ-МСХА был заложен в 1912 году профессором А. Г. Дояренко. Земельный участок опыта в 1,5 га разделен на две части, по 6 полей каждая. На одной размещены бессменные культуры (озимая рожь, картофель, ячмень, клевер, лен, а также черный пар), на второй – 6-польный севооборот. Поперек полей наложены варианты применения азотных, фосфорных и калийных удобрений с полным набором их возможных комбинаций, также контрольный вариант NPK + навоз. Дозы удобрений периодически изменяли. С 1973 года дозы составляют: N – 100, P2O5 – 150, K2O – 120 кг/га. С 1949 г. один раз за 6 лет на каждой половине поля проводится известкование почвы. Этот агроприем стал третьим после бессменных культур и удобрений изучаемым фактором. Размер учетной делянки составляет 50 м².
Наиболее известные полевые опыты в мире с продолжительностью 100 лет: 1. Ротамстед, заложен в 1843 году (Великобритания); 2. Гриньон, 1875 (Франция); 3. Иллинойс, 1876, 4. Коламбия, 1888; 5. Дакота, 1892, 6. Обурн, 1896 (США); 7. Галле, 1878, 8. Вад Лаухштедт, 1902; 9. Дикопсхоф, 1904 (Германия); 10. Асков, 1894 (Дания); 11. Саскачеван, 1911 (Канада); 12. РГАУ-МСХА, 1912 (Россия).
Особое место в совершенствовании и становлении методики за последние 30 лет принадлежит Б. А. Доспехову, заведующему кафедрой земледелия и методики опытного дела, автору учебника «Методика полевого опыта», выдержавшего пять изданий за 1965-1985 гг. Доктор с.-х. наук (1968), профессор (1970), членкорреспондент ВАСХНИЛ (1978). Видный ученый в области интенсивного земледелия. Работал научным сотрудником (1956–1959), ассистентом (1959–1961), доцентом (1961–1968), профессором (1968–1972), заведующим кафедрой земледелия и методики опытного дела (1972–1978) МСХА. Академик-секретарь Отделения земледелия и химизации сельского хозяйства ВАСХНИЛ (1978).
Б.А. Доспехов 1927–1978
II Сущность и принципы научного исследования; наблюдения и эксперимент Творческий процесс
Наука
Для получения какого-либо результата в науке нужно провести научное исследование. Научное познание начинается с накопления эмпирических наблюдений, которые постепенно обобщаются в систему теоретических знаний
Этапы научного познания 1 ЭТАП: Получение экспериментальных данных (достоверных) 2 ЭТАП: Анализ полученных данных о связях одних явлений с другими
3. ЭТАП: Систематизация и логическое обобщение полученных данных. Появление теории (высшая стадия и форма научного исследования) Т.о. научное исследование может быть экспериментальным и теоретическим
Виды научных исследований
Наблюдение
Испытание (обоснование)
Эксперимент, опыт
Наблюдения — это количественная или качественная регистрация интересующих исследователя сторон развития явления, констатация наличия того или иного его состояния, признака или свойства. Эксперимент, опыт — это такое изучение, при котором исследователь искусственно вызывает явления или изменяет условия так, чтобы лучше выяснить сущность явления, происхождение, причинность и взаимосвязь предметов и явлений. Испытание – занимает промежуточное положение между наблюдением и экспериментом. ПРИМЕР: измерение урожайности культуры на одной делянке – наблюдение, тогда как оценка урожайности на 6 делянках, на которых 4 фона удобрений – эксперимент. Оценка нового удобрения – испытание.
Научные исследования в зависимости от принятых критериев классификации подразделяют:
В соответствии со сферой приложения результатов
• Фундаментальные • Прикладные • Разработки
По избранному виду исследований
• Описательные, • Экспериментальные • Теоретические
По уровню обобщения данных По виду экспериментального объекта
• Эмпирические • Теоретические
• Модельные • Натурные
Основные этапы научного метода 1. Необходимо сформулировать вопрос природе (выбрать тему исследований), поставить задачу, выбрать объект, изучить литературу, выдвинуть рабочею гипотезу или ряд гипотез. 2. Составляется план исследования. План исследования должен быть разработан как можно полнее, т.е. намечаются основные этапы исследования для получения данных.
3. Необходимо получить экспериментальные данные и проанализировать.
4. Сделать выводы (Принять решение, отбросить результаты или что-то взять из них для дальнейшего изучения, проверка).
5. Проверить выводы в условиях производства, а если есть возможность то что-то и рекомендовать для производственных опытов, если в условиях производства ваши выводы подтвердились. Затем рекомендовать для широкого масштабного внедрения.
III Классификация и характеристика методов агрономических исследований В связи с большой комплексностью изучаемых объектов в научной агрономии используются разнообразные методы исследования, заимствованные из области точных наук — химии, математики, физики, физиологии, а также свои специфические методы (лабораторный, вегетационный, лизиметрический, вегетационно-полевой, полевой, экспедиционный методы).
лабораторный
вегетационный лизиметрический Агрономические
вегетационнополевой
полевой экспедиционный
лабораторный
вегетационный
• используют для анализа растений и среды их обитания в лабораторных условиях для изучения взаимодействий растений с внешней средой, обмена веществ в растениях, оценки качества урожая, исследования физических, химических, микробиологических свойств почвы и т. д. Без него нельзя обойтись он сопутствует другим специальным методам исследований. • исследование растений, выращиваемых в сосудах в стеклянных домиках при строго контролируемых условиях внешней среды сроком от нескольких дней до нескольких месяцев. С многолетними растениями исследования можно проводить несколько лет. Результаты вегетационного метода нельзя непосредственно переносить на производственные условия. Влияние отдельных факторов жизни на продуктивность растений можно детально изучать лишь в природных условиях, т. е. в поле.
Д. Н. Прянишников, оценивая вегетационный и полевой методы, отмечал, что первый из них более точен, но меньше подходит для непосредственного внедрения его результатов в производство; второй, т. е. полевой, наоборот, менее точен, но более практичен. Поэтому эти два метода взаимно дополняют друг друга.
Лизиметрический
• исследование растений и свойств почвы в поле для изучения баланса влаги и элементов питания. Такие исследования проводят в очень больших сосудах — лизиметрах, которые периодически взвешивают. Жизнь растений и свойства почвы изучают непосредственно в поле, где лизиметры устанавливают в выкопанные ямы так, чтобы надземная часть растений находилась в тех же условиях, что и у окружающих растений. Дно лизиметра имеет отверстие, через которое собирают промывные воды в специальные поддоны для химических анализов.
Несмотря на то что лизиметрические исследования проводят в поле, их условия еще не очень близки к полевым. Для устранения этого недостатка используют вегетационно-полевой метод.
вегетационнополевой
полевой
• исследование растений непосредственно в поле в металлических цилиндрах, т. е. в сосудах без дна. Этот метод является промежуточным между вегетационным и полевым. Почва в цилиндрах отделена от почвы поля лишь сбоку, а снизу она контактирует с почвой в естественном состоянии или подпочвой. Одно из преимуществ вегетационно-полевого метода заключается в том, что для его использования нет необходимости в специальных помещениях (вегетационных домиках, теплицах, фитотронах). Однако детальное изучение культур в естественных условиях возможно лишь при использовании полевого метода.
• это проведение полевых опытов (т.к. с его помощью связываются теоретические исследования с практическими.
Несмотря на то что полевой метод - основной в научной агрономии, его не следует противопоставлять другим специальным и общенаучным методам. Эффективность полевого метода значительно повышается в сочетании с другими методами, выбор которых определяется программой исследований.
Экспедиционный
• используют для изучения и обобщения агрономических вопросов непосредственно на производстве с помощью обследования посевов культур (и сортов). • Основные цели экспедиционных исследований: выяснение причин полегания культур, гибели озимых и многолетних трав; изучение условий выращивания высоких и низких урожаев сельскохозяйственных культур в отдельных хозяйствах, в районе или области; изучение причин ухудшения или улучшения качества продукции; определение содержания в продукции пестицидов, радионуклидов и нитратов, которое превышает допустимые нормы, и др.
IV Агрономические опыты АГРОНОМИЧЕСКИЕ ОПЫТЫ
агротехнические
опыты по сортоиспытанию
Кроме того, опыты подразделяют на полевые — проводимые в естественных условиях, и на проводимые в искусственных условиях (в теплицах, вегетационных домиках, фитотронах и даже в космосе). Промежуточное положение занимают опыты в лизиметрах. Опыты в научных учреждениях или учебных заведениях подразделяют на мелкоделяночные, лабораторно-полевые и полевые. Мелкоделяночные опыты проводят на опытных делянках площадью до 10 м2, лабораторно-полевые — 11—50 и полевые — 51—200 м2 и более.
Полевые опыты классифицируют по следующим принципам.
I . Назначение. 1. Сравнительные испытания сортов, препаратов, машин и т. д. 2. Агротехническая оценка приемов и технологий. I I . Количество факторов. 1. Однофакторные опыты. 2. Многофакторные опыты (как правило, два-три фактора). I I I . Охват сочетаний факторов (многофакторные опыты). 1. Полнофакторные эксперименты (ПФЭ) (наличие всех комбинаций). 2. Неполнофакторные эксперименты (НПФЭ) (часть комбинаций исключена). IV. Продолжительность (длительность). 1. Краткосрочные опыты (от 2 месяцев до 3 лет). 2. Многолетние опыты (более одной ротации севооборота; более 4 лет). 3. Длительные, или стационарные, опыты (более 20 лет). 4. Сверхдлительные стационары (более 50 лет). 5. Суперсверхдлительные стационары (более 100 лет). V. Научность (точность). 1. Точные опыты. 2. Опыты-тесты, или модельные испытания, в том числе и без повторности. VI. Охват территории. 1. Единичные опыты. 2. Массовые опыты (серия опытов внутри региона). 3. Географическая, или межрегиональная, сеть сравнительных опытов.
V Требования к полевому опыту Типичность
• опыт должен проводится в тех условиях, в которых предполагается внедрить результаты
Соблюдение принципа • т.е. все условия в опыте, кроме изучаемых должны быть одинаковыми единственного логического различия Выравненность по плодородию
• все полевые опыты должны проводиться на тщательно изученном участке, выровненном по плодородию.
Соблюдение методики
• все полевые опыты должны сопровождаться учетом урожая и быть выдержанными методически
С.В. Щукин ФГБОУ ВПО «Ярославская ГСХА» E-mail: shhukin@mail.ru http://zemledelie.jimdo.com/