ما هو الحجم والشكل وعدد قطع الأراضي الأمثل للتجارب الميدانية؟

عند تصميم الجوانب المادية لتجربة المحاصيل الزراعية، هناك العديد من الخيارات التي يجب على الباحث التعامل معها عند تصميم الجوانب المادية لتجربة المحاصيل:

- كم عدد قطع الأرض التي يجب أن تحتوي تجربتي؟
- ما هو الحجم والشكل الذي يجب أن تكون عليه قطع الأرض الخاصة بي؟
- كيف يمكنني منع التفاعلات بين المؤامرات؟

لحسن حظ الباحثين اليوم هناك حلول مباشرة لهذه المشاكل، ويمكن أن تساعد QuickTrials في تنفيذها.

يتم تحديد عدد قطع الأرض في التجربة فقط من خلال عدد المعالجات التي يتم اختبارها، وعدد المرات التي يتم فيها تكرار كل من هذه المعالجات. العلاقة بسيطة: إجمالي عدد قطع الأراضي هو عدد المعالجات مضروبًا في عدد المضاعفات.

ومع ذلك، وعلى الرغم من هذه البساطة الظاهرة، هناك علاقة رياضية أساسية (هاثاواي، 1963) تربط بين عدد المضاعفات وحجم قطعة الأرض (المساحة) والقدرة على اكتشاف الفروق الإحصائية. ويعتمد اشتقاق هذه العلاقة على استخدام الملاحظات المباشرة من التجارب السابقة، مثل المحصول، لحساب مؤشر تباين فريد لكل حقل لحجم قطعة أرض ثابت. يتراوح مؤشر التباين من 0 إلى 1، حيث يشير الرقم 0 إلى حقل غير متجانس تمامًا (متغير)، و1 إلى حقل متجانس تمامًا (منتظم).

بافتراض أن عدد المعالجات في التجربة ثابت، ولتحديد عدد المضاعفات المطلوبة، يجب أن يكون لدى الباحث فكرة عن أصغر فرق بين المعالجات التي يجب أن تكون قابلة للقياس، بالنظر إلى الخطأ التجريبي الأساسي. يُعرف ذلك بالفرق القابل للكشف، وعادةً ما يتم الإبلاغ عنه كنسبة مئوية من متوسط الملاحظة مثل المحصول.

على سبيل المثال، إذا كان الباحث بحاجة إلى أن يكون قادرًا على اكتشاف فرق 151 تيرابايت في 3 تيرابايت في المحصول بين المعالجات التي تبلغ مساحة قطع الأرض 20 م2، من خلال قراءة الرسم البياني في الشكل 1، فسيحتاج إلى 6 مكررات على الأقل لتحقيق ذلك.

إن شرح وحساب مؤشر التباين والعلاقة المقابلة بين حجم قطعة الأرض والمضاعفات والفرق القابل للاكتشاف مفصل للغاية بحيث لا يمكن شرحه في هذه المقالة ولكن يمكن للقراء المهتمين متابعة المراجع في نهاية المقال.

بافتراض وجود شكل مستطيل نموذجي لقطعة الأرض، يجب أن تكون قطع الأرض موجهة بحيث تكون الحافة الطويلة موازية لأي خطوط تباين. نظرًا لأن معظم التجارب عادةً ما تكون في حقول تدار تجاريًا، فإن الكثير من التباين المحتمل الذي قد تشهده قطع الأراضي يأتي من العمليات الحقلية مثل الزراعة والبذر والرش. ويترتب على ذلك أن قطع الأراضي يجب أن تكون موجهة بشكل عمودي على اتجاه العمل (أي عموديًا على خطوط الترام الحقلية، الشكل 2)، حيث من المحتمل أن يكون التدرج المحتمل للتباين على طول المعدات (مثل الفوهة المسدودة أو الماسح).

كما يؤثر توجيه قطع الأراضي بشكل موازٍ لخطوط الترام على طول قطعة الأرض. ومرة أخرى، وبسبب التوحيد القياسي لآلات الزراعة، عادةً ما تكون خطوط الترام متباعدة 24 مترًا (على الرغم من أن 30 مترًا أصبحت أكثر شيوعًا مع الاتجاه نحو استخدام معدات أكبر). ومن ثم يمكن أن تكون أطوال قطع الأراضي 6 أو 12 أو 24 مترًا، مما يسمح بوضعها بالتساوي بين خطوط الترام. تؤدي هذه الحقيقة أيضًا إلى توحيد أطوال قطع الأراضي داخل مجتمع أبحاث المحاصيل.

عادةً ما تحتوي قطع الأراضي المتجاورة على مساحات صغيرة غير مزروعة بينها يُشار إليها عادةً باسم العجلات أو الأزقة(الشكل 3). هذه المساحات مفيدة لأنها تسمح للأشخاص والمعدات بالتنقل بحرية حول التجربة دون الإضرار بقطع الأراضي. كما أنها تحدد بوضوح مناطق قطع الأرض للمساعدة في الحفاظ على الفصل بين قطع الأرض أثناء الأنشطة المهمة مثل الحصاد. ومع ذلك، يمكن أن تتسبب هذه المساحات في حدوث مشكلات حيث تنمو النباتات الموجودة على حافة قطعة الأرض بشكل أكبر بكثير من النباتات الموجودة داخل قطعة الأرض بسبب قلة المنافسة على المياه والمغذيات وأشعة الشمس. ويُعرف ذلك باسم تأثير الحافة والحل هو إما تجنب أخذ أي ملاحظات عند حواف قطع الأراضي، أو زراعة نباتات إضافية لتعمل كعازل لقطعة الأرض، وعادة ما تسمى تجاهل أو حراسة الصفوف. في الحالة الأولى، غالبًا ما تتم إزالة حواف قطعة الأرض (على سبيل المثال جزّ الحشائش) قبل حصادها.

وبنفس الطريقة التي تظهر بها تأثيرات الحافة في قطعة الأرض من خلال عدم وجود منافسة، يمكن في بعض الأحيان أن تتنافس قطع الأرض المتجاورة بطرق من شأنها أن تحرف التجربة. على سبيل المثال، إذا كان لدى الباحث تجربة صنف من الذرة حيث بعض الأصناف طويلة جدًا وبعضها الآخر قصير جدًا، فإن الصنف الطويل سيتفوق على الصنف القصير في المنافسة على ضوء الشمس.

هناك حلان متاحان للباحث في هذه الحالة. أولاً، يمكنهم تعديل تصميم التجربة بحيث يتم تجميع الكتل غير المكتملة حسب ارتفاع الصنف، مما يعني أن الأصناف القصيرة لا تظهر بجانب الأصناف الطويلة. ثانيًا، يمكنهم إدراج صف حراسة مختلط بين كل قطعة أرض بحيث يمكن تجاهل أي تأثيرات تنافسية بأمان.

كما رأينا، هناك العديد من العوامل في اختيار حجم قطعة الأرض وشكلها المناسبين: المحصول، ومرحلة البحث، والمعدات التي سيتم استخدامها، وما إلى ذلك. لحسن الحظ، مع نضوج الصناعة، ظهرت معايير وأساليب متسقة تسمح للباحثين بتصميم التجارب بكفاءة واقتصاد في ظل هذه القيود.

إن برنامج QuickTrials يمكن أن يستوعب العديد من إعدادات التجارب المختلفة، مما يجعل من السهل تحديد عدد قطع الأرض وحجمها وتخطيطها لتجنب تفاعلات قطع الأرض والحصول على أفضل النتائج لتجربتك.