خيارات التصميم التجريبي

في البحوث الزراعية، من المهم اختيار التصميم التجريبي المناسب في بداية التجربة حتى تكون التحليلات التي يتم إنتاجها في نهاية الموسم ذات مغزى إحصائيًا. قبل أن نلقي نظرة أخرى على الأنواع المختلفة من التصاميم، يجدر بنا أن نخصص بعض الوقت لفهم سبب حاجتنا إليها.

لنفترض أن مربي النباتات يختار قطعتين من الأرض متشابهتين قدر الإمكان ويزرع نفس الصنف في كل قطعة. حتى لو تعاملت المربية مع كل قطعة أرض بنفس الطريقة في التربية، فعندما تقيس المحصول من كل قطعة أرض، سيختلف المحصول.

يُطلق على هذا الاختلاف اسم خطأ تجريبي. ولكي تتخذ المربية قرارًا سليمًا بشأن أداء صنفين أو أكثر، يجب أن يكون لديها تقدير للخطأ التجريبي في التجربة. إذا كان الفرق المقيس بين الأصناف أكبر من الخطأ التجريبي، فيمكنها أن تكون واثقة من أن أحد الأصناف يتفوق على الآخر.
تمتلك المربية أداتين تحت تصرفها لقياس الخطأ التجريبي: التكرار والعشوائية.

يساعد التكرار على إجراء تقديرات أكثر دقة للخطأ التجريبي، ويمنع التكرار العشوائي أي مصادر أخرى غير منضبطة للتباين من التحيز للنتائج.

تصميم عشوائي بالكامل

التصميم العشوائي بالكامل هو أبسط التصميمات. في التصميم العشوائي بالكامل، من المرجح أن يتم تخصيص كل معاملة بالتساوي لقطعة أرض.
يتمتع التصميم العشوائي بالكامل بالعديد من المزايا: يمكن استيعاب أي عدد من المعالجات والمضاعفات؛ التحليل بسيط ويمكنه التعامل بسهولة مع المخططات المفقودة؛ درجات حرية الخطأ أعلى من أي تصميم آخر لنفس عدد المعالجات، مما يسمح بتقدير أكثر دقة للخطأ التجريبي.

التصميمات العشوائية تمامًا لها عيب واحد هو أنها تتطلب أن تكون قطع الأرض موحدة تمامًا إلى حد ما. إذا كان هناك درجة عالية من التباين في قطع الأراضي، على سبيل المثال من تباين التربة، فإن تقدير الخطأ التجريبي سيكون أقل دقة وقد لا يمكن اكتشاف الفروق الحقيقية بين المعالجات.

عادةً ما يتم استخدام التصميمات العشوائية تمامًا عندما يكون موقع التجربة معروفًا بأنه موحد بشكل خاص.
كما يمكن أن تكون مفيدة جدًا في السيناريوهات التي يُتوقع فيها فشل عدد كبير من قطع الأراضي أثناء التجربة، حيث يبقى تحليل قطع الأراضي الناجية بسيطًا.

تصميم الكتلة العشوائية الكاملة العشوائية

تصميم الكتلة الكاملة العشوائية العشوائية هو التصميم التجريبي الأكثر شيوعًا بين الباحثين الزراعيين اليوم. يتم تجميع قطع الأراضي في كتل بناءً على تشابهها، مثل أنواع التربة المتشابهة. ثم يتم تخصيص معالجات لقطع الأراضي بطريقة تجعل كل معاملة تحدث مرة واحدة في كل كتلة. لذلك، تحتوي كل كتلة على كل
العلاج الممكن، ومن هنا جاء تصميم "الكتلة الكاملة".

عند التخطيط لتصميم كتلة كاملة، يجب على الباحث التأكد من تقليل أي تباين مع الكتلة إلى الحد الأدنى، في حين يجب تعظيم التباين بين الكتل. إذا كان هناك تباين ضئيل في موقع التجربة، يمكن وضع الكتل بجانب بعضها البعض. ومع ذلك، إذا كان هناك تدرج في التباين في موقع التجربة، فيجب ترتيب الكتل في خطوط متعامدة مع التدرج. في الواقع، لا توجد حاجة لأن تكون الكتل متجاورة ومتباعدة عن بعضها البعض لأسباب عملية لأنشطة القياس والعلاج.

إذا لزم الأمر، يمكن فصل الكتل عن بعضها البعض تمامًا طالما أن الموقع ليس مختلفًا إلى حد تطبيق تأثير المعالجة (على سبيل المثال، وضع كتلة واحدة في جزء مروي من الحقل وأخرى في جزء غير مروي قد يرقى إلى تأثير المعالجة وينبغي تجنب ذلك).
يمكن أن يكون ذلك مفيدًا عندما يتداخل موقع التجربة مع أنواع مختلفة من التربة على سبيل المثال.

تصميم المربع اللاتيني

تصميم قطعة الأرض المنقسمة

من الشائع أن تحتوي التجارب الزراعية على عوامل معالجة متعددة، على سبيل المثال اختبار ثلاثة معدلات مختلفة من النيتروجين مع ثلاثة أنواع مختلفة من الزراعة.
يمكن تحقيق ذلك من خلال تصميم الكتلة الكاملة العشوائية العشوائية حيث يحدث كل مزيج من العاملين في كل كتلة. ومع ذلك، قد يكون من الصعب أو المستحيل تطبيق بعض العلاجات بهذه الطريقة.

وعادةً ما تكون معدات الزراعة على نطاق مزرعة تجارية وتتطلب قطع أراضٍ كبيرة في حين يمكن استخدام النيتروجين يدوياً على مساحات أصغر بكثير.
وللتعامل مع هذه التعقيدات، يلجأ الباحث الزراعي إلى تصميم قطع الأرض المقسمة. في هذا التصميم، يتم تخصيص عامل واحد لقطع أراضٍ كبيرة في تصميم الكتلة الكاملة العشوائية. ثم تُقسّم هذه القطع الكبيرة إلى قطع أرض أصغر تُطبق عليها معالجات العامل الآخر عشوائيًا.

كما هو موضح أعلاه، فإن الميزة الرئيسية لتصميمات قطع الأرض المقسمة هي السماح بمعالجة أكثر كفاءة لعوامل المعالجة التي تتطلب أحجام قطع أرض مختلفة. كما تتيح تصاميم قطع الأرض المقسمة أيضًا إمكانية إضافة معالجات جديدة إلى تجربة جارية بمجرد إضافة المزيد من قطع الأرض الكبيرة إلى الكتل.
نظرًا لوجود حجمين من قطع الأرض، ينتج عن تصميمات قطع الأرض المقسمة خطأين تجريبيين، واحد لكل حجم. قد يعني هذا في كثير من الأحيان أن هناك حاجة إلى اختلافات كبيرة في الملاحظات لإظهار اختلاف كبير. كما أن تصميمات قطع الأرض المنقسمة لها أيضًا عيب يتطلب تحليلاً أكثر تعقيدًا.

تصميم قطعة الأرض الشريط

تصميم قطعة الأرض غير مكتمل