كل شيء عن المؤامرات

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.

ما الحجم والشكل؟
ما الحجم والشكل؟
ما الحجم والشكل؟

عدد قطع الأراضي

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 15% في المحصول بين المعالجات التي تحتوي على قطع أرض مساحتها 20 م2، من خلال قراءة الرسم البياني في الشكل 1، سيحتاجون 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.

الشكل 1: العلاقة بين الفرق الذي يمكن اكتشافه وعدد المضاعفات وحجم قطعة الأرض

حجم قطعة الأرض

من الناحية النظرية، من الممكن رياضيًا حساب حجم قطعة الأرض الأمثل اقتصاديًا، كما صاغه سميث (1938) وهو

المكان b هو مؤشر التباين المحسوب على قطعة أرض ثابتة الحجم, K1 هي تكلفة مستقلة عن حجم قطعة الأرض, K2 تكلفة تعتمد على حجم قطعة الأرض، و xالاختيار هو العامل الذي عند ضربه في حجم قطعة الأرض المرتبط بمؤشر التباين، يحسب حجم قطعة الأرض الأكثر اقتصاداً لهذا الحقل.

لكن في الممارسة العملية، غالبًا ما تكون هناك قيود أخرى تحد من حرية الباحث في اختيار أحجام قطع الأرض. على سبيل المثال، عند تطوير أصناف جديدة، سيعمل المربي عند تطوير أصناف جديدة على مجموعة من أحجام قطع الأرض، بدءًا من النباتات المزروعة من بذرة واحدة في أصص صغيرة، إلى قطع أرض صغيرة في مشاتل مزروعة من بذرة نبات واحد، إلى قطع أرض كبيرة ذات إنتاجية عالية مصممة لإنتاج البذور بكميات كبيرة. بشكل عام، كلما تأخرت مرحلة البحث، كلما كانت قطع الأرض أكبر.

يعد نوع المحصول أيضًا عاملًا رئيسيًا يؤثر على حجم قطعة الأرض. يجب أن تحتوي قطع الأرض على عدد كافٍ من النباتات لمراعاة الخطأ التجريبي مع ترك مساحة كافية لنمو النباتات إلى أقصى حد ممكن دون اكتظاظ. يمكن لمحاصيل الحبوب مثل القمح والشعير الاستفادة من قطع الأراضي المدمجة بسبب العدد الكبير من النباتات لكل وحدة مساحة، بينما تحتاج المحاصيل المزروعة في صفوف، مثل بنجر السكر على سبيل المثال، إلى قطع أراضٍ أكبر لاستيعاب عدد مناسب من النباتات. تتطلب التجارب على الأشجار المثمرة المنتجة للفاكهة أيضًا قطع أراضٍ أكبر للسماح بوجود مساحة كافية بين الأشجار.

والمحدد الرئيسي الآخر لحجم قطعة الأرض هو الآلات المستخدمة لتنفيذ التجربة. ومن الناحية العملية، سيحدد ذلك، على أقل تقدير، الحد الأدنى لحجم قطعة الأرض. عادةً ما يتم زرع أو غرس معظم قطع الأراضي بالآلات بالإضافة إلى تطبيق المعالجات باستخدام معدات ذات حجم ثابت. لذلك، عادةً ما يكون أصغر حجم لقطعة الأرض هو حجم أكبر قطعة من المعدات المستخدمة في التجربة. في أنواع معينة من التجارب، مثل بحوث النظم الزراعية، يمكن أن تصبح قطع الأراضي كبيرة جدًا لأنها تستخدم معدات زراعية تجارية. في هذه الحالات، ليس من غير المألوف أن تصل مساحة قطع الأراضي إلى 50 مترًا × 50 مترًا للسماح بتداخل استخدام الآلات.

شكل المؤامرة

من الناحية المثالية يجب أن يكون شكل قطعة الأرض مضغوطًا قدر الإمكان لتقليل تأثير أي تقلبات في التربة الأساسية. من الناحية العملية، تعتبر قطع الأراضي الرقيقة المستطيلة أكثر ملاءمة للبذر والرش والحصاد. في الواقع، مع نضوج صناعة بحوث المحاصيل وإتاحة المزيد من الميكنة، تطورت أحجام قطع الأراضي لبعض المحاصيل، مثل القمح والشعير، إلى عرض قياسي يبلغ حوالي مترين، مع اختلاف أطوالها حسب الغرض من التجربة.

اتجاه المؤامرة

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 أنه يجب توجيه قطع الأراضي بشكل عمودي على اتجاه العمل (أي عمودي 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.

الشكل 2: مخططات مستطيلة الشكل مرتبة لتناسب بين خطوط الترام.

تأثيرات الحواف وحدود المؤامرة

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.

الشكل 3: العجلات أو الأزقة بين قطع الأراضي

الخاتمة

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.

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

المراجع

هاثاواي، و. هـ. هـ. 1963 حجم قطعة الأرض الملائم. Agronomy Journal 53:279-280.

سميث، هـ. ف.، 1938. قانون تجريبي يصف عدم التجانس في غلة المحاصيل الزراعية. مجلة العلوم الزراعية 28:1-23.