Todo sobre las parcelas
A la hora de diseñar los aspectos físicos de un experimento de cultivo, el investigador debe tomar muchas decisiones en torno a las parcelas:
- ¿Cuántas parcelas debe tener mi experimento?
- ¿Qué tamaño y forma deben tener mis parcelas?
- ¿Cómo puedo evitar las interacciones entre parcelas?
Por suerte para los investigadores, hoy en día existen soluciones sencillas a estos problemas y QuickTrials puede ayudar a ponerlas en práctica.
Número de parcelas
El número de parcelas de un experimento viene determinado únicamente por el número de tratamientos que se prueban y el número de veces que se replica cada uno de esos tratamientos. La relación es sencilla: el número total de parcelas es el número de tratamientos multiplicado por el número de repeticiones.
Sin embargo, a pesar de esta aparente simplicidad, existe una relación matemática subyacente (Hathaway, 1963) que conecta el número de repeticiones, el tamaño de la parcela (área), con la capacidad de detectar diferencias estadísticas. La derivación de esta relación se basa en el uso de observaciones directas de experimentos anteriores, como el rendimiento, para calcular un índice de variabilidad único para cada campo para un tamaño de parcela fijo. El índice de variabilidad oscila entre 0 y 1, siendo 0 un campo completamente heterogéneo (variable) y 1 un campo completamente homogéneo (uniforme).
Suponiendo que el número de tratamientos del experimento sea fijo, para determinar el número de repeticiones necesarias el investigador debe tener una idea de la diferencia más pequeña entre tratamientos que debe ser medible, dado el error experimental subyacente. Esto se conoce como diferencia detectable y se suele indicar como porcentaje de la media de una observación, como el rendimiento.
Por ejemplo, si el investigador necesita poder detectar una diferencia de 15% en el rendimiento entre tratamientos que tienen parcelas de 20m2Según el gráfico de la Figura 1, necesitarán al menos 6 réplicas para conseguirlo.
La explicación y el cálculo del índice de variabilidad y la correspondiente relación entre el tamaño de las parcelas, las repeticiones y la diferencia detectable son demasiado detallados para explicarlos en este artículo, pero los lectores interesados pueden seguir las referencias que figuran al final del mismo.
Figura 1: Relación entre la diferencia detectable, el número de repeticiones y el tamaño de la parcela
Tamaño de la parcela
En teoría, es posible calcular matemáticamente el tamaño de parcela económicamente óptimo, formulado por Smith (1938), que es:
Dónde b es el índice de variabilidad, calculado sobre un tamaño de parcela fijo, K1 es un coste independiente del tamaño de la parcela, K2 es un coste que depende del tamaño de la parcela, y xop es el factor que, multiplicado por el tamaño de parcela asociado al índice de variabilidad, calcula el tamaño de parcela más económico para ese campo.
En la práctica, sin embargo, suele ocurrir que otras restricciones limitan la libertad del investigador para elegir el tamaño de sus parcelas. Por ejemplo, al desarrollar nuevas variedades, un obtentor trabajará con parcelas de distintos tamaños, desde plantas cultivadas a partir de una sola semilla en macetas, pasando por pequeñas parcelas de vivero cultivadas a partir de la semilla de una sola planta, hasta parcelas de gran rendimiento diseñadas para producir semillas en cantidad. Por lo general, cuanto más avanzada es la fase de investigación, mayores son las parcelas.
La especie de cultivo también es un factor importante que influye en el tamaño de la parcela. Las parcelas deben contener suficientes plantas para tener en cuenta el error experimental, pero también dejar espacio suficiente para que las plantas crezcan a su potencial sin hacinamiento. Los cereales como el trigo y la cebada pueden utilizar parcelas más compactas debido al gran número de plantas por unidad de superficie, mientras que los cultivos plantados en hileras, como la remolacha azucarera, por ejemplo, necesitan parcelas más grandes para albergar un número adecuado de plantas. Los experimentos con árboles frutales también requieren parcelas aún más grandes para dejar espacio suficiente entre los árboles.
El otro factor determinante del tamaño de las parcelas es la maquinaria utilizado para realizar el ensayo. En la práctica, esto determinará, como mínimo, el tamaño mínimo de la parcela. La mayoría de las parcelas suelen sembrarse o plantarse con maquinaria, y sus tratamientos se aplican con equipos de tamaño fijo. Por lo tanto, el tamaño mínimo de la parcela suele ser el del equipo más grande utilizado en el experimento. En algunos tipos de experimentos, como la investigación de sistemas agrícolas, las parcelas pueden llegar a ser muy grandes, ya que se utilizan equipos agrícolas comerciales. En estos casos, no es raro que las parcelas lleguen a ser de 50 m x 50 m para permitir solapamientos en la aplicación de la maquinaria.
Forma de la parcela
Lo ideal es que la forma de una parcela sea lo más compacta posible para minimizar el impacto de cualquier variabilidad del suelo subyacente. En la práctica, las parcelas finas y rectangulares son más cómodas para sembrar, pulverizar y cosechar. De hecho, a medida que el sector de la investigación de cultivos ha ido madurando y ha sido posible una mayor mecanización, el tamaño de las parcelas de determinados cultivos, como el trigo y la cebada, ha evolucionado hasta alcanzar una anchura estándar de unos 2 metros, con longitudes variables en función del objetivo del experimento.
Orientación de la parcela
Asumiendo una forma típica de parcela rectangular, las parcelas deben orientarse con el borde largo paralelo a cualquier línea de variación. Dado que la mayoría de los experimentos suelen realizarse en campos gestionados comercialmente, gran parte de la variación potencial que pueden experimentar las parcelas procede de operaciones de campo como el cultivo, la siembra y la pulverización. De ello se deduce que las parcelas deben orientarse perpendicularmente a la dirección del trabajo (es decir, perpendicularmente a las calles del campo, Figura 2), ya que es probable que el gradiente potencial de variabilidad se encuentre a lo largo de la longitud del equipo (por ejemplo, boquilla bloqueada o reja).
La orientación de las parcelas en paralelo a las calles también influye en la longitud de las parcelas. Una vez más, debido a la normalización de la maquinaria agrícola, las calles suelen tener una separación de 24 metros (aunque cada vez es más común que sean de 30 metros, debido a la tendencia a utilizar maquinaria más grande). Por tanto, las parcelas pueden tener una longitud de 6, 12 o 24 metros, lo que permite situarlas uniformemente entre las calles. Este hecho también está conduciendo a la normalización de las longitudes de las parcelas dentro de la comunidad de investigación de cultivos.
Figura 2: Las parcelas rectangulares se disponen para encajar entre las líneas de tranvía.
Efectos de borde y bordes de parcela
Las parcelas adyacentes suelen tener pequeñas zonas sin plantar entre ellas, a menudo denominadas calles o callejones(Figura 3). Estos espacios son útiles porque permiten que las personas y el equipo se desplacen libremente por el experimento sin dañar las parcelas. También delimitan claramente las zonas de las parcelas para ayudar a mantenerlas separadas durante actividades importantes como la cosecha. Sin embargo, estos espacios pueden causar problemas cuando las plantas situadas en el borde de la parcela crecen mucho más que las plantas situadas dentro de la parcela debido a la menor competencia por el agua, los nutrientes y la luz solar. Esto se conoce como efecto de borde y la solución es o bien evitar tomar observaciones en los bordes de las parcelas, o bien plantar plantas adicionales que actúen como amortiguador de la parcela, lo que suele denominarse descartar o guardar filas. En el primer caso, a menudo se eliminan los bordes de la parcela (por ejemplo, segándolos) antes de cosecharla.
Del mismo modo que los efectos de borde en la parcela aparecen por falta de competencia, a veces las parcelas adyacentes pueden competir de forma que sesgarían el experimento. Por ejemplo, si un investigador tiene un ensayo de variedades de maíz en el que algunas variedades son muy altas y otras muy bajas, una variedad alta competirá con una variedad baja por la luz solar.
En este caso, el investigador dispone de dos soluciones. En primer lugar, podría ajustar el diseño del ensayo de modo que los bloques incompletos se agrupen por altura de la variedad, lo que significa que las variedades cortas no aparecen junto a las variedades altas. En segundo lugar, podría insertar una hilera de protección mixta entre cada parcela para poder ignorar con seguridad cualquier efecto de competencia.
Figura 3: Calles o callejones entre parcelas
Conclusión
Como hemos visto, hay muchos factores a la hora de elegir el tamaño y la forma adecuados de la parcela: cultivo, fase de la investigación, equipo que se va a utilizar, etc. Afortunadamente, a medida que el sector ha ido madurando, han surgido normas y métodos coherentes que permiten a los investigadores diseñar experimentos de forma eficiente y económica dentro de estas limitaciones.
El software QuickTrials puede adaptarse a muchas configuraciones de ensayo diferentes, facilitando la definición del número de parcelas, el tamaño y la disposición para evitar interacciones entre parcelas y obtener los resultados óptimos para su ensayo.
Referencias
Hathaway, W. H., 1963. Tamaño conveniente de las parcelas. Agronomy Journal 53:279-280.
Smith, H. F., 1938. Una ley empírica que describe la heterogeneidad en los rendimientos de los cultivos agrícolas. Journal of Agricultural Sciences 28:1-23.
