Tout sur les parcelles
Lors de la conception des aspects physiques d'une expérience de culture, le chercheur doit faire face à de nombreux choix concernant les parcelles environnantes :
- Combien de parcelles mon expérience doit-elle comporter ?
- Quelles doivent être la taille et la forme de mes parcelles ?
- Comment puis-je empêcher les interactions entre les parcelles ?
Heureusement pour les chercheurs, il existe aujourd'hui des solutions simples à ces problèmes et QuickTrials peut aider à les mettre en œuvre.
Nombre de parcelles
Le nombre de parcelles d'une expérience est déterminé uniquement par le nombre de traitements testés et le nombre de répétitions de chacun de ces traitements. La relation est simple : le nombre total de parcelles est le nombre de traitements multiplié par le nombre de répétitions.
Cependant, malgré cette apparente simplicité, il existe une relation mathématique sous-jacente (Hathaway, 1963) qui relie le nombre de répétitions, la taille de la parcelle (surface) et la capacité à détecter des différences statistiques. La dérivation de cette relation repose sur l'utilisation d'observations directes d'expériences antérieures, telles que le rendement, pour calculer un indice de variabilité propre à chaque champ pour une taille de parcelle fixe. L'indice de variabilité varie de 0 à 1, 0 correspondant à un champ complètement hétérogène (variable) et 1 à un champ complètement homogène (uniforme).
En supposant que le nombre de traitements dans l'expérience est fixe, pour déterminer le nombre de répétitions nécessaires, le chercheur doit avoir une idée de la plus petite différence entre les traitements qui doit être mesurable, compte tenu de l'erreur expérimentale sous-jacente. Cette différence est connue sous le nom de différence détectable et est généralement exprimée en pourcentage de la moyenne d'une observation, telle que le rendement.
Par exemple, si le chercheur doit être en mesure de détecter une différence de rendement de 15% entre des traitements dont les parcelles mesurent 20m2D'après le tableau de la figure 1, ils auront besoin d'au moins 6 répétitions pour y parvenir.
L'explication et le calcul de l'indice de variabilité et la relation correspondante entre la taille de la parcelle, les répétitions et la différence détectable sont trop détaillés pour être expliqués dans cet article, mais les lecteurs intéressés peuvent suivre les références à la fin de l'article.
Figure 1 : Relation entre la différence détectable, le nombre de répétitions et la taille de la parcelle
Taille de la parcelle
En théorie, il est possible de calculer mathématiquement la taille économiquement optimale de la parcelle, telle que formulée par Smith (1938) :
Où b est l'indice de variabilité, calculé sur une taille de parcelle fixe, K1 est un coût indépendant de la taille de la parcelle, K2 est un coût dépendant de la taille de la parcelle, et xopter est le facteur qui, multiplié par la taille de la parcelle associée à l'indice de variabilité, permet de calculer la taille de parcelle la plus économique pour ce champ.
Dans la pratique, cependant, il arrive souvent que d'autres contraintes limitent la liberté du chercheur de choisir la taille de ses parcelles. Par exemple, lors du développement de nouvelles variétés, un sélectionneur travaillera avec des parcelles de différentes tailles, allant de plantes cultivées à partir d'une seule graine dans des pots, à de petites parcelles de pépinière cultivées à partir de la graine d'une seule plante, en passant par des parcelles à grand rendement conçues pour produire des semences en quantité. En général, plus le stade de la recherche est avancé, plus les parcelles sont grandes.
L'espèce cultivée est également un facteur important qui influence la taille de la parcelle. Les parcelles doivent contenir suffisamment de plantes pour tenir compte de l'erreur expérimentale, tout en laissant assez d'espace pour que les plantes puissent se développer au maximum de leur potentiel sans être surchargées. Les céréales comme le blé et l'orge peuvent utiliser des parcelles plus compactes en raison du grand nombre de plantes par unité de surface, tandis que les cultures plantées en rangées, comme la betterave sucrière par exemple, ont besoin de parcelles plus grandes pour accueillir un nombre adéquat de plantes. Les expériences sur les arbres fruitiers nécessitent elles aussi des parcelles encore plus grandes pour permettre un espace adéquat entre les arbres.
L'autre facteur déterminant de la taille de la parcelle est la taille du terrain. machines utilisée pour mettre en œuvre l'essai. Dans la pratique, cela déterminera au moins la taille minimale de la parcelle. La plupart des parcelles sont généralement ensemencées ou plantées à l'aide de machines et leurs traitements sont appliqués à l'aide d'équipements de taille fixe. Par conséquent, la taille minimale de la parcelle est généralement celle de la plus grande pièce d'équipement impliquée dans l'expérience. Dans certains types d'expériences, comme la recherche sur les systèmes agricoles, les parcelles peuvent devenir très grandes car elles utilisent du matériel agricole commercial. Dans ce cas, il n'est pas rare que les parcelles atteignent 50 m x 50 m pour permettre le chevauchement des applications des machines.
Forme de la parcelle
Idéalement, la forme d'une parcelle devrait être aussi compacte que possible afin de minimiser l'impact de toute variabilité du sol sous-jacent. Dans la pratique, les parcelles fines et rectangulaires sont plus pratiques pour les semis, la pulvérisation et la récolte. En fait, au fur et à mesure que le secteur de la recherche sur les cultures s'est développé et que la mécanisation s'est accrue, la taille des parcelles pour certaines cultures, comme le blé et l'orge, a évolué pour atteindre une largeur standard d'environ 2 mètres, avec des longueurs variables en fonction de l'objectif de l'expérience.
Orientation de la parcelle
Dans l'hypothèse d'une parcelle rectangulaire typique, les parcelles doivent être orientées de manière à ce que le bord long soit parallèle aux lignes de variation. Étant donné que la plupart des expériences se déroulent généralement dans des champs gérés commercialement, une grande partie des variations potentielles que les parcelles peuvent subir provient des opérations de terrain telles que la culture, l'ensemencement et la pulvérisation. Il s'ensuit que les placettes doivent être orientées perpendiculairement à la direction du travail (c'est-à-dire perpendiculairement aux lignes de jalonnement du champ, figure 2), étant donné que le gradient potentiel de variabilité est susceptible de se situer le long de l'équipement (par exemple, buse bloquée ou soc).
L'orientation des parcelles parallèlement aux lignes de jalonnement a également un impact sur la longueur des parcelles. Là encore, en raison de la standardisation des machines agricoles, les voies de jalonnement sont généralement espacées de 24 mètres (bien que les 30 mètres soient de plus en plus fréquents en raison de la tendance à utiliser des équipements plus grands). Les parcelles peuvent donc avoir une longueur de 6, 12 ou 24 mètres, ce qui leur permet d'être placées uniformément entre les voies de passage. Ce fait conduit également à la standardisation des longueurs de parcelles au sein de la communauté de recherche sur les cultures.
Figure 2 : Les parcelles rectangulaires sont disposées de manière à s'insérer entre les lignes de tramway.
Effets de bord et bordures de parcelles
Les parcelles adjacentes sont généralement séparées par de petites zones non plantées, souvent appelées les rouages ou les allées(figure 3). Ces espaces sont utiles car ils permettent aux personnes et au matériel de circuler librement autour de l'expérience sans endommager les parcelles. Ils délimitent également clairement les zones de la parcelle pour aider à maintenir la séparation des parcelles lors d'activités importantes telles que la récolte. Cependant, ces espaces peuvent poser des problèmes lorsque les plantes situées en bordure de parcelle deviennent beaucoup plus grandes que les plantes situées à l'intérieur de la parcelle en raison d'une moindre concurrence pour l'eau, les nutriments et la lumière du soleil. C'est ce que l'on appelle un effet de bord et la solution consiste soit à éviter de faire des observations en bordure des parcelles, soit à planter des plantes supplémentaires pour servir de tampon à la parcelle, généralement appelé les rangs de rejet ou de garde. Dans le premier cas, les bords de la parcelle sont souvent enlevés (par exemple, fauchés) avant que la parcelle ne soit récoltée.
De la même manière que les effets de bord dans la parcelle apparaissent par manque de concurrence, les parcelles adjacentes peuvent parfois se concurrencer de manière à fausser l'expérience. Par exemple, si un chercheur mène un essai sur une variété de maïs dont certaines variétés sont très hautes et d'autres très courtes, une variété haute sera plus compétitive qu'une variété courte pour la lumière du soleil.
Dans ce cas, le chercheur dispose de deux solutions. Premièrement, il peut ajuster la conception de l'essai de manière à ce que les blocs incomplets soient groupés par hauteur de variété, ce qui signifie que les variétés courtes n'apparaissent pas à côté des variétés hautes. Deuxièmement, il peut insérer une rangée de garde mixte entre chaque parcelle de manière à ce que tout effet de concurrence puisse être ignoré en toute sécurité.
Figure 3 : Routes ou allées entre les parcelles
Conclusion
Comme nous l'avons vu, de nombreux facteurs interviennent dans le choix de la taille et de la forme de la parcelle : culture, stade de la recherche, équipement à utiliser, etc. Heureusement, au fur et à mesure de l'évolution du secteur, des normes et des méthodes cohérentes sont apparues pour permettre aux chercheurs de concevoir des expériences de manière efficace et économique en tenant compte de ces contraintes.
Le logiciel QuickTrials peut s'adapter à de nombreuses configurations d'essai différentes, ce qui facilite la définition du nombre de parcelles, de leur taille et de leur disposition afin d'éviter les interactions entre les parcelles et d'obtenir les meilleurs résultats pour votre essai.
Références
Hathaway, W. H., 1963. Convenient plot size. Agronomy Journal 53:279-280.
Smith, H. F., 1938. An empirical law describing heterogeneity in the yields of agricultural crops. Journal of Agricultural Sciences 28:1-23.
