अपना प्रयोगात्मक डिज़ाइन कैसे चुनें

कृषि अनुसंधान में, अपने परीक्षण की शुरुआत में ही सही प्रयोगात्मक डिज़ाइन चुनना ज़रूरी है ताकि मौसम के अंत में प्राप्त विश्लेषण सांख्यिकीय रूप से सार्थक हों। विभिन्न प्रकार के डिज़ाइनों पर आगे विचार करने से पहले, यह समझना ज़रूरी है कि हमें उनकी आवश्यकता क्यों है।

मान लीजिए कि एक पादप प्रजनक दो ज़मीन के टुकड़े चुनता है जो यथासंभव एक जैसे हों और हर एक टुकड़े में एक ही किस्म की फसल बोता है। भले ही प्रजनक हर एक टुकड़े पर एक जैसी खेती करे, फिर भी जब वह हर एक टुकड़े से उपज मापेगा, तो दोनों में अंतर होगा।

इस अंतर को कहा जाता है प्रायोगिक त्रुटिप्रजनक को दो या अधिक किस्मों के प्रदर्शन के बारे में ठोस निर्णय लेने के लिए, परीक्षण में प्रायोगिक त्रुटि का अनुमान होना आवश्यक है। यदि किस्मों के बीच मापा गया अंतर प्रायोगिक त्रुटि से अधिक है, तो वह आश्वस्त हो सकता है कि एक किस्म दूसरी से बेहतर प्रदर्शन कर रही है। प्रायोगिक त्रुटि मापने के लिए प्रजनक के पास दो उपकरण उपलब्ध हैं: प्रतिकृति और यादृच्छिकीकरण.

प्रतिकृतिकरण, प्रयोगात्मक त्रुटि का अधिक सटीक अनुमान लगाने में मदद करता है, तथा यादृच्छिकीकरण, परिणामों को पक्षपातपूर्ण बनाने वाले किसी भी अन्य अनियंत्रित स्रोत को रोकता है।

प्रतिकृति और यादृच्छिकीकरण मिलकर प्रयोगात्मक डिजाइन को परिभाषित करते हैं और कृषि शोधकर्ताओं के उपयोग के लिए कई सामान्य प्रकार विकसित किए गए हैं:

• पूरी तरह से यादृच्छिक डिज़ाइन
• यादृच्छिक पूर्ण ब्लॉक
• लैटिन स्क्वेयर्स
• विभाजित प्लॉट डिज़ाइन
• स्ट्रिप प्लॉट डिजाइन

कुछ नाम है।

किसी विशेष परीक्षण के लिए सर्वाधिक उपयुक्त डिजाइन, परीक्षण की विभिन्न बाधाओं पर निर्भर करेगा, जैसे: परीक्षण की जाने वाली किस्मों की संख्या, उपचार लागू करने के लिए प्रयुक्त मशीनरी का आकार, उपचारों के बीच पता लगाने योग्य अंतरों का आकार, तथा परीक्षण को संचालित करने के लिए आवश्यक संसाधन (समय, स्थान और धन)।

पूर्णतः यादृच्छिक डिज़ाइन सभी डिज़ाइनों में सबसे सरल होता है। पूर्णतः यादृच्छिक डिज़ाइन में, प्रत्येक उपचार को एक प्लॉट में आवंटित किए जाने की समान संभावना होती है। पूर्णतः यादृच्छिक डिज़ाइन के कई लाभ हैं: किसी भी संख्या में उपचार और प्रतिकृतियाँ समायोजित की जा सकती हैं; विश्लेषण सरल है और लुप्त प्लॉटों को आसानी से पूरा कर सकता है; त्रुटि की स्वतंत्रता की कोटि समान संख्या में उपचारों वाले किसी भी अन्य डिज़ाइन की तुलना में अधिक होती है, जिससे प्रायोगिक त्रुटि का अधिक सटीक अनुमान लगाया जा सकता है।

पूरी तरह से यादृच्छिक डिज़ाइनों का एक नुकसान यह है कि इनके लिए प्लॉटों का कमोबेश पूरी तरह से एकरूप होना ज़रूरी है। अगर प्लॉटों में बहुत ज़्यादा परिवर्तनशीलता है, उदाहरण के लिए मिट्टी में बदलाव के कारण, तो प्रायोगिक त्रुटि का अनुमान कम सटीक होगा और उपचारों के बीच वास्तविक अंतर का पता नहीं चल पाएगा।

आमतौर पर, पूरी तरह से यादृच्छिक डिज़ाइन का उपयोग तब किया जाता है जब परीक्षण स्थल विशेष रूप से एकसमान हो। ये डिज़ाइन उन परिस्थितियों में भी बहुत उपयोगी हो सकते हैं जहाँ परीक्षण के दौरान बड़ी संख्या में प्लॉट के विफल होने की आशंका हो, क्योंकि बचे हुए प्लॉट का विश्लेषण सरल रहता है।

यादृच्छिक पूर्ण ब्लॉक डिज़ाइन आज कृषि शोधकर्ताओं के बीच पाया जाने वाला सबसे आम प्रयोगात्मक डिज़ाइन है। भूखंडों को उनकी समानता, जैसे समान मिट्टी के प्रकार, के आधार पर ब्लॉकों में समूहीकृत किया जाता है। फिर भूखंडों को इस प्रकार उपचारित किया जाता है कि प्रत्येक उपचार प्रत्येक ब्लॉक में एक बार हो। इसलिए, प्रत्येक ब्लॉक में सभी संभावित उपचार शामिल होते हैं, इसलिए इसे 'पूर्ण ब्लॉक' डिज़ाइन कहा जाता है।

संपूर्ण ब्लॉक डिज़ाइन की योजना बनाते समय, शोधकर्ता को यह सुनिश्चित करना चाहिए कि ब्लॉक में किसी भी प्रकार की परिवर्तनशीलता न्यूनतम हो, जबकि ब्लॉकों के बीच भिन्नता अधिकतम हो। यदि परीक्षण स्थल पर परिवर्तनशीलता कम है, तो ब्लॉकों को एक-दूसरे के बगल में रखा जा सकता है। हालाँकि, यदि परीक्षण स्थल पर परिवर्तनशीलता का एक प्रवणता है, तो ब्लॉकों को प्रवणता के लंबवत रेखाओं में व्यवस्थित किया जाना चाहिए। वास्तव में, मापन और उपचार गतिविधियों के व्यावहारिक कारणों से ब्लॉकों को एक-दूसरे से सटे रखने की कोई आवश्यकता नहीं है।

उदाहरण के लिए, यह तब उपयोगी हो सकता है जब परीक्षण स्थल पर विभिन्न प्रकार की मिट्टी हो।

जैसा कि नाम से ही ज़ाहिर है, यह डिज़ाइन एक वर्ग बनाता है जिसे बराबर पंक्तियों और स्तंभों में विभाजित किया गया है। प्रत्येक उपचार या किस्म को इस तरह रखा जाता है कि वह प्रत्येक पंक्ति और स्तंभ में ठीक एक बार दिखाई दे।

लैटिन वर्गाकार डिज़ाइन का मुख्य लाभ यह है कि वे परीक्षण स्थल में भिन्नता के दो स्रोतों को ध्यान में रख सकते हैं। उदाहरण के लिए, जिस क्षेत्र में परीक्षण किया जा रहा है, उसकी एक दिशा में उर्वरता प्रवणता और दूसरी दिशा में ढलान हो सकती है।

कृषि परीक्षणों में लैटिन वर्गाकार डिज़ाइन का अक्सर उपयोग नहीं किया जाता क्योंकि अन्य डिज़ाइनों की तुलना में इनमें कई कमियाँ हैं। पहला, चूँकि भूखंडों की संख्या उपचारों की संख्या के वर्ग के बराबर होती है, इसलिए परीक्षण बहुत बड़े और महंगे हो सकते हैं। दूसरा, परीक्षण के दौरान की गई कोई भी गलती, जैसे कि गलत उपचार, आँकड़ों का विश्लेषण मुश्किल बना सकती है।

तीसरा, यदि उपचार कम हों (4 से कम) तो त्रुटि की स्वतंत्रता की डिग्री कम होती है, जिसके परिणामस्वरूप प्रयोगात्मक त्रुटि का अनुमान बड़ा होता है।

कृषि परीक्षणों में कई उपचार कारकों का उपयोग आम बात है, उदाहरण के लिए, तीन अलग-अलग नाइट्रोजन दरों का परीक्षण तीन अलग-अलग खेती के प्रकारों के साथ करना। यह एक यादृच्छिक पूर्ण ब्लॉक डिज़ाइन के साथ किया जा सकता है जहाँ दोनों कारकों का प्रत्येक संयोजन प्रत्येक ब्लॉक में मौजूद होता है। हालाँकि, कुछ उपचारों को इस तरह से लागू करना मुश्किल या असंभव हो सकता है।

खेती के उपकरण आमतौर पर वाणिज्यिक खेत के पैमाने पर होते हैं और इसके लिए बड़े भूखंडों की आवश्यकता होती है, जबकि नाइट्रोजन को हाथ से बहुत छोटे भूखंडों पर डाला जा सकता है।
इन जटिलताओं से निपटने के लिए, कृषि शोधकर्ता विभाजित भूखंड डिज़ाइन का सहारा लेते हैं। इस डिज़ाइन में, एक कारक को यादृच्छिक पूर्ण ब्लॉक डिज़ाइन में बड़े भूखंडों को सौंपा जाता है। फिर इन बड़े भूखंडों को छोटे भूखंडों में विभाजित किया जाता है, जिनमें दूसरे कारक के उपचार यादृच्छिक रूप से लागू होते हैं।

जैसा कि ऊपर बताया गया है, विभाजित प्लॉट डिज़ाइन का मुख्य लाभ यह है कि यह उन उपचार कारकों को अधिक कुशलता से प्रबंधित करने की अनुमति देता है जिनके लिए अलग-अलग प्लॉट आकारों की आवश्यकता होती है। विभाजित प्लॉट डिज़ाइन, ब्लॉकों में अधिक बड़े प्लॉट जोड़कर, चल रहे प्रयोग में नए उपचार जोड़ने की संभावना भी प्रदान करते हैं।

चूँकि प्लॉट के दो आकार होते हैं, इसलिए विभाजित प्लॉट डिज़ाइन दो प्रयोगात्मक त्रुटियाँ उत्पन्न करते हैं, प्रत्येक आकार के लिए एक। इसका अर्थ अक्सर यह हो सकता है कि महत्वपूर्ण अंतर दिखाने के लिए प्रेक्षणों में बड़े अंतर की आवश्यकता होती है। विभाजित प्लॉट डिज़ाइन का एक नुकसान यह भी है कि इसके लिए अधिक जटिल विश्लेषण की आवश्यकता होती है।

स्प्लिट प्लॉट डिज़ाइन का एक उपयोगी रूप स्ट्रिप प्लॉट डिज़ाइन है। ऐसी परिस्थितियों में जहाँ प्रत्येक उपचार कारक को पास या स्ट्रिप्स में लागू करना सबसे आसान होता है, स्ट्रिप प्लॉट डिज़ाइन का उपयोग किया जा सकता है। इन डिज़ाइनों में, प्रत्येक ब्लॉक में चलने वाली स्ट्रिप्स को एक कारक दिया जाता है, और प्रत्येक ब्लॉक का अपना यादृच्छिकीकरण होता है। फिर दूसरे कारक को पहले कारक के लंबवत स्ट्रिप्स में लागू किया जाता है, प्रत्येक ब्लॉक के लिए एक अद्वितीय यादृच्छिकीकरण के साथ।

परिणाम उपचारों की एक बिसात की तरह है। स्ट्रिप प्लॉट डिज़ाइन के फायदे और नुकसान स्प्लिट प्लॉट डिज़ाइन के समान ही हैं, जो मुख्य रूप से परीक्षण की कुशल स्थापना की अनुमति देते हैं।