Scelte di disegno sperimentale

Nella ricerca agricola è importante scegliere il giusto disegno sperimentale all'inizio della sperimentazione, in modo che le analisi prodotte alla fine della stagione siano statisticamente significative. Prima di approfondire i diversi tipi di disegno, vale la pena di capire perché ne abbiamo bisogno.

Supponiamo che un selezionatore di piante scelga due appezzamenti di terreno il più possibile simili e semini la stessa varietà in ogni appezzamento. Anche se l'allevatore tratta ogni appezzamento con un'agricoltura identica, quando misura la resa di ogni appezzamento, questa sarà diversa.

Questa differenza è chiamata errore sperimentale. Affinché l'allevatore possa prendere una decisione valida sulle prestazioni di due o più varietà, deve avere una stima dell'errore sperimentale nella prova. Se la differenza misurata tra le varietà è maggiore dell'errore sperimentale, si può essere certi che una varietà sia superiore all'altra.
L'allevatore ha a disposizione due strumenti per misurare l'errore sperimentale: replica e randomizzazione.

La replica aiuta a fare stime più precise dell'errore sperimentale e la randomizzazione impedisce a qualsiasi altra fonte di variazione non controllata di influenzare i risultati.

Disegno completamente randomizzato

Il disegno completamente randomizzato è il più semplice di tutti i disegni. In un disegno completamente randomizzato, ogni trattamento ha la stessa probabilità di essere assegnato a un lotto.
Il disegno completamente randomizzato presenta numerosi vantaggi: è possibile gestire qualsiasi numero di trattamenti e repliche; l'analisi è semplice e può facilmente far fronte a plot mancanti; i gradi di libertà dell'errore sono maggiori rispetto a qualsiasi altro disegno con lo stesso numero di trattamenti, consentendo una stima più accurata dell'errore sperimentale.

I disegni completamente randomizzati hanno uno svantaggio: richiedono che le parcelle siano più o meno completamente uniformi. Se c'è un alto grado di variabilità nelle parcelle, per esempio a causa della variazione del suolo, la stima dell'errore sperimentale sarà meno precisa e le vere differenze tra i trattamenti potrebbero non essere rilevabili.

In genere, i disegni completamente randomizzati vengono utilizzati quando il sito dello studio è noto per essere particolarmente uniforme.
Possono anche essere molto utili in scenari in cui si prevede che un gran numero di parcelle fallisca durante la sperimentazione, poiché l'analisi delle parcelle sopravvissute rimane semplice.

Disegno a blocchi completo randomizzato

Il disegno a blocchi completi randomizzati è di gran lunga il disegno sperimentale più comune tra i ricercatori agricoli di oggi. Gli appezzamenti vengono raggruppati in blocchi in base alla loro somiglianza, ad esempio a tipi di suolo simili. Alle parcelle vengono poi assegnati i trattamenti in modo tale che ogni trattamento si verifichi una sola volta in ogni blocco. Pertanto, ogni blocco contiene ogni
possibile trattamento, da cui il disegno "a blocchi completi".

Quando si pianifica un disegno a blocchi completi, il ricercatore deve assicurarsi che la variabilità all'interno del blocco sia ridotta al minimo, mentre la variazione tra i blocchi deve essere massimizzata. Se la variabilità del sito di sperimentazione è minima, i blocchi possono essere collocati uno accanto all'altro. Tuttavia, se esiste un gradiente di variabilità nel luogo in cui si trova la prova, i blocchi devono essere disposti in linee perpendicolari al gradiente. In realtà, non è necessario che i blocchi siano adiacenti l'uno all'altro, se non per motivi pratici di attività di misurazione e trattamento.

Se necessario, i blocchi possono essere completamente separati l'uno dall'altro, purché l'ubicazione non sia così diversa da applicare un effetto di trattamento (ad esempio, collocare un blocco in una parte irrigata del campo e uno in una parte non irrigata equivarrebbe a un effetto di trattamento e dovrebbe essere evitato).
Questo può essere utile, ad esempio, quando un'area di sperimentazione si trova a cavallo tra diversi tipi di terreno.

Design quadrato latino

Design a trame divise

È comune che le prove agricole prevedano più fattori di trattamento, ad esempio testando tre diversi tassi di azoto combinati con tre diversi tipi di coltivazione.
Ciò potrebbe essere realizzato con un disegno a blocchi completi randomizzati, in cui ogni combinazione dei due fattori si verifica in ogni blocco. Tuttavia, alcuni trattamenti possono essere difficili o impossibili da applicare in questo modo.

Le attrezzature per la coltivazione sono tipicamente a scala di azienda agricola commerciale e richiedono appezzamenti di grandi dimensioni, mentre l'azoto può essere applicato manualmente in appezzamenti di dimensioni molto più ridotte.
Per far fronte a queste complicazioni, il ricercatore agricolo può ricorrere al disegno a parcelle divise. In questo disegno, un fattore viene assegnato a grandi appezzamenti in un disegno a blocchi completi randomizzati. Questi grandi appezzamenti vengono poi suddivisi in appezzamenti più piccoli, ai quali vengono applicati in modo casuale i trattamenti dell'altro fattore.

Come descritto in precedenza, il vantaggio principale dei disegni a parcelle divise è quello di consentire una gestione più efficiente dei fattori di trattamento che richiedono parcelle di dimensioni diverse. I disegni a parcelle divise consentono inoltre di aggiungere nuovi trattamenti a un esperimento in corso, semplicemente aggiungendo ai blocchi altre parcelle di grandi dimensioni.
Poiché ci sono due dimensioni di parcella, i disegni a parcella divisa producono due errori sperimentali, uno per ciascuna dimensione. Questo può spesso significare che sono necessarie grandi differenze nelle osservazioni per mostrare una differenza significativa. I disegni a parcella divisa hanno anche lo svantaggio di richiedere un'analisi più complessa.

Progettazione della striscia di terreno

Progettazione della trama incompleta