プロットのすべて
作物実験の物理的な側面を設計する場合、研究者は圃場を取り囲む多くの選択を迫られる：
- プロットはいくつ必要ですか？
- 圃場はどのような大きさ、形が望ましいのでしょうか？
- プロット間の相互作用を防ぐには？
今日、研究者にとって幸運なことに、これらの問題に対する簡単な解決策があり、QuickTrialsはその実行を支援することができる。
区画数
実験におけるプロットの数は、試験される処置の数と、それらの各処置の反復回数によってのみ決定される。関係は単純である： プロットの総数は、処理数に反復数を掛けたものである。
しかし、このように一見単純であるにもかかわらず、その根底には、反復数、プロットサイズ（面積）と統計的差異を検出する能力を結びつける数学的関係（Hathaway, 1963）がある。この関係を導き出すには、収量など過去の実験から得た直接的な観察結果を用いて、一定の圃場サイズについて各圃場に固有の変動指数を計算する。変動性の指標は0から1の範囲で、0は完全に不均一な（ばらつきのある）圃場、1は完全に均質な（均一な）圃場である。
実験の処理数が固定されていると仮定すると、必要な反復の数を決定するために、研究者は、基礎となる実験誤差を考慮した上で、測定可能でなければならない最小の処理間の差について考えなければならない。これは検出可能な差として知られ、通常収量などの観察値の平均に対するパーセンテージとして報告される。
例えば、20mの圃場を持つ処理間の収量における15%の差を検出できる必要がある。2図1のチャートから読み取ると、これを達成するには少なくとも6反復が必要である。
ばらつき指数の説明と計算、それに対応するプロットサイズ、反復、検出可能な差の関係については、本稿で説明するには詳細すぎるが、興味のある読者は記事末尾の参考文献を参照されたい。
図1：検出可能な差、反復数、プロットサイズの関係
敷地面積
理論的には、スミス（1938）が定式化したように、経済的に最適な区画サイズを数学的に計算することが可能である：
どこで b は変動性の指標で、一定のプロットサイズで計算される、 K1 はプロットのサイズに依存しないコストである、 K2 はプロットのサイズに依存するコストであり xオプト は、ばらつき指数に関連するプロットサイズに乗じることで、その圃場にとって最も経済的なプロットサイズを計算する係数である。
しかし実際には、他の制約によって、研究者がプロットサイズを自由に選択できないことがよくある。例えば、新品種を開発する場合、育種家は、ポットで一粒の種子から育てた植物から、一株の種子から育てた小さな苗床圃場、種子を大量に生産するために設計された収量の大きな圃場まで、様々な圃場サイズを扱うことになる。 一般的に、研究の段階が遅くなるほど、プロットは大きくなる。
作物の種類も、圃場の広さに影響する大きな要因である。圃場は、実験誤差を考慮するのに十分な植物を含んでいなければならないが、植物が過密になることなく潜在能力を発揮するのに十分なスペースも残しておかなければならない。小麦や大麦のような穀類は、単位面積当たりの植物数が多いため、よりコンパクトな圃場を利用できるが、甜菜のような列植作物は、適切な数の植物を収容するため、より大きな圃場が必要である。果樹の実験では、木と木の間に十分なスペースを確保するため、さらに広い圃場が必要となる。
区画の広さを決定するもう一つの大きな要因は 機械類 試験実施に使用される。実際には、最低でもこれによって圃場の最小 規模が決定される。ほとんどの圃場は通常、機械で播種または定植され、固定サイズの機械で処理される。従って、最小の圃場面積は、通常、その実験に関与する最大の機器の大きさとなる。農業システム研究のようなある種の実験では、商業用の農業機械を使用するため、圃場が非常に大きくなることがある。このような場合、機械の重複使用を考慮して、圃場が50m×50mになることも珍しくない。
プロット形状
土壌のばらつきの影響を最小限に抑えるため、区画の形状はできるだけコンパクトにするのが理想的である。 実際には、播種、散布、収穫には、細長い長方形の圃場の方が便利である。 実際、作物研究産業が成熟し、機械化が進むにつれて、小麦や大麦のような特定の作物のプロットサイズは、幅2メートル前後が標準となり、長さは実験の目的によって変化するようになった。
プロットの向き
典型的な長方形の圃場形状を想定すると、圃場は長辺が変動線に平行になるようにする。ほとんどの実験は通常、商業的に管理された圃場で行われるため、圃場が経験する可能性のある変動の多くは、耕作、播種、散布などの圃場作業によって生じる。したがって、圃場は作業方向に対して垂直（すなわち、圃場の軌跡線に対して垂直、図2）に配置されるべきである。
また、圃場の向きをトレールラインと平行にすることも、圃場の長さに影響する。ここでも、農業機械の標準化により、トラムラインの間隔は通常24mである（ただし、農業機械の大型化により30mが一般的になりつつある）。圃場の長さは、6m、12m、24mのいずれでも可能であり、これによって圃場はトレールラインの間に均等に配置される。この事実は、作物研究界における圃場の長さの標準化にもつながっている。
図2：長方形のプロットは路面電車と路面電車の間に収まるように配置されている。
エッジ・エフェクトとプロット・ボーダー
隣接する区画の間には通常、小さな未植地がある。 路地図3）。このようなスペースがあると、圃場を傷つけることなく、人や機材が実験場内を自由に移動できるので便利である。また、収穫のような重要な作業の際にも、圃場の区割りを維持するのに役立つ。しかし、このようなスペースは、水、養分、日照の競合が少ないため、圃場の端にある植物が圃場内の植物よりはるかに大きく成長するという問題を引き起こす可能性がある。これは エッジ効果 その解決策は、プロットの端で観測を行わないようにするか、プロットの緩衝材として働く植物を余分に植えることである。 廃棄またはガードロー.前者の場合、圃場の端は収穫前に刈り取られることが多い。
区画のエッジ効果が競合の欠如によって現れるのと同じように、隣接する区画が実験にバイアスをかけるような競合をすることもある。例えば、ある研究者がトウモロコシの品種試験を行った場合、ある品種は背が高く、ある品種は背が低い。
この場合、研究者には2つの解決策がある。第一に、不完全なブロックを品種の高さごとにグループ分けし、背の低い品種が背の高い品種の隣に来ないように試験デザインを調整することである。第二に、各区画の間に混合ガード畝を挿入し、競合効果を安全に無視できるようにすることである。
図3：圃場間の輪地または路地
結論
これまで見てきたように、適切なプロットのサイズと形状を選ぶには、作物、研究の段階、使用する機器など、多くの要因がある。幸いなことに、業界が成熟するにつれて、研究者がこれらの制約の中で効率的かつ経済的に実験を計画できるような標準や一貫した方法が登場してきた。
QuickTrialsソフトウェアは、様々な試験設定に対応することができ、プロットの相互作用を避け、試験に最適な結果を得るために、プロットの数、サイズ、レイアウトを簡単に定義することができます。
参考文献
Hathaway, W. H., 1963.便利な区画サイズ。Agronomy Journal 53:279-280.
スミス, H. F., 1938.農作物の収量における不均一性を記述する経験則。Journal of Agricultural Sciences 28:1-23.
