Qual é o tamanho, a forma e o número ideais de parcelas para testes de campo?

Ao projetar os aspectos físicos de um experimento de cultivo, há muitas escolhas a serem feitas em torno das parcelas com as quais o pesquisador precisa lidar:

- Quantas parcelas meu experimento deve ter?
- Qual deve ser o tamanho e o formato dos meus lotes?
- Como posso evitar interações entre os lotes?

Felizmente, para os pesquisadores de hoje, há soluções diretas para esses problemas e o QuickTrials pode ajudar a implementá-las.

O número de parcelas em um experimento é determinado apenas pelo número de tratamentos que estão sendo testados e pelo número de vezes que cada um desses tratamentos é replicado. A relação é simples: o número total de parcelas é o número de tratamentos multiplicado pelo número de replicações.

Entretanto, apesar dessa aparente simplicidade, há uma relação matemática subjacente (Hathaway, 1963) que liga o número de replicações, o tamanho da parcela (área) e a capacidade de detectar diferenças estatísticas. A derivação dessa relação se baseia no uso de observações diretas de experimentos anteriores, como o rendimento, para calcular um índice de variabilidade exclusivo de cada campo para um tamanho de parcela fixo. O índice de variabilidade varia de 0 a 1, sendo 0 um campo completamente heterogêneo (variável) e 1 um campo completamente homogêneo (uniforme).

Supondo que o número de tratamentos no experimento seja fixo, para determinar o número de replicações necessárias, o pesquisador deve ter uma ideia da menor diferença entre os tratamentos que deve ser mensurável, considerando o erro experimental subjacente. Essa diferença é conhecida como diferença detectável e geralmente é relatada como uma porcentagem da média de uma observação, como o rendimento.

Por exemplo, se o pesquisador precisar detectar uma diferença de 15% no rendimento entre os tratamentos que têm parcelas de 20m2 , lendo o gráfico da Figura 1, ele precisará de pelo menos 6 réplicas para conseguir isso.

A explicação e o cálculo do índice de variabilidade e a relação correspondente entre o tamanho da parcela, as replicações e a diferença detectável são muito detalhados para serem explicados neste artigo, mas os leitores interessados podem seguir as referências no final do artigo.

Assumindo uma forma típica de parcela retangular, as parcelas devem ser orientadas com a borda longa paralela a quaisquer linhas de variação. Como a maioria dos experimentos geralmente está localizada em campos gerenciados comercialmente, grande parte da variação potencial que as parcelas podem sofrer vem de operações de campo como cultivo, semeadura e pulverização. Portanto, as parcelas devem ser orientadas perpendicularmente à direção do trabalho (ou seja, perpendicularmente às linhas de transmissão do campo, Figura 2), pois o gradiente potencial de variabilidade provavelmente estará ao longo do comprimento do equipamento (por exemplo, bico ou relha bloqueados).

A orientação das parcelas paralelas às linhas de bonde também tem um impacto no comprimento da parcela. Novamente, devido à padronização do maquinário agrícola, as linhas de bonde geralmente são espaçadas de 24 m (embora 30 m esteja se tornando mais comum com a tendência de equipamentos maiores). As parcelas podem ter comprimentos possíveis de 6, 12 ou 24 metros, o que permite que sejam colocadas uniformemente entre as linhas de bonde. Esse fato também está levando à padronização do comprimento das parcelas na comunidade de pesquisa de culturas.

Os lotes adjacentes geralmente têm pequenas áreas não plantadas entre eles, geralmente chamadas de rodas ou becos(Figura 3). Esses espaços são úteis porque permitem que as pessoas e os equipamentos circulem livremente pelo experimento sem danificar as parcelas. Eles também demarcam claramente as áreas dos lotes para ajudar a manter a separação dos lotes durante atividades importantes, como a colheita. No entanto, esses espaços podem causar problemas quando as plantas na borda da parcela crescem muito mais do que as plantas dentro da parcela devido à menor competição por água, nutrientes e luz solar. Isso é conhecido como efeito de borda e a solução é evitar fazer qualquer observação nas bordas das parcelas ou plantar plantas extras para atuar como um amortecedor para a parcela, geralmente chamado de linhas de descarte ou de proteção. No caso do primeiro, as bordas da parcela são frequentemente removidas (por exemplo, ceifadas) antes da colheita da parcela.

Da mesma forma que os efeitos de borda na parcela aparecem por falta de concorrência, às vezes as parcelas adjacentes podem competir de forma a influenciar o experimento. Por exemplo, se um pesquisador tiver um ensaio de variedades de milho em que algumas variedades são muito altas e outras muito baixas, uma variedade alta competirá com uma variedade baixa pela luz solar.

Há duas soluções disponíveis para o pesquisador nesse caso. Em primeiro lugar, ele poderia ajustar o desenho do ensaio para que os blocos incompletos sejam agrupados por altura da variedade, o que significa que as variedades baixas não aparecem ao lado das variedades altas. Em segundo lugar, ele pode inserir uma linha de proteção mista entre cada parcela para que qualquer efeito de concorrência possa ser ignorado com segurança.

Como vimos, há muitos fatores na escolha do tamanho e da forma corretos da parcela: cultura, estágio da pesquisa, equipamento a ser usado e assim por diante. Felizmente, com o amadurecimento do setor, surgiram padrões e métodos consistentes que permitem aos pesquisadores projetar experimentos de forma eficiente e econômica dentro dessas restrições.

O Software QuickTrials pode acomodar muitas configurações de ensaios diferentes, facilitando a definição do número de parcelas, do tamanho e do layout para evitar interações entre parcelas e obter os melhores resultados para o seu ensaio.