Qual é a dimensão, forma e número de parcelas ideais para os ensaios de campo?
Tudo sobre parcelas
Ao conceber os aspectos físicos de uma experiência agrícola, o investigador tem de fazer muitas escolhas em torno das parcelas:
- Quantas parcelas deve ter a minha experiência?
- Que tamanho e forma devem ter as minhas parcelas?
- Como posso evitar interações entre parcelas?
Felizmente, para os investigadores, existem atualmente soluções simples para estes problemas e o QuickTrials pode ajudar a implementá-las.
Número de parcelas
O número de parcelas de uma experiência é determinado unicamente pelo número de tratamentos que estão a ser 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 repetições.
No entanto, apesar desta aparente simplicidade, existe uma relação matemática subjacente (Hathaway, 1963) que liga o número de repetições, a dimensão da parcela (área) e a capacidade de detetar diferenças estatísticas. A derivação desta relação baseia-se na utilização de observações diretas de experiências anteriores, como o rendimento, para calcular um índice de variabilidade único para cada campo, para um tamanho de parcela fixo. O índice de variabilidade varia de 0 a 1, sendo 0 um campo completamente heterogéneo (variável) e 1 um campo completamente homogéneo (uniforme).
Partindo do princípio de que o número de tratamentos na experiência é fixo, para determinar o número de repetições necessárias o investigador deve ter uma ideia da diferença mais pequena entre tratamentos que deve ser mensurável, dado o erro experimental subjacente. Esta diferença é conhecida como a diferença detetável e é normalmente indicada como uma percentagem da média de uma observação, como o rendimento.
Por exemplo, se o investigador precisa de ser capaz de detetar uma diferença de 15% no rendimento entre tratamentos que têm parcelas de 20m2 , lendo a partir do gráfico da Figura 1, precisará de pelo menos 6 réplicas para o conseguir.
A explicação e o cálculo do índice de variabilidade e a relação correspondente entre o tamanho da parcela, as repetições e a diferença detetável são demasiado pormenorizados para serem explicados neste artigo, mas os leitores interessados podem seguir as referências no final do artigo.
Figura 1: Relação entre diferença detetável, número de réplicas e tamanho da parcela
Tamanho da parcela
Teoricamente, é possível calcular matematicamente a dimensão economicamente óptima das parcelas, tal como formulada por Smith (1938), que é
Em que b é o índice de variabilidade, calculado com base num tamanho de parcela fixo, K₁ é um custo independente do tamanho da parcela, K₂ é um custo dependente do tamanho da parcela e xopt é o fator que, quando multiplicado pelo tamanho da parcela associado ao índice de variabilidade, calcula o tamanho da parcela mais económico para esse campo.
Na prática, porém, é frequente que outros condicionalismos limitem a liberdade do investigador para escolher a dimensão das suas parcelas. Por exemplo, ao desenvolver novas variedades, um obtentor trabalhará com uma série de tamanhos de parcelas, desde plantas cultivadas a partir de uma única semente em vasos, passando por pequenas parcelas de viveiro cultivadas a partir da semente de uma única planta, até parcelas de grande rendimento concebidas para produzir sementes em quantidade. Em geral, quanto mais avançada for a fase da investigação, maiores serão as parcelas.
A espécie de cultura é também um fator importante que influencia a dimensão da parcela. As parcelas devem conter um número suficiente de plantas para ter em conta o erro experimental, mas também deixar espaço suficiente para as plantas crescerem até ao seu potencial sem sobrelotação. Os cereais, como o trigo e a cevada, podem utilizar parcelas mais compactas devido ao grande número de plantas por unidade de área, enquanto que as culturas plantadas em linhas, como a beterraba sacarina, por exemplo, precisam de parcelas maiores para acomodar um número adequado de plantas. As experiências com árvores de fruto também requerem parcelas ainda maiores para permitir o espaço adequado entre as árvores.
O outro fator determinante da dimensão da parcela é a maquinaria utilizado para efetuar o ensaio. Na prática, isto determinará, no mínimo, a dimensão mínima da parcela. A maioria das parcelas são normalmente semeadas ou plantadas com maquinaria e os tratamentos são aplicados com equipamento de tamanho fixo. Por conseguinte, a dimensão mínima da parcela é geralmente a da maior peça de equipamento envolvida na experiência. Em certos tipos de experiências, como a investigação de sistemas agrícolas, as parcelas podem tornar-se muito grandes, uma vez que utilizam equipamento agrícola comercial. Nestes casos, não é invulgar que as parcelas sejam tão grandes como 50m x 50m para permitir a sobreposição de aplicações de maquinaria.
Forma da parcela
Idealmente, a forma de uma parcela deve ser tão compacta quanto possível para minimizar o impacto de qualquer variabilidade do solo subjacente. Na prática, as parcelas finas e rectangulares são mais convenientes para a sementeira, a pulverização e a colheita. De facto, à medida que a indústria da investigação agrícola amadureceu e foi possível uma maior mecanização, as dimensões das parcelas para certas culturas, como o trigo e a cevada, evoluíram para uma largura padrão de cerca de 2 metros, com comprimentos variáveis em função do objetivo da experiência.
Orientação das parcelas
Assumindo uma forma típica de parcela retangular, as parcelas devem ser orientadas com o bordo longo paralelo a quaisquer linhas de variação. Uma vez que a maioria das experiências se situa em campos geridos comercialmente, grande parte da variação potencial que as parcelas podem sofrer provém de operações de campo como o cultivo, a sementeira e a pulverização. Por conseguinte, as parcelas devem ser orientadas perpendicularmente à direção do trabalho (ou seja, perpendicularmente às linhas de condução do campo, Figura 2), uma vez que o gradiente potencial de variabilidade será provavelmente ao longo do comprimento do equipamento (por exemplo, bico bloqueado ou relha).
A orientação das parcelas paralelamente às linhas de elétrico também tem um impacto no comprimento da parcela. Mais uma vez, devido à estandardização da maquinaria agrícola, as linhas de elétrico estão normalmente espaçadas de 24m (embora 30m esteja a tornar-se mais comum com a tendência para equipamentos maiores). As parcelas podem então ter comprimentos possíveis de 6, 12 ou 24 metros, o que lhes permite serem colocadas uniformemente entre as linhas de elétrico. Este facto está também a levar à normalização do comprimento das parcelas na comunidade de investigação agrícola.
Efeitos de margem e limites do gráfico
As parcelas adjacentes têm geralmente pequenas áreas não plantadas entre elas, frequentemente designadas por rodas ou becos(Figura 3). Estes espaços são úteis porque permitem que as pessoas e o equipamento circulem livremente pela experiência sem danificar as parcelas. Também delimitam claramente as áreas das parcelas para ajudar a manter a separação das parcelas durante actividades importantes como a colheita. No entanto, estes espaços podem causar problemas em que 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. Este fenómeno é conhecido como efeito de borda e a solução consiste em evitar a realização de observações nas extremidades das parcelas ou em plantar plantas suplementares que sirvam de tampão à parcela, normalmente designadas por linhas de descarte ou de proteção. No caso do primeiro, as bordaduras das parcelas são frequentemente removidas (por exemplo, ceifadas) antes da colheita.
Da mesma forma que os efeitos de borda na parcela aparecem por falta de competição, por vezes as parcelas adjacentes podem competir de forma a enviesar a experiência. Por exemplo, se um investigador tiver um ensaio de variedades de milho em que algumas variedades são muito altas e outras muito baixas, uma variedade alta irá competir com uma variedade baixa pela luz solar.
Há duas soluções disponíveis para o investigador neste caso. Em primeiro lugar, pode ajustar a conceção do ensaio de modo a 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, pode inserir uma linha de proteção mista entre cada parcela, de modo a que quaisquer efeitos de concorrência possam ser ignorados com segurança.
Figura 3: Rodas ou becos entre parcelas
Conclusão
Como vimos, há muitos factores na escolha da dimensão e forma corretas da parcela: cultura, fase da investigação, equipamento a utilizar, etc. Felizmente, à medida que a indústria foi amadurecendo, surgiram normas e métodos consistentes que permitem aos investigadores conceber experiências de forma eficiente e económica dentro destas limitações.
O Software QuickTrials pode acomodar muitas configurações de ensaio diferentes, facilitando a definição do número de parcelas, tamanho e disposição para evitar interações entre parcelas e obter os melhores resultados para o seu ensaio.
Referências
Hathaway, W. H., 1963. Tamanho conveniente da parcela. Agronomy Journal 53:279-280.
Smith, H. F., 1938. Uma lei empírica que descreve a heterogeneidade dos rendimentos das culturas agrícolas.
Jornal de Ciências Agrícolas 28:1-23.
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