Optymalizacja metodyki eksperymentu polowego z roślinami strączkowymi w aspekcie zmienności przestrzennej pola doświadczalnego

• Autorzy: Golaszewski J
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Podstawą badań była seria 10 doświadczeń bezczynnikowych z roślinami strączkowymi: grochem siewnym, łubinem wąskolistnym, łubinem żółtym (po trzy doświadczenia) i bobikiem (jedno doświadczenie), które prowadzono w latach 1989-1993 w trzech zakładach doświadczalnych ART w Olsztynie: Tomaszkowie, Łęźanach i Raciborzu, W analizie zmienności glebowej wykorzystano mapy produktywności gleb oraz mierniki statystyczne i geostatystyczne. W celu optymalizacji niektórych elementów planowania doświadczenia z tą grupą roślin wykorzystano procedurę optymalizacyjną Smitha, bazującą na oszacowaniach wskaźnika zmienności glebowej b oraz kalkulacji kosztów. Porównano różne metody wyznaczania wskaźnika zmienności glebowej 6, koszty zaś doświadczeń wyrażono jako nakłady pracy ludzkiej (rbh) i nakłady energetyczne (MJ). W ogólnej zmienności przestrzennej plonu nasion efekty trendu zmian żyzności gleby stanowiły 20-30%, na wariancję strukturalną, wynikającą z przestrzennej zależności obserwacji przypadało 10-20%, a na wariancję przypadkową odpowiednio 50-70%. Przeciętny dla roślin strączkowych zakres skorelowania obserwacji wynosił 5 m. Estymatory b wyznaczone metodami Kocha i Rigneya oraz Binnsa z doświadczeń czynnikowych symulowanych, z wyników doświadczeń bezczynnikowych wykazywały dużą zbieżność z analogicznymi wartościami wyznaczonymi klasycznymi metodami Smitha i Federera. Przeciętne oceny wskaźnika zmienności glebowej wynosiły 0.45, 0.50, 0.56 i 0.58, odpowiednio dla doświadczeń z łubinem wąskolistnym, łubinem żółtym, grochem i bobikiem. Empiryczne wielkości poletek optymalnych wynosiły 4 m2 dla grochu, 3,5 m2 dla łubinu żółtego oraz 3 m2 dla łubinu wąskolistnego i bobiku. Uzyskanie pożądanej precyzji doświadczenia (do 20%) umożliwia zastosowanie 5 powtórzeń w doświadczeniach z grochem i bobikiem oraz 7 powtórzeń w doświadczeniach z łubinami. W pracy przedstawiono przykłady praktycznego wykorzystania wyników doświadczeń czynnikowych już przeprowadzonych, umożliwiające estymację wskaźnika zmienności glebowej, a następnie określenie optymalnej wielkości poletka i wymaganej liczby powtórzeń (aneksy).

EN

The study was based on series of 10 uniformity trials with grain legumes: edible pea, blue lupin, yellow lupin (3 trials for each species) and horse bean (1 trial) conducted between 1989- 1993 at the three Agricultural Stations of the Olsztyn University of Agriculture and Technology: Lężany, Kocibórz and Tomaszkowo, The productivity maps, as well as the statistical and geostatistical methods, have been applied to analyse the spatial variability of the experimental sites. Some methodical elements of the field experiments with grain legumes were optimized by the Smith optimisation procedure based on the index of soil variability b and cost calculation, expressed in manhours (Mh) or energical inputs (MJ). The different methods of 6 calculation have heen compared. The total spatial variability of the yield from basic unit stem from the effect of trend (20- 30%), the structural variance due to spatial correlation (10-20%) and the nugget effect (50-70%). The range of spatial correlation of grain legumes yield was 5 m. Estimates of b, calculated according the Koch & Rigney method as well as the Binns method from factorial experiments, simulated on the basis of the data from uniformity trial, were converged with analogous ones calculated according to the standard methods of Smith and Federer. The average values of index of soil variability were 0.45, 0.60, 0.56 and 0.58 for, blue lupin, yellow lupin edible pea, and horse bean, respectively.The optimum plot size was 4 m2 for edible pea, 3.5 m2 for blue lupin and 3 m2 for yellow lupine and horse bean.To keep the precision of the experiment under 20%, at least 5 replications for edible pea and horse bean and 7 replications for blue and yellow lupin should be applied. Two examples of the practical exploitation of the results from the replicated field experiments have been shown to estimate the index of soil heterogeneity and then to read optimum plot size and required number of replications from the tables included in the paper.

Słowa kluczowe

PL

doswiadczenia polowe; poletka doswiadczalne; wielkosc poletek; optymalna wielkosc poletka; doswiadczenia czynnikowe; doswiadczenia bezczynnikowe; zmiennosc gleb; wskaznik zmiennosci glebowej; zmiennosc przestrzenna; rosliny straczkowe; groch siewny; lubin waskolistny; lubin zolty; bobik

EN

plot experiment; experimental plot; plot size; factorial experiment; uniformity trial; soil variability; soil variability index; spatial variability; leguminous plant; garden pea; narrow-leaved lupin; yellow lupin; faba bean

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Academiae Agriculturae ac Technicae Olstenensis. Agricultura
• Rocznik: 1996
• Tom: 62,Suppl.C
• Opis fizyczny: s.1-89,rys.,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Golaszewski J

• Akademia Rolniczo-Techniczna, Olsztyn

Bibliografia

• Anuszewski R. 1987. Metoda oceny energochłonności produktów rolniczych (MET). Zag. Ekon. Rol., 4: 16-25.
• Ball S. T., Mulla D. J., Konzak. C. F. 1993. Spatial heterogeneity affects variety trial interpretation. Crop Sci., 33: 931-935.
• Barbacki S. 1935. Ogólna metodyka doświadczeń polowych w zarysie. Biblioteka Puławska, 12, Puławy.
• Bätz G. 1967. Beziehungen zwischen dem Arbeitsaufwand und der Wahl von Teilstückgröße und Wiederholungszahl in Feldversuchen. Albrecht-Thaer-Arch., 11: 339-345.
• Bätz G. 1968. Untersuchungen zur Erhöhung der Aussagekraft von Feldversuchen. Habilitationsschrift an der landw. Fakultät der Friedrich-Schiller-Universität Jena.
• Berndtsson R., Bahri A., Jino K. 1993. Spatial dependence of geochemical elements in a semiarid agricultural field: II. Geostatistical properties. Soil. Sci. Soc. Am. J., 57: 1323-1329.
• Bhatti A. U., Mulla D.J., Koehler F. E., Gurmani A. H. 1991. Identifying and removing spatial correlation from yield experiments. Soil Sci. Soc. Am. J., 55: 1523-1528.
• Binns M. R., 1982. The choice of plot size in randomized block experiments. J. Amer. Soc. Hort. Sci., 107(1): 9-23.
• Binns M.R., Ogilvie I., Arnold N., Lukosevicius P. 1983. Size of plot and blocks in agricultural experiments: an empirical study with cigar-filter tobacco. Indian J. Agric. Sci., 53(8): 706-712.
• Bist B. S., Malhorta V. P., Shreenath P. R. 1975. Size and shape of plots and blocks in field experiments with potato crop in the hills. Indian J. Agric. Sci., 45(1): 5-8.
• Brim C. A., Mason D. D. 1959. Estimates of optimum plot size for soybean yield trials. Agron. J., 56: 197-199.
• Brykczyńska W. 1947. Wskazówki do przeprowadzenia doświadzeń polowych. Warszawa.
• Burges T. M., Webster R. 1980. Optimal interpolation and isarithmic mapping of soil properties. I. The semivariogram and punctual kriging. J. Soil Sci., 31: 315-331.
• Burrough P. A. 1983. Multiscale sources of spatial variation in soil. I. The application of fractal concepts to nested levels of soil variation. J. Soil Sci., 34: 577-597.
• Cambardella C. A.,Moorman T. B.,Novak J. M., Parkin T. B., Karlen D. L.,Turco R. F., Konopka A. E. 1994. Field-scale variability of soil properties in central Iowa soils. Soil Sci. Soc. Amer. J., 58(5): 1501-1511.
• Campbell J.B. 1978. Spatial variation of sand content and pH within single contigous delineations of two soil mapping units. Soil Sci. Soc. Am. J., 42: 460-464.
• Christidis B. G. 1931. The importance of shape of plots in field experimentation. J. Agric. Sci., 21: 14-37.
• Cochran W. G. 1937. Cataloque of uniformity trial data. Suppl. J. Royal Stat. Soc., 4: 233-255.
• Cochran W. G., Cox G. M., 1950. Experimental design. New York.
• Crews J. W., Jones G. L., Mason D. D. 1963. Field plot technique studies with flue-cured tobacco. I. Optimum plot size and shape. Agron. J., 55: 197-199.
• Dubielecki W. 1969. Zarys organizacji doświadczalnictwa odmianowego w Polsce. Studia i materiały z dziejów nauki polskiej. Historia nauk biologicznych i medycznych, B - 9 17: 28-37.
• Dyke G. V. 1974. Comparative experiments with field crops. Busterworthe. London.
• Dyke G. V., Grundy G. M .F., 1988. Comparative experiments with field crops. Sec. ed., Charles Griffin & Company Ltd., London, Oxford University Press, New York.
• Elandt R. 1964. Statystyka matematyczna w zastosowaniu do doświadczalnictwa rolniczego. PWN, Warszawa.
• Federer W. T., 1955. Experimental design. MacMillan, New York.
• Fisher R. A., 1950. Statistical methods for research workers. Oliver & Boyd, London.
• Geidel H. 1958. Variabilität der Einzelpflanze. Zeitschr. für Acker Pflb., 106: 1-23.
• Gołaszewski J. 1991. Odpowiednia wielkość poletka w doświadczeniach hodowlanych z grochem siewnym (Pisum sativum L.). Fragmenta Agronomica, 4(32): 5-15.
• Gołaszewski J. 1995. Interplot competition in field variety trials with pea (Pisum sativum L.). Proc. 2nd European Conferece on Grain Legumes "Improving Production and Utilisation of Grain Legumes", Copenhagen - Denmark, 216.
• Gołaszewski J., Eaton G.W., Baumann T.E. 1995. Optimum plot size in field experiments with strawberries. J. of Small Fruit & Viticult. 3(1): 39-48.
• Gołaszewski J., Idźkowska M. 1992a. Odpowiednia wielkość jednostki eksperymentalnej w doświadczeniach polowych z grochem siewnym (Pisum sativum L.). XXII Colloquium Metodologiczne z Agrobiometrii, s.43-52.
• Gołaszewski J., Idźkowska M. 1992b. Odpowiednia wielkość jednostki eksperymentalnej w doświadczeniach polowych z łubinem żółtym (Lupinus luteus L.). Listy Biometryczne - Biometrical Letters. 29(2): 3-12.
• Gołaszewski J., Idźkowska M. 1994a. Badania nad wielkością poletka w doświadczeniach z roślinami zbożowymi. Acta Acad. Agricult. Tech. Olst., Agricultura, 57: 61-71.
• Gołaszewski J., Idźkowska M. 1994b. Odpowiednia wielkość poletka w doświadczeniach polowych z łubinem żółtym żółtym (Lupinus luteus L.) uprawianym na zieloną masę. Acta Acad. Agricult. Tech. Olst., Agricultura, 57: 73-81.
• Gomez K. A., Gomez A. A. 1984. Statistical procedures for agricultural research. 2nd edition, John Wiley & Sons, New York.
• Gupton C. L. 1972. Estimates of optimum plot size from uniformity data in burley tobacco (Nicotaina tabacum L.). Agron. J., 64: 678-682.
• Hallauer A. R. 1964. Estimation of soil variability and convenient plot size from corn trials. Agron. J., 56(5): 493-499.
• Hatheway W. H. 1961. Convenient plot size. Agron. J., 53(4): 279-280.
• Hatheway W. H., Williams E. J. 1958. Efficient estimation of the relatinship between plot size and variability of crop yields. Biometrics, 14: 207-222.
• Idźkowska M., Januszewicz E. 1976. Zagadnienia metodyki doświadczeń polowych w świetle nowszych badań radzieckich. Zesz. Nauk., ART Olsztyn, Roln., 17: 3-15.
• Imer F.R., Raleigh S.M. 1933. Further studies of size and shape of plot relation to field experiments with sugar beet. J. Agric. Research, Washington.
• Jaggard D.W. 1975. The size and shape of plots in sugar beet experiments. Ann. Appl. Biol., 80: 351-357
• Januszewicz E., Idźkowska M., Milewska J. 1992/1993. Próba ustalenia minimalnej powierzchni poletka w doświadczeniach hodowlanych z bobikiem. Biul. Inform., ART Olszt., 34: 137-143.
• Journel A.G., Huijbregts C. J. 1978. Mininggeostatistics. Academic Press, London.
• Khurana A., Rai L, Gupta S. N. 1992. A uniformity trial on soybean (Glycine max (L.) Merr.). Haryana Agricultural University Journal of Research, 22(4): 225-228.
• Kuehl R. O., Kittock D. L. 1969. Estimate of optimum plot size for cotton yield trials. Agron. J., 61: 584-586.
• Koch E. J., Rigney J. A. 1951. A method of estimating optimum plot size from experimental data. Agron. J., 43: 17-21.
• Kristensen K., Ersboll A. K. 1992. The use of geostatistical methods in planing variety trials. Biul. Oceny Odm. 24-25: 139-157.
• Krajewski P., Molińska A., Moliński K. 1994. Analiza eksploratywna zależności przestrzennych dla danych pochodzących z monitorowania powietrza. XXIV Colloquium Metodologiczne z Agrobiometrii, PAN, 327-340.
• Krajewski P., Molińska A., Moliński K. 1995. Modelowanie struktury dyspersji danych przestrzennych z wykorzystaniem przekształcenia liniowego. XXV Colloquium Biometryczne z Agrobiometrii, PAN, 164-173.
• Lin C. S., Binns M. R. 1984. Working rules for determining the plot size and numbers of plots per block in field experiments. J. Agric. Sci. Camb., 103: 11-15.
• Lin C. S., Binns M. R. 1986. Relative efficiency of two randomized block design having different plot sizes and number of replications and of plots per block. Agron. J., 78: 531-534.
• Łuczycka M. 1975. Wpływ wielkości poletek i liczby powtórzeń na dokładność oceny rodów w doświadczeniach z ziemniakiem. Hod. Rośl., Biul. Branż., 5: 19-22.
• Łuczycka M. 1976. Obliczenie wystarczającej wielkości poletka na podstawie zmienności pojedynczej rośliny ziemniaka. Hod. Rośl., Biul. Branż., 6: 32-34.
• Martinov V. M., 1969. Zavisimosť točnosti polevych opytov ot kultur i prirodnych uslovij. Vest. Sel'sk. Choz. Nauki, 5: 93-97.
• Matheron G. 1971. The theory of regionalized variables and its applications. Cahiers du Centre de Morphologie Mathématique, Fointainbleau, No.5.
• Mercer W. B., Hall A. D. 1911. The experimental error of field trials. J. Agric. Sci., 4: 107-132.
• Nawrocki Z. 1967. Teoria i praktyka doświadczenia rolniczego. PWRiL, Warszawa.
• Nonnecke I. L. 1960. Precision of field experiments with vegetable crops as influenced by block and plot size and shape. II. Canning peas. Can. J. Plant Sci., 40: 396-404.
• Pearce S. C. 1976. An examination of Fairfield Smith's law of environmental variation. J. Agric. Sci. Camb., 87: 21-24.
• Pearce S.C. 1983. The agricultural field experiment. John Wiley & Sons, New York.
• Perrier E. R., Wilding L. P. 1986. An evaluation of computational methods for field uniformity studies. Advances in Agronomy, 39: 265-312.
• Piech M. 1966. Wprowadzenie doświadczeń łanowych do systemu oceny odmian. Post. Nauk Rol., 6: 21-24.
• Pilarczyk W. 1988. Planowanie i analiza doświadczeń. Teoria i praktyka. Wiadomości Odmianoznawcze, 6: 79-84.
• Rabe C., Thomas E. 1983. Die Bestimmung optimaler Teilstückgrößen und Wiederholungszahlen für den Landwirtschaftlichen Feldversuch. Archiv fur Gartenbau, 31: 317-331.
• Rejman S., Szczepański K. 1977/1978. Wielkość i kształt poletka w polowych doświadczeniach z truskawkami. Pr. Inst. Sad. i Kwiac., 20: 264-286.
• Schuster W., Bretschneider-Herman N., Zschoche K. H. 1984. Untersuchungen zur Feldversuchstechnik von Winterraps. Versuche zur Teilstückgröße, Teilstückform und zur Zahl der Wiederholungen. J. Agron. Crop Sci., 153: 446-459.
• Smith H. F. 1938. An empirical law describing heterogeneity in agricultural crops. J. Agric. Sci., 3: 1-23.
• Stroup W. W., Baenzinger R. S., Mulitze D. K. 1994. Removing spatial variation from wheat yield trials: a comparison of methods. Crop Sci., 86: 62-66.
• Swallow W. H., Wehner T. C. 1986. Optimum plot size determination and its application to cucumber yield trials. Euphytica 35: 421-432.
• Thomas H. L. Abou-El-Fittouch H. A. 1968. Optimum plot size and number of replications for estimating forage yield and moisture percentage. Agron. J., 60(5): 549-550.
• Trangmar B. B, Yost R.S., Uehara G. 1985. Application of geostatistics to spatial studies of soil properties. Advances in Agronomy, 38: 45-94.
• Trangmar B. B., Yost R. S., Wade M. K., Uehara G., Sudjadi M. 1987. Spatial variation of soil properties and rice yield on recently cleared land. Soil. Sci. Soc. Am. J., 51: 668-674.
• Trętowski J. 1971. Zagadnienie wielkości poletka doświadczalnego w świetle badań. Biul. Inst. Ziemn., 8: 107-115.
• Trętowski J. 1975. Wielkość jednostek doświadczalnych w różnych układach polowych eksperymentów ziemniaczanych. PWRiL, Poznań.
• Trętowski J., Wójcik A. R. 1988. Metodyka doświadczeń rolniczych. WSRP Siedlce.
• Usowicz B., Baranowski P., Kossowski J. 1995. Spatial distribution of some physical quantities characterizing soil structure state in cultivated fields. Polish Journal of Soil Science XXVIII(l): 19-27.
• Vieira S. R., Nielsen D. R., Biggar J. W. 1981. Spatial variability of field-measured infiltration rate. Soil. Sci. Soc. Am. J., 45:1040-1048.+
• Vieira S. R., Hatfield J. L., Nielsen D.R., Biggar J. W. 1983. Geostatistical theory and application to variety of some agronomical properties. Hilgardia, 51(3): 1-75.
• Walewski R. 1971. Wielkość powierzchni próbnej do oceny plonu pastwiska. Rocz. Nauk. Roln., s.F, 78: 151-161.
• Weber C. R., Horner T. W. 1957. Estimates of optimum plot size and shape for measuring yield and chemical characters in soybeans. Agron. J., 444-449.
• Webster R. 1985. Quantitative spatial analysis of soil in the field. Adv. in Soil Sci., 3: 1-70.
• Wilding L. P., Drees L. R. 1983. Pedogenesis and soil taksonomy. I. Concepts and interactions. Elsevier, Amsterdam.
• Załęski E. 1927. Metodyka doświadczeń rolniczych. Wydawnictwo Rozpraw Biologicznych, 1, Lwów.
• Zaremba W. 1986. Energetyka w systemie eksploatacji sprzętu rolniczego. PWRiL, Warszawa.
• Zhang R., Warrick A. W., Myers D. E. 1990, Variance as a function of sample support size. Math. Geol., 22: 107-121.
• Zhang R., Warrick A. W., Myers D. E. 1994. Heterogeneity, plot shape effect and optimum plot size. Geoderma, 62: 183-197.
• Zimmerman D. L., Harville D. A. 1991. A random field approach to the analysis of field-plot experiments and other spatial experiments. Biometrics, 47: 223-239.
• Zuhlke T. Z., Gritton E. T. 1969. Optimum plot size and shape estimates for pea yield trials. Agron. J., 61: 905-908.
• Yost R. S., Uehara G., Fox R. L. 1982. Geostatistical analysis of soil chemical properties of large land areas. I. Semi-variograms. Soil Sci. Soc. Am.J., 46: 1028-1032.