Планирование эксперимента непосредственно связано с конкретным исследованием, составной частью которого оно является.
Исследования осуществляют по плану и в определенной последовательности. На одном из этапов исследования планируют необходимые эксперименты, например полевые опыты.
Каждое исследование начинают с выбора темы, определения задач и объектов исследования. Затем изучают и делают критический анализ литературы по интересующим вопросам. Далее создают рабочую гипотезу (научное предвидение). В агрономии предвидят реакцию растений на изучаемые приемы агротехники и, конечно, влияние последних на урожайность. Предвидение не всегда подтверждается жизнью, практикой. Подтвердить гипотезу может только эксперимент (опыт), он или подтвердит ее, или отклонит, показав ее несостоятельность. С этой целью закладывают опыты и анализируют их результаты.
Исследование завершают внедрением в производство того нового, что изучалось и эффективность чего была подтверждена экспериментом, в сельском хозяйстве— полевым опытом.
Итак, функция эксперимента чрезвычайно важна, поэтому правильному планированию и осуществлению полевых опытов необходимо уделять большое внимание.
Спланировать эксперимент (полевой опыт) — это значит четко сформулировать его задачи, подобрать нужный объект исследования и земельный участок, разработать программу исследования, куда входят схема опыта, элементы методики полевого опыта, сопутствующие исследования и наблюдения с их методиками. Планирование завершается разработкой схематического плана опыта со всеми размерами.
Планирование опыта — творческая работа экспериментатора, требующая от него разносторонних знаний. От качества планирования во многом зависят результаты опыта и, следовательно, всего исследования. Плохо спланированный полевой опыт не даст полноценных ответов на поставленные вопросы.
Планирование начинают с четкой формулировки задач и выбора объекта исследования. Если они неконкретны, невозможно поставить опыт. Так, задача установить влияние обработок почвы на урожайность льна-долгунца неконкретна и поэтому неосуществима для любого полевого опыта. Наоборот, можно поставить полевой опыт, в задачу которого входит установить влияние числа боронований в предпосевной обработке почвы на урожайность и качество льнопродукции в колхозе имени Ленина Молоковского района Калининской области.
В качестве объекта исследования в этом опыте целесообразно взять районированный сорт льна-долгунца. Далее разрабатывают схему опыта.
Разработка схемы полевого опыта — ответственное дело. Надо выдержать принцип единственного различия, а для многофакторного опыта факториальность, то есть возможность иметь все комбинации факторов; правильно выбрать фон опыта (необходимые агротехнические условия); правильно подобрать контрольный вариант; правильно установить основной уровень (центр эксперимента) и единицы варьирования изучаемого фактора. Варианты подбирают так, чтобы получить разную урожайность с достоверными различиями. Максимальную урожайность запланировать в варианте при средней дозе изучаемого фактора, а более низкие — при минимальной и максимальной дозах фактора. Только в этом случае будет уверенность, что в опыте достигли максимальной урожайности.
Планирование схемы опыта многофакторных опытов сложнее, так как стремятся иметь схему со всеми возможными комбинациями факторов (полный факториальный эксперимент). Многофакторные опыты сложны для производства, особенно при изучении более двух факторов. Двухфакторные же опыты с небольшой градацией каждого фактора следует планировать и для опытов в производстве. Например, в опыте, в задачу которого входит установление оптимальной нормы посева семян какой-то культуры, испытание целесообразно осуществить на разных агрофонах, рассчитанных на получение разной урожайности. В таком опыте первый фактор — норма посева семян, второй — агрофон. Допустим, изучают три нормы посева семян на двух агрофонах. Тогда в опыте будет шесть вариантов (3X2=6). Опыт с шестью вариантами выполним в условиях производства, а по ценности он выше, чем однофакторный.
План полного факториального эксперимента представляют в виде таблицы, называемой матрицей планирования. Такая таблица представляет интерес для сложных многофакторных опытов.
После установления схемы опыта приступают к разработке элементов методики полевого опыта, но сначала подбирают участок под опыт. Надо знать его площадь, конфигурацию, размеры и конечно пестроту плодородия почвы.
Элементы методики полевого опыта разрабатывают, исходя из задач, схемы опыта, площади опытного участка, пестроты плодородия почвы, ожидаемого различия между вариантами по урожайности, от наличия технических возможностей, применяемых сельскохозяйственных машин и других показателей. В каждом конкретном случае выбирают оптимальный вариант по каждому элементу методики полевого опыта. Вычерчивают схематический план будущего опыта со всеми размерами. Вначале наносят общий контур опыта со всеми делянками, указывают дороги и защитные полосы. Проставляют размеры, обозначают номера повторений, делянок, а на делянках — номера вариантов (номер варианта — порядковый номер варианта в схеме опыта).
Параметры делянки устанавливают после того как определится ширина учетной части делянки. Ширину учетной и всей делянки согласовывают с шириной захвата почвообрабатывающих, посевных, уборочных и других машин, которые будут работать на опытном участке. После этого, выбрав наиболее приемлемую площадь учетной делянки (желательно, чтобы она была кратной площади гектара, что упростит подсчет урожайности), подсчитывают длину учетной части делянки, поделив площадь на ширину учетной делянки. Если к длине учетной делянки прибавить длину торцевых защиток, то определится длина делянки. Ширина делянки складывается из ширины учетной делянки и двух ее боковых защиток.
При планировании полевого опыта определяются также необходимые сопутствующие наблюдения и исследования. Представляют интерес только такие, которые своими результатами могут объяснить особенности роста и развития культурных растений, а также различия в урожайности. Объектами исследований могут быть, кроме культурных растений, почва, почвенная микрофлора, сорняки, факторы жизни, условия среды и др. Для каждого наблюдения и исследования подбирают или разрабатывают методику взятия среднего образца почвы, растений или других объектов и подбирают методы исследования.