Уровни, виды и методы научных исследований

Уровни, виды и методы научных исследований

1. Уровни и виды исследований

Один из способов получения новых данных - научное исследование: процесс изучения конкретного объекта, явления или предмета с целью выявления закономерности их возникновения и развития, а также преобразования в интересах общества.

Общая задача каждого научного исследования - познание законов природы, поиск путей и средств их использования в практической деятельности. Все исследования ведутся на трех взаимосвязанных уровнях: экспериментальном, теоретическом и описательно-обобщающем.

На экспериментальном уровне ставят эксперименты, накапливают факты, анализируют их, обобщают и делают практические выводы. Эксперименты на конкретных объектах называются физическими. Кроме них можно использовать и мысленные эксперименты, т.е. логическое рассуждение о том, как изменится явление, процесс, если изменить условия, которые не могут быть осуществлены в действительности по техническим или другим причинам. Все эксперименты являются источником теоретических представлений.

На теоретическом уровне синтезируются знания, формируются общие закономерности в определенной области знаний. Сам термин «теория» в переводе с греческого означает исследование. Теория представляет собой систему обобщенного знания, объяснение тех или иных сторон деятельности. Это мысленное отражение и воспроизведение действительности, в том числе и эксперимента. Поэтому результаты определенных экспериментов в обобщенном виде входят в определенную теорию. Критерии правильности научной теории - эксперимент и практика. Итак, теория используется для более глубокого понимания эксперимента, а эксперимент служит исходным материалом для создания теории. Однако теория не сводится к сумме данных эксперимента, она является качественно новой ступенью познания.

Так, в эксперименте установлена тесная корреляционная связь урожая яблони и числа плодовых почек, закладывающихся за год до будущего урожая. На основе анализа и обобщения этих результатов можно составить уравнения регрессии для расчета будущего урожая по числу плодовых почек. Это позволит создать теорию прогнозирования урожая, которая проверяется на практике.

Изучение потребления элементов питания овощными растениями дает возможность разработать теорию минерального питания.

На описательно-обобщающем уровне исследований описываются явления, происходящие в природе. Это наблюдения за ростом и развитием растений в зависимости от погоды, за прохождением фенологических фаз, морозостойкостью, засухоустойчивостью и т.д. Для подобных наблюдений не требуются эксперименты, исследователь регистрирует и обобщает лишь те явления и агрономические объекты, которые имеются в хозяйствах, не воздействуя на них.

В процессе исследований происходит познание материального мира путем наблюдений, накопления фактов и их осмысления. Познание ведется путем суждений и умозаключений. Суждение - форма мышления, с помощью которой утверждают либо отрицают что-либо. Умозаключение - мыслительная операция, с помощью которой из связанных между собой последовательных суждений выводят новые знания. Например, известно, что плоды яблони зимних сроков созревания сохраняются зимой лучше, чем плоды осенних сроков созревания, и что Джонатан относится к сортам зимних сроков созревания. Отсюда можно заключить, что плоды сорта Джонатан будут хорошо храниться зимой. Аналогично можно делать умозаключения и по другим взаимосвязанным суждениям в плодоводстве, овощеводстве, виноградстве и других науках.

Виды исследований в зависимости от цели - познавательной или практической - подразделяют на фундаментальные и прикладные. Это деление условно, т.к. на определенных этапах фундаментальные исследования могут переходить в прикладные, и наоборот, что свидетельствует о взаимосвязи научного познания с практикой.

Фундаментальные исследования направлены на изучение явлений и законов природы, на расширение знаний об окружающем мире. В результате таких исследований создаются законченные научные работы, которые могут быть использованы в определенной отрасли, например в отраслях агрономии - садоводстве, ягодоводстве, овощеводстве, или же конкретно для семечковых, косточковых или бахчевых культур. Эти результаты используют для разработки технологий выращивания определенных культур.

При изучений новых явлений фундаментальные исследования часто ведутся на грани известного и неизвестного, они обладают наибольшей степенью неопределенности и поэтому требуют от исследователя большого напряжения ума и интуиции.

К фундаментальным исследования относится также свободное теоретическое исследование, которое возглавляют и проводят на основании своих идей крупные ученые. Руководитель проблемы предварительно формулирует теорию проблемы.

Прикладные исследования в плодоводстве и овощеводстве направлены на изучение факторов жизни растений и закономерностей связи между растение и средой, на создание перспективных сортов и подвоев, разработку эффективных приемов повышения урожая и качества продукции. Так, при изучении теплового режима плодовых растений установлено, что персик более теплолюбив, чем вишня, поэтому растения персика высаживают на более теплых склонах. Изучение биологии капусты показало, что эта культура очень требовательна к влажности почвы, поэтому ее выращивают при более высоких нормах полива. Если новая сортоподвойная комбинация яблони оказывается более перспективной, ее используют в новых интенсивных насаждениях.

Конечная цель всех прикладных исследований - внедрение их результатов в практику. Разновидностью прикладных исследований являются поисковые исследования - поиск принципиально новых приемов возделывания плодовых и овощных культур, создание комплексноустойчивых сортов и т.д., а также опытно-конструкторская работа.

2. Методы исследований

Метод - это упорядоченная деятельность исследователя, направленная на получение новых знаний. Используемые методы подразделяют на всеобщие, общенаучные и конкретно-научные (специальные).

2.1 Всеобщий метод научного исследования

Всеобщий метод применяют на всех трех уровнях исследований: экспериментальном, теоретическом и описательно-обобщающем, это системный подход в науке.

Работая в любой области науки, изучая любой вопрос, исследователь обязательно использует всеобщий метод, который требует рассматривать явления, объекты, предметы и все результаты исследований в их связи, взаимодействии, взаимообусловленности; в движении и изменении; во времени и пространстве; как переход количественных изменений в качественные; как борьбу противоположностей, которая ведет к развитию.

Можно рассмотреть основные положения всеобщего метода на примере плодовых и овощных растений. Между почвой и растениями существует тесная связь, от которой зависят рост и продуктивность выращиваемой культуры. Плодовые и овощные растения, взаимодействуя с почвой и получая из нее питательные вещества, выделяют через корни различные соединения, оставляют в почве корневые остатки, пополняют почву органическим веществом. В этом заключается взаимосвязь почвы и растения.

Корни и надземные части растений изменяют длину, массу и форму. Эти изменения происходят во времени: появляются проростки, стебли, листья, цветки, плоды, ягоды. Изменяются растения и в пространстве: с одной стороны опытного участка они растут лучше, с другой - хуже из-за различного плодородия почвы.

Пример накопления количественных изменений у растений и их перехода в качественные: яблоня, создав определенную биомассу, на третий-четвертый год начинает цвести и образует плоды (новое качество).

Борьба противоположностей наблюдается в воздействии на растения атмосферных осадков, засухи, высоких и низких температур, дня и ночи. Эти и другие противоположности так сильно влияют на плодовые и овощные растения, что последние, изменяясь во времени, одновременно и развиваются.

Системный подход используют на всех уровнях и этапах научных исследований; он позволяет совершенствовать теорию и практику опытной работы.

2.2 Общенаучные методы

Эти методы широко используются в науке и включают: выдвижение рабочих гипотез, эксперимент, наблюдения, анализ, синтез, индукцию, абстрагирование, конкретизацию, проведение аналогии, моделирование, формализацию, создание теории.

Выдвижение рабочих гипотез. Гипотеза - научное предположение, предвидение новых явлений, процессов, закономерностей. Если гипотезы как новые предположения выдвигаются на основе уже известных знаний, то это будут обоснованные предположения. Например, каждый сорт плодовых, овощных и других культур имеет свои потенциальные урожайные возможности. Если сорт дает меньший урожай, то выдвигают рабочую гипотезу: возможно, недостаточен уровень минерального питания, и его следует повысить; режим влажности почвы не соответствует потребностям растений, и его надо изменить; необходимо увеличить число растений на гектаре и т.п. Каждую из этих гипотез выдвигают на основе того, что уже наблюдалось в практике. Если селекционеры предлагают новый сорт, то рабочая гипотеза о его перспективности выдвигается на основании характеристики этого сорта, которую дает госкомиссия по сортоиспытанию.

Кроме обоснованных гипотез иногда выдвигают и простые догадки, которые возникают на основе интуиции, профессионального чутья исследователя с большим опытом работы. Наиболее вероятные, правдоподобные гипотезы проверяют в эксперименте.

Эксперимент - это научно поставленный опыт, при котором явление вызывают искусственным путем или активно и направленно воздействуют на изучаемый объект и процессы. Исследователь ставит изучаемый объект в различные, заранее запланированные условия, и в этом заключается преимущество эксперимента. Существенно также, что изучаемые явления можно вызвать в любое время, не ожидая, пока они возникнут в природе: организовать полив, не ожидая дождя; с помощью удобрения восстановить питательный режим почвы, не ожидая, пока это произойдет естественным путем; обрезать деревья, не ожидая естественного самоизреживания ветвей и формирования кроны. Важно также, что в одном опыте можно искусственно вызвать не одно, а несколько явлений, расчленяя их в процессе проведения опыта и анализа результатов.

В эксперименте можно сравнивать не только отдельные элементы агротехники, но и целые технологии, например интенсивную технологию выращивания культур с обычной, которая применялась раньше.

Эксперимент (опыт) - это ведущий метод агрономических исследований. Чтобы выявить лучшие агроприемы или технологии возделывания той или иной культуры, используют наблюдение.

Наблюдение - внимательное изучение явлений эксперимента или природы, их количественная и качественная регистрация с целью установления лучших приемов повышения урожая и его качества.

Примеры наблюдений: определение даты распускания почек, цветения, завязывания плодов, роста побегов, листьев, созревания плодов, листопада и др. Наблюдают также за повреждением растений вредителями, поражением болезнями, морозо- и засухоустойчивостью, за динамикой питательного и водного режимов почвы, растений и т.п. Одно из главных наблюдений во всех экспериментах - учет урожая и его качества.

Все учеты и наблюдения необходимо проводить по методикам, соответствующим стандартам, пользуясь при этом приборами (весы, термометры, колориметры и др.), которые прошли проверку и контроль инспекции, подтвержденный актом.

Наблюдения за явлениями природы включают учет атмосферных осадков, температур воздуха и почвы, влажности воздуха, числа солнечных дней, дат наступления первых заморозков осенью и последних весной, начала вегетации и цветения, их конца и т.д. В результате таких наблюдений можно сделать ценные выводы о пригодности тех или иных пород и сортов для новых зон, о возможности агроклиматического районирования плодовых, овощных культур, цветочно-декоративных растений и винограда.

Анализ - мысленное или практическое расчленение предмета исследования на составные части для более детального его изучения. Так, весь опыт расчленяют на повторности, каждую повторность - на опытные делянки. Растения расчленяют на отдельные органы: корни, побеги, листья, цветки, плоды, которые анализируют раздельно. В плодах определяют содержание сахаров, кислот, витаминов и т.д. Анализ как метод исследования используют только в соединении с синтезом.

Синтез - это объединение расчлененных и проанализированных частей в единое целое для более полных выводов и обобщений. Проанализировав данные по каждой повторности, исследователь выводит средние значения по каждому варианту, т.е. объединяет делянки с одинаковыми вариантами. Анализируя каждый вариант, он объединяет их в единый опыт, по которому делает выводы, обобщения и как конечный синтез - рекомендации производству. Таким образом, анализ и синтез, как диалектическое единство и противоположность, помогают лучше определить эффективность изучаемых агроприемов и явлений.

Индукция - это метод, с помощью которого рассуждения ведутся от фактов к конкретным выводам. Так, при увядании листьев делают вывод о недостатке влаги, при пожелтении - о нарушении минерального питания. Если в одном из вариантов опыта выявили самый высокий урожай и высокое качество плодов и ягод, то исследователь делает вывод о целесообразности внедрения этого варианта в производство. Это и есть использование метода индукции в исследованиях.

Дедукция - метод рассуждений от общих положений к выводам. Например, цветные рисунки листьев плодовых или других растений указывают на недостаток определенных элементов питания. Сравнение фактической окраски листьев с рисунками позволяет путем дедуктивного мышления прийти к выводу о недостатке конкретного элемента питания у определенных растений.

Второй пример. Имеются определители сортов плодовых культур или винограда. В саду или на винограднике встретился незнакомый сорт, который можно определить, также используя дедуктивное мышление.

Третий пример. Считается, что раствор тура укорачивает междоузлия плодовых растений, вызывая тем самым увеличение числа плодовых образований у семечковых культур. Отсюда вывод - опрыскивание раствором тура в определенных концентрациях может увеличивать число плодовых почек и повышать урожай.

Абстрагирование - это теоретическое обобщение опыта или мысленное выделение главного, самых существенных связей при отвлечении от всех остальных. Используют два типа абстрагирования: отождествление - для образования понятий о системе, о классах; изолирование - для выделения главного. Так, среди десятков вариантов опыта исследователь выделяет те, которые дают существенную прибавку урожая и улучшают его качество. Когда изучают образование органического вещества как результат сложных биохимических, физиологических и других процессов растения, осуществляемых с участием солнечной энергии, то, употребляя слово «фотосинтез», исследователь мысленно абстрагируется от второстепенных процессов и выделяет самое существенное в первичном создании органического вещества на Земле. Обобщение опыта почвоведения и растениеводства привело к созданию теории почвообразовательных процессов, обобщение науки и практики агрохимии и физиологии растений позволило путем абстрагирования создать теорию минерального питания.

Третий тип абстрагирования - абстракция идеализации. Это мысленное представление объектов или процессов, еще не существующих в реальном мире. При этом свойства мысленно изучаемого предмета или явления доводят до идеального значения. Например, хотят вывести сорт, комплексноустойчивый против всех болезней, вредителей, морозоустойчивый, засухоустойчивый, солеустойчивый, высокопродуктивный, с отличными качествами плодов. Абстракцию идеализации используют сначала для создания научной теории, а затем для осуществления ее на практике.

Конкретизация - метод исследования, с помощью которого от абстрактного переходят к конкретному. Выделив в создании органического вещества главный процесс - фотосинтез и познав его сущность, исследователь мысленно возвращается к конкретному растению, к его среде, рассматривает взаимодействие растения со всеми факторами жизни. Выделив путем абстрагирования минеральное питание как агрохимический процесс, исследователь мысленно возвращается ко всем остальным процессам, в результате которых создается урожай. Таким образом, методы абстрагирования и конкретизации весьма тесно связаны между собой, дополняют друг друга и должны использоваться исследователем наряду с такими методами, как анализ и синтез, индукция и дедукция.

Аналогия - метод познания неизвестных предметов и явлений на основании их сходства с известными. Например, в опыт вводят новый сорт яблони, о котором известно, что он по многим показателям аналогичен сорту Ренет Симиренко. Это значит, что новый сорт будет иметь такую же зимостойкость, устойчивость к болезням и вредителям, урожайность, такой же срок съема плодов, как и сорт Ренет Симиренко. Метод аналогии, основанный на сходстве предметов и явлений, составляет основу моделирования.

Моделирование - метод, который состоит в замене трудно изучаемого предмета или явления на специально созданной аналог, на удобную модель, которая потом исследуется. Для эффективности таких исследований каждая модель должна содержать существенные черты оригинала. Если модель сохраняет физическую природу оригинала, например модель почвы, растительной клетки, органа, то она является физической. Если модель физически не создается, а ее оригинал лишь описывается соответствующими уравнениями, то модель является математической. Например, математическое описание урожая конкретного сорта плодовых культур или винограда в зависимости от факторов жизни. Моделированием являются также составление схемы опыта, вычерчивание размера и формы делянки, изображение на плане метода размещения вариантов и т.д.

Формализация - метод изучения объектов при помощи отдельных элементов их форм, отражающих содержание объекта. Это может быть формула, описывающая объект.

Теория - метод, с помощью которого мысленно отражается и воспроизводится реальная действительность на основе данных практики и эксперимента. Это система взаимосвязанных знаний, позволяющая вскрывать основные закономерности развития изучаемого объекта с целью его преобразования в интересах человечества. Примеры теории как метода исследований: теория цикличности развития многолетних растений, теория обработки почвы, минерального питания растений и многие другие.

2.3 Специальные методы

В плодоводстве, овощеводстве, виноградстве и цветоводстве используют специальные методы исследований: биологические и математические. Объекты биологических методов - растения и почва. К числу биологических методов относятся лабораторный, вегетационный, лизиметрический, вегетационно-полевой, полевой, экспедиционный. Ценные результаты можно получить с помощью методов морфологического анализа и инверсии. Широко используют также физические и химические методы исследований, находит применение метод меченых атомов.

Лабораторный метод - это анализ растений и среды их обитания в лабораторной обстановке с целью:

1) изучения взаимодействия между растениями и условиями роста;

2) оценки качества урожая;

3) изучения обмена веществ растений;

4) изучения физических и микробиологических свойств почвы и т.д.

Анализируя растения и почву в определенных условиях среды, т.е. при определенных водном, температурном и воздушном режимах, освещенности, влажности, температуре и т.д., исследователь устанавливает их взаимосвязь, ибо растение влияет на среду так же, как и среда влияет на растение.

Изучая химический состав (содержание сахаров, кислот, витаминов, макро- и микроэлементов и т.д.) плодов, ягод и других органов растений, экспериментатор дает оценку эффективности тех или иных условий агротехники в опыте.

Лабораторный метод необходим при изучении обмена веществ растений. При этом от исследователя требуется не только качественное проведение лабораторных анализов, но и объективный анализ полученных данных, иначе возможны грубые ошибки.

Вегетационный метод - исследование растений, выращиваемых в специальных сосудах в вегетационных домиках, теплицах, оранжереях и т.д. при строго контролируемых условиях внешней среды (питательный, водный, воздушный, температурный режимы, освещенность и др.) с целью изучения влияния этих условий на рост растений, урожай и его качество. В зависимости от возраста растений используют сосуды объемом от 1 до 50л. Подробности постановки вегетационного опыта изложены в соответствующем разделе.

Лизиметрический метод - исследование растений и свойств почвы в поле с целью изучения передвижения и баланса влаги, а также питательного режима в очень больших сосудах - лизиметрах, которые периодически взвешивают.

В зависимости от задач опыта высота почвы в лизиметрах может быть от 25 см до 2...3 м, чаще всего 1,0...1,5 м. Лизиметр заполняют насыпной почвой, т.е. почвой, в которой нарушено естественное строение, или помещают в него монолит, вырезаны й из почвы по внутренним размерам лизиметра. В первом случае почву насыпают по горизонтам, просеивая ее, смешивая и уплотняя до естественного объема. Лизиметры могут быть заняты как растениями, так и черным паром.

Лизиметры необходимо размещать группами по темам исследований вблизи лабораторий для более удобного обслуживания и охраны и вкапывать в почву на уровень местности. Для сбора и изучения дренажных вод под лизиметрами оборудуют коридоры с освещением.

С помощью лизиметров изучают динамику влажности почвы и промывания атмосферных осадков, состав фильтрующихся вод, вымывание минеральных солей и удобрений, потери питательных веществ в процессе многолетнего удобрения, испарение влаги почвой и растением, баланс питательных веществ и влаги, водопроницаемость почвы и т.д.

Лизиметрические исследования не полностью приближены к полевым условиям, так как в лизиметрах почва снизу изолирована. Этот недостаток устраняется в вегетационно-полевом методе.

Вегетационно-полевой метод - выращивание растений в поле в металлических сосудах без дна (цилиндрах) с целью изучения эффективности удобрений; плодородия генетических горизонтов почвы; моделирования условий почвенной среды, метеорологических факторов и т.д.

Цилиндры высотой 50...100 см и более устанавливают в почву на 10 см выше уровня ее поверхности в той части сада, ягодника или овощного участка, где произрастает изучаемая культура или определенный сорт. При этом почва снизу находится в постоянном контакте с почвой естественного увлажнения и аэрации. Внутрь цилиндра высаживают растения. Согласно схеме опыта вносят на разную глубину различные дозы удобрений или известь, гипс и т.д., варьируя условия среды. В контрольных цилиндрах поддерживают условия, свойственные данной почве. Таким образом, исследования ведут в обстановке, близкой к естественной. Для изучения плодородия различных генетических горизонтов в цилиндры насыпают почву из определенных горизонтов, уплотняя и удобряя ее, как предусмотрено схемой опыта.

Наиболее полное представление о жизнедеятельности плодовых или овощных растений получают при использовании полевого метода.

Полевой метод - это исследование в саду или в поле на специально выделенном участке, плодородие почвы и история которого хорошо известны и одинаковы. Опыт повторяют на территории и по годам, его цель - установить влияние изучаемых агроприемов или сортов на урожай и качество продукции. Полевой опыт - завершающий этап агрономических исследований, лучшие его результаты могут внедряться в производство. Задачами полевого опыта могут быть подбор наиболее удобных конструкций садов и оптимальных площадей питания культур, выбор способа содержания почвы в садах и формирование кроны, изучение систем удобрения, обработки почвы и т.д. Полевые опыты имеют исключительное значение.

Экспедиционный метод - аще всего используют в плодоводстве и виноградстве. При обследовании насаждений в колхозах, совхозах и индивидуальных хозяйствах изучают рост и развитие растений, их урожай, устойчивость к болезням и вредителям, морозо-, засухоустойчивость и другие показатели продуктивности в зависимости от сорта и условий среды. Главное условие экспедиционных исследований - соблюдение правила единственного логического различия.

Основной учетной единицей служит пробная площадка из 400 плодовых растений, на которой выделяют по три типичных растения в каждой из трех групп: сильных, средних и слабых растений. Путем опроса специалистов, изучения документации хозяйств, а также обследование почв и насаждений изучают реакцию многолетних растений на почву, подпочву, уровень грунтовых вод, крутизну склона, его экспозицию, агротехнику. Основные учитываемые показатели: рост надземной части и корневой системы растений, отношение к болезням и вредителям, морозо- и засухоустойчивость, общее состояние, число плодовых образований и урожай в разрезе сортоподвойных комбинаций.

Метод морфологического анализа - изучение морфологических структур растения с целью выявления наиболее существенных для исследования органов и частей. Так, одна из задач диагностики минерального питания - нахождение органа, по которому можно наиболее объективно определять потребность растений в элементах питания. Для этого анализируют содержание диагностируемых элементов в органах и частях растений и устанавливают, в каком из органов оно наиболее тесно связано с продуктивностью растений, качеством урожая и нормами вносимых удобрений. Аналогично устанавливают, по каким главным морфологическим признакам определять вид и сорт плодовых, овощных, цветочных растений и винограда. Таким образом, метод морфологического анализа позволяет решать важнейшие вопросы растениеводства.

Инверсия - метод изучения объекта, явления под некоторым углом зрения или с точки зрения, противоположной той, с которой рассматривали раньше. Это нарушение обычного порядка рассмотрения объектов и явлений, соединение несовместимого, разделение неразделимого. Главное в методе инверсии - отказ от общепринятых взглядов и приемов исследования.

Например, возникла необходимость в разработке метода механизированного извлечения ядра ореха из скорлупы. При раскалывании и раздавливании снаружи, ядро крошится, засоряется скорлупой. Был использован метод инверсии: попытаться разрушить скорлупу изнутри сжатым воздухом. Орех прокалывают полой иглой, через которую внутрь скорлупы подают под давлением воздух. В результате скорлупа разлетается, а наколотое на иглу ядро подается на конвейер. Проблема была решена весьма эффективно, и метод успешно используется в производстве.

Примером использования метода инверсии сожжет служить обезвоживание, т.е. высушивание тканей для анализа путем вымораживания, а не воздействия высоких температур.

Физические и химические методы основаны на использовании физических приборов и химических анализов. Широко применяют метеорологические приборы, микроскопы, фотоэлектроколориметры, электровесы, радиоизотопную аппаратуру, фотоаппараты и т.д. Растения и почву исследуют с помощью агрохимических и биохимических анализов.

Метод меченых атомов - использование индикаторных доз изотопов для изучения процессов, протекающих в растениях и почве, в том числе таких, которые трудно или даже невозможно изучать обычными методами. Поведение изотопов в биологических системах идентично. Например, стабильный изотоп азота ¹⁵N поступает в корни растений, передвигается в них и подвергается биохимическим превращениям подобно стабильному азоту ¹⁴N, который является одним из элементов питания. Радиоактивный углерод ¹⁴С усваивается листьями, хлорофиллом так же, как и стабильный изотоп ¹²С, из которого строится органическое вещество растений. Для регистрации радиоактивных изотопов применяют радиометры и радиоавтографию, стабильных - масс-спектрометры.

Методы математической статистики используют для объективного планирования опытов, подготовки экспериментальных данных к обработке, для определения достоверности опыта и его точности, а также для выявления зависимости между учитываемыми в опыте показателями.

3. Требования к научному эксперименту

К эксперименту предъявляют следующие требования: типичность и пригодность, использование перспективных сортов и агротехники, соблюдение правила единственного логического различия, а также принципа целесообразности и оптимальности, учет, кроме урожая, и сопутствующих показателей, тщательное ведение необходимой документации, соблюдение достаточной точности, установление достоверности различий между вариантами, определение взаимосвязи между важнейшими показателями и др.

Типичность опыта. Опыты необходимо проводить в типичных для зоны, района и хозяйства условиях, на почвах, наиболее благоприятных для выращивания конкретных культур и распространенных в данной почвенно-климатической зоне, в данном административном районе или конкретном хозяйстве. Выполнение этого требования позволит дать рекомендации для всей территории, где размещаются типичные почвы. Однако если решается вопрос об улучшении других типов почв, об использовании неудобных крутых склонов, например для садов, то опыты ставят и в нетипичных условиях.

В опыте необходимо придерживаться типичной для зоны агротехники, рекомендованной научными учреждениями. Все работы в полевых опытах должны быть механизированы в соответствии с уровнем механизации в конкретном хозяйстве или районе. При этом желательно также, чтобы уровень механизации был перспективным, как и уровень всей агротехники.

Таким образом, в опыте необходимо выдержать типичность почв и подпочв, уровня грунтовых вод, склона, его экспозиции, агротехники и уровня механизации.

Пригодность опыта - это соответствие земельного участка, посадочного и посевного материала, а также агротехники задачам опыта. Например, под опыт выбраны типичные почва, подпочва, уровень грунтовых вод, склон. Цель опыта - изучить дозы азотно-фосфорно-калийных удобрений от 30 до 150 кг/га. А на все участке в предыдущий год было внесено более 150 кг/га азота, фосфора и калия. Очевидно, такой участок непригоден, так как максимальные дозы удобрений в опыте меньше тех, которые уже внесены. На таком высоком агрофоне может не проявиться эффективность изучаемых доз удобрений и выводы из опыта могут дезориентировать исследователя и обесценить опыт.

В опытах необходимо использовать не только районированные, но и перспективные сорта и пригодный посадочный и посевной материал. В производстве происходит постоянная замена сортов на новые, более урожайные и комплексноустойчивые к болезням, вредителям и неблагоприятным условиям окружающей среды. В связи с этим не следует брать в опыт сорт, который в ближайшие 2-3 года будет снят с производства и заменен более перспективным. В противном случае рекомендации исследователя могут оказаться бесполезными. Информацию о перспективных сортах можно получить на госсортоучастке и в госинспекции по сортоиспытанию, которая обслуживает определенную зону сельскохозяйственного производства.

Посевной и посадочный материал должен быть пригодным и однородным, т.е. иметь одинаковую всхожесть и чистоту семян, луковиц и клубней. Саженцы для всех вариантов и повторений опыта должны быть стандартными - с одинаково развитой как надземной, так и корневой системой.

Требование единственного логического различия означает, в опыте можно изменять лишь тот фактор, который изучают, при строгом постоянстве всех других неизучаемых факторов и условий. Например, в опыте, где изучают нормы высева семян овощных культур, можно изменить только число высеянных семян на единицу площади. Все остальные элементы агротехники должны быть одинаковыми на всех делянках опыта.

Принцип целесообразности и оптимальности. Известно, что растения разных сортов плодовых, ягодных, овощных и других культур имеют различные размеры из-за разной силы роста. Например, сорт яблони Джонатан имеет крону в 1,5-3 раза меньшую, чем Ренет Симиренко, все сорта деревьев на карликовых подвоях имеют габитус кроны в несколько раз меньший, чем на сильнорослых. Поэтому деревья и сорта с малогабаритной кроной высаживают производстве значительно гуще, чем сильнорослые. Шаблонно следуя правилу единственного различия, расстояния между деревьями в опытах как будто бы следует сделать одинаковыми для карликовых и сильнорослых деревьев. Но это будет противоречить здравому смыслу, идти вразрез с требованием оптимальной площади питания для сильнорослых и карликовых деревьев. Будет нарушен принцип целесообразности и оптимальности.

В опытах, кроме урожая, необходимо учитывать и другие сопутствующие показатели. Одна из главных задач опыта - не только выявить лучшие варианты, т.е. те, в которых получен наибольший урожай, но объяснить причины повышения урожая в одних вариантах и снижения в других. А это возможно лишь тогда, когда наряду с урожаем изучают и другие показатели - физические, химические, микробиологические свойства почвы, динамику роста надземной массы и корневой системы растения, содержание в плодах, ягодах и овощах витаминов, сахаров, кислот, белка и других веществ. В опытах с удобрениями желательно определять содержание элементов питания в растениях и почве, вынос питательных веществ растениями, коэффициент использования удобрений и т.д. Часто необходимую информацию об эффективности вариантов могут дать физиологические исследования, изучение анатомического строения тех или иных органов растений. В некоторых случаях не обойтись без использования метода меченых атомов и др.

Однако в каждом опыте следует изучать лишь те показатели, которые необходимы для более глубокого познания явлений и процессов, влияющих на конечные и главные показатели - урожай и его качество. Необоснованный учет других показателей может только создать дополнительные трудности, не внеся нового в результаты исследований.

В каждом опыте следует тщательно вести всю необходимую документацию. Одним из важнейших документов является план опыта, который включает научное обоснование темы исследований, схему опыта, метод размещения вариантов, методику учетов и наблюдений, календарный план выполнения работ.

Второй важный документ - первичные записи, которые ведутся непосредственно на месте проведения опыта в дневнике опытных работ. В хронологическом порядке отмечают не только все выполненные работы и результаты опытов, но и особенности погоды. Здесь же указывают методики, по которым выполнялись те или иные работы.

Главную книгу опыта (журнал опыта) ведут в лаборатории. В журнале записывают результаты всех исследований (переписывают из дневника). Для удобства записей разрабатывают соответствующие формы таблиц, где указывают схемы опыта, повторности, средние арифметические и другие данные.

В журналы лабораторного анализа заносят результаты анализов растений, почвы, качества урожая, математической обработки данных полевых исследований и лабораторных анализов.

Отчет о научно-исследовательской работе - это итог каждого опыта.

Необходимо снижать ошибки, повышая точность опыта. Точность опыта - это степень близости его результатов к истинному значению, к объективной реальности. О точности опыта судят по обратной величине, т.е. по ошибкам. Различают три основных вида ошибок: систематические, грубые и случайные.

Систематические ошибки - это постоянное завышение либо занижение результатов опыта под действием определенных факторов. Такими факторами могут быть закономерное изменение плодородия почвы в каком-то направлении, индивидуальное варьирование многолетних растений - плодовых, орехоплодных и ягодных, неисправность весов или других приборов и т.д. В связи с тем, что систематические ошибки однонаправленные (искажают результат в одном направлении), они не могут взаимно погашаться. По этой причине систематические ошибки влияют как на точность наблюдения над отдельными растениями, так и на средние арифметические по отдельным делянкам и вариантам. Уменьшить систематические ошибки можно путем правильного планирования, закладки и проведения опыта.

Грубые ошибки - это просчеты, промахи в работе. Например, можно неправильно записать массу урожая, ошибиться при снятии показаний прибора и т.д. Из-за грубых ошибок иногда приходится браковать отдельные повторения, делянки или даже весь опыт.

Случайные ошибки обусловлены неизвестными, непредвиденными факторами и поэтому неизбежны. Они появляются под влиянием случайного варьирования плодородия почвы или самих многолетних растений. Эти ошибки могут завышать или занижать результаты исследований (разнонаправлены).

Достоверность опыта. Опыт будет достоверным, если его схема логичная, правильная и факториальная (включает все варианты, необходимые для того, чтобы получить полный ответ на поставленные вопросы); методика исследований соответствует целям и задачам эксперимента; выбор объектов и условий исследований исходит из запросов производства.

Исследователю необходимо хорошо изучить смежные дисциплины. Исследователь, изучающий агротехнику определенной культуры, должен хорошо знать ее биологию, водный, воздушный, питательный режимы и физику почвы, ботанику и другие смежные дисциплины. Изучая эффективность удобрения, необходимо владеть основами почвоведения, агрохимии, биохимии, микробиологии, физической и коллоидной химии. Однако, прежде всего следует как можно лучше познакомиться с объектом своих исследований, получить полную информацию по исследуемым вопросам, а этого можно достичь детальным изучением литературы.