Принцип единственного логического различия

Пригодность опыта

Пригодность опыта – это соответствие условий его проведения (характеристик земельного участка, посевного и посадочного материала, агротехники и других условий) задачам опыта.

ПРИМЕРЫ.

1. Например, под опыт на лесном питомнике выбраны типичные почва, подпочва, уровень грунтовых вод, склон и др. Цель опыта изучить влияние доз азотно-фосфорно-калийных удобрений от 30 до 150 кг/га на рост и развитие сеянцев. Предположим ситуацию, когда на всем участке в предыдущий год было внесено более 150 кг/га азота, фосфора и калия. Очевидно, такой участок не пригоден для данного опыта, так как максимальные дозы удобрений в опыте меньше тех, которые уже внесены. На таком высоком агрофоне может не проявиться эффективность изучаемых доз удобрений, и вывод из результатов опыта может дезориентировать исследователя и сделать опыт не пригодным.

2. Для выявления влияния глубины обработки почвы на рост и развитие культур сосны обыкновенной (или ели, лиственницы, дуба и т.д.) можно поставить опыт, обработав соответствующие части поля на глубину 5, 10, 15, 20, 25, 30 см (планируют максимальную глубину вспашки 30 см.). В качестве контроля можно ввести совершенно не обработанный участок (глубина обработки равна 0 см). Однако если в предыдущий год весь участок, отведенный под культуры, был вспахан на глубину 40 см или более, или если он (участок) обрабатывался на такую глубину в течение нескольких лет (старопахотные земли), то нам не удастся зафиксировать разницу в результатах вспашки на разную глубину. Мы получим одинаковые результаты на всех делянках, включая контроль. Очевидно, такой участок также не пригоден для данного опыта. Участок, выбираемый под опыт, должен иметь глубину обработки не большую, чем запланировано учитывать в опыте в целом, а при выявлении влияния различной глубины контролем (участком без воздействия фактора в установленных границах) должен выступать участок, глубина предварительной обработки почвы которого не больше, чем минимальный испытываемый вариант глубины обработки.

3. Если предполагается изучать дозы пестицидов – инсектицидов, гербицидов, фунгицидов и др., то для опытов пригодны участки, где дозы препаратов, внесенных в предыдущий год, были бы не выше тех, которые планируются в опыте. При этом условия внесения должны быть такими, чтобы препарат не сдувался ветром на соседние делянки, не попадал на листовую поверхность сеянцев или саженцев и не вызывал ожог, т.е. вносить следует в безветренную, тихую нежаркую погоду.

Пригодным и однородным должен быть посевной и посадочный материал. Семена должны иметь одинаковую всхожесть и энергию прорастания, чистоту и массу 1000 шт., одинаковы сроки хранения и т. п. Сеянцы и саженцы должны характеризоваться одинаковым развитием как наземной части, так и корневых систем, иметь одинаковое происхождение (либо семенное, либо вегетативное), одинаковый возраст, должны быть выращены по одинаковой технологии (с открытой корневой системой или с защищенной корневой системой). При наличии действующих стандартов они должны быть стандартными. В опыте следует обеспечить идентичность породного состава и состава форм и сортов: не следует делать выводы о пригодности той или иной технологии для выращивания посадочного материала пихты сибирской, если опыт проводился на сеянцах сосны обыкновенной.

(ОСТ 56-74-96. Плантации Лесосеменные основных лесообразующих пород. Основные требования. – М.: Типография № 9 Комитета Российской Федерации по печати, 1996. – 25 с.).

ПРИМЕР:

Пусть требуется выявить оптимальные схемы размещения сосны обыкновенной (или же лиственницы сибирской, ели и пр.) на плантациях – в плантационных культурах в широком смысле или вообще.

Плантационные культуры ели созданы в Ковернинском и Городецком лесхозах Нижегородской области. Их исследованием занимаются аспирантки кафедры лесных культур Нижегородской ГСХА Баева Анна Владимировна (2005), Бокова Вера Владимировна (2007).

Изучать таксационные показатели сосны на плантациях следует только с учетом особенностей размещения растений на них. Необходимо учесть степень обеспеченности освещением – освещенность кроны, его влияние на характер развития растений (в частности их крон и стволов), целевое назначение каждой из плантаций (что именно на ней будет производиться).

На лесосеменных плантациях важно обеспечить выращивание растений в условиях полного освещения – в условиях свободного стояния – что в свою очередь сопоставимо с произрастанием растений не в насаждении, а на свободе. Важно обеспечить максимальную протяженность кроны и её начало от самой поверхности земли, небольшую высоту (для доступности генеративного яруса кроны для сбора шишек), что вызывает в ряде случаев применение уходов за кроной, направленных на сдерживание роста в высоту и максимальное развитие боковых побегов, что приводит к повышенной сучковатости. Качество древесины при таком выращивании будет невысоко, но цель создания ЛСП не получение древесины, а получение ежегодных обильных и доступных для заготовки урожаев семян заданного качества. В этой связи необходимым условием выращивания растений на ЛСП является исключение бокового отенения, что достигается предоставлением растениям больших площадей питания (ОСТ - ОСТ 56-74-96, 1996) со значительным шагом посадки и широкими междурядьями. Экологическим оптимумом в этом случае будет полное освещение, а технологическим оптимумом – размещение с параметрами 8 × 8 или 10 × 10 м. То есть оптимально около 100 шт. на 1 га. Такие плантации в Нижегородской области созданы в ГБУ НО «Семеновский спецсемелесхоз», в Арзамасском лесхозе, Вачском лесхозе, Волжском и ряде других. Теперь они называются ГП НО или ГУ НО или являются районными или межрайонными лесничествами.

На промышленных плантациях, созданных с целью получения деловой древесины (тех или иных сортиментов), важно обеспечить максимальную степень очищенности ствола от сучьев, максимальную высоту ствола, его минимальную сбежистость и т.п. Такие характеристики ствола можно получить только при выращивании сосны обыкновенной в условиях постоянного бокового освещения – «подгона», которое и приводит к усилению темпов роста по высоте, очищению ствола от сучьев, минимальной сбежистости. Для этого первоначально размещают на 1 га 3 – 4 тыс. шт., а в 13 лет проводят первое изреживание. Рубку проводят постепенно в 3 этапа, оставляя в конечном этапе 600 шт./га. При этом постоянно поддерживается боковое отенение. И на таких плантациях рекомендуют уход за кроной, но он направлен в противоположную сторону: на удаление боковых ветвей на уменьшение протяженности кроны по стволу для усиления прироста по высоте и на снижение сбежистости и сучковатости ствола.

Плантации «новогодних елей» также создают из сосны обыкновенной, но здесь совершено иные задачи выращивания растений, другими будут схемы размещения, режимы ухода, эксплуатационный возраст или возраст «главной рубки», выпускаемая товарная продукция и пр.

Иллюстрация из учебников «Лесоводство», показывающая разный характер формирования ствола у сосны, выросшей «на свободе» в условиях достаточного освещения, и у сосны, выросшей в насаждении (подразумевается в сомкнутом насаждении при полном боковом отенении). Таксационные показатели (высота и диметр ствола, его сбежистость и видовое число), а также протяженность и диаметр кроны, или очищаемость ствола от сучьев будут существенно различными.

Плантации ели сибирской (или европейской) на балансы, созданные в Ковернинском, Городецком и ряде других лесхозов Нижегородской области в 80-е годы прошлого столетия, заложены по совсем иной схеме, чем следует закладывать плантации новогодних елей из той же породы или лесосеменные плантации. Цель создания каждого из этих трех типов промышленных плантаций ели различна. Различны и схемы размещения растений на плантациях, площади питания, режимы агротехнических и лесоводственных уходов.

Примечания:

Добавить сведения о схемах первоначального размещения посадочных мест и о площадях питания на одно растение.

Сообщить о наличии подобных плантаций в Городецком, Ковернинском и других лесхозах. Добавить сканер фотографии из работы А.В, Чишкиной, добавить сканер фотографии из работы В.В. Боковой. Осуществить согласование с текстом лекций по плантационным культурам. Добавить материал из «Лесного плана», в том числе из его «словарного блока»

Принцип единственного логического различия

Принцип единственного логического различия означает, что в опыте можно изменять (варьировать) лишь тот фактор, который изучают, при строгом постоянстве всех других не изучаемых факторов и условий.

ПРИМЕРЫ.

1. При изучении влияния норм высева лесных семян на выход стандартного посадочного материала с единицы продуцирующей площади питомника в опыте можно менять только количество семян на единицу площади; все остальные условия опыта (субстраты или почва, агротехника, способы подготовки семян к посеву, сроки посева и глубина заделки семян, режимы отенения и мульчирования и т.д.) должны быть одинаковыми во всех его вариантах и повторностях. При этом в вариантах варьируются только нормы высева.

2. При изучении влияния длины черенков (равно как и диаметра) на их укореняемость в опыте допустимо изменение только длины черенков. Остальные условия: параметры черенков (диаметр, степень одревеснения побегов, наличие или отсутствие верхушечных почек и др.), режимы предпосадочной стимуляции и послепосадочного выращивания, сроки и способы заготовки должны быть идентичными. Не следует делать выводы и заключения по опыту, проведенному в теплицах с автоматизированным регулирование параметров среды и оптимальным субстратом, для укоренения черенков в открытом грунте.

3. При изучении влияния глубины и сроков механизированной обработки междурядий лесных культур (плантаций, защитных лесных полос и т.п.) равно как и при изучении доз либо сроков внесения удобрений допустимо изменять – варьировать в вариантах – только изучаемый показатель. Остальные условия опыта: ширина междурядий и шаг посадки, возраст и происхождение сеянцев или саженцев, схемы смешения и состав культур и др. должны быть неизменны.

4. При изучении влияния происхождения семян на динамику их прорастания в опыте вариантами, в которых изменяются – варьируются – изучаемые свойства, могут выступать только семена данной породы различающиеся по своему происхождению. Все остальные условия опыта: режимы проращивания (в аппаратах или в чашках Петри, на свету или в темноте, температурный фон и др.), способы подготовки к посеву – проращиванию – (стратификация или гидротермическая обработка, воздействие лучами лазера или ЭПКР и т.), сроки и условия хранения семян должны быть идентичными и стабильными в границах всего эксперимента.

5. Значительно сложнее обеспечить принцип единственного логического различия в опытах по изучению совместного влияния двух и более факторов на изучаемый показатель. Например, при изучении совместного влияния и длины и диаметра черенков на их укореняемость в качестве варианта опыта будет выступать каждое сочетание конкретной длины черенка с конкретным его диаметром. Именно эти сочетания и будут варьироваться. Остальные же условия, как было отмечено нами ранее, должны оставаться неизменными.

Следует отметить, что соблюдение принципа единственного логического различия является одним из необходимых условий проведения любого опыта.

Добавления:

Построение опыта по изучению морфометрических признаков на ЛСП

(по материалам научной работы Бессчетновой Н.Н.).

При выполнении сравнительной оценки плюсовых деревьев сосны обыкновенной, размещенных в архивах клонов и на лесосеменных плантациях необходимо обеспечить, чтобы исследуемые плюсовые деревья различались только спецификой своих генотипов. Для обеспечения этого условия кафедрой лесных культур Нижегородской ГСХА опыт проводился в условиях выровненного экофона.

Кроме того, с известной степенью допустимости принимали условие, согласно которому различия между клоновыми группами вызваны только разницей в их генетической природе, поскольку каждый клон в пределах отдельного земельного участка (на ЛСП, а также в архивах) представлен не менее, чем 10-кратной повторностью по такой схеме смешения, при которой все клоны обладают одинаковой площадью питания, размещены равномерно и случайно относительно какой либо выбранной точки участка. То есть влияние факторов среды на проявление различий между клонами будет сведено к минимуму (в идеале – исключено). Кроме того, в соответствии с правилами выбора места под ЛСП, участок должен быть «выровненным» по своим экологическим характеристикам: должны быть удалены крупные камни или пни, выровнены микроповышения и микропонижения, порождающие в конечном итоге пестроту почвенных характеристик. Это опять таки минимизирует роль факторов среды в формировании различий между клонами. В такой ситуации применение однофакторного дисперсионного анализа для вычисления показателей силы влияния организованного фактора как коэффициентов наследуемости в широком смысле (Плохинский, 1964) будет вполне оправдано.

Важным аспектом такого сравнения является выращивание сеянцев в однотипных условиях. В наших исследованиях (Бессчетнова, 2006; 2011; 2016) это обеспечивалось соблюдением ряда условий их организации.

Выравненность условий произрастания семенников может быть признана по следующим соображениям. Все сравниваемые клоны размещались в границах одного участка, что исключало существенные различия в почвенных условиях. Их однородность обеспечивалась и единой агротехникой обработки почвы на всех этапах создания и формирования плантации. Поверхность участка ровная с однородным слабым уклоном, что нивелировало перераспределяющую функцию рельефа в отношении потока солнечной энергии, осадков, ветра и пр. Достижение таких характеристик рельефа участка обеспечено с одной стороны выбором именно такого участка местности, а с другой – механическим выравниванием микро-повышений и микро-понижений в процессе основной обработки почвы. Клоны каждого плюсового дерева представлены на участке в многократной повторности, что минимизировало влияние случайных факторов, а схема их размещения и смешения такова, что обеспечивает реализацию принципа рендомизации – место каждого дерева каждого клона на участке случайно, и ни одному из клонов не было заведомо предоставлено каких-либо преимуществ в условиях произрастания. Схема многократной повторности предусматривала максимальную равномерность распределения растений, относящихся к одному клону, по поверхности участка, что обеспечило наличие в каждой части участка, а, следовательно, в каждой из возможных микроразностей условий произрастания, представителя каждого клона, и нивелировало эффект влияния микроразностей на формирование фенотипических различия между ними. Принятая схема смешения клонов обусловливала то, что в целом на участке каждый из них, будучи представленным некоторым набором деревьев, получал возможность непосредственного контакта с максимально возможным числом представителей всех других клонов; это в свою очередь означает то, что каждая из клоновых групп имеет равные шансы на реализацию экологических ресурсов участка и условия опыления. Все клоновые репродукции изначально были представлены однородным одновозрастным посадочным материалом одинакового происхождения, режим сортировки и отбраковки которого был направлен на исключение из числа высаживаемых растений саженцев с отклонениями от стандартизированных параметров, на формирование предельно однородного по своим размерам и состоянию посадочного материала. Растения на плантации получали уход по единой схеме в течение всего периода выращивания, а собранный с них семенной материал высевался в контейнеры одинаковой емкости и конструкции с одинаковым субстратом, после чего выращивался в одинаковых условиях в пределах одной теплицы. Режимы извлечения семян из шишек, условия хранения и предпосевной подготовки также были одинаковыми.

Соблюдением перечисленных условий достигается реализация принципа единственного логического различия, которое принималось как различие только в происхождении сравниваемых плюсовых деревьев (в частности их семенных потомств), т.е. как различие их генотипов (Бессчетнова, 2006, 2007, 2008).

Возможность комплексной селекционной оценки наличия и степени выраженности генотипических различий между сравниваемыми образцами основана на принятии условия, согласно которому все многомерные объекты сформировали каждый из своих признаки в одинаковых условиях, исключающих влияние последних на формирование собственно различий признаков и свойств самих объектов.. В нашем случае возможность такого существования объектов была реализована размещением их на выровненном экофоне. Выравненность условий произрастания может быть признана по следующим соображениям:

- все сравниваемые клоновые репродукции размещались в границах одного участка, что само по себе исключало наличие существенных различий в почвенных условиях и условиях рельефа;

- поверхность участка ровная с однородным слабым уклоном, что позволяет исключить влияние перераспределяющей функции рельефа на распределение потока солнечной энергии, осадков, ветра и пр.; достижение таких характеристик рельефа участка обеспечено с одной стороны выбором именно такого участка местности, а с другой – механическим выравниванием микроповышений и микропонижений в процессе первичной обработки почвы;

- почвы в пределах участка однородны, что подтверждено результатами почвенного анализа; однородность почвенных характеристик была обеспечена и применяемой агротехникой её обработки на всех этапах создания и формирования плантации;

- весь участок, отведенный под лесосеменную плантацию, относился к одной категории площадей лесокультурного фонда с однородными экологическими характеристиками;

- клоновые репродукции каждого плюсового дерева представлены на участке в многократной повторности, что исключает влияние случайных факторов;

- схема размещения и смешения клонов на участке такова, что обеспечивает реализацию принципа рендомизации – место каждого дерева каждого клона на участке случайно, и ни одному из клонов не было заведомо предоставлено каких-либо преимуществ в условиях произрастания;

- схема многократной повторности предусматривает реализацию принципа максимально возможной равномерности распределения растений, относящихся к одному клону, по поверхности участка, что обеспечило наличие в каждой части участка, а, следовательно, в каждой из возможных микроразностей условий произрастания, представителя каждого клона, и влияние микроразностей на различия между клоновыми группами будет нивелировано;

- схема смешения клонов предусматривает то, что в целом на участке каждый из них, будучи представленным некоторым набором деревьев, получает возможность непосредственного контакта с максимально возможным числом представителей всех других клонов; это в свою очередь означает то, что каждая из клоновых групп имеет равные шансы на реализацию экологических ресурсов участка;

- все клоновые репродукции изначально были представлены однородным одновозрастным посадочным материалом одинакового происхождения, режим сортировки и отбраковки которого был направлен на исключение из числа высаживаемых растений саженцев с отклонениями от стандартизированных параметров, на формирование предельно однородного по своим размерам и состоянию посадочного материала;

- за высаженными растениями осуществлялся одинаковый уход по единой схеме в течение всего периода выращивания.

Соблюдением перечисленных условий достигается реализация принципа единственного логического различия, которое принимается как различие только в происхождении сравниваемых плюсовых деревьев (их клоновых потомств), т.е. как различие их генотипов (Бессчетнова, 2004).

Построение опыта по изучению посевных качеств и динамики прорастания семян различного происхождения (Бессчетнова, 2005, 2006). Согласно требованиям ГОСТ 13056.6

ПРИМЕР:

Опыт по изучению влияния различных стимуляторов роста на посевные качества семян предусматривал то, что сравниваемые между собой варианты различались только

Параметры сеянцев. Одновременно оценивали однолетние (одновозрастные) сеянцы, выращенные в одинаковых условиях: однотипные контейнеры и субстрат, единый режим поливов, подкормок, температуры, влажности, освещенности и пр., что обеспечиволось выращиванием в одной теплице. По завершению вегетационного периода (все сеянцы достигли своего сезонного максимума в развитии и по данному критерию оценки находятся в одинаковом состоянии) фиксировалась высота надземной части (линейкой с точностью до 1мм) и диаметр корневой шейки (штангенциркулем с точностью до 0,1 мм). Контролем служили сеянцы, выращенные в тех же условиях из семян, собранных в нормальном насаждении (Указания…, 2000). Эталоном сравнения сеянцев, происходящих из нормальных насаждений разных лесхозов, служили сеянцы, выращенные в тех же условиях, что и вышеуазанные, из семян, заготовленных на ЛСП № 5 Семеновского лесхоза. Сеянцы всех вариантов, контроля и эталона выращены из семян одного года заготовки.