اصطلاحات و تعاریف طرح آزمایش ها
1- علم
علم عبارت از کشف و شناخت حقایق و واقعیتهاست. برای کشف یک حقیقت، فرضیهای را براساس دانستههای پیشین در نظر گرفته و آزمایشی صورت میگیرد. اگر آزمایش به اثبات فرضیه انجامید میتوان قبول کرد که فرضیه صحیح میباشد. هرگاه فرضیهای چندین بار به اثبات رسد به صورت یک تئوری یا نظریه در میآید.
2- آزمایش
آزمایش به کلیه عملیاتی گفته میشود که برای رد یا قبول یا تکمیل فرضیهای به کار میرود. وجه تمایز یک آزمایش مقایسهای و یک آزمایش مطلق این است که در آزمایش مقایسهای دو یا چند مورد بررسی و مقایسه میشوند، در حالی که در آزمایش مطلق، بررسی فقط روی یک ماده (مثلاً یک واکنش شیمیایی) انجام میگیرد.
در طرحهای آزمایشی عموماً از آزمایشات مقایسهای، مانند مقایسه عملکرد سه واریته گندم، بهره گرفته میشود.
3- طرحهای آزمایشی
طرحهای آزمایشی، الگوهای ابداع شدهای هستند که برای انجام آزمایشات مقایسهای استفاده میشوند.
4- تیمار (رفتار)
هر یک از عواملی که برای مطالعه اثرشان بر روی صفت یا صفات مختلف، در یک آزمایش مورد مقایسه قرار میگیرند را تیمار (Treatment) نامند. مثلاً اگر بخواهیم مقادیر مختلف کود بر روی عملکرد ذرت را مقایسه کنیم هر مقدار کود، یک تیمار است و یا در مقایسه عملکرد سه واریته گندم، هر واریته گندم یک تیمار است. تیمار را واریانت (Variant) نیز نامند.
5- ماده آزمایشی
مقایسه تیمارها به کمک وسیله یا موجودی انجام میشود. موجود یا وسیله مورد نظر که تیمارها بر روی آن آزمایش میشوند را ماده آزمایشی نامند. مثلاً در مقایسه عملکرد چند واریته گندم، زمین مورد استفاده برای کشت واریتهها، ماده آزمایشی بوده و یا در بررسی اثر مقادیر مختلف کود بر روی عملکرد یک رقم ذرت، رقم ذرت ماده آزمایشی بوده و یا در بررسی اثر چند نوع سم بر روی آفت یک گونه گیاهی، آفت ماده آزمایشی خواهد بود.
6- واحد آزمایشی، کرت یا پلات
واحد آزمایشی کوچکترین قسمت از مواد آزمایشی است که در آن یک تیمار در یک تکرار، تحت آزمایش قرار میگیرد. مانند یک کرت (قطعه زمین) که در آن یک واریته گندم در آزمایش مقایسه عملکرد چند رقم گندم کشت میشود.
7- بلوک
به گروهی از واحدهای آزمایشی تحت تأثیر تیمارهای مختلف که در شرایط مشابهی تشکیل شده باشند، بلوک گویند. اگر در یک بلوک، کلیه تیمارهای مورد بررسی وجود داشته باشند، بلوک را کامل و در غیر این صورت ناقص نامند. تیمارهای متعلق به یک بلوک باید مورد عملیات آگروتکنیکی، آماری و.. مشابهی قرار گیرند. همچنین باید زمینی که یک بلوک را اشغال میکند حداکثر یکنواختی را داشته باشد.
8- دادهها و مشاهدات
اعداد و ارقام حاصل از آزمایش را که برای انجام محاسبات و آزمون فرضها مورد استفاده قرار میدهیم، دادهها و مشاهدات نامند.
مفاهیم کلی در سازمان دهی و قضاوت روی نتایج طرحهای آزمایشی
1- انواع تغییرات
پیش از اجرای یک آزمایش، باید طرح مربوطه تهیه شود. در این طرح نه تنها تیمارها یا روشهای مشاهده و اندازه گیری مورد توجه قرار میگیرند، بلکه برخی نکات نیز باید مورد توجه قرار بگیرند که عدم رعایت این نکات، سبب بروز نتایج نامفهوم و یا حتی نسبت این نتایج که ممکن است مربوط به عوامل نامعلوم باشند، به تیمارها خواهد شد. بطور کلی طرح آزمایشی خوب، طرحی است که در آن بتوان منبع تغییرات قابل کنترل (سیستماتیک) و غیر قابل کنترل (تصادفی) را از یکدیگر جدا کرد.
عوامل قابل کنترل که سبب تغییرات قابل کنترل میشوند، عبارتند از:
- عواملی که مطالعه آنها هدف آزمایش است (مانند تیمارها)
- عوامل ناشناخته دیگر که قادرند روی نتایج تأثیر داشته باشند، ولی طوری در آزمایش کنترل میشوند که بتوان اثر آنها را به هنگام قضاوت در مورد نتایج، محاسبه نمود (مانند بلوک)
عوامل غیر قابل کنترل
عوامل غیر قابل کنترل که تغییرات تصادفی از آنها ناشی میگردند، به عوامل تصادفی موسوم هستند. این تغییرات از سه دسته زیر تشکیل میشوند:
الف- تغییرات مربوط به محیط – در این قسمت غیر یکنواختی خاک و عوامل آب و هوایی مورد بررسی قرار میگیرند:
1- خاک و موجودات خاکزی:
نامتجانس بودن خاک زراعی از نظر ترکیبات خاک و موجودات زنده، در هر نقطه از آن نسبت به سایر نقاط، میسر است. این عدم تجانس که بر حاصلخیزی خاک موثر است، علاوه بر عوامل دائمی مانند ماهیت فیزیکوشیمیایی خاک، ناشی از یک و یا ترکیبی از عوامل موقتی و تصادفی زیر است:
- شیب و روش کشت
- مسیر جوی آب و فاصله بین کرتها در کشت قبلی
- شخم نامرتب
- توزیع غیریکنواخت علفهای هرز و حشرات و باکتریهای خاکزی
- پخش نامنظم کودها و سموم علف کش و حشره کش
اندازه گیری غیریکنواختی خاک
چنانچه یکنواختی خاک قطعه زمین آزمایشی معلوم نباشد، با تقسیم سطح زمین به کرتهای با اندازه یکسان، اقدام به کشت یک واریته خالص (معمولاً گرامینه) و اندازه گیری عملکرد و یا ترجیحاً ماده خشک تولیدی هر کرت و مقایسه مقدار حاصل با سایر کرتها بمنظور تعیین روند غیر یکنواختی خاک میکنند. بلوک بندی براساس نتایج حاصل از آزمون یکنواختی خاک انجام میشود بدین معنی که تیمارها را در سطح مزرعه طوری پخش میکنند که تیمارهای متعلق به هر بلوک در منطقهای با خاک یکنواخت استقرار یابند.
2- عوامل آب و هوایی:
در روشهای مختلف کشت، میکروکلیماهایی بوجود میآیند که سبب غیر یکنواختی توزیع آب و دما و نور میشوند، بعلاوه پوشش همیشه نامنظم خاک در تنظیم این عوامل دخالت میکند. بنابراین لازم است که نتایج آزمایشها در سالها و مکانهای گوناگون مورد توجه قرار گیرد تا امکان شناسایی و جداسازی اثر این عوامل از دیگر عوامل فراهم شود.
ب- تغییرات مربوط به موجود زنده (ژنوتیپ)
رشد گیاه یا جانور از خصوصیات ژنتیکی (توارثی) و عکسالعمل آن در مقابل شرایط محیطی تبعیت میکند. نوسانات صفات فیزیولوژیکی، مرفولوژیکی و شیمیایی موثر بر عملکرد و کیفیت محصول، تحت تأثیر توأمان عوامل ژنتیکی و محیطی میباشند و سبب تفاوت در عملکرد و یا کیفیت یک واریته نسبت به واریته دیگر میشوند.
ج- تغییرات مربوط به مجریان طرح
ممکن است که یک مجری مبتدی و بیاطلاع، در طول اجرای آزمایش مواردی را نادیده بگیرد و اشتباهاتی در یادداشت برداری، نمونه برداری و مانند آن مرتکب شود که در نتیجه نهایی موثر باشند. اما یک مجری باتجربه طوری عمل میکند که اگر اشتباهاتی هم در یک مرحله اجرایی رخ داده است، برای کلیه واحدهای آزمایشی در حد امکان یکسان باشند.
2- اشتباهات آزمایشی
مطالب پیشین نشان میدهد که هر قدر هم آزمایش با دقت و مراقبت صحیح انجام گیرد باز هم پراکندگیهایی وجود خواهند داشت که به علت عدم تساوی اثر عوامل غیرقابل کنترل در واحدهای آزمایشی پیدا شدهاند. این پراکندگیها را اشتباه یا خطای آزمایش نامند که میتوان از راههای زیر برای کاهش آنها و در نتیجه افزایش حساسیت یا دقت آزمایش، اقدام نمود:
- مواد آزمایشی همگن یا مشابه انتخاب شود
- تکرارهای آزمایش را حتیالمقدور افزایش دهیم
- طرح مناسب بکار برده شود.
اصول کلی در طرحهای آزمایشی
رعایت اصول زیر، امکان بدست آوردن نتایج قابل قبول و معتبر از آزمایش را فراهم میکنند:
1- تکرار تیمارها
زمانی که یک تیمار بیش از یک بار در آزمایش ظاهر شود، گفته میشود که آن تیمار تکرار شده است. نقشهای تکرار شامل موارد زیر میباشد:
1- فراهم کردن تخمینی از خطای آزمایشی
2- افزایش دقت آزمایش توسط کاهش انحراف معیار میانگین تیمار
3- افزایش حوزه استنباط از آزمایش توسط انتخاب و استفاده مناسب از واحدهای آزمایشی کاملاً متنوع
4- کاهش واریانس خطای آزمایشی
اصولاً دقت یک آزمایش بستگی به تعداد تکرار دارد و هر قدر تعداد تکرار را زیاد بگیریم دقت آزمایش بیشتر میشود، ولی باید به خاطر داشت که در هر آزمایش حد متوسط و مناسبی برای تکرار وجود دارد که اگر تعداد تکرار از این حد تجاوز نماید، نه تنها دقت آزمایش به همان اندازه افزایش نمییابد، بلکه این کار سبب افزایش هزینه و غیر یکنواختی خاک (ماده آزمایشی) و در نتیجه بطور غیر مستقیم باعث افزایش خطای آزمایشی میشود.
در اکثر طرحهای آزمایشی، تعداد تکرار را بسته به حساسیت آزمایش بین 3 تا 8 انتخاب میکنند. یعنی در صورت حساس بودن آزمایش، تعداد تکرار را تا 8 افزایش داده و در صورت کم بودن حساسیت آزمایش، تکرار را تا 3 کاهش میدهند. برخی آزمایشات زراعی در طی چند سال یا در چند منطقه انجام میشوند. این امر نشان میدهد که کدامیک از واریتههای آزمایشی طی سالهای آینده و یا در مناطق مختلف، از نوسان کمتری برخوردار بوده و عملکرد پایدارتری خواهند داشت. تکرار در زمان (سالها) و تکرار در مکان (منطقه) را میتوان تکرارهای متعدد نامید که هدف اصلی آنها افزایش وسعت حوزه استنباط و فراهم آوردن امکان تعمیم نتایج به گستره وسیعی از زمان و مکان است. گاهی اوقات بدلیل عدم امکان استفاده از یک واحد آزمایشی کامل، باید تنها از بخش کوچکی از واحد آزمایشی نمونه برداری کرد. در این صورت دلیلی وجود ندارد که در روی هر واحد آزمایشی تعداد بسیار زیادی نمونه گیری داشته باشیم، زیرا خطای آزمایشی باید براساس تنوع بین واحدهای آزمایشی و نه براساس تنوع بین نمونههای یک واحد آزمایشی باشد.
2- پخش تصادفی تیمارها در واحدها
در یک آزمون آماری باید شرایطی موجود باشد تا آزمون معتبر باشد. یکی از این شرایط مستقل بودن مشاهدات و اشتباه آزمایشی از یکدیگر است. برای تحقق این شرط لازم است که تیمارها در واحدهای آزمایشی به صورت تصادفی قرار گیرند. این کار را پخش یا توزیع تصادفی نامند. در صورت عدم انجام توزیع تصادفی، عملکرد یا مشاهدات در واحدهای آزمایشی مجاور همبستگی نشان میدهند. بطور کلی انتساب تصادفی موجب میشود که تیمارها و تکرار آنها شانس مساوی برای قرار گرفتن در واحدهای آزمایشی متفاوت (مثلاً حاصلخیز و یا فقیر) داشته باشند و بنابراین اثر عوامل غیر قابل کنترل در آزمایش بر روی تیمارهای موجود، تعدیل میگردد.
3- کنترل منابع تغییر شناخته شده
معتبر بودن نتایج تنها شرط لازم برای موفقیت در آزمایش نیست بلکه باید سعی نمود که با کنترل منابع مهم شناخته شده، اشتباه آزمایشی را به حداقل رسانید به نحوی که انحرافات کوچک بین تیمارها حداکثر شانس را برای معنیدار شدن داشته باشند. دو راه مورد استفاده برای انجام این کار شامل موارد زیر میباشند:
الف. کاهش یا حذف منابع تغییر- با استفاده از اطاقهای رشد و گلخانهها میتوان اثر منابع تغییر شناخته شده از قبیل نور، رطوبت و حتی خاک گلدان را کاهش داد و اختلاف تیمارها را با دقت بیشتر مطالعه نمود ولی نتایج حاصل از این نوع آزمایشها قابل تعمیم به شرایط طبیعی (مزرعهای) نخواهد بود.
ب) انتخاب طرحهای مناسب و صحیح که بتوان منابع تغییر را در آنها کنترل کرد که در ادامه به آنها میپردازیم.
4- استفاده از طرح متناسب با هدف
یک طرح باید بطوری انتخاب شود که آزمایش با مشکلات اجرایی اغراق آمیز از جمله تکرار بیش از حد و در نتیجه افزایش اشتباه آزمایشی و کاهش دقت آزمایش مواجه نشود. همچنین لازم است طرح، امکان برآورد صحیح از اشتباه آزمایشی را فراهم آورد و تا حد امکان با کنترل منابع شناخته شده مانند بلوکها و مطالعه چند نوع تیمار در یک جا، اشتباه آزمایشی را کاهش دهد.
5- ارائه طرح و انتشار نتایج
مشاوره با افراد متخصص و علاقه مند پیش و یا در حین برنامه ریزی برای انجام طرح، سبب میشود که پژوهشگر با استفاده از تجربیات و ایدههای دیگران و کسب جدیدترین اطلاعات، از اجرای یک آزمایش غلط یا تکراری و در نتیجه اتلاف وقت و هزینه خودداری نماید.
پس از انجام طرح و بررسی نتایج حاصله، لازم است که محقق نتاج طرح را بصورت مقاله منتشر کند تا سایرین نیز بتوانند از آن بهره مند شوند. هر مقاله شامل بخشهای عنوان مقاله، چکیده (شامل نحوه انجام آزمایش و مهمترین نتایج حاصله)، مواد و روشها(شامل روشها و دستگاههای مورد استفاده، طرح آزمایشی و نحوه تجزیه آماری و..)، نتایج (ارائه نتایج در قالب جداول، اشکال و مانند آن)، بحث (تجزیه و تحلیل نتایج حاصله و مقایسه آنها با تحقیقات پیشین) و منابع مورد استفاده برای نگارش مقاله میباشد.
تکنیکهای اجرایی در آزمایشهای مزرعهای
1- اندازه واحدهای آزمایشی
بطور کلی هر قدر اندازه کرتها کوچکتر باشد، اشتباه آزمایشی نیز کمتر خواهد بود، البته اندازه کرتها به کیفیت زمین و نوع گیاه نیز بستگی دارد و نباید از حد معینی کمتر باشد. اگر زمین غیر یکنواخت باشد و یا در آزمایشهای اولیه بذر کمتری در اختیار باشد باید کرتها را کوچکتر انتخاب کرد تا با افزایش تعداد تکرار، امکان دستیابی به دادههای بیشتر برای محاسبه اشتباه آزمایشی فراهم شود. اگر زمین از نظر ترکیبات یکنواخت باشد اندازه کرتها را میتوان بزرگتر در نظر گرفت. برای گیاهان مختلف حد متوسطی برای اندازه کرت در نظر گرفته شده که برای غلات 15-10 مترمربع، سیب زمینی 15 مترمربع، ذرت 25-15 متر مربع است. در کشت ردیفی باید دست کم 3 تا 5 ردیف (خط) از گیاه زراعی در یک کرت قرار گیرند تا از هر طرف یک ردیف حذف شود و تنها ردیف یا ردیفهای میانی برداشت یا نمونه برداری شده و در محاسبات بکار روند. اندازه کرت باید به اندازهای باشد که امکان بکار گیری ماشین آلات مختلف را فراهم کند.
علاوه بر مواردگفته شده، اندازه کرت بستگی به نوع آزمایش (اندازه کرت در آزمایشهای زراعی بیش از به نژادی است)، نوع گیاه (گیاهان وجینی، درختان مثمر و غیر مثمر و گیاهان مرتعی نیاز به کرت بزرگ دارند) و مرحله برنامه پژوهشی (هر چه برنامه پژوهشی در مرحله پیشرفتهتری باشد، نیاز به کرت بزرگتری دارد) خواهد داشت.
2- شکل واحدهای آزمایشی
اگر روند حاصلخیزی خاک نامشخص باشد، باید بلوکها تا حد امکان به شکل مربع یا نزدیک به آن باشند. اگر حاصلخیزی خاک در یک جهت مثلاً از شمال به جنوب متغیر باشد باید بلوکها را عمود بر جهت حاصلخیزی و کرتهای داخل بلوک را به موازات تغییر حاصلخیزی قرار داد تا حداکثر تشابه میان کرتهای یک بلوک بوجود آید. از کرتهای ذوزنقهای شکل برای ارزیابی اثر تراکمهای مختلف و از کرتهای دایرهای شکل برای فوارههای پی-وت مرکزی استفاده میشود.
3- حاشیه
اغلب اتفاق میافتد که تیمارها یکدیگر را تحت تأثیر قرار میدهند. برای مثال اگر یک رقم گندم در واحدهای آزمایشی مختلف، رشد متفاوتی داشته باشد (در اثر اختلاف مقدار کود یا مانند آن) بوتههای کشت شده در کرت با کوددهی بیشتر، رشد بیشتری خواهند داشت و بر بوتههای گندم کشت شده در کرتهای مجاور (با کود دهی کمتر) سایه اندازی کرده و در رقابت با آنها منابع نوری و غذایی بیشتری بدست خواهند آورد که این امر سبب نقصان عملکرد کرتهای مجاور میشود. در این گونه موارد برای جلوگیری از تاثیر کرتهای مختلف بریکدیگر و سهولت عملیات تکنیکی (استفاده از ماشین آلات)، حاشیه در نظر گرفته میشود. بدین معنی که معمولاً کرتهای آزمایشی را در مجاورت هم قرار میدهند ولی در دو طرف هر کرت بسته به نوع گیاه چند ردیف گیاه میکارند و یا در اطراف هر کرت قسمتی را به عنوان حاشیه خالی میگذارند و یا به صورت پشته در میآورند تا آبیاری هر واحد آزمایشی به صورت مجزا انجام گردد. برای اطمینان بیشتر، ردیفهای حاشیه و قسمتهای کناری و تعدادی از گیاهان در ابتدا و انتهای ردیفهای وسطی در آمارگیری، نمونه برداری و محاسبات منظور نمیشوند.
4- روشهای تصادفی کردن تیمارها
تیمارها را میتوان به دو روش در کرتهای آزمایشی قرار داد:
1- استفاده از جدول اعداد تصادفی
2- قرعه کشی: در این روش تعدادی قطعه کاغذ را آماده ساخته و بر روی هر کدام نام یکی از تیمارها را مینویسند. سپس بطور تصادفی و بدون جایگذاری اقدام به برداشتن یکی از کاغذها میکنند و نام تیمار انتخابی را مشخص میکنند و آن تیمار را به کرت شماره یک اختصاص میدهند. با ادامه این کار برای تمامی قطعه کاغذها، تیمارهای منتسب به تمامی کرتهای بلوک مشخص خواهند شد.
5- عملیات زراعی و آمارگیری در خلال آزمایش
هرگاه امکان انجام کلیه عملیات کاشت، داشت و آمار گیری و برداشت در هر مرحله در یک روز و بطور یکنواخت وجود نداشته باشد باید این عملیات بلوک به بلوک انجام شود تا اگر تفاوتی در آنها وجود داشته باشد بدین ترتیب خنثی و متعاقباً محاسبه گردد.
6- طرز نمونه گیری
معمولاً در طول آزمایش و پیش از برداشت، بویژه برای صفاتی که در مراحل قبل از برداشت مورد مشاهده قرار میگیرند، بطور تصادفی از هر واحد آزمایشی نمونههایی انتخاب و صفت مورد نظر اندازه گیری و یادداشت میشود. در مواردی لازم است که یک صفت چندین بار اندازه گیری شود. اگر اندازه گیری صفت سبب از بین رفتن گیاه شود و در طول رشد نبات لازم است نمونه گیری مکرراً رخ دهد، نمونه گیری از اطراف کرت آغاز و در نهایت (دفعات آخر نمونه گیری) به مرکز کرت ختم میشود.
7- تجزیه آماری و تفسیر نتایج
پس از اطمینان از صحت مشاهدات و حذف مشاهدات اشتباه، باید به تجزیه آماری و آزمون فرضهایی پرداخت که قبلاً در آنها تصمیم گرفته شده است. نتایج همه طرحها در جدول تجزیه واریانس ارزیابی میشود. فرض صفر و غیر صفر (مخالف) در طرحهای آزمایشی به صورت زیر نمایش داده میشوند:
تساوی میانگین همه نمونهها (جامعه): Ho
عدم تساوی حداقل میانگین دو نمونه (جامعه): H1
جهت آزمون صحت فرض صفر از آزمون F استفاده میشود و سپس با توجه به مقدار F جدول، فرض صفر پذیرفته یا رد میشود. بدین ترتیب که اگر F محاسباتی از F جدول در سطح 5درصد (و طبیعتاً در سطح 1 درصد) کوچکتر باشد فرض صفر مبنی بر تساوی میانگین همه نمونهها پذیرفته میشود. اما اگرF محاسباتی از F جدول در سطح 5درصد بزرگتر و از F جدول در سطح 1درصد کوچکتر باشد فرض صفر مبنی بر تساوی میانگین همه نمونهها در سطح 5 درصد رد و بر روی مقدار F محاسباتی یک ستاره قرار میگیرد که نشان دهنده تفاوت معنیدار است. اگرF محاسباتی از مقادیر F جدول در سطح 5درصد و 1درصد بزرگتر باشد فرض صفر مبنی بر تساوی میانگین همه نمونهها در سطح 1 درصد رد و بر روی مقدار F محاسباتی دو ستاره قرار میگیرد که نشان دهنده تفاوت بسیار معنیدار است.
8- انواع طرحهای آزمایشی
طرحهای آزمایشی پایه به دو دسته تقسیم میشوند:
الف: طرحهایی که در آنها فقط اثر یک منبع پراکندگی مورد بررسی و مقایسه است (طرحهای یکطرفه). تنها طرح این دسته، طرح کاملاً تصادفی است که تنها اثر "تیمار" در آن مورد بررسی قرار میگیرد.
ب: طرحهایی که در آنها بیش از یک منبع پراکندگی مورد بررسی قرار میگیرد (طرحهای چند طرفه). این دسته شامل طرح بلوکهای کامل تصادفی که در آن اثر تیمار و بلوک (تکرار) مورد بررسی قرار میگیرد (طرح دو طرفه) و طرح مربع لاتین است که در آن اثر تیمار و ردیف (تکرار) و ستون مورد بررسی قرار میگیرد(طرح سه طرفه).
انتخاب یکی از طرحهای آزمایشی پایه براساس نکات زیر است:
1- تعداد و نوع تیمارها
2- کیفیت یکنواختی خاک یا مواد آزمایشی
3- میزان دقت آزمایش (تعداد تکرار)
- لینک منبع
تاریخ: جمعه , 30 دی 1401 (12:31)
- گزارش تخلف مطلب