Planejamento de instalação de experimentos no campo · planejamento do experimento ... Erros de decisão em possíveis testes de hipóteses . PRINCÍPIOS BÁSICOS DA EXPERIMENTAÇÃO:

Planejamento de instalação de experimentos no campo

Antonio Williams Moita

Embrapa Hortaliças Goiânia, 28 de novembro de 2012

•  John Bennet Lawes - após prolongadas experimentações (Rothamsted,1834 a 1842) sobre o efeito da adubação de plantas com superfosfato derivados de ossos e de fosfatos minerais obteve uma patente para o tratamento de rochas fosfatadas com ácido sulfúrico, e iniciou a primeira indústria de fertilizantes artificais.

Experimentação Agrícola Histórico

•  John Bennet Lawes e Joseph Henry Gilbert - fundaram em Rothamsted no ano de 1843 a p r i m e i r a e s t a ç ã o exper imenta l agr íco la organizada do mundo. Pela importância dos trabalhos desenvolvidos por Lawes e Gilbert eles tem sido referidos como os pais do método científico na agricultura.




•  Em 1912, John Russell, q u í m i c o a g r í c o l a , p reocupado com a grande quantidade de arqu ivos de dados gerados pelos 70 anos pesquisa da Estação E x p e r i m e n t a l d e Rothamsted Ronald Aymler Fisher.


•  Fisher enfatizou o papel fundamental da repetição como uma base para a estimação do erro e por conseqüência para a avaliação da evidência em favor da realidade dos efeitos. Lançou a idéia inovadora da casualização, principalmente o de blocos casualizados, e de várias formas de delineamentos casualizados. Fisher salientou a importância dos experimentos fatoriais, “ A natureza prefere responder questões propostas conjuntamente em vez de questões isoladas”.

Experimentação Agrícola – objetivo •  Fazer comparações dos efeitos de tratamentos, seguindo determinados princípios básicos. As principais fases da experimentação são:

•  planejamento •  execução •  análise dos dados •  interpretação dos resultados

•  Delineamento experimental •  é o modo de dispor as parcelas no ensaio (Pimentel

Gomes) •  é o plano utilizado na experimentação e implica na

forma como os tratamentos serão designados as unidades experimentais (Banzatto & Kronka )

•  Tratamento - é o objeto da pesquisa. É o termo genérico que usamos para designar o método, elemento ou material imposta à parcela, cujo efeito desejamos medir ou comparar em um experimento.

•  Exemplo: •  Cultivares de tomate indústria •  Níveis de adubação •  Colheita manual vs mecânica

•  Unidade experimental ou parcela •  é a unidade em que é feita a aplicação casualizada

do tratamento, de modo a fornecer os dados experimentais que deverão refletir o seu efeito.

•  é a menor porção do material experimental onde os tratamentos são avaliados para testar a hipótese

•  Exemplo: •  “a parcela é formada por seis vasos , cada vaso

contendo uma planta” •  “a parcela é formada por seis linhas, cada linha

contendo 10 plantas’.

X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X

X X XX X X

X X XX X X

X X XX X X

Legenda: X – Bordadura - Parcela útil

X

Requisitos básicos para o

planejamento do experimento •  Quais as características ou variáveis que serão

analisadas? Peso dos frutos de tomate da parcela útil Peso dos frutos comerciais de tomate da parcela útil Nº de frutos de tomate maduros

•  Quais os fatores que afetam essas características? Variedades/Hibridos Densidade de plantio Sistema de irrigação Sistema de cultivo


planejamento do experimento •  Quais destes fatores serão estudados no experimento?

Em experimentos simples, apenas um fator ou tratamento pode ser estudado de cada vez, os demais permanecem constantes Em experimentos mais complexos, mais de um fator pode ser estudado

•  Como será constituída a unidade experimental? A unidade experimental ou parcela será constituída por 24 plantas, formada por quatro linhas, cada linha contendo seis plantas, o espaçamento entre linhas é de 1,5 m e entre plantas de 0,30m. A parcela útil é formada pelas oito plantas centrais.


planejamento do experimento •  Quantas repetições deverão ser utilizadas?

Depende do nº de tratamentos e do delineamento experimental escolhido. Em geral, recomenda-se que o nº de unidades experimentais não seja inferior a 20, e que o nº de graus de liberdade associado aos fatores não controlados não seja inferior a 10.

•  Como serão analisados os dados obtidos no experimento?


planejamento do experimento •  Quais destes fatores serão estudados no experimento?

Em experimentos simples, apenas um fator ou tratamento pode ser estudado de cada vez, os demais permanecem constantes Em experimentos mais complexos, mais de um fator pode ser estudado

•  Como será constituída a unidade experimental? A unidade experimental ou parcela será constituída por 24 plantas, formada por quatro linhas, cada linha contendo seis plantas, o espaçamento entre linhas é de 1,5 m e entre plantas de 0,30m. A parcela útil é formada pelas oito plantas centrais.

Variações – existem três tipos de variações:

–  variação premeditada, –  variação externa –  variação acidental.

•  Variação premeditada – é aquela deliberadamente introduzida pelo pesquisador, que se origina dos diferentes tratamentos, com o propósito de fazer comparações.

•  Variação externa – são as variações não intencionais de causas conhecidas, que agem de modo sistemático. Exemplo: a heterogeneidade do solo, as variações de temperatura, umidade e insolação em uma casa de vegetação.

•  Variação acidental – é a de causa desconhecida, de natureza aleatória, e não esta sob o controle do pesquisador. Tal variação é conhecida como erro experimental. Ela ocorre devido a variação entre as parcelas que recebem o mesmo tratamento.

Hipótese –  Um dos principais objetivos da estatística é a tomada de

decisões a respeito da população, com base na observação da amostra, ou seja, a obtenção de conclusões válidas para a toda a população, com base em amostras retiradas dessa população.

–  Ao tentarmos tomar decisões, é conveniente formularmos hipóteses relativas às populações que podem ser verdadeiras ou não.

–  As hipóteses estatísticas são considerações a respeito das distribuições de probabilidade das populações.

•  Hipótese •  são as suposições que o pesquisador formula acerca

de um determinado parâmetro de uma variável. •  elas são testadas por meio de métodos de análise

estatística que dependem do modo como as observações ou os dados foram obtidos

•  Hipótese •  a formulação da hipótese estatística tem como objetivo

rejeitá-la ou invalidá-la. •  Por exemplo, quando vamos realizar um experimento

de competição de cultivares de tomate para verificar se um cultivar é melhor do que o outro com relação à produção, a hipótese a ser formulada é: ”NÃO EXISTE DIFERENÇAS ENTRE OS SEUS EFEITOS”

•  Isto é, quaisquer diferenças observadas são devidas exclusivamente a fatores não controlados, ou seja, ao acaso

•  Hipótese •  esta hipótese inicial recebe o nome de HIPÓTESE

NULA, e é representada por H0 •  Mas, se verificarmos a existência de diferenças

acentuadas para os resultados dessa hipótese, com base na teoria das probabilidades, podemos concluir que estas diferenças observadas são significativas, e rejeitamos a hipótese de nulidade em favor de uma outra hipótese, chamada de HIPÓTESE ALTERNATIVA, e é representa por H1 ou Ha

•  Ao comparar a produção de duas variedade de tomate, pode ocorrer que uma variedade inferior, por um simples acaso, seja favorecida por uma série de fatores não controlados, e venha a ter uma maior produção que uma variedade superior. É dever do pesquisador reduzir ao máximo o erro experimental, a fim de não incorrer em resultados dessa natureza. Cabe a ele verificar se as diferenças observadas no experimento, tem ou não valor, ou seja, se são significativas ou não significativas

•  Uma diferença Significativa indica que existe um evidência estatística que os tratamentos avaliados são potencialmente diferentes. Enquanto que uma diferença não significativa implica que NÃO EXISTE EVIDÊNCIA ESTATÍSTICA DE QUE os tratamentos avaliados sejam diferentes.

•  É ERRADO AFIRMAR QUE OS TRATAMENTOS SÃO

IGUAIS.

Decisão H0 : verdadeira H0: FalsaRejeição Erro do Tipo I Decisão corretaAceitação Decisão correta Erro do Tipo II

Erros de decisão em possíveis testes de hipóteses

PRINCÍPIOS BÁSICOS DA EXPERIMENTAÇÃO:

–  repetição; –  casualização; –  e controle local.

•  Repetição - corresponde ao número de vezes que o tratamento aparece no experimento. Permite a estimativa do erro experimental; aumenta a precisão do experimento.

•  Casualização – consiste em se distribuir aleatoriamente os tratamentos nas parcelas, de modo que cada uma tenha a mesma chance de ocupar qualquer parcela na área experimental. Ela assegura a validade da estimativa do erro experimental, pois permite uma distribuição independente do erro experimental.

•  Controle local – é usado quando as parcelas, antes de receberem os tratamentos, apresentam diferenças entre si. Assim faz-se necessário o agrupamento das parcelas homogêneas em blocos. Recomenda-se que a variação entre blocos seja a menor possível, e entre blocos não é importante.

Principais delineamentos:

–  Inteiramente casualizado; –  Blocos ao acaso; –  Parcelas subdivididas; –  Quadrado latino; –  Blocos incompletos, etc.

Delineamento Inteiramente Casualizado

•  é o mais simples de todos os delineamentos experimentais. É considerado o delineamento estatístico básico, sendo os demais considerados como modificações deste. Este delineamento só leva em conta dois princípios da experimentação: repetição e casualização.

Delineamento Inteiramente casualizado

•  Vantagens: •  Qualquer número de tratamentos ou de repetições pode ser usado; •  O número de repetições pode variar de um tratamento para outro •  A análise estatística é a mais simples; •  O número de graus de liberdade para o resíduo é o maior possível.

•  Desvantagens: •  Exige homogeneidade total das condições experimentais; •  Conduz a estimativas elevadas do erro experimental.

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Delineamento Blocos Casualizado

•  é o delineamentos mais utilizado na experimentação agronômica, devido a sua simplicidade, flexibilidade e alta precisão. Este delineamento leva em conta os três princípios da experimentação: repetição e casualização e o controle local que é neste caso representado pelos blocos. Dentro de cada bloco os t ratamentos são atr ibuídos às parcelas aleatoriamente. O bloco deve conter todos os tratamentos.


•  Vantagens: •  A perda total de um ou mais blocos ou de um ou mais tratamentos

em nada dificulta a análise estatística; •  Conduz a estimativas menos elevadas do erro experimental; •  A análise estatística é relativamente mais simples; •  Permite dentro de certos limites, utilizar qualquer número de

tratamentos, e de blocos; •  Apresenta um número razoável de graus de liberdade para o

resíduo; •  Controla a heterogeneidade do ambiente onde o experimento é

conduzido;


•  Desvantagens: •  Exige que o quadro da análise de variância esteja completo para

poder efetuar a análise; •  O princípio do controle local é usado com pouca precisão; •  Há uma redução do número de graus de liberdade para o resíduo,

pela utilização do controle local.

• T1

• T3

• T2

• T2

• T1

• T3

• T3

• T2

• T1

Experimentos fatoriais

•  É quando mais de um efeito do fator é estudado simultaneamente. Exemplo, cultivar e densidade de plantio

•  Cada subdivisão do fator é denominado de nível do fator. Exemplo: 20, 25, 30 e 35 mil plantas

•  A casua l ização dos n íve is dos fa to res ocor rem simultaneamente, Exemplo: dois cvs (A, B) de tomate e três densidade de plantio (20, 25 e 30 mil plantas).

A20 B25 B20 A30 B30 A25

20 25 30 30 20 25 25 30 20

Experimentos em parcelas subdivididas

split-plot •  Tem dois tamanhos de parcelas, a maior é denominada de

PARCELA PRINCIPAL, enquanto a menor é denominada de SUBPARCELA. Exemplo, cultivar e densidade de plantio

•  A primeira casualização ocorre na parcela principal; a segunda casualização, correspondendo as subparcelas ocorre dentro de cada uma das parcelas principais.

20 25 30 30 20 25 25 30 20

Parcela Principal

Subparcela

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