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Introdução à Estatística Experimental “Por serem mais precisos do que as palavras, os números são particularmente mais adequados para transmitir as conclusões científicas.” (PAGANO e GAUVRE, 2004 ) ALGUNS CONCEITOS Experimentos ou Ensaios - são pesquisas planejadas, que seguem determinados princípios básicos, com o objetivo de fazer comparações dos efeitos dos tratamentos para obter novos fatos, negar ou confirmar hipóteses ou resultados obtidos anteriormente. Estatística experimental - é a parte da matemática aplicada aos dados experimentais obtidos de experimentos ou ensaios. Absoluto - Quando tem apenas um tratamento. Comparativo - Quando possui mais de um tratamento. Classificação dos experimentos quanto ao número de tratamentos: Tratamentos - são as condições impostas às parcelas cujos efeitos desejam-se medir ou comparar em um experimento. Tipos de Inseticidas Doses 0,0 ml de 2,0 ml Nim: 4,0 ml 6,0 ml Qualitativos - quando eles não podem ser ordenados segundo algum critério numérico e se diferenciam por suas qualidades. Quantitativos - quando eles podem ser ordenados segundo algum critério numérico. Tipos de Inseticidas Doses 0,0 ml de 2,0 ml Nim: 4,0 ml 6,0 ml Os tratamentos podem ser: Parcelas - são as unidades em que são feitas as aplicações casualizadas dos tratamentos, de modo a fornecer os dados experimentais que deverão refletir seus efeitos. Em outras palavras, são as menores porções do material experimental onde os tratamentos são avaliados. Bloco - é um conjunto de parcelas homogêneas. Erro experimental - é a diferença existente entre as parcelas que recebem o mesmo tratamento. ? O estudo dos experimentos, desde o seu planejamento até o relatório final, constitui o objetivo da Estatística Experimental. Diferença significativa - é aquela diferença que indica que os tratamentos avaliados são potencialmente diferentes. Diferença não-significativa - é aquela diferença que indica que os tratamentos avaliados são potencialmente iguais e que a diferença observada entre eles foi devido à variação acidental. Sistema de Cultivo Massa de Espigas Comerciais com Palha (t.ha-1) Monocultivo 11,50 a Consórcio 10,45 a ∆ (5%) 1,72 Sistema de Cultivo Produção Equivalente de Milho (t.ha-1) Monocultivo 11,50 a Consórcio 18,32 b ∆ (5%) 2,38 CLASSIFICAÇÃO DOS EXPERIMENTOS Aleatórios - são aqueles em cujo planejamento entra o acaso. Os mais importantes são: Delineamento Inteiramente Casualizado, Delineamento em Blocos Casualizados e Delineamento em Quadrado Latino. Sistêmicos - são aqueles em cujo planejamento não entra o acaso, ou seja, são aqueles em que os tratamentos a serem avaliados são colocados juntos. CLASSIFICAÇÃO DOS EXPERIMENTOS A C B A A A B B BCAB C CCA B C Experimento Aleatório Experimento Sistêmico + Gradiente de Temperatura (ºC) - FIGURA 1 - Diferença entre os experimentos aleatório e sistêmico. TIPOS DE EXPERIMENTOS Preliminar - é aquele conduzido dentro de estações experimentais para a obtenção de novos fatos. É científico, mas apresenta baixa precisão. Próprio para ensaios de introdução de variedades de espécies cultivadas, ou quando se dispõe de um elevado número de tratamentos e é necessário fazer uma triagem. Crítico - é aquele que tem por objetivo negar ou confirmar uma hipótese obtida no experimento preliminar e é conduzido dentro ou fora das fronteiras das estações experimentais. É científico e apresenta maior precisão que o experimento anterior. Serve para comparar vários tratamentos por meio dos delineamentos experimentais, usando as técnicas estatísticas recomendadas. Demonstrativo - é aquele lançado pela rede de extensão rural. É de cunho demonstrativo, pois tem por objetivo demonstrar junto aos agricultores os melhores resultados do experimento crítico. Geralmente é apenas comparativo, pois compara uma nova técnica agrícola com uma tradicional. TIPOS DE EXPERIMENTOS TIPOS DE VARIAÇÕES Variação premeditada - é aquela que se origina dos diferentes tratamentos, deliberadamente introduzidos pelo pesquisador, com o propósito de fazer comparações. Variação externa - é aquela devido a variações não intencionais de causas conhecidas, que agem de modo sistemático, podendo ser controlada pelo pesquisador através do uso de blocos. Variação acidental - é aquela devido a variações não intencionais de causas desconhecidas, que agem de modo aleatório, não estando sob o controle do pesquisador. TIPOS DE VARIAÇÕES Variação Premeditada Variação Externa Variação Acidental Diferença no gradiente de fertilidade do solo Diferença na constituição genética das plantas, variações ligeiras no espaçamento, na profundidade de semeadura, na quantidade de adubos aplicados, na quantidade de água de irrigação aplicada, etc. EXEMPLO: COMPETIÇÃO DE VARIEDADES DE MILHO PONTOS CONSIDERADOS NA REDUÇÃO DO EFEITO DA VARIAÇÃO ACIDENTAL Forma da parcela - refere-se à razão entre o comprimento e a largura da parcela. Forma Quadrática Forma Retangular FORMA DA PARCELA Tamanho da parcela - compreende não apenas a área colhida, mas toda a área que recebeu o tratamento. Área Total Área Útil TAMANHO DA PARCELA Tamanho das Parcelas com Vegetais Média Tipo do experimento: ensaios com irrigação ou com práticas de preparo do solo > ensaios com fertilizantes > ensaios de avaliação de cultivares. Heterogeneidade do solo - Quando a heterogeneidade do solo é do tipo “em retalhos”, uma grande parcela deve ser usada. Efeito bordadura - Quando tal efeito é grande, o tamanho da parcela também deve ser maior, para possibilitar que algumas fileiras externas sejam descartadas. Disponibilidade de recursos - Se a disponibilidade de recursos for limitada, como por exemplo, pequena quantidade de sementes e/ou propágulos vegetativos, área experimental reduzida, etc., forçosamente as parcelas deverão ser menores. Características avaliadas - Quando diversas características devem ser medidas, o pesquisador deve necessitar-se de muitas plantas adicionais para amostragens, especialmente quando a avaliação requer a destruição de plantas nos estágios iniciais de crescimento. Nesse caso, a área da parcela deve ser grande o bastante para se dispor de proteção contra a competição intraparcela, que ocorrerá quando as plantas amostradas forem retiradas. Outros fatores que devem ser considerados na escolha do tamanho da parcela: DA C + Gradiente de Temperatura (ºC) - B A C D B Correto Errado Orientação das parcelas - refere-se à escolha da direção ao longo do qual os comprimentos das parcelas serão colocados. ORIENTAÇÃO DAS PARCELAS Efeito bordadura - é a diferença em comportamento entre plantas ao longo dos lados ou extremidades de uma parcela e as plantas do centro dessa parcela. Devido a áreas não plantadas entre parcelas adjacentes. Devido a tratamentos adjacentes diferentes. EFEITO BORDADURA ENTRE AS PARCELAS ❑ Evitar o uso de áreas não-plantadas para separar parcelas experimentais. ❑ O número de ruas no experimento deve reduzir-se ao máximo. ❑ Não medir caracteres agronômicos em fileiras-bordadura que, provavelmente, sofreram os efeitos de competição entre parcelas. ❑ Plantar umas poucas fileiras de um genótipo uniforme ao redor do perímetro do experimento, para minimizar o efeito de bordos não- plantados sobre parcelas localizadas ao longo dos lados do campoexperimental. ❑ Quando as variedades a serem avaliadas diferirem bastante quanto ao hábito de crescimento, escolher um delineamento experimental que permita o agrupamento de variedades homogêneas, particularmente pela altura. Isto reduzirá o número de fileiras necessárias como bordadura, contra o efeito de competição varietal. ❑ A quantidade de fileiras a excluir depende do tipo de efeito bordadura. Quando houver dúvida e quando o tamanho da parcela for bastante grande, excluir pelo menos duas fileiras. Ações para minimizar o efeito bordadura: Falhas de plantas nas parcelas - uma parcela experimental apresenta falhas quando ela possui um stand reduzido em relação ao inicial, isto é, apresenta covas sem plantas. Muitas vezes, contudo, em que pese todas as precauções possíveis, ocorrem falhas em alguns experimentos, que podem ser de pequena ou grande monta. Se forem de pequena monta, até 5%, em geral não constituem um fator sério. Porém, se estiverem no intervalo de > 5% < 30%, é necessário recorrer aos métodos de correção de falhas. Se as falhas são mais de 30% da população de plantas, é preferível repetir o experimento. FALHAS DE PLANTAS NAS PARCELAS Ausência de correção - O pesquisador ignora a presença de falhas e determina o rendimento da parcela com base na área colhida. Regra de três – O pesquisador considera que o rendimento de uma falha é igual ao rendimento médio das outras covas na parcela. Regra de três, considerando-se a colheita apenas das plantas competitivas - Por esse método, admite-se que a presença de uma ou mais falhas afeta a performance das plantas vizinhas. Alguns métodos usados na correção de falhas: Análise de covariância - A análise de covariância é um método estatístico que combina os conceitos da análise de variância e da regressão, de maneira a fornecer uma análise mais discriminatória do que qualquer um desses métodos isoladamente. Uso de fórmulas de correção - Por esse método, utilizam-se fórmulas para efetuar a correção dos pesos de grãos provenientes de parcelas com falhas. Alguns métodos usados na correção de falhas: ❑ Variabilidade do meio em que se realiza o experimento. ❑ Número de tratamentos em estudo. ❑ Natureza dos tratamentos. ❑ Disponibilidade do material experimental. ❑ Disponibilidade de área experimental. ❑ Espécie a ser estudada. ❑ Custo de execução das etapas do experimento. A repetição é um dos princípios de experimentação de que se vale o pesquisador para controlar a variabilidade do meio. NÚMERO DE REPETIÇÕES DOS EXPERIMENTOS De um modo geral, o número de repetições de um experimento depende dos seguintes fatores: Uma regra prática para se determinar o número de repetições de um experimento, que tem surtido bons resultados na experimentação agropecuária, é a de que os experimentos devem ter, no mínimo, 20 parcelas. Também, uma outra forma bastante prática, que pode ser usada para se determinar o número de repetições de um experimento, é através do número de graus de liberdade do resíduo ou erro experimental da análise de variância, sendo dez graus de liberdade do resíduo o valor mínimo para se ter, de um modo geral, uma boa precisão experimental. NÚMERO DE REPETIÇÕES DOS EXPERIMENTOS Existe grande quantidade de delineamentos experimentais apropriados para os mais diversos tipos de experimentos. Contudo, os mais utilizados são os delineamentos: inteiramente casualizado, blocos casualizados e quadrado latino. O inteiramente casualizado é o delineamento básico, sendo os outros modificações deste, cada um dos quais tem uma ou mais restrições na distribuição dos tratamentos. Entre os delineamentos mais empregados, o quadrado latino é geralmente, o de maior precisão, sendo o inteiramente casualizado o de menor precisão. Sob o ponto de vista prático, o delineamento em blocos casualizados é o mais utilizado na experimentação de campo e em outros ambientes heterogêneos, enquanto que o delineamento inteiramente casualizado é o mais utilizado em experimentos conduzidos em laboratório, viveiro, casa-de-vegetação, telado, etc., desde que as condições experimentais sejam homogêneas. DELINEAMENTOS EXPERIMENTAIS A execução de um experimento inicia-se com a eleição do terreno. É fundamental que nesta eleição se tenha presente que o terreno eleito deve ser o reflexo fiel das condições médias da região ao qual se pretende estender as conclusões obtidas do experimento. Vê-se que, a fim de reduzir o erro experimental nos experimentos, é necessário escolher terrenos o mais uniforme possível, pela mesma razão, a execução dos diferentes trabalhos agrícolas devem ser realizados também com a maior uniformidade. Se ao realizar o plantio, umas parcelas são semeadas a maior profundidade do que as outras, ou se aduba, irriga, amontoa, etc., umas mais que às outras, isto tudo redundará no aumento da variabilidade e do erro experimental. Pelo mesmo motivo deve-se cuidar para que haja uniformidade do tamanho das parcelas. Para evitar diferenças nos sulcos deve-se uniformizar o trabalho das máquinas e dos homens que serão empregados nas diferentes operações culturais e manter uma estreita vigilância durante o trabalho em toda sua execução. FORMA DE CONDUÇÃO DOS EXPERIMENTOS Em experimentos de competição de variedades e/ou espécies, devem-se determinar previamente a natureza e o poder germinativo da semente. Nos experimentos com árvores frutíferas ou florestais, deve-se evitar o emprego de árvores provenientes de sementes, pois, provavelmente, a população haverá de ser mais heterogênea do que quando provém do mesmo tipo de enxerto. Quando isto não é possível, então se deve selecionar no campo as árvores da mesma variedade, idade e vigor, para conduzir o experimento. Nos experimentos com culturas perenes deve-se redobrar a atenção para manter a maior uniformidade possível no campo experimental, já que esses experimentos demandam mais tempo e dinheiro que as culturas anuais. FORMA DE CONDUÇÃO DOS EXPERIMENTOS Também se deve evitar que o mesmo homem seja empregado no trabalho de todas as parcelas de um mesmo tratamento, pois, no que pese as precauções que se tomem, pode haver diferenças notáveis na forma de trabalho das pessoas. O recomendável, então, seria permutar os operários entre os tratamentos ao passar de um bloco a outro. Se por algum motivo há necessidade de suspender os trabalhos para continuar no dia seguinte, deve-se ter o cuidado de não interromper o trabalho até que haja terminado o serviço já iniciado em determinado bloco, caso contrário, isso pode influir aumentando o erro experimental, desde que variem as condições ambientais no momento de continuar a operação. De modo geral, é importante quando se executam experimentos de adubação, espécies, variedades, inseticidas, fungicidas, bactericidas, herbicidas, etc., conhecer a procedência de cada um dos produtos a ser estudado, fórmulas químicas, concentrações e demais características. FORMA DE CONDUÇÃO DOS EXPERIMENTOS É necessário que o próprio pesquisador colete os dados do experimento e não o capataz ou auxiliar, como muitas vezes ocorre sob pretexto de que são trabalhos de rotina. Ao fazê-lo, o próprio pesquisador terá mais confiança nos dados coletados, ao mesmo tempo em que poderá tomar conhecimento de fatos imprevistos, que bem podem servir para explicar resultados finais inesperados. O pesquisador deve anotar pessoalmente os dados e observações do experimento em uma caderneta de campo e não em folhas soltas; em forma clara e ordenada que possa ser entendida por qualquer outro pesquisador, para o caso de que tenha de ausentar-se. Deve-se lembrar opesquisador que sua tarefa é tirar conclusões que beneficiem a agricultura e que desta forma fiquem justificados os recursos e tempo empregados. FORMA DE CONDUÇÃO DOS EXPERIMENTOS QUALIDADES DE UM BOM EXPERIMENTO ❑ Simplicidade de execução ❑ Não apresentar erros sistemáticos ❑ Ter alta precisão ❑ Ser exato ❑ Fornecer amplos resultados QUALIDADES DE UM BOM EXPERIMENTO QUALIDADES DE UM BOM PESQUISADOR ❑ Ser capaz de estabelecer prioridades, traçar metas e gerenciar os recursos humanos, físicos e econômicos. ❑ Ter conhecimento do material que irá trabalhar. ❑ Ter conhecimento da região que irá trabalhar. ❑ Ter bons conhecimentos de estatística experimental e saber conduzir experimentos com a maior precisão possível; ❑ Ler periodicamente para se manter atualizado. ❑ Ser futurista, no sentido de se antecipar na solução do problema. ❑ Ser questionador, no sentido de nunca se acomodar. ❑ Ter dedicação e persistência. ❑ Ter paciência. ❑ Fazer uso do raciocínio e do bom senso. ❑ Ser observador. ❑ Ser honesto. QUALIDADES DE UM BOM PESQUISADOR PRINCÍPIOS BÁSICOS DA EXPERIMENTAÇÃO ❑ Repetição ❑ Casualização ❑ Controle Local PRINCÍPIOS BÁSICOS DA EXPERIMENTAÇÃO A C B B A C A C B A B C Repetição Fertilidade do Solo Controle Local Casualização Gradiente de Temperatura (°C) PRINCÍPIOS BÁSICOS DA EXPERIMENTAÇÃO ETAPAS DE UM EXPERIMENTO O pesquisador das ciências agrárias está constantemente se utilizando de experimentos para obter novos fatos, negar ou confirmar hipóteses ou resultados obtidos anteriormente. Tais experimentos são pesquisas planejadas, que tomam por base determinados princípios básicos, para resolver problemas da agropecuária. Em função disso, eles apresentam as seguintes etapas: elaboração do projeto, instalação do experimento, execução do experimento, análise estatística dos dados experimentais, interpretação dos resultados e relatório final. FERREIRA (2017) ETAPAS DE UM EXPERIMENTO Na elaboração do projeto, deve ser considerado o seguinte: ❑ Título; ❑ Responsável e Colaboradores; ❑ Resumo do Projeto; ❑ Introdução; ❑ Objetivos; ❑Metas; ❑ Hipótese Científica; ❑ Revisão de Literatura; ❑Material e Métodos; ❑ Orçamento; ❑ Cronograma de Execução; ❑ Bibliografia. FERREIRA (2017) ELABORAÇÃO DO PROJETO A elaboração de um projeto de pesquisa não é uma empreitada simples, pois exige conhecimento e dedicação por parte do pesquisador. Ele normalmente deve possuir um profundo conhecimento da espécie que irá trabalhar em vários aspectos, tais como: morfologia, fisiologia, manejo da cultura, problemas de insetos-praga e doenças e exigência de mercado. Esse conhecimento é importante para a escolha do assunto que deve ser pesquisado, na identificação da melhor alternativa para solucionar o problema e ter informações do que já foi realizado por outros pesquisadores na solução do problema, evitando, assim, que se repita o que outros já fizeram. RAMALHO, FERREIRA E OLIVEIRA (2000) ELABORAÇÃO DO PROJETO A dedicação na elaboração do projeto de pesquisa também é importante. É preciso ter sempre em mente que a sua capacidade profissional e a sua instituição estão sendo avaliadas pelo que está contido no projeto de pesquisa. Como normalmente há necessidade de se elaborar o projeto de pesquisa dentro de um período muito curto de tempo, por exigência da instituição financiadora do projeto, cabe ao pesquisador ter uma atenção redobrada. FERREIRA (2017) ELABORAÇÃO DO PROJETO É conveniente ressaltar que um projeto de pesquisa deve ser muito bem elaborado, para que a análise estatística possa ser efetuada de forma adequada e conduza a conclusões válidas; pois de nada adianta um experimento bem conduzido, se ele estiver baseado em um planejamento inadequado. FERREIRA (2017) ELABORAÇÃO DO PROJETO Todo pesquisador deve desenvolver a capacidade de elaborar projetos de pesquisa, pelo menos para atender a seus interesses pessoais ou do grupo em que está inserido. As instituições financiadoras de projetos, tanto públicas como privadas, possuem, geralmente, um roteiro próprio com instruções específicas para montagem do projeto. O pesquisador deve então submeter-se àquele modelo. Em alguns casos, sobretudo quando se trata de pesquisas importantes, o pesquisador deve recorrer aos técnicos em planejamento para auxiliá-lo na elaboração do projeto. FERREIRA (2017) ELABORAÇÃO DO PROJETO A instalação do experimento nada mais é do que o transporte para a prática (campo, laboratório, casa-de-vegetação, etc.) do que foi idealizado, estudado e planejado. Esta etapa constitui o início da fase prática do experimento e deve ser realizada com os mesmos cuidados e atenção com que foi elaborado o projeto experimental. FERREIRA (2017) INSTALAÇÃO DO EXPERIMENTO Alguns cuidados para alcançar uma boa precisão experimental: ❑ Evitar os erros sistemáticos; ❑ Aplicar corretamente os princípios da experimentação; ❑ Seguir à risca o que consta no croqui do experimento; ❑ Usar o bom senso para direcionar os trabalhos quando algum fator (por exemplo, condições locais de solo, topografia, etc.) impedir a sua instalação da forma como foi planejado; ❑ Usar toda sua experiência para obter tal precisão experimental. FERREIRA (2017) INSTALAÇÃO DO EXPERIMENTO A execução do experimento é a forma de conduzir, no campo, laboratório, casa-de-vegetação, etc., o plano experimental. Esta etapa não obedece a normas fixas, pelo contrário, é extremamente maleável, devendo adaptar-se às condições encontradas, procurando obter sempre o máximo de informações e de eficiência. Contudo, os cuidados apresentados no item forma de condução dos experimentos devem ser considerados. FERREIRA (2017) EXECUÇÃO DO EXPERIMENTO Independentemente do método a ser utilizado na análise estatística do experimento, o pesquisador deve ter em mente os seguintes pontos: ❑ Antes de efetuar a análise de variância nos dados experimentais, ele deve verificar se os mesmos atendem às suposições da análise de variância, sob pena das conclusões obtidas não terem validade. ❑ No processo de análise estatística dos dados experimentais, o sistema de aproximação dos dados poderá aumentar o erro experimental. Em função disso, não é recomendado aproximar os dados durante a análise estatística, e sim no final da mesma, deixando-se no mínimo, quatro casas decimais. ❑ Quando analisar quaisquer dados, deverá dar ênfase aos resultados biológicos e não aos métodos estatísticos. FERREIRA (2017) ANÁLISE ESTATÍSTICA DOS DADOS EXPERIMENTAIS A exposição pura e simples dos resultados obtidos no experimento, mesmo quando acompanhados de análise estatística, não merece o título de pesquisa. Para que isso ocorra, é necessário que se faça a interpretação dos resultados para se chegar a um fato novo; é necessário que se chegue a uma conclusão nova, que solucione um problema técnico ou prático. FERREIRA (2017) INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS Um projeto de pesquisa somente poderá ser considerado concluído quando gerar algum produto ou as informações obtidas tenham domínio público. Em função disso, o pesquisador deve elaborar o relatório final, tanto para atender as exigências da instituição financiadora do projeto de pesquisa como para ser publicado numa revista especializada, bem como apresentá-lo em reuniões científicas, congresso ou similares. FERREIRA (2017) RELATÓRIO FINAL Na elaboração do relatório, deve ser considerado o seguinte: ❑ Título; ❑ Autoria; ❑ Resumo; ❑ Abstract; ❑Introdução; ❑Material e Métodos; ❑ Resultados e Discussão; ❑ Conclusões; ❑ Agradecimentos (Opcional); ❑ Literatura Citada. FERREIRA (2017) RELATÓRIO FINAL MUITO OBRIGADO! MUITO OBRIGADO!