EPIDEMIOLOGIA: DISEÑOS EXPERIMENTALES ( INTRODUCCION (

UNIVERSIDAD AUTÒNOMA GABRIEL RENÈ MORENO

FACULTAD DE CIENCIAD AGRÌCOLAS

CARRERA DE AGRONOMÌA

TEXTO

DISEÑOS EXPERIMENTALES

INA - 314

Ing. MS.c Marco Koriyama V.

Santa Cruz - 2006

UNIDAD I

CARACTERIZACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN AGRÍCOLA

Estadistica de la investigación agrícola.-

De manera general en los diferentes campos de la ciencia se pueden distinguir dos tipos de fenómenos:

- Determinísticos: Siguen leyes aplicables a todos y cada uno de los hechos que caen bajo su acción, pudiéndose hacer predicciones sin temor a equivocarse. Los casos clásicos de la mecánica en general y la astronomía en particular, bridan sorprendentes ejemplos (predicción con años de anticipación de los eclipses de sol o de luna).

- Estocásticos: Sujetos a variaciones aleatorias, en los cuales para establecer su regularidad es necesario disponer de grandes masas de datos. El resultado del lanzamiento de una moneda, la duración de la vida de las personas o la producción de frijol en una serie de parcelas, sirven de ilustración a manifestaciones de este tipo de fenómenos.

La estadística, una de las ramas aplicadas de la matemática, pretende establecer ciertas regularidades en los datos provenientes de las manifestaciones del fenómeno aleatorio o en las mediciones: realizadas sobre un conjunto de individuos que poseen características comunes. Se ocupa del estudio de las leyes de probabilidad y las distribuciones que pueden ser aplicadas, como modelos aproximativos, a fenómenos estocásticos. Sirva de ilustración el modelo de la curva normal o Campana de Gauss, ampliamente utilizada para caracterizar la distribución de variables continuas en datos biológicos, como el rendimiento o la longitud de las vainas.

En el campo de la experimentación agrícola la estadística permite probar las hipótesis planteadas por el investigador y concluir con razonable seguridad si las diferencias observadas en los promedios pueden ser atribuídos a los tratamientos aplicados (diferencias significativas) o si por el contrario son atribuibles a la variabilidad no controlada o no controlable, es decir a variaciones aleatorias (diferencias no significativas)

La investigación y el método científico

la investigación copio proceso de búsqueda y acumulación de conocimientos, es una actividad intelectual y creativa, la cual se lleva a cabo en el laboratorio, en la biblioteca o en al campo procura descubrir nuevos hechos evaluándolos e interpretándolos a la luz de los coríocimíentos existentes. Siendo un proceso dinámico de profundizaci6n con el tiempo, el grado de comprensión aumenta, lo cual permite revisar conclusíones aceptadas previamente, formular nuevas interpretaciones (teorías), y hacer aplicaciones de los resultados obtenidos

La investigación agrícola presenta algunas peculiaridades tales como:

· Depende de una gran diversidad de disciplinas cientificas con interdependencía, lo cual presupone planeación y trabajo de equipo.

· Tiene carácter regional, por la amplia variedad de condiciones ecológicas.

· Es de caracter internacional, lo cual facilita el intercambio de información, personal capacitado, material genético, etc.

· El material biológico (plantas y animales) presenta alta variabilidad en sus respuestas e interaccíón con el ambiente, lo cual dificulta la interpretación y generalización de resultados.

El conjunto de las etapas que se siguen en la investigación para descubrir nuevos hechos o principios genérales, se denomina método cientIfico; es este en esencia la aplicación de la lógica (teoría) y la objetividad (experimentación) el mejor entendimiento de un fenómeno.

El proceso investigativo, implica la existencia de un problema que necesita ser resuelto; su conceptualización requiere un adecuado cuerpo teórico de conocimientos. La literatura menciona una serie de etapas graduales que integran el método cíentifico. Este es en esencia, la aplicación dela teoría, es decir, la lógica y el uso de la experimentación para la solución de un problema o para la soluciuón de un problema o para la explicación de un fenómeno dado. Se resalta de paso el papel de la experimentación en el proceso investigativo, en la etapa de verificación objetiva de las hipótesis planteadas.

Las etapas que intengran el Método Científico son :

a) 0bservación del fenómeno: (etapa sensorial) Es el medio por el cual se obtiene conocimiento de ciertos hechos a través de la percepción de los sentidos.

b) Planteamiento del problema: La etapa principal de una investigación es identificar el problema. En realidad plantear el problema no es sino afinar y estructurar más formalmente la idea de investigación, tres elementos resultan fundamentales para plantear el problema los cuales son: obetivos de investigación, preguntas de investigación y la justificación de la investigación.

c) Establecimiento de hipótesis: Son gúias para la investigación. Las hipótesis indican lo que estamos busacando o tratando de probar y se definen como explicaciones tentativas del fenómeno investigado, formuladas amanera de proposiciones.

d) Verificación objetiva de la hipótesis: Esta etapa se lleva a cabo mediante la experimentación en laboratorio, invernadero o campo. La función de la experiemntación es eliminar teorías insostenibles, la exprimentación se usa para probar hipótesis y deescubrir nuevas relaciones entre variables, es una herramienta del método científico. Para que las conclusiones derivadas de los datos experimentales sean válidos debe prestarse atrención cuidadosa a la selección del diseño experimental

Conceptualización y clasificación de los experimentos

3.1. Qué es un experimento? Por qué se realízan experimentos? Los experimentos son considerados una de las etapas dentro del proceso denominado método científico, mediante la cual se somete a verificación objetiva la(s) hipótesis planteada(s). A diferencia de la simple observación, implica control y modíficación de las condidiones naturales.

Diferentes conceptos se formulan para definir los experimentos, como por ejemplo:

· Búsqueda planeada tendiente a lograr nuevos hechos, confirmar o rechazar resultados previos; la búsqueda servirá de ayuda en la toma de decisiones de carácter técnico o administrativo, tal como recomendar una variedad, procedimiento o pesticida (Steel y Torrie, 1960)

· Proceso por el cual se trata de obtener información que aumente los conocimientos sobre un área específica de la ciencia, que sirve de base para someter a prueba una o varias hipótesis específicas, mediante la observación y medición de variables, cuando se han modificado las condiciones naturales (ICA, 1972)

Lograr nuevos hechos (datos) o medir y registrar observaciones, sirven poco y no superan la etapa sensorial (sentidos) si un cuerpo teórico de conocimientos (razón) no sirve de base y guía al sentido, en la observación e interpretación de los hechos. La formación teórica en un determinado campo científico permite identificar y abordar mediante la experimentación problemas relevantes, suministrando bases tanto para la planeación del experimento, como para el análisis de interpretación de los resultados.

Desde el punto de vista operativo conviene visualizar el experimento como un sistema de comunicación entre él hombre y la naturaleza.

Se pretende mediante una serie de estímulos (tratamientos) que se aplican a una serie de unidades experimentales (parcelas), observar, evaluar y analizar las diferentes respuestas en el crecimiento, desarrollo y producción, sistema de comunicación tiene como elementos estructurales (16):

· Los estímulos, variables independientes, entradas. o tratamientos, por medio de los cuales se promueven cambios. Son ellos los portadores de mensajes cifrados mediante los cuales Ínterrogamos a la naturaleza, previa definicíón de objetivos específicos.

· Las unidades experimentales o entidades fisico-biológicas sobre las cuales se aplican los tratamientos. En la agricultura están constituídas por conjuntos de materias, jarras de Leonard, cajas de petri o parcelas en el campo, de acuerdo a la naturaleza especIfica de cada experimento.

· Las respuestas salidas o variables dependientes, que como mensajes de retorno emite la naturaleza. El técnico debe recolectar una serie de variables, unas cuántificables en sistemas convencionales (producción en kg/ha; altura en centímetros), y otras en sistemas más o menos arbitrarios, como la escala de daño empleadas por entomólogos y fitopatólogos.

Las respuestas sirven de base para el análisis e interpretación de los resultados experimentales y para tornar decisiones de carácter técnico o administrativo. Se evaluan unas directamente sobre las unidades experimentales (por ejemplo, rendimiento) y otras en forma derivada, como por ejemplo:

‑ INDICE DE COSECHA: Peso de semilla/peso materia seca total

‑ RENDIMIENTO EQUIVALENTE (en cultivos asociados)

Rend. fríjol + Rend. yuca x (precio yuca/precio frijól)

- INDICE DE USO EFICIENTE DE LA TIERRA (en cultivos asocíados)

Rend. fríjol asociado + Rend. maíz asociado

Rend. frijol monocultivo + Rend. maiz monocultivo

Aunque cada técnico tiene sus razones particulares por las cuales realiza un experimento, de manera general éstas pueden agruparse de acuerdo a Plutchik (23) en:

- Determinar la relación entre dos o más variables: Por ejemplo, estudiar para diferentes materiales de fríjol, la relación entre la cantidad de fósforo agregado y la producción, bajo determinada condición de suelo y clima.

- Ampliar el campo de estudio de una variable: Por ejemplo, estudiar en la fijación de N, el efecto de diferentes combinaciones de temperatura diurna y nocturna, en cultivares de fríjol inoculados con diferentes cepas de Rhizobium.

- Aumentar la confiabilidad de los resultados logrados: Por ejemplo, los experimentos realtivos a la validación de tecnología en fincas de agricultores, en los cuales se somenten a prueba crítica el germoplasma mejorado y las prácticas agronómicas de manejo, generadas en los centros experimentales.

- Someter a prueba una teoría:

Por ejemplo, los experimentos, de Stanley Miller para someter a prueba la teoría de A. I. Oparin sobre el origen de la vida.

3.2. Clasificación de los experimentos

Existen variadas clalificaciones de los expe.rimentos y diferentes etápas del proceso experimental, cuya diversidad pone, de manifiesto la commplejidad de la investigación agrícola y refuerza la necesidad del trabajo en equipo.

3.2.1. Por la estructura de los tratamientos

Los tratamientos son los medios que utiliza el hombre para formular sus preguntas; la selección de ellos guarda estrecha relacíón con los objetivos del estudio. La simplicidad o complejidad de la estructura de las entradas de origen a clasificaciones según el número de factores que la constituyen; se considera con estructura de entrada simple a los experimentos nulifactor y unifactor y experimentos de estructura más compleja a los factoriales, aumentando el grado de complejidad en la medida que se increcrementael número de factores estudiados simultáneamente.

3.2.2. Por el grado de conocimiento adquirido

En el proceso investigativo el grado de comprensión y profundidad aumenta paulatínamente, no estando todos los experimentos al mismo nivel, ni se requiere el mismo grado de precisión. De manera general pueden distinguirse grupos tales como (23, 28).

- Caracterización: En esta fase el número de tratamientos es muy grande y no se está interesado en la comparación; se desea precisar el comportamiento del material genético y evaluar características morfoagronómicas del germoplasma (días a emergencia, color del hipocotilo, grosor del tallo, dias a floración, duración de la floración, etc) Por ejemplo, la Unidad de Recursos Genétícos evalúa semestralmente cerca de 2.000 materiales de frijol y se toman aproximadamente 30 características en cada uno de ellos; la caracterización incluye una prueba especial para conocer la reacción al fotoperíodo (6)

- Preliminares: Se pretende establecer derroteros para futuros trabajos, definir aspectos metodológicos o precisar mejores sistemas de evaluación de las respuestas. El número de tratamientos suele ser elevado, con pocas repeticiones o tamaño de parcela pequeño..

- Críticos: Para su planeación se tienen mayores elementos de juicio, por la acumulación previa de información. Se está interesado en someter a prueba hipótesis específicas o medir la ganancia después de un proceso de selección. El número de tratamíentos suele ser más reducido, aumentando el número de repeticiones y el tamaño de parcela.

Sirva de ilustración algunos experimentos realizados para medir el avance del mejoramiento de fríjol por resistencia a Empoasca kraemeri (ensayo de rendimiento para F₄). También los ensayos

en fincas de agricultores, para someter a prueba la nueva tecnología generada por los centros experimentales. En estos últimos se emplean de 5 a 10 tratamientos, parcelas de 15 m² y más de 10 fincas (repeticiones).

- Demostrativos: Su finalidad no es la de generar si no la de transmitir conocimiento, teniendo por tanto finalidad didáctica. Quien realiza el experimento conoce de manera general los resultados que se presentarán.

Sirva de ilustración los experimentos realizados por los extensionistas para cosechar durante los días de campo o los que se efectúen durante los Cursos de Adiestramiento para enseñanza de los participantes.

Los programas nacionales de mejoramiento en fríjol presentan secuencias experimentales, con etapas definidas que reciben variadas denominaciones. (por ejemplo: Prueba preliminar o de descarte, Ensayo avanzado, Prueba regional, etc.), en las cuales en la medida que se reduce el número de materiales probados se aumenta el nivel de exigencia en cuanto al tipo de planta, resistencia a enfermedades, nivel de producción, etc,

Para el caso del Programa de Fríjol en el CIAT se tiene definida una gradación del proceso experimental para desarrollar y evaluar germoplasma (7, 11, 12)(*)

VEF

IBYAN (VIRAF)

- VEF - Vivero equipo de frijol (sin repeticiones)

El germoplasma que presenta rasgos valiosos, las líneas promisorias o las selecciones provenientes de programas nacionales, entran a un sistema uniforme de evaluación del programa, juzgándose simultánea, pero separadamente por disciplinas y para las principales enfermedades y plagas, la mayor cantidad de material. Periódicamente se revisan las exigencias al germoplasma a participar en los viveros (por ejemplo, todo material debe ser resistente al virus del mosaico común) y se mejoran los criterios de evaluación.

- EP - Ensayos preliminares: Es un vivero cerrado, en el sentido de que todos los materiales incluídos han sido seleccionados en base al nivel anterior. Son experimentos con repeticiones y replicados en CIAT‑Palmira y Popayán. Además de rendimiento se evalúan otras características (tolerancia a la sequía, reacción a enfermedades, contenido de proteínas, etc.)

-IBYAN (VIRAF) ‑ Vivero Internacional de Rendimiento y Adaptación de Fríjol (Para materiales arbustivos o volubles en asociación o relevo con maíz). Es la tercera prueba en la secuencia y la primera que se realiza a nivel internacional, con ensayos desde 1976. Los materiales CIAT evaluados en los IBYAN (VIRAF) son seleccionadas en los EP, pero los experimentos incluyen además testigos internacionales y testigos locales. los intereses de los programas nacionales y las exigencias del mercado local, indicó la conveniencia de separar los viveros internacionales por color y tipo de grano.