Princípios da Experimentação

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1 Princípios da xperimentação Júlio Osório Instrumentos básicos do processo de aquisição de novos conhecimentos científicos: observação experimentação 1

2 tapas do Método ientífico Questionar as ssumpções Iniciais Rejeitar Hipótese ssumpções ásicas Hipótese Testar Hipótese Modificar Hipótese Reter Hipótese Inputs de Informação Inputs de ados s seis etapas do Método ientífico: 1. Formular o Problema ou a questão 2. Recolher informação relevante 3. Propor uma solução ou resposta ( Hipótese) 4. Testar a solução ou resposta 5. ceitar, rejeitar ou modificar a solução ou resposta 6. stabelecer o facto científico xpandir Teoria xtrapolar e Testar Nova Teoria ientífica ou Modelo O processo de verificação (teste) de uma hipótese comporta quatro etapas fundamentais: scolha dos materiais experimentais apropriados specificação dos caracteres (isto é, das variáveis) a medir scolha dos procedimentos adequados para a medição destes caracteres specificação do procedimento a utilizar para se decidir quando é que as medições feitas suportam (ou não) as hipóteses formuladas 2

3 m qualquer situação experimental é possível reconhecer duas vertentes: o delineamento da experiência análise estatística dos dados recolhidos O que é o delineamento experimental? O delineamento estatístico das experiências ocupa-se do estudo das regras que devem ser seguidas no planeamento dos ensaios, de forma a assegurar que eles: permitam recolher dados com a qualidade necessária para poderem ser analisados pelos métodos estatísticos produzam conclusões válidas e objectivas. 3

4 O protocolo experimental (ou plano do ensaio) deve integrar as seguintes peças fundamentais: efinição do objectivos e das condições da experiência. scolha dos factores cuja influência se pretende averiguar, definição dos respectivos níveis e amplitudes de variação. efinição dos indivíduos ou, de uma maneira mais geral, das unidades experimentais que se pretendem observar. efinição das observações que se pretendem realizar nas unidades experimentais. efinição da forma pela qual os diferentes tratamentos devem ser afectados às diferentes unidades experimentais, isto é, do dispositivo experimental. O que é um factor? conjunto de meios de cultura para a micropropagação de uma espécie conjunto de variedades de uma espécie cultivada conjunto de catalizadores para uma reacção bioquímica uma série de doses de um fertilizante diferentes temperaturas de crescimento diferentes temperaturas para uma reacção bioquímica diferentes regimes hídricos 4

5 Tipos de factores Factores qualitativos: variedades, pesticidas, meios de cultura, catalizadores, etc. Factores quantitativos: doses de um adubo, temperaturas de crescimento, temperaturas de reacção, dotações de rega, etc. Tipos de factores Factores principais: factores que constituem o objecto própriamente dito da experiência (cultivares, meios de cultura, p.ex.). Factores acessórios: relacionados com a variabilidade do material experimental (factor blocos, p. ex.). 5

6 Níveis ou modalidades de um factor São os elementos alternativos que o integram nível: nos factores quantitativos; modalidade: nos factores qualitativos. xemplo: num ensaio com dois factores, destinado a comparar os efeitos de duas concentrações de sacarose (5 g/l. e 40 g/l.) sobre o enraizamento de duas espécies (Rododendro e lfarroba), os níveis do factor sacarose são 5 g/l. e 40 g/l.; as modalidades do factor espécie são Rododendro e lfarroba. Tratamentos Procedimento cujo efeito se pretende medir e comparar com o de outros tratamentos nsaios unifactoriais: os tratamentos são as próprias variantes do factor. nsaios factoriais duplos ou factoriais múltiplos: são as combinações das variantes dos factores. 6

7 Tratamentos xemplos: ensaio unifactorial destinado a comparar cinco variedades de girassol, cada uma das cinco variedades constitui um tratamento do ensaio. ensaio factorial duplo destinado a estudar os efeitos de três temperaturas (20º, 30º e 35º) e dois valores de ph (6 e 7) sobre o rendimento de uma reacção, existem seis tratamentos: (20º/pH 6);(20º/pH 7); (30º/pH 6); (30º/pH 7); (35º/pH 6); (35º/pH 7). Unidade (ou parcela) experimental Unidade de material na qual uma aplicação do tratamento é feita, considerada de forma individualizada desde o início até ao momento da colheita dos dados. 7

8 Unidade (ou parcela) experimental Produção vegetal: parcela de terreno; uma planta (uma árvore, p.e.); parte de uma planta (um ramo, uma folha ou uma fracção de uma folha, p.e.); grupo de orgãos particulares (um lote de grãos, p.e.). Produção animal: um animal; um lote de animais; um órgão específico do animal. Produção agro-industrial: latas de conserva; lotes de latas de conserva; embalagens de leite ou sumos consideradas individualmente ou em grupos de tamanho definido; provetes de madeira colhidas nos troncos de uma pilha, etc. Unidade de amostragem Fracção da unidade experimental em que objectivamente se faz a medição do efeito de um tratamento. 8

9 Unidade de amostragem a unidade experimental completa (uma parcela de terreno ou um animal); uma amostra aleatória de folhas colhidas numa árvore pulverizada a colheita obtida numa faixa de 2 metros da linha central de uma parcela experimental com 3 linhas de plantação; Unidade de amostragem unidades experimentais muito extensas: é usual fazer medições em duas ou mais fracções aleatoriamente seleccionadas na unidade experimental. casos em que a unidade de amostragem tenha de ser destruída como acontece quando a qualidade de frutos, de vegetais ou de um produto transformado tenha de ser avaliada para o mercado as unidades de amostragem são tomadas de forma aleatória na unidade experimental. 9

10 Tipos de ensaios QUNTO O NÚMRO OJTIVOS: objectivo único: estudo de uma única variável comparar as produções de diversas variedades (raças, proveniências, origens ou descendências) de uma mesma espécie vegetal ou animal. objectivos múltiplos: estudar em simultâneo duas ou mais variáveis num mesmo conjunto de indivíduos. Num ensaio comparativo de variedades de trigo, para além dos rendimentos, o investigador pode estar também interessado no teor proteico do grão, na precocidade, na capacidade de afilhamento e na susceptibilidade a pragas e doenças. Tipos de ensaios QUNTO O NÚMRO FTORS: unifactoriais bifactoriais (factoriais duplos) multifactoriais 10

11 Tipos de ensaios QUNTO O GRU INLUSÃO OS TRTMNTOS POSSÍVIS: experiências factoriais completas: comportam todas as combinações possíveis das modalidades ou níveis desses factores (interpretação estatística mais fácil, e portanto mais populares entre os experimentadores agrícolas). experiências factoriais incompletas: integram apenas uma fracção do conjunto de todas as combinações possíveis de modalidades ou níveis dos factores. Tipos de ensaios QUNTO O LOL ON S SNROLM: ensaios de campo: desenrolam-se em condições ambientais naturais. ensaios em estufa ou em câmara de crescimento: desenrolam-se em condições ambientais (luz, temperatura, humidade ou O2) mais ou menos controladas pelo investigador. ensaios em laboratório ou em biotério 11

12 Tipos de ensaios num programa de experimentação agrícola xperiências preliminares: destrinçar aspectos de um problema novo e testar facetas da organização das experiências principais. xperiências principais (ou críticas): núcleo fundamental do programa de investigação, devendo por isso merecer o maior cuidado e atenção por parte do investigador, tanto na planificação como na condução. xperiências de confirmação (eventualmente experiências de demonstração): verificar, em condições tanto quanto possível idênticas às da produção, a validade das conclusões produzidas pelas experiências principais. nsaios demonstrativos: praticados pelos agentes da extensão agrícola, que têm muitas vezes de comparar um novo tratamento ou tratamentos com um padrão (o tratamento equivalente actualmente em uso na prática corrente da produção agrícola), para convencer os agentes da produção a adoptá-lo. Natureza do erro experimental rro experimental (ruído, variação experimental ou apenas erro): iferenças observadas entre unidades (ou parcelas) experimentais que receberam o mesmo tratamento, devido a: variação decorrente de falta de homogeneidade do material experimental; variação decorrente de todas as insuficiências que se manifestarem na uniformidade de condução física do ensaio. 12

13 Natureza do erro experimental designação erro não tem qualquer conotação emocional, depreciativa ou de culpa para o investigador. O erro é uma variação inevitável, com que qualquer cientista ou experimentador tem que saber lidar no decurso das suas investigações. O que é essencial é saber controlar e saber estimar o erro experimental subjacente aos ensaios. istinguir o erro experimental dos erros grosseiros (humanos) : enganos no espaçamento das linhas de plantação ou na etiquetagem das parcelas; mistura de sementes ou confusões na transplantação de variedades; enganos ou falta de uniformidade na administração da rega, fertilizantes ou pesticidas; enganos na fase de registo ou de tratamento dos dados (enganos na medição dos caracteres ou na transcrição de dados; erros de etiquetagem de amostras; troca de reagentes ou pesticidas). 13

14 stimativa do rro xperimental: Replicação leatorização Funções da Replicação Proporcionar uma estimativa do erro experimental. Melhorar a precisão do ensaio, ao reduzir o desvio padrão da média de um tratamento. largar o âmbito da inferência do ensaio (repetições no tempo e no espaço). Realizar o controlo da variância do erro. 14

15 Funções da leatorização tribuir de uma forma aleatória os tratamentos às parcelas (ou unidades) experimentais, assegurando-se assim que um dado tratamento não seja sistematicamente favorecido ou prejudicado nas sucessivas réplicas. Usar tabelas de números aleatórios, tiras de papel, ou software especializado. ontrolo do rro xperimental puramento da técnica de condução da experiência: assegurar a maior uniformidade possível na implementação dos tratamentos nas diversas unidades experimentais. 15

16 ontrolo do rro xperimental scolha do delineamento experimental e do dispositivo experimental mais adequados aos objectivos e às condições do meio em que vai decorrer o ensaio: comparação emparelhada; organização em blocos completos casualizados organização em quadrado latino outros esquemas experimentais... ispositivo ompletamente asualizado 1 4 F F F F Os tratamentos são afectados de forma puramente aleatória às unidades experimentais plicável quando se está a trabalhar com materiais experimentais e/ou condições ambientais homogéneas 6 tratamentos, c/ 4 réplicas cada 16

17 locos ompletos asualizados F I >>>> >> > F II >>>> >> > 13 F III >>>> >> IV >>>> >> 1 (um) GRINT FRTILI 6 tratamentos c/ 4 réplicas cada > F 24 materiais experimentais e/ou condições ambientais heterogéneos segundo 1 (um) gradiente organização de grupos de unidades experimentais homogéneas (blocos) dentro dos blocos, a heterogeneidade é mínima; entre blocos é máxima cada bloco comporta todos os tratamentos (blocos completos) dentro do bloco, os tratamentos são atribuídos de forma aleatória (blocos casualizados) 2 (OIS) GRINTS PRPNIULRS 5 tratamentos c/ 5 repetições cada Quadrado Latino heterogeneidade segundo dois gradientes perpendiculares dupla organização em blocos completos casualizados: segundo linhas e segundo colunas cada tratamento aparece 1 (uma) única vez em cada linha e em cada coluna nº de tratamentos=nº de linhas= nº de colunas Quadrado Latino 5x5 (5 linhas e 5 colunas) 17

18 ontrolo do rro xperimental: Forma e Tamanho das Parcelas xperimentais quando há um gradiente, parcelas de forma rectangular, com a dimensão maior paralela à direcção do gradiente de fertilidade. quando a heterogeneidade se manifesta por manchas, parcelas de forma quadrada; para comparar compassos de plantação, parcelas circulares. Tamanho de parcela depende do tipo de estudo e do tipo de produção (horticultura arboricultura fruteira culturas forrageiras silvicultura) efeitos da competição de plantas/ efeito de bordadura ontrolo do rro xperimental: medida de co-variáveis quando a variação entre as unidades experimentais se fica a dever, em parte, à variabilidade de algum outro carácter mensurável que não o que basicamente interessa ao investigador, devem medir-se também estas covariáveis e aplicar uma nálise de ovariância. 18