Error experimental fuentes de error y herramientas estadísticas

Método científico

Método de estudio sistemático de la naturaleza que incluye las técnicas de observación, reglas para el razonamiento y la predicción, ideas sobre la experimentación planificada y los modos de comunicar los resultados experimentales y teóricos.

En el método científico la observación consiste en el estudio de un fenómeno que se produce en sus condiciones naturales. La observación debe ser cuidadosa, exhaustiva y exacta.

A partir de la observación surge el planteamiento del problema que se va a estudiar, lo que lleva a emitir alguna hipótesis o suposición provisional de la que se intenta extraer una consecuencia. Existen ciertas pautas que han demostrado ser de utilidad en el establecimiento de las hipótesis y de los resultados que se basan en ellas; estas pautas son: probar primero las hipótesis más simples, no considerar una hipótesis como totalmente cierta y realizar pruebas experimentales independientes antes de aceptar un único resultado experimental importante.

La experimentación consiste en el estudio de un fenómeno, reproducido a campo o en un laboratorio, en las condiciones particulares de estudio que interesan, eliminando o introduciendo aquellas variables que puedan influir en él. Se entiende por variable todo aquello que pueda causar cambios en los resultados de un experimento y se distingue entre variable independiente, dependiente y controlada.

Variable independiente es aquélla que el experimentador modifica a voluntad para averiguar si sus modificaciones provocan o no cambios en las otras variables. Variable dependiente es la que toma valores diferentes en función de las modificaciones que sufre la variable independiente. Variable controlada es la que se mantiene constante durante todo el experimento. En un experimento siempre existe un control o un testigo, que es una parte del mismo no sometido a modificaciones y que se utiliza para comprobar los cambios que se producen.

Todo experimento debe ser reproducible, es decir, debe estar planteado y descrito de forma que pueda repetirlo cualquier experimentador que disponga del material adecuado.

Los resultados de un experimento pueden describirse mediante tablas, gráficos y ecuaciones de manera que puedan ser analizados con facilidad y permitan encontrar relaciones entre ellos que confirmen o no las hipótesis emitidas.

conceptos r. A. Fisher define a la estadística como la matemática aplicada a los datos de observación. Si los datos provienen de trabajos hechos a propósito y en condicionespreviamente especificadas, tenemos entonces datos experimentales.

El estudio de los experimentos, su planeamiento, ejecución y análisis constituyen el objetivo de la estadística experimental.

Experimento o ensayo

Es un trabajo previamente planeado que sigue determinados principios básicos y en la cual se hace la comparación de los efectos de tratamientos.

Tratamiento

Es el método, elemento o material cuyo efecto deseamos medir o comparar en un experimento. Por ejemplo, un tratamiento puede ser: variedades de soja, híbrido de maíz, fertilización para el cultivo de girasol, espaciamiento para el cultivo del trigo, balanceados para animales, insecticidas para el control de Spodoptera sp.

Variable independiente

Aquélla que el técnico maneja a voluntad para averiguar si sus modificaciones provocan o no cambios en las otras variables. Eje: diferentes variedades, densidades de siembra, insecticidas, fungicidas.

Variable dependiente

Es la que toma valores diferentes en función de las modificaciones que sufre la variable independiente. Rendimiento, altura de planta, área foliar, eficiencia de control de fungicidas.

Unidad experimental o parcela

Es la unidad de material experimental que recibe la aplicación de un simple tratamiento. Esta unidad puede ser una pequeña área de terreno, una planta o un grupo de ellas, una vaca lechera, 20 pollos, un plato de Petri con un medio de cultivo.

Diseño experimental

Es el plano utilizado en la experimentación e implica la forma como los tratamientos serán designados a las unidades experimentales y un amplio entendimiento de los análisis a ser hechos cuando todos los datos estuvieren disponibles. Por ejemplo, diseño completamente al azar, diseño en bloques completos al azar, cuadrado latino.

Propósito de diseños experimentales

El propósito de cualquier diseño experimental es proveer la máxima información deseada con la suficiente precisión sobre un problema de investigación y con el mínimo costo.

Principios de proyectos experimentales

Son tres:
repetición, aleatorización y control local.

Repetición:

la repetición significa que el tratamiento se efectúa dos o más veces. Es necesario usarlos para:

Suministrar una estimación del error experimental.

Con el aumento del número de repeticiones se tiene estimaciones más precisas de los efectos de tratamientos y también de las pruebas de significación.

Generalmente se considera que un experimento deberá tener como mínimo 20 unidades experimentales. La experiencia indica que difícilmente se consiguen resultados razonables con menos de 20 unidades experimentales. El aumento adicional debido a otra repetición adicional no es suficientemente grande para justificar el costo adicional de esta repetición. Otra indicación útil que se debería de tener en cuenta es de por lo menos 10 grados de libertad para el residuo.

En experimento de laboratorio y de invernadero generalmente no es necesario un elevado número de repeticiones. Muchos experimentos de campo necesitan más de cuatro repeticiones.

Aleatorización:

es la asignación de tratamiento a las unidades experimentales, de modo que todas las unidades consideradas tengan iguales posibilidades de recibir cualquier tratamiento.

Si todas las parcelas con un tratamiento A estuviesen agrupadas a propósito en un local y las parcelas de B en otro, la diferencia de fertilidad de suelo o disponibilidad de agua seguirá siendo un problema en la confiabilidad del resultado final del experimento.

Cochran y Cox indican que la aleatorización es como un seguro, ya que es una precaución ante las anomalías que pueden presentarse. A continuación una aleatorización correcta para comparar cuatro tratamientos de híbridos de maíz con cinco repeticiones en un diseño en bloques completos al azar.

Control local:

este principio es usado para mejorar la precisión en las comparaciones entre los tratamientos. Consiste en colocar todos los tratamientos en unidades experimentales lo más semejante posible, bien próximas, que constituirán un bloque. Los bloques podrán ser distribuidos por toda el área en estudio o agrupados. Podrá haber o no gran variación de la fertilidad del suelo o de otros factores de un bloque para otro, esto no importa. Lo importante es la homogeneidad de las condiciones dentro del bloque. En otras palabras, la variación dentro de los bloques debe ser la menor posible, mientras que la variación entre bloques puede ser grande o pequeña, indistintamente. Cuando no hay control local, solo repetición y aleatorización, tenemos lo que se llama un experimento completamente al azar.

Error experimental

La carácterística de todo material experimental es su variabilidad.

Dos parcelas juntas con el mismo cultivo producirán rendimientos diferentes. Estas diferencias pueden ser grandes o pequeñas y contribuyen para enmascarar los tratamientos estudiados.

El error experimental es una medida de variación que hay entre unidades experimentales u observaciones tratadas todas por igual.

El error puede ser debido a:

Pequeña variabilidad en la constitución genética de las plantas o de animales, pequeñas diferencias en la fertilidad del suelo, variaciones ligeras en el espaciamiento, en la profundidad de siembra.

Error que se introduce cuando se quiere reproducir (repetir) el tratamiento sobre cada una de las unidades experimentales. Eje: Efecto de variación de velocidad de viento en el momento de aplicaciones de herbicidas.

Errores que no pudieron ser controlados por el investigador como: error en las mediciones y error en la conducción del experimento.

La magnitud del error experimental puede ser reducido mediante:

Selección del material experimental, que sea homogéneo.

Conduciendo los experimentos criteriosamente (cuidadosamente).

Aumentando el número de repeticiones.

Seleccionando un diseño experimental apropiado.

Variables independientes cualitativas y cuantitativas

Variables cualitativas: cuando los tratamientos no pueden agruparse por orden de magnitud. Como cultivares, formas de aplicación de productos químicos, picos diferentes, sistemas de labranza. En este caso, si el análisis de varianza resulta significativo, se recomienda usar los test de comparación de medias (Duncan, Tukey).

Variables cuantitativas: cuando los tratamientos pueden agruparse por orden de magnitud. Como dosis crecientes de nitrógeno, fósforo, densidad diferente, época diferente. En este caso, si el análisis de varianza resulta significativo, se recomienda efectuar ajustes de ecuación de regresión y calcular el coeficiente de determinación.

Sin aleatorización queda como sigue

Este último ocasiona una falta de prueba válida de tratamientos y una posible subestimación del error experimental.

En algunos experimentos intencionalmente se da un arreglo sistemático al ensayo para que tenga un efecto visual, para fines de extensión agrícola.