田間試驗的設(shè)計與實施

關(guān)于田間試驗的設(shè)計與實施1第一頁，共六十五頁，2022年，8月28日2

試驗是指在人為控制條件下進(jìn)行的實踐活動，利用生物本身做指示者，以研究有關(guān)問題，由生物作出回答。第二頁，共六十五頁，2022年，8月28日3

試驗的內(nèi)容：

簡單的品種試驗簡單的栽培與飼養(yǎng)管理試驗品種與管理相結(jié)合的試驗

試驗的任務(wù)：解決生產(chǎn)中急需解決的問題解決科學(xué)問題第三頁，共六十五頁，2022年，8月28日4

試驗的方式田間試驗實驗室試驗盆栽試驗溫室試驗利用人工氣候室進(jìn)行的試驗等第四頁，共六十五頁，2022年，8月28日5第一節(jié)田間試驗一、田間試驗的特點(diǎn)與要求田間試驗的復(fù)雜性田間試驗的地區(qū)性田間試驗周期長、具有季節(jié)性存在試驗誤差特點(diǎn)：第五頁，共六十五頁，2022年，8月28日6要求：

■試驗的目的要明確■試驗要有代表性■試驗的結(jié)果要正確■試驗結(jié)果要能夠重復(fù)

準(zhǔn)確度(accuracy)精確度(precision)第六頁，共六十五頁，2022年，8月28日7對田間試驗而言，土壤差異是最主要最經(jīng)常的誤差來源。田間試驗的設(shè)計主要是針對控制土壤差異而展開的。第七頁，共六十五頁，2022年，8月28日8目前控制土壤差異的措施：

合適的試驗地采用適當(dāng)?shù)男^(qū)技術(shù)良好的試驗設(shè)計和相應(yīng)的統(tǒng)計分析方法第八頁，共六十五頁，2022年，8月28日9

二、土壤差異與試驗地的選擇

1.土壤差異的表現(xiàn)斑塊差異2.土壤差異的估測空白試驗梯度差異目測第九頁，共六十五頁，2022年，8月28日10

3、試驗地的選擇與培養(yǎng)有代表性；土壤質(zhì)地均勻，肥力一致；有土地利用的歷史記錄；地勢平整；位置適當(dāng)；進(jìn)行空白試驗；采用輪換制；第十頁，共六十五頁，2022年，8月28日11三、田間試驗設(shè)計的基本原則指整個試驗研究課題的設(shè)計，包括確定試驗處理的方案，小區(qū)技術(shù)，以及其相應(yīng)的資料收集整理和統(tǒng)計分析的方法等。專指小區(qū)技術(shù)，特別是重復(fù)區(qū)和試驗小區(qū)的排列方法。有效控制土壤差異，降低試驗誤差田間試驗設(shè)計第十一頁，共六十五頁，2022年，8月28日12田間試驗的基本原則(1)重復(fù)（replication）估計試驗誤差降低試驗誤差田間試驗的重復(fù)次數(shù)是指試驗中同一個處理所種植的小區(qū)數(shù)。重復(fù)的作用：每一個處理至少要有兩次重復(fù)。第十二頁，共六十五頁，2022年，8月28日13(2)隨機(jī)排列（randomassortment）指試驗中的不同處理都有同等的機(jī)會設(shè)置在任何一個試驗小區(qū)上，即重復(fù)中的某一個處理究竟安排在哪一個小區(qū)，不要有主觀成見，完全由隨機(jī)的方法確定。隨機(jī)的作用獲得無偏的試驗誤差估計值第十三頁，共六十五頁，2022年，8月28日14(3)局部控制（localcontrol）

局部控制就是分范圍分地段控制非處理因素，使其對各處理的影響趨于最大程度的一致。每一區(qū)組再按試驗處理數(shù)目劃分小區(qū)（plot），一個小區(qū)隨機(jī)安排一個處理。實施：將整個試驗環(huán)境分成若干個最為一致的小環(huán)境，稱為區(qū)組（block）。第十四頁，共六十五頁，2022年，8月28日15土壤肥力梯度方向肥瘦區(qū)組1區(qū)組2區(qū)組3第十五頁，共六十五頁，2022年，8月28日16重復(fù)隨機(jī)排列局部控制無偏估計誤差有效降低誤差第十六頁，共六十五頁，2022年，8月28日17四、控制土壤差異的小區(qū)技術(shù)1.小區(qū)面積在田間試驗中，安排一個處理的小塊地段稱為試驗小區(qū)（plot）。第十七頁，共六十五頁，2022年，8月28日182.小區(qū)的形狀和方向小區(qū)的方向?qū)Ｖ搁L方形小區(qū)而言，指長方形小區(qū)長邊的方向。小區(qū)的形狀有長方形和正方形兩種；第十八頁，共六十五頁，2022年，8月28日193.重復(fù)次數(shù)100806040200020406080100120重復(fù)次數(shù)平均數(shù)的誤差

試驗設(shè)置重復(fù)次數(shù)越多，試驗誤差越小。但在實際運(yùn)用時，并非重復(fù)越多越好。第十九頁，共六十五頁，2022年，8月28日204.設(shè)置對照區(qū)作為試驗中處理間比較標(biāo)準(zhǔn)的處理稱做對照（check）。設(shè)置對照的目的：在田間對各處理進(jìn)行比較時，有利于作為衡量品種或處理優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)；利用對照區(qū)估計和矯正試驗地的土壤差異；第二十頁，共六十五頁，2022年，8月28日215.設(shè)置保護(hù)行試驗地和試驗小區(qū)四周種植的不計產(chǎn)區(qū)域稱為保護(hù)行（guardrow）。保護(hù)行的作用：保護(hù)試驗材料不受外來因素的損害；防止靠近試驗田四周的小區(qū)受到空曠地的特殊環(huán)境的影響，即減少邊際效應(yīng)；第二十一頁，共六十五頁，2022年，8月28日226.重復(fù)區(qū)(區(qū)組)與試驗小區(qū)的排列

將全部處理排列于土壤肥力相對一致的一個區(qū)域內(nèi)，是控制土壤差異最簡單而有效的方法之一，這個區(qū)域就稱作重復(fù)區(qū)（區(qū)組）。

重復(fù)區(qū)可排成一排，也可排成兩排或多排

第二十二頁，共六十五頁，2022年，8月28日23同一重復(fù)或區(qū)組內(nèi)的土壤肥力應(yīng)盡可能一致，試驗地的土壤差異盡可能排列在重復(fù)區(qū)之間。區(qū)組間的差異大，并不增大試驗誤差；而區(qū)組內(nèi)的差異小，卻能有效的減少誤差，因而可提高試驗的精確度。第二十三頁，共六十五頁，2022年，8月28日24小區(qū)在各重復(fù)內(nèi)的排列方式有：隨機(jī)排列：

各小區(qū)在各重復(fù)內(nèi)的位置完全隨機(jī)決定順序排列：

將小區(qū)在個重復(fù)內(nèi)按照同一次序排列；第二十四頁，共六十五頁，2022年，8月28日25ABCDDCBAACDBBDAC第二十五頁，共六十五頁，2022年，8月28日26第二節(jié)常用田間試驗設(shè)計方法一、順序排列設(shè)計法1.對比設(shè)計每隔2個供試處理設(shè)一個對照區(qū)，使每一個小區(qū)與其相鄰的對照直接比較。第二十六頁，共六十五頁，2022年，8月28日275ck43ck21ckck12ck34ck51ck23ck45ckⅠⅡⅢ第二十七頁，共六十五頁，2022年，8月28日285ck12ck34ck1ck23ck45ck4ck51ck23ckⅠⅡⅢ第二十八頁，共六十五頁，2022年，8月28日292.間比設(shè)計在一條地上，排列的第一個小區(qū)和最末尾的小區(qū)一定是對照區(qū)，每兩個對照區(qū)之間排列相同數(shù)目的處理小區(qū)。第二十九頁，共六十五頁，2022年，8月28日30ck1234ck5678ckck8765ck4321ckck1234ck5678ck

方案1ⅠⅡⅢ8個處理3次重復(fù)的間比設(shè)計第三十頁，共六十五頁，2022年，8月28日31ck1234ck5678ck1234ckck8765ck4321ck8765ckⅠⅡⅢ

方案28個處理3次重復(fù)的間比設(shè)計第三十一頁，共六十五頁，2022年，8月28日32二、隨機(jī)排列設(shè)計法（一）完全隨機(jī)設(shè)計完全隨機(jī)隨機(jī)區(qū)組拉丁方設(shè)計裂區(qū)設(shè)計單因素試驗多因素試驗多因素試驗第三十二頁，共六十五頁，2022年，8月28日33【例如】假定有A、B、C、D四個處理，每個處理重復(fù)3次，采用完全隨機(jī)設(shè)計，則田間排列為：ABCDACCBDBDA第三十三頁，共六十五頁，2022年，8月28日34廣泛應(yīng)用于環(huán)境變異較小的盆栽試驗、溫室試驗和實驗室試驗，而在田間試驗中很少應(yīng)用。完全隨機(jī)設(shè)計是將具有n次重復(fù)的k個處理完全隨機(jī)的布置到各個試驗單元中去的試驗方法。重復(fù)和隨機(jī)第三十四頁，共六十五頁，2022年，8月28日35（二）隨機(jī)區(qū)組設(shè)計

按照局部控制的原則，將整個試驗地分成與重復(fù)數(shù)相等的區(qū)組，然后把每一個區(qū)組劃分成與處理數(shù)相等的小區(qū)。第三十五頁，共六十五頁，2022年，8月28日36實施步驟：1.劃分區(qū)組區(qū)組數(shù)＝重復(fù)數(shù)；區(qū)組的走向與土壤肥力梯度相垂直；區(qū)組內(nèi)的差異盡可能的小，區(qū)組間的差異盡可能的大。第三十六頁，共六十五頁，2022年，8月28日37小區(qū)的長邊與土壤肥力梯度平行；3.處理的設(shè)置區(qū)組內(nèi)每一個小區(qū)隨機(jī)安排一個處理，各區(qū)組內(nèi)的隨機(jī)獨(dú)立進(jìn)行；4.區(qū)組的設(shè)置不同的區(qū)組可以設(shè)置在不同的地段上，而同一區(qū)組內(nèi)的各個小區(qū)必須設(shè)置在同一地段上。2.小區(qū)的劃分小區(qū)數(shù)＝處理數(shù)；第三十七頁，共六十五頁，2022年，8月28日38【例如】假定有A、B、C、D、E五個處理，每個處理重復(fù)3次，采用隨機(jī)完全區(qū)組設(shè)計，則田間排列為：肥瘦ⅠⅡⅢABCDECBAEDECDAB第三十八頁，共六十五頁，2022年，8月28日39隨機(jī)區(qū)組設(shè)計的主要優(yōu)點(diǎn)：①設(shè)計簡單，容易掌握。③符合試驗設(shè)計的三條基本原則，能提供無偏的誤差估計，并能有效地減少單向土壤肥力差異的影響，提高試驗的精確度。②靈活性大，單因素、多因素試驗都可應(yīng)用。第三十九頁，共六十五頁，2022年，8月28日40⑤容易分析，如果由于某種偶然事故而損失某一處理或某一區(qū)組時，可以將該試驗看成本來就沒有這個處理或區(qū)組，仍可進(jìn)行分析。④對試驗地的地形要求不嚴(yán)，平地或山地均可采用，必要時不同區(qū)組可分散設(shè)置在不同地段上。第四十頁，共六十五頁，2022年，8月28日41隨機(jī)區(qū)組設(shè)計的主要缺點(diǎn)：②只能控制一個方向的土壤差異，試驗精確度沒有拉丁方設(shè)計高。①不允許處理數(shù)太多，如果處理數(shù)目k過大，區(qū)組內(nèi)的環(huán)境變異就會增加，于是區(qū)組就會喪失局部控制的功能，使誤差增大。第四十一頁，共六十五頁，2022年，8月28日42（三）拉丁方設(shè)計從行和列兩個方向上排列成區(qū)組或重復(fù)，而每一處理在每一行或列都只占有一個小區(qū)，處理在各區(qū)組的排列是隨機(jī)的。第四十二頁，共六十五頁，2022年，8月28日43CDAEBECDBABAECDABCDEDEBAC→→→→→↓↓↓↓↓行區(qū)組列區(qū)組5X5拉丁方第四十三頁，共六十五頁，2022年，8月28日44①選擇標(biāo)準(zhǔn)方ABCDBCDACDABDABC【例如】設(shè)某一試驗，有4個處理，分別以1、

2、3、4表示，試做拉丁方設(shè)計。Ⅰ第四十四頁，共六十五頁，2022年，8月28日45②列隨機(jī)用隨機(jī)的方法得到隨機(jī)數(shù)字2、4、1、3，按隨機(jī)數(shù)字的順序把標(biāo)準(zhǔn)方的列做相應(yīng)的調(diào)整。ABCDBCDACDABDABCBDACCABDDBCAACDBⅠⅡ第四十五頁，共六十五頁，2022年，8月28日46③行隨機(jī)用隨機(jī)的方法得到隨機(jī)數(shù)字3、2、4、1，把列隨機(jī)得到的拉丁方Ⅱ

，按隨機(jī)數(shù)字進(jìn)行的調(diào)整，得到拉丁方Ⅲ.DBCACABDACDBBDACBDACCABDDBCAACDBⅢⅡ第四十六頁，共六十五頁，2022年，8月28日47④處理隨機(jī)將處理代號1,2,3,4進(jìn)行隨機(jī)，若得隨機(jī)數(shù)字為4、3、1、2，表示A=4,B=3,C=1,D=2.將4個處理代入，得到拉丁方Ⅳ。2314143241233241DBCACABDACDBBDACⅣⅢ第四十七頁，共六十五頁，2022年，8月28日48拉丁方設(shè)計的特點(diǎn)：處理數(shù)=重復(fù)數(shù)=行區(qū)組數(shù)=列區(qū)組數(shù)；精確度高；試驗結(jié)果分析簡便；第四十八頁，共六十五頁，2022年，8月28日49拉丁方設(shè)計的缺點(diǎn)：缺乏伸縮性處理數(shù)=重復(fù)數(shù)；缺乏隨機(jī)區(qū)組設(shè)計的靈活性這種試驗設(shè)計，不能將一行或一列分開設(shè)置；對中部小區(qū)的觀察記載和田間管理不方便。第四十九頁，共六十五頁，2022年，8月28日50（四）裂區(qū)設(shè)計先按第一個因素設(shè)置各個處理（主處理）的小區(qū)；然后在這主處理的小區(qū)內(nèi)引進(jìn)第二個因素的各個處理（副處理），就是主處理的小區(qū)內(nèi)分設(shè)與副處理數(shù)目相等的更小的小區(qū)。主處理所分的小區(qū)稱為主區(qū)（整區(qū)），主區(qū)內(nèi)各副處理所分的小區(qū)稱為副區(qū)（裂區(qū)）。第五十頁，共六十五頁，2022年，8月28日51【例如】主因素A有A1、A2、A3三個水平;副因素B有B1、B2兩個水平;4次重復(fù),裂區(qū)設(shè)計.第五十一頁，共六十五頁，2022年，8月28日52A1A2A3A2A1A3A3A2A1A2A1A3

B1B2B2B1B1B2B1B2B2B1B1B2B1B2B1B2B2B1B2B1B2B1B2B1第五十二頁，共六十五頁，2022年，8月28日A1B3A1B2A3B1A3B2A2B4A2B3A1B1A1B4A3B3A3B4A2B1A2B2A3B1A3B3A2B4A2B3A1B2A1B3A3B4A3B2A2B1A2B2A1B4A1B1

Ⅰ【例如】

A為主因素，有A1、A2、A3三個水平；

B為副因素，有B1、B2、B3、B4四個水平；

2次重復(fù);裂區(qū)設(shè)計如下:Ⅱ第五十三頁，共六十五頁，2022年，8月28日54裂區(qū)設(shè)計在小區(qū)的排列方式上可有變化，主處理和副處理均可排列成拉丁方或隨機(jī)區(qū)組；副區(qū)的比較比主區(qū)更為精確；第五十四頁，共六十五頁，2022年，8月28日55通常在下列幾種情況下，宜采用裂區(qū)設(shè)計：一個因素的各個處理比另一個因素的處理可能需要更大的面積時；試驗中某一因素的主效比另一因素的主效更為重要，而要求更精確的比較，或者是兩個因素的交互作用比其主效是更為重要的研究對象時；根據(jù)以往的研究，得知某些因素的效應(yīng)比另一因素的效應(yīng)更大時，宜采用裂區(qū)設(shè)計，將可能表現(xiàn)較大差異的因素作為主處理。第五十五頁，共六十五頁，2022年，8月28日56第三節(jié)試驗方案一、試驗方案根據(jù)試驗?zāi)康呐c要求所擬訂的進(jìn)行比較的一組試驗處理的總稱。第五十六頁，共六十五頁，2022年，8月28日57單因素試驗方案是各個水平的總稱；【例如】有一氮肥施用量試驗，共設(shè)畝施純氮0kg，2kg，4kg，6kg四個水平，這四個水平就是四個處理，四個處理的總合就是試驗方案。第五十七頁，共六十五頁，2022年，8月28日58多因素試驗方案是多個因素水平組合的總稱；【例如】進(jìn)行甲、乙、丙三個品種與高、中、低三種施肥量的兩因素試驗，共有甲高、甲中、甲低;

乙高、乙中、乙低;

丙高、丙中、丙低;

這9個水平組合就是該試驗的試驗方案。

第五十八頁，共六十五頁，2022年，8月28日59

多因素試驗方案根據(jù)處理的數(shù)目和均衡性，又可分為完全方案、不均衡方案和均衡不完全方案三種:(1)完全方案

是多因素試驗最簡單的一種設(shè)計方案，即每一個試驗因素的每個水平要相互組合，所有因素處于完全平等的地位第五十九頁，共六十五頁，2022年，8月28日60【例如】研究氮、磷、鉀肥肥效的試驗，包括N，P，K三個因素，每個因素又分為施與不施兩個水平。所以，處理數(shù)為2×2×2＝8個。其試驗方案如下：處理1O(CK)處理5NP處理2N處理6