試驗設(shè)計概述

試驗設(shè)計概述第一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一教學(xué)內(nèi)容第一章試驗設(shè)計概述第二章SAS軟件簡介及應(yīng)用第三章單、復(fù)因素試驗設(shè)計及統(tǒng)計分析第四章正交設(shè)計及統(tǒng)計分析第五章相關(guān)分析和回歸分析第六章回歸設(shè)計及統(tǒng)計分析第七章均勻設(shè)計及統(tǒng)計分析第八章協(xié)方差分析第九章多元統(tǒng)計分析案例第二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一第一章試驗設(shè)計概述第一節(jié)試驗設(shè)計的基本概念第二節(jié)試驗設(shè)計的基本原理第三節(jié)試驗設(shè)計的程序與試驗計劃的制定第三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一&1.1試驗的基本概念

一、總體和樣本1.總體：據(jù)研究目的確定的研究對象的全體．個體：總體中的一個研究單位稱個體?？傮w分：有限總體和無限總體。２.樣本：總體的一部分稱為樣本。樣本容量：樣本中所包含的個體數(shù)目叫樣本容量（記為n）樣本是集團的縮影，但不等于集團，抽樣是一種手段。第四頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一隨機樣本1234無窮個樣本總體

第五頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一二、試驗指標、因素、水平、處理1.試驗指標：衡量試驗處理效果的指示性狀。2.試驗因素：指試驗中對試驗指標有影響，在試驗中需要加以考察的各種條件，簡稱為因素或因子。3.水平：

因素內(nèi)的不同狀態(tài)或者數(shù)量等級稱為水平。4.試驗處理：指事先設(shè)計好的實施在試驗單位上的一種具體措施或試驗中的具體比較項目叫做處理。5.試驗單位：提供一個處理所用的具有隨機誤差的一個觀察值的獨立單位或施加處理的材料單位，稱為一個試驗單元（或小區(qū)）。

第六頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一試驗指標（響應(yīng)變量）

只有一個響應(yīng)變量的統(tǒng)計分析稱為單變元統(tǒng)計分析，含有兩個以上響應(yīng)變量的統(tǒng)計分析方法稱為多元統(tǒng)計分析。

試驗的結(jié)果往往是以數(shù)據(jù)的形式表達的，我們將衡量試驗結(jié)果好壞的指標或性狀稱為響應(yīng)變量。其中能夠以數(shù)值表示的性狀稱為定量的響應(yīng)變量,如橡膠樹的株高、莖圍、膠乳量、干膠含量等。當試驗的結(jié)果呈現(xiàn)屬性變化，不能用測量或稱量的方法表示，而只能分門別類處理所得的數(shù)據(jù)稱為定性數(shù)據(jù),如橡膠樹死皮的級別、風(fēng)害程度等。第七頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一試驗因子（因素）

如橡膠樹抗風(fēng)性試驗中，品種是試驗的因子。同樣在橡膠苗圃肥料試驗中，肥料是試驗的因子，如果考慮施用氮、磷、鉀三種不同的肥料，則試驗的因子有三個。

影響試驗結(jié)果的因子往往很多，但在試驗時僅能挑選少數(shù)的幾個可控因子進行試驗。試驗因子的挑選，一是可以借鑒已有試驗的結(jié)果；其次可依據(jù)專業(yè)知識背景；三是把試驗分為不同的階段進行，在試驗的初始階段可進行探索性試驗（如正交試驗），從中挑選出主要的因子，然后再做進一步的試驗。注意第八頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一試驗設(shè)計指對試驗因素作合理的、有效的安排,最大限度地減少試驗誤差,使之達到高效、快速、準確、可靠和經(jīng)濟的目的。

試驗設(shè)計可根據(jù)試驗中因子的個數(shù)分為單因子試驗和復(fù)因子試驗.第九頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一

【例如】

研究不同品種在不同氮肥施用量下的產(chǎn)量表現(xiàn)：品種：A1、A2、A3

施氮等級：B1、B2該試驗就會有六種水平組合（處理）：

A1B1、A1B2、A2B1、A2B2、A3B1、A3B2【例如】

研究A1、A2、A3、A4、A5

不同品種的產(chǎn)量表現(xiàn)。在單因素試中，每一個水平就是一個處理。在多因素試驗中，每一個水平組合(處理組合）是一個處理。第十頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一單、復(fù)因子試驗作用區(qū)別:

單因子試驗，解決該因子水平間的比較問題。復(fù)因子試驗不僅要了解各個因子自身水平間的比較問題，還要了解因子之間的相互作用問題，找出最有效的措施，且精度較高的優(yōu)點。第十一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一

在試驗的過程中,難免會遇到諸如土壤肥力梯度的不同、風(fēng)力走向和原料批次等環(huán)境因素的影響。

此外，有針對因子和水平數(shù)較多的正交設(shè)計、回歸設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計和均勻設(shè)計等試驗設(shè)計方法。

依據(jù)試驗中環(huán)境控制因子的數(shù)目，可分為單方向控制、雙方向控制和多方向控制試驗，如隨機區(qū)組設(shè)計、拉丁方設(shè)計、雙向隨機區(qū)組設(shè)計、希臘拉丁方設(shè)計、系統(tǒng)分組設(shè)計等。根據(jù)區(qū)組中包括處理數(shù)目分為完全區(qū)組設(shè)計和不完全區(qū)組設(shè)計。第十二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一第二節(jié)試驗設(shè)計的基本原理一、重復(fù)（replication)(1)重復(fù):指每一個處理有兩個或兩個以上試驗單元。(2)重復(fù)數(shù):指試驗中同一個處理所占的小區(qū)數(shù)。

(3)重復(fù)的作用：a.估計試驗誤差。當因子諸水平或若干因子的諸水平組合的效應(yīng)之間的差異超過誤差時,才能對它們的優(yōu)劣做出比較和選擇。b.減少試驗誤差。第十三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一二、隨機化（randomization）（1）隨機化：是指試驗中每一個處理都有同等的機會實施安排在任何一個試驗單元上，即試驗所用的儀器、試驗材料、試驗操作人員以及試驗單元等的執(zhí)行順序都要隨機地確定。(2)隨機排列的作用:在于正確估計試驗誤差。

隨機化是試驗設(shè)計所得數(shù)據(jù)使用統(tǒng)計方法進行分析的基石第十四頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一三、局部控制局部控制（localcontrol）亦稱區(qū)組化（blocking）：是將試驗單元按環(huán)境控制因子進行區(qū)組劃分，實行局部控制，使同一區(qū)組內(nèi)的試驗單元間環(huán)境因子保持一致，以保證同一區(qū)組中局部范圍內(nèi)單元間誤差的同質(zhì)性。

試驗材料的不同批次、不同地點、不同時間以及不同的操作人員等都可以看成是區(qū)組。局部控制能排除試驗材料間等非處理引起的變異，同時可減少試驗誤差，增加處理效應(yīng)估計的精度。作用：進一步減少試驗誤差區(qū)組化原則：要求同一區(qū)組內(nèi)環(huán)境條件一致，即同質(zhì)性；不同區(qū)組允許有異質(zhì)的差異。第十五頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一局部控制根據(jù)試驗的地點和試驗的目的而有所變化

如在坡嶺地帶進行橡膠試驗，如果試驗的目的是比較不同品系的產(chǎn)量，則圖1—1所示的區(qū)組設(shè)計是錯誤的區(qū)組設(shè)計.坡頂處理1處理a處理2處理2處理2處理a………坡底處理a處理1處理1區(qū)組Ⅰ區(qū)組Ⅱ區(qū)組Ⅲ

圖1—1橡膠品系產(chǎn)量比較試驗錯誤的區(qū)組設(shè)計第十六頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一圖1—2所示的區(qū)組設(shè)計是正確的區(qū)組設(shè)計坡頂處理1處理2…處理a區(qū)組Ⅰ處理2處理a…處理1區(qū)組Ⅱ坡底處理a處理1…處理2區(qū)組Ⅲ

圖1—2

橡膠品系產(chǎn)量比較試驗正確的區(qū)組設(shè)計第十七頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一判斷下面2設(shè)計圖，？正確處理1處理a處理2處理2處理2處理a………處理a處理1處理1風(fēng)向區(qū)組Ⅰ區(qū)組Ⅱ區(qū)組Ⅲ

圖1—3橡膠品系抗風(fēng)性比較試驗的區(qū)組設(shè)計處理1處理2…處理a區(qū)組Ⅰ處理2處理a…處理1區(qū)組Ⅱ風(fēng)向處理a處理1…處理2區(qū)組Ⅲ

圖1—4橡膠品系抗風(fēng)性比較試驗的區(qū)組設(shè)計試驗的目的要比較不同橡膠品系的抗風(fēng)性第十八頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一例：有一6品種、重復(fù)3次的產(chǎn)量比較試驗，欲在一塊土壤肥力南北走向的試驗地進行，如何合理安排小區(qū)。土壤肥力梯度方向肥瘦區(qū)組1區(qū)組2區(qū)組3ACDEBFFAEDCBDBEAFC第十九頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一**三者關(guān)系：重復(fù)是是基本、隨機排列最重要，要做好田間試驗必須貫徹三原則。重復(fù)隨機局部控制無偏的試驗誤差估計降低試驗誤差圖2.2田間試驗設(shè)計三個基本原則的關(guān)系和作用第二十頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一

試驗程序可分為初級試驗階段、高級試驗階段和生產(chǎn)性試驗階段,它意味著由淺入深,由試驗逐步到推廣的幾個階段。第三節(jié)試驗設(shè)計的程序與試驗計劃的制定一、試驗設(shè)計的程序

初級試驗階段是對某些品種或處理進行探索性試驗，其特點是品種或處理數(shù)多，小區(qū)參試株數(shù)少，重復(fù)次數(shù)也少。主要有對照試驗、比較試驗、篩選試驗等，其目的是在眾多的因素中明確關(guān)鍵因素或優(yōu)良水平。由于初級試驗設(shè)計粗放、重復(fù)次數(shù)少，因此試驗誤差較大，精度不高，而只是探索其優(yōu)劣趨勢而已。1．初級試驗階段第二十一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一

高級試驗階段是經(jīng)初級試驗后篩選出來的品系或處理繼續(xù)進行的比較精密的一種試驗，這一階段主要是多因子的析因試驗和優(yōu)化試驗，以深入分析主要因子的效應(yīng)、交互作用以及尋找最佳的試驗措施。2．高級試驗階段3．生產(chǎn)性試驗階段

生產(chǎn)性試驗是試驗到大面積生產(chǎn)的過渡，是高級試驗的繼續(xù)和補充，是擴大試驗規(guī)模，增加試驗代表性的重要途徑。通過生產(chǎn)上廣泛的小規(guī)模試驗，多點重復(fù)，反復(fù)驗證，就能更有把握地推廣試驗結(jié)果，直接用于指導(dǎo)生產(chǎn)。第二十二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一

在開始試驗之前要提出所研究的問題,確定研究的對象和目標.二、試驗方案的制定與實施

提出問題之后,接著要了解各種因子對試驗結(jié)果的影響,分析因子的主次輕重,從中挑選出試驗的關(guān)鍵因子與水平.

要確定試驗的總次數(shù)，首先要明確試驗中必須包括哪些水平組合，其次要考慮試驗所處環(huán)境因素的影響，最后要兼顧試驗材料、人力、試驗時間的長短等諸多因素。1．明確試驗?zāi)康呐c任務(wù)2．確定試驗因子與水平3．確定試驗的總次數(shù)第二十三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期一

要根據(jù)試驗?zāi)康?、試驗的條件、試驗的環(huán)境等因素來決