第十章 試驗設計及其統(tǒng)計分析

第十章試驗設計及其統(tǒng)計分析生物學是一門實驗性科學。收集資料，確定課題制訂方案，可行性分析進行實驗，得出結論

物質條件，技術方法

儀器設備的精度要求

制訂方案數(shù)據分析實驗技術123學習目標

掌握：試驗設計的基本原理；對比設計、隨機區(qū)組設計、裂區(qū)設計、正交設計4種常用的試驗設計及其統(tǒng)計方法。熟悉：不同試驗設計的適用情況。第一節(jié)第二節(jié)第四節(jié)試驗設計的基本原理裂區(qū)設計及其統(tǒng)計分析試驗設計及其統(tǒng)計分析第五節(jié)統(tǒng)計設計及其統(tǒng)計分析對比設計及其統(tǒng)計分析第三節(jié)隨機區(qū)組設計及其統(tǒng)計分析第一節(jié)：試驗設計的基本原理一、試驗設計的意義二、生物學試驗的基本要求三、試驗設計的基本要素四、試驗誤差及其控制途徑五、試驗設計的基本原則一、試驗設計的意義課題的名稱試驗目的研究依據、內容試驗方案試驗單位的選取試驗記錄項目和要求試驗結果的分析方法經濟或社會效益分析已備條件尚缺少的條件參加研究人員試驗時間、地點成果形式學術論文撰寫試驗單位的重復數(shù)進度安排、經費預算研究的預期效果試驗單位的分組試驗單位的選取試驗單位的重復數(shù)試驗單位的分組廣義狹義節(jié)省人力、物力、財力和時間減少試驗誤差，提高試驗的精確度，取得真實的試驗資料，為統(tǒng)計分析得出正確的判斷和結構打下基礎。12二、生物學試驗的基本要求試驗目的明確試驗條件有代表性試驗結果可靠試驗結果能夠重演嚴格要求試驗的正確執(zhí)行和試驗條件的代表性；注意試驗的環(huán)節(jié)，全面掌握試驗的條件，詳實的試驗記載考慮季節(jié)變異的特點，克服年份、地點環(huán)境條件的差異在相同的條件下，再進行試驗或實踐，應能重復獲得與原試驗結果相類似的結果。123試驗結果重演重演性基本要素處理因素受試對象處理效應三、試驗設計的基本要素處理（因素）概念

對受試對象給予的某種外部干預（或措施）特點

人為設置單因素處理多因素處理處理因素實驗中注意主要因素控制非處理因素處理因素標準化123受試對象處理因素的客體，即根據研究目的而確定的觀測總體。必須對其具體條件做出嚴格規(guī)定，保證其同質性。處理效應處理因素作用于受試對象的反應誤差效應試驗效應？研究結果的最終體現(xiàn)12

試驗誤差的概念來源控制途徑表示方法四、試驗誤差及其控制途徑處理的真實效應不能完全一致的其他因素的偶然影響處理效應誤差效應試驗效應觀測值使觀測值偏離試驗處理真值的偶然影響稱為試驗誤差或誤差(error)。試驗材料固有的差異試驗條件不一致操作技術不一致偶然性因素的影響疏忽大意造成（二）試驗誤差的來源絕對誤差觀測值與真值之差相對誤差絕對誤差與真值之比平均值±標準差（三）試驗誤差的表示保證實驗材料的均一性及實驗環(huán)境的穩(wěn)定性改進操作管理制度，使之標準化消除系統(tǒng)誤差精心選擇試驗單位采用合理的試驗設計（四）試驗誤差的控制隨機重復局部控制無偏估計誤差降低誤差估計誤差統(tǒng)計推斷提高精確性三原則作用五、試驗設計的基本原則第二節(jié)：對比設計對比法：適用于單因素試驗。簡單對比設計鄰比設計只有一個CK每一個處理相鄰都有一個CK動物試驗中稱為配對試驗設計。把窩別、性別相同、年齡、體重相近的兩個動物配成一對，然后用隨機的方法將每對的兩頭動物分別安排到兩組中。動物試驗中稱為配對試驗設計。同一對動物之間差異要盡量小些，不同對之間的動物可以有差異。也可進行同一只動物前后兩次進行不同的處理，對處理前后的結果進行比較。對比法試驗，由于為順序排列，不能正確估計出無偏的試驗誤差，因而試驗結果不能采用方差分析的方法進行顯著性檢驗。一般采用百分比法。某處理總和數(shù)對鄰近CK的％＝鄰近CK總和數(shù)第三節(jié)：隨機區(qū)組設計(randomizedblockdesign)隨機區(qū)組設計是根據局部控制和隨機原理進行的，將試驗單位按性質不同分成與重復數(shù)一樣多的組，使區(qū)組內環(huán)境差異最小而區(qū)組間環(huán)境差異最大，每個區(qū)組均包括各處理的一個小區(qū)。區(qū)組內各處理隨機排列，各區(qū)組獨立隨機排列。隨機區(qū)組設計的優(yōu)點是每個區(qū)組內的受試對象有較好的同質性，因此組間均衡性也較好。比完全隨機設計減少了誤差，因而更容易察覺處理組間的差別，提高了實驗效率。單因素隨機區(qū)組試驗設計的統(tǒng)計分析是將區(qū)組看成一個試驗因素，與試驗因素一起作方差分析，方法與雙因素無重復觀測值的方差分析相似，主要做區(qū)組間、處理間和試驗誤差三方面的方差分析。雙因素隨機區(qū)組試驗設計的統(tǒng)計分析相對較復雜，主要做區(qū)組間、A因素、B因素、AB交互作用和試驗誤差幾方面的方差分析。第四節(jié)：裂區(qū)設計裂區(qū)設計是多因素試驗的一種形式。裂區(qū)設計是先將每一區(qū)按第一因素的處理數(shù)劃分為小區(qū)，稱為主區(qū)（整區(qū)），在主區(qū)里隨機安排主處理。在主區(qū)內引進第二個因素的各個處理（副處理），就是主處理的小區(qū)內分設與副處理相等的更小的小區(qū)，稱為副區(qū)（裂區(qū)），在副區(qū)里隨機排列副處理。在一個因素的各處理比另一個因素的各處理需要更大區(qū)域時需要較大區(qū)域的因素作為主處理，設在主區(qū)需要較小區(qū)域的因素作為副處理，設在副區(qū)使用范圍試驗中某一因素的主效比另一因素的主效更為重要，而且要求的精度較高將要求精度較高的因素作為副處理，另一因素作為主處理。根據以往的研究，知道某些因素的效應比另一些因素的效應更大時也適于采用裂區(qū)設計將可能表現(xiàn)較大差異的因素作為主處理試驗設計需要臨時改動再加入一個試驗因素可在原設計中的小區(qū)（主區(qū)）中再劃分小區(qū)（副區(qū)），增加一個試驗因素，就成了裂區(qū)設計。

A1A2A3AaB1B2B3…BbB1B2B3…BbB1B2B3…BbB1B2B3…Bb

A1A2A3AaB1B2B3…BbB1B2B3…BbB1B2B3…BbB1B2B3…BbA因素a個水平B因素b個水平r個區(qū)組rab觀測值主區(qū)部分副區(qū)部分區(qū)組A誤差a總變異BA×B誤差b總變異r-1a-1(r-1)(a-1)ra-1b-1(a-1)(b-1)a(r-1)(b-1)rab-1變異來源自由度第五節(jié)：正交設計正交試驗的基本特點：用部分試驗來代替全面試驗，通過對部分試驗結果的分析，了解全面試驗的情況。正交表是一種特別的表格，是正交設計的基本工具。我們只介紹它的記號、特點和使用方法。正交表的記號及含義記號及含義正交表的列數(shù)（最多能安排的因素個數(shù)，包括交互作用、誤差等）正交表的行數(shù)（需要做的試驗次數(shù)）各因素的水平數(shù)（各因素的水平數(shù)相等）q正交表的代號如表示？表示各因素的水平數(shù)為2，做8次試驗，最多考慮7個因素（含交互作用）的正交表。正交表的特點1、正交表中任意一列中，不同的數(shù)字出現(xiàn)的次數(shù)相等；表示：在試驗安排中，所挑選出來的水平組合是均勻分布