試驗設(shè)計與抽樣調(diào)查

試驗設(shè)計與抽樣調(diào)查試驗設(shè)計概述試驗性科學研究的基本步驟試驗設(shè)計實施試驗分析處理試驗結(jié)果試驗設(shè)計的目的保證數(shù)據(jù)質(zhì)量

獲得正確科學的結(jié)論提高試驗的效率常見錯誤希望通過統(tǒng)計“處理”得出符合自己設(shè)想的結(jié)論希望通過統(tǒng)計分析來彌補設(shè)計上的缺陷

收集資料第2頁,共54頁，2024年2月25日，星期天試驗設(shè)計的幾個概念試驗在人為控制條件下進行的一種有目的的實踐活動與觀察不同是獲取數(shù)據(jù)資料的過程試驗單元根據(jù)試驗?zāi)康拇_定的試驗材料的基本單元細胞，組織，個體，窩第3頁,共54頁，2024年2月25日，星期天試驗設(shè)計的幾個概念試驗指標對每個試驗單元要度量的試驗結(jié)果的標志日增重、產(chǎn)仔數(shù)、瘦肉率、產(chǎn)奶量、

試驗因子試驗中要研究的影響試驗指標的因素品種、飼料、性別、藥物、飼喂方式、

單因子試驗、雙因子試驗、多因子試驗客觀因子（干擾因子）：除試驗因子外的其他可能影響試驗指標的因素第4頁,共54頁，2024年2月25日，星期天試驗設(shè)計的幾個概念因子水平對試驗因子按其質(zhì)或量所劃分的等級或狀態(tài)不同品種、飼料的不同營養(yǎng)水平、

處理根據(jù)試驗因子的不同水平對試驗單元所采取的不同措施單因子試驗：每個水平是一個處理多因子試驗：每個水平組合是一個處理第5頁,共54頁，2024年2月25日，星期天試驗設(shè)計的幾個概念試驗誤差由于除試驗處理外的其他因素所引起的觀測值的變異試驗設(shè)計的主要目的就是要盡量減小試驗誤差系統(tǒng)誤差：由于干擾因子造成的不同處理內(nèi)的試驗單元之間存在整體性的差異隨機誤差：由于隨機和偶然因素所造成的誤差，造成試驗單元之間的隨機變異第6頁,共54頁，2024年2月25日，星期天試驗設(shè)計的基本原則原則1-隨機化將試驗單元隨機地分配到不同的處理中目的：降低系統(tǒng)誤差獲得隨機誤差的無偏估計隨機化隨意性原則2-重復(fù)同一處理中設(shè)置兩個或兩個以上的試驗單元目的：降低隨機誤差對隨機誤差方差進行估計原則3-局部控制對干擾因子的影響加以控制目的：降低系統(tǒng)誤差第7頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法一、完全隨機設(shè)計將所有試驗單元完全隨機地分配到各個處理（組）中適用于不存在已知的除處理外的其他對試驗指標有重要影響的干擾因子的情形分組方法抽簽利用隨機數(shù)第8頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法例:設(shè)有15個試驗單元，要將它們隨機地分為3組試驗單元123456789101112131415隨機數(shù)118701789965638901841396802687938377398846688隨機數(shù)序號189155131141061423127分組122313312231132第9頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法分析方法

2個處理：T檢驗

2個以上處理：方差分析優(yōu)缺點優(yōu)點：簡單 誤差自由度最大當有試驗單元缺失時，信息損失較小缺點：當存在干擾因子時，試驗誤差較大第10頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法二、配對設(shè)計-局部控制的應(yīng)用用于只有兩個處理的單因子試驗?zāi)康模合蚪档湍硞€干擾因子對試驗指標 的影響方法：將參加試驗的試驗單元兩兩配對每一對子的兩個試驗單元分別隨機地接受兩個處理中的一個配對的原則對子內(nèi)干擾因子的影響不存在或很小，對子間允許存在干擾因子上的差別第11頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法配對的方式自身配對：將同一個體在不同時間或不同部位所接受的不同處理作為一個對子親緣配對：將親緣關(guān)系相近的個體配對（同胞配對、親子配對）條件配對：將具有相近條件（性別、年齡、體重等）的個體配成對子第12頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法三、隨機區(qū)組設(shè)計-配對設(shè)計的擴展配對設(shè)計的擴展，用于有2個以上處理的單因子試驗?zāi)康模和鋵υO(shè)計方法：將試驗單元按干擾因子的不同水平分組每組內(nèi)的單元數(shù)等于處理數(shù)每個單元隨機地接受一種處理要求：區(qū)組內(nèi)干擾因子的影響不存在或非常小 區(qū)組與處理間無互作第13頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法常用的分組方式按窩分組（隨機窩組設(shè)計）按圈舍分組按時間分組分析：同雙向分類交叉分組無重復(fù)資料的方差分析第14頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法缺失數(shù)據(jù)的處理估計缺失數(shù)據(jù)p：區(qū)組數(shù)q：處理數(shù)T：缺失數(shù)據(jù)所在處理的數(shù)據(jù)之和B：缺失數(shù)據(jù)所在區(qū)組的數(shù)據(jù)之和S：全部數(shù)據(jù)之和第15頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法缺失數(shù)據(jù)的處理用估計值取代缺失值進行方差分析總自由度和誤差自由度比無缺失時少1個對處理平方和要進行校正處理平方和校正

=處理平方和-校正值注意：用估計值取代缺失值并不能增加信息第16頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法優(yōu)缺點優(yōu)點：較簡單降低誤差方差缺點：降低誤差自由度當處理較多時，不易構(gòu)成區(qū)組第17頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法四、雙向隨機區(qū)組設(shè)計-拉丁方設(shè)計用于有2個干擾因子存在的單因子試驗方法：將試驗個體按這兩個干擾因子雙向分組每組內(nèi)的每個單元隨機接受一種處理可采用拉丁方來幫助設(shè)計第18頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法拉丁方用拉丁方字母組成的方陣每個字母在每一行和每一列中都出現(xiàn)且只出現(xiàn)一次3×3拉丁方4×4拉丁方5×5拉丁方第19頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法標準拉丁方第一行和第一列的拉丁字母均按自然順序排列的拉丁方4

4標準拉丁方：第20頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法拉丁方設(shè)計基本步驟根據(jù)處理個數(shù)從基本拉丁方中隨機選擇一個（處理數(shù)=字母數(shù)）將拉丁方的行和列隨機重排將處理隨機地分配給字母要求：區(qū)組與區(qū)組間及區(qū)組與處理間無互作兩個方向分組的組數(shù)相等且等于處理數(shù)處理數(shù)不少于3分析：同3向分類交叉分組無重復(fù)資料的方差分析第21頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法例：研究5種不同飼料配方對奶牛日產(chǎn)奶量的影響，為消除不同牛只和牛的不同泌乳階段對日產(chǎn)奶量的影響，采用5×5拉丁方設(shè)計，設(shè)計步驟如下第22頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法12345123453214512345列隨機54213行隨機處理隨機A=配方5B=配方1C=配方3D=配方4E=配方2第23頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法試驗結(jié)果配方合計第24頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法方差分析1.平方和校正項：牛只平方和：階段平方和：配方平方和：誤差平方和：總平方和：第25頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法2.方差分析表

20.60>F0.01(4,12)=5.41

不同飼料配方對日產(chǎn)奶量的影響有極顯著差異第26頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法缺失數(shù)據(jù)的處理缺失數(shù)據(jù)的估計r：處理數(shù)(=行數(shù)=列數(shù)）R：缺失數(shù)據(jù)所在行的數(shù)據(jù)之和C：缺失數(shù)據(jù)所在列的數(shù)據(jù)之和T：缺失數(shù)據(jù)所在處理的數(shù)據(jù)之和G：全部數(shù)據(jù)之和用估計值取代缺失值進行方差分析總自由度和誤差自由度比無缺失時少1個第27頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法缺失數(shù)據(jù)的處理用估計值取代缺失值進行方差分析總自由度和誤差自由度比無缺失時少1個對處理平方和進行校正處理平方和校正

=處理平方和-校正值第28頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法拉丁方設(shè)計的優(yōu)缺點優(yōu)點：消除或減小兩個干擾因子的影響缺點：限制性較大，要求處理數(shù)=行數(shù)=列數(shù)當處理數(shù)小于5時，誤差自由度太小，檢驗的靈敏度較低，比較理想的處理數(shù)為5~8。注：當處理數(shù)小于5時，可采用“重復(fù)拉丁方設(shè)計”，即用相同大小的拉丁方試驗重復(fù)進行若干次，如5次33拉丁方試驗、2次44拉丁方試驗。第29頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法五、正交設(shè)計用于多因子試驗，尤其是當水平數(shù)多的情形目的：減小試驗規(guī)模（只對部分水平組合進行試驗），提高試驗效率方法：用正交表來安排試驗第30頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法正交表L9(34)水平數(shù)最多因子數(shù)行數(shù)（試驗數(shù)）正交表第31頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法正交表的特點每一列中不同數(shù)字出現(xiàn)的次數(shù)相同任兩列中，由同一橫行的兩個數(shù)組成的不同的數(shù)字對出現(xiàn)的次數(shù)相同任取兩列，各數(shù)據(jù)對的差之和等于0，這個特點被稱為正交第32頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法利用正交表安排試驗可以保證所選取的水平組合具有最好的代表性33試驗的正交設(shè)計第33頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法正交設(shè)計的步驟根據(jù)試驗因子數(shù)和每因子水平數(shù)選擇正交表如不考慮互作，因子數(shù)列數(shù)如需考慮互作，因子數(shù)<

列數(shù)作表頭設(shè)計：確定哪一列代表哪一個因子如不考慮互作，可任意確定如需考慮互作，必須按正交表的要求確定按表頭設(shè)計的方案進行試驗每行代表一個水平組合第34頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法正交表第35頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法正交表的交互作用表第36頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法L8(27)表頭設(shè)計第37頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法例：在用某種飼料飼喂肉用仔雞時，出現(xiàn)維生素缺乏癥，為弄清是哪種維生素缺乏，對核黃素（A）、膽堿（B）、吡多醇（C）和煙酸（D）等4種維生素進行增重試驗，每種維生素分不添加（1）與添加（2）兩個水平，即進行了4因子2水平的試驗。根據(jù)過去的經(jīng)驗，在核黃素與膽堿之間可能存在互作，其他因子間一般無互作。試采用正交設(shè)計進行試驗。選取正交表L8(27)表頭設(shè)計為第38頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法試驗結(jié)果第39頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法方差分析

1.計算平方和與自由度第40頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法第41頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法方差分析表

因子C（吡多醇）缺乏對肉雞增重有顯著影響F0.05(1,2)=18.5

第42頁,共54頁，2024年2月25日，星期天常用畜牧試驗設(shè)計方法關(guān)于正交設(shè)計的幾點說明在試驗前要對可能存在的互作做出準確的判斷當每個處理中只有一個試驗單元（如上例）時，正交表中必須有空列如果某些列的F值很小，例如小于1，可將它們的平方和及與自由度分別與誤差的平方和及自由度合并正交設(shè)計可以和隨機區(qū)組設(shè)計相結(jié)合一般的正交表中各列的水平數(shù)相同，因而只能安排各因子的水平數(shù)相等的正交設(shè)計第43頁,共54頁，2024年2月25日，星期天抽樣調(diào)查設(shè)計抽樣調(diào)查：指對某一有限總體的現(xiàn)已存在的個體進行抽樣來獲得樣本畜禽品種資源的遺傳多樣性的調(diào)查某種疾病的危害程度及流行規(guī)律的調(diào)查全國人口普查抽樣設(shè)計：在調(diào)查之前制定的抽樣計劃抽樣方法樣本含量第44頁,共54頁，2024年2月25日，星期天抽樣方法

抽樣方法概率抽樣非概率抽樣簡單隨機抽樣系統(tǒng)抽樣分層抽樣整群抽樣二級隨機抽樣方便抽樣判斷抽樣…………第45頁,共54頁，2024年2月25日，星期天抽樣方法概率抽樣以一定的概率來對總體中的個體進行抽樣可以估計抽樣誤差非概率抽樣從總體中非隨機地選擇特定的個體不能估計抽樣誤差用于精確度要求不高的調(diào)查第46頁,共54頁，2024年2月25日，星期天概率抽樣簡單隨機抽樣用完全隨機的方法對總體中的個體進行抽樣，總體中的每一個個體被抽中的概率相等可用抽簽或隨機數(shù)來抽樣優(yōu)點：不會產(chǎn)生系統(tǒng)抽樣誤差，對樣本的統(tǒng)計分析較為簡單沒有利用任何事先所了解的總體分布特征的信息第47頁,共54頁，2024年2月25日，星期天概率抽樣系統(tǒng)抽樣（順序抽樣，間隔抽樣）按一個固定的間隔從有限總體中抽取所需數(shù)量的個體抽樣間隔=

如果對總體的編號是隨機的，系統(tǒng)抽樣近似等價于簡單隨機抽樣如果對總體按所要考察的指標的大小順序編號，系統(tǒng)抽樣優(yōu)于簡單隨機抽樣如果在總體中要考察的指標隨編號表現(xiàn)出周期性的變異時，系統(tǒng)抽樣劣于簡單隨機抽樣第48頁,共54頁，2024年2月25日，星期天概率抽樣分層隨機抽樣將總體按所要研究的指標分為若干不重疊的層次或組，再從每個層次中按該層次在總體中所占比例進行簡單隨機