田間試驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

1、田間試驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)施第一頁(yè)，共64頁(yè)。1 試驗(yàn)是指在人為控制條件下進(jìn)行的實(shí)踐活動(dòng)，利用生物本身做指示者，以研究有關(guān)問(wèn)題，由生物作出回答。第二頁(yè)，共64頁(yè)。2 試驗(yàn)的內(nèi)容： 簡(jiǎn)單的品種試驗(yàn) 簡(jiǎn)單的栽培與飼養(yǎng)管理試驗(yàn) 品種與管理相結(jié)合的試驗(yàn) 試驗(yàn)的任務(wù)：解決生產(chǎn)中急需解決的問(wèn)題解決科學(xué)問(wèn)題第三頁(yè)，共64頁(yè)。3 試驗(yàn)的方式田間試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)盆栽試驗(yàn)溫室試驗(yàn)利用人工氣候室進(jìn)行的試驗(yàn)等第四頁(yè)，共64頁(yè)。4第一節(jié) 田間試驗(yàn)一、田間試驗(yàn)的特點(diǎn)與要求田間試驗(yàn)的復(fù)雜性田間試驗(yàn)的地區(qū)性田間試驗(yàn)周期長(zhǎng)、具有季節(jié)性存在試驗(yàn)誤差特點(diǎn)：第五頁(yè)，共64頁(yè)。5要求： 試驗(yàn)的目的要明確試驗(yàn)要有代表性試驗(yàn)的結(jié)果要正確試驗(yàn)結(jié)果要能

2、夠重復(fù) 準(zhǔn)確度(accuracy)精確度(precision)第六頁(yè)，共64頁(yè)。6對(duì)田間試驗(yàn)而言，土壤差異是最主要最經(jīng)常的誤差來(lái)源。田間試驗(yàn)的設(shè)計(jì)主要是針對(duì)控制土壤差異而展開(kāi)的。第七頁(yè)，共64頁(yè)。7目前控制土壤差異的措施： 合適的試驗(yàn)地 采用適當(dāng)?shù)男^(qū)技術(shù) 良好的試驗(yàn)設(shè)計(jì)和相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析方法第八頁(yè)，共64頁(yè)。8 二、土壤差異與試驗(yàn)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(cè)空白試驗(yàn)梯度差異目測(cè)第九頁(yè)，共64頁(yè)。9 3、試驗(yàn)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(shì)平整；位置適當(dāng)；進(jìn)行空白試驗(yàn)；采用輪換制；第十頁(yè)，共64頁(yè)。10三、田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則

3、指整個(gè)試驗(yàn)研究課題的設(shè)計(jì)，包括確定試驗(yàn)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(jì)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(yàn)小區(qū)的排列方法。有效控制土壤差異，降低試驗(yàn)誤差田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)第十一頁(yè)，共64頁(yè)。11田間試驗(yàn)的基本原則(1)重復(fù)（replication）估計(jì)試驗(yàn)誤差降低試驗(yàn)誤差田間試驗(yàn)的重復(fù)次數(shù)是指試驗(yàn)中同一個(gè)處 理所種植的小區(qū)數(shù)。重復(fù)的作用：每一個(gè)處理至少要有兩次重復(fù)。第十二頁(yè)，共64頁(yè)。12(2)隨機(jī)排列（random assortment）指試驗(yàn)中的不同處理都有同等的機(jī)會(huì)設(shè)置在任何一個(gè)試驗(yàn)小區(qū)上，即重復(fù)中的某一個(gè)處理究竟安排在哪一個(gè)小區(qū)，不要有主觀成見(jiàn)，完全由隨機(jī)的方法

4、確定。隨機(jī)的作用獲得無(wú)偏的試驗(yàn)誤差估計(jì)值第十三頁(yè)，共64頁(yè)。13(3)局部控制（local control） 局部控制就是分范圍分地段控制非處理因素，使其對(duì)各處理的影響趨于最大程度的一致。每一區(qū)組再按試驗(yàn)處理數(shù)目劃分小區(qū)（plot）， 一個(gè)小區(qū)隨機(jī)安排一個(gè)處理。實(shí)施：將整個(gè)試驗(yàn)環(huán)境分成若干個(gè)最為一致的小環(huán) 境，稱為區(qū)組（block）。第十四頁(yè)，共64頁(yè)。14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(yè)，共64頁(yè)。15重 復(fù)隨機(jī)排列局部控制無(wú)偏估計(jì)誤差有效降低誤差第十六頁(yè)，共64頁(yè)。16四、控制土壤差異的小區(qū)技術(shù)1.小區(qū)面積在田間試驗(yàn)中，安排一個(gè)處理的小塊地段稱為試驗(yàn)小區(qū)（plot）。第十七頁(yè)

5、，共64頁(yè)。172.小區(qū)的形狀和方向小區(qū)的方向?qū)Ｖ搁L(zhǎng)方形小區(qū)而言，指 長(zhǎng)方形小區(qū)長(zhǎng)邊的方向。小區(qū)的形狀有長(zhǎng)方形和正方形兩種；第十八頁(yè)，共64頁(yè)。183.重復(fù)次數(shù)100 80 60 40 20 00 20 40 60 80 100 120重復(fù)次數(shù)平均數(shù)的誤差 試驗(yàn)設(shè)置重復(fù)次數(shù)越多，試驗(yàn)誤差越小。但在實(shí)際運(yùn)用時(shí)，并非重復(fù)越多越好。第十九頁(yè)，共64頁(yè)。194.設(shè)置對(duì)照區(qū)作為試驗(yàn)中處理間比較標(biāo)準(zhǔn)的處理稱做對(duì)照（check）。設(shè)置對(duì)照的目的：在田間對(duì)各處理進(jìn)行比較時(shí)，有利于作為 衡量品種或處理優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)；利用對(duì)照區(qū)估計(jì)和矯正試驗(yàn)地的土壤差異；第二十頁(yè)，共64頁(yè)。205.設(shè)置保護(hù)行試驗(yàn)地和試驗(yàn)小區(qū)四周種植

6、的不計(jì)產(chǎn)區(qū)域稱為保護(hù)行（guard row）。保護(hù)行的作用：保護(hù)試驗(yàn)材料不受外來(lái)因素的損害；防止靠近試驗(yàn)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(yè)，共64頁(yè)。216.重復(fù)區(qū)(區(qū)組)與試驗(yàn)小區(qū)的排列 將全部處理排列于土壤肥力相對(duì)一致的一個(gè) 區(qū)域內(nèi)，是控制土壤差異最簡(jiǎn)單而有效的方 法之一，這個(gè)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(yè)，共64頁(yè)。22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(yàn)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(yàn)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(yàn)的精確度。第二

7、十三頁(yè)，共64頁(yè)。23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(gè)重復(fù)內(nèi)按照同一次序排列；第二十四頁(yè)，共64頁(yè)。24ABCDDCBAACDBBDAC第二十五頁(yè)，共64頁(yè)。25第二節(jié) 常用田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法一、順序排列設(shè)計(jì)法1.對(duì)比設(shè)計(jì)每隔2個(gè)供試處理設(shè)一個(gè)對(duì)照區(qū)，使每一個(gè)小區(qū)與其相鄰的對(duì)照直接比較。第二十六頁(yè)，共64頁(yè)。265ck43ck21ckck12ck34ck51ck23ck45ck第二十七頁(yè)，共64頁(yè)。275ck12ck34ck1ck23ck45ck4ck51ck23ck第二十八頁(yè)，共64頁(yè)。282.間比設(shè)計(jì)在一條地上，排列的第一個(gè)小區(qū)

8、和最末尾的小區(qū)一定是對(duì)照區(qū)，每?jī)蓚€(gè)對(duì)照區(qū)之間排列相同數(shù)目的處理小區(qū)。第二十九頁(yè)，共64頁(yè)。29ck1234ck5678ckck8765ck4321ckck1234ck5678ck 方案18個(gè)處理3次重復(fù)的間比設(shè)計(jì)第三十頁(yè)，共64頁(yè)。30ck1234ck5678ck1234ckck8765ck4321ck8765ck 方案28個(gè)處理3次重復(fù)的間比設(shè)計(jì)第三十一頁(yè)，共64頁(yè)。31二、隨機(jī)排列設(shè)計(jì)法（一）完全隨機(jī)設(shè)計(jì)完全隨機(jī)隨機(jī)區(qū)組拉丁方設(shè)計(jì)裂區(qū)設(shè)計(jì)單因素試驗(yàn)多因素試驗(yàn)多因素試驗(yàn)第三十二頁(yè)，共64頁(yè)。32【例如】假定有A、B、C、D四個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次，采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，則田間排列為：ABCDA

9、CCBDBDA第三十三頁(yè)，共64頁(yè)。33廣泛應(yīng)用于環(huán)境變異較小的盆栽試驗(yàn)、溫室試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，而在田間試驗(yàn)中很少應(yīng)用。完全隨機(jī)設(shè)計(jì)是將具有n次重復(fù)的k個(gè)處理 完全隨機(jī)的布置到各個(gè)試驗(yàn)單元中去的試 驗(yàn)方法。重復(fù)和隨機(jī)第三十四頁(yè)，共64頁(yè)。34（二）隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì) 按照局部控制的原則，將整個(gè)試驗(yàn)地分成與重復(fù)數(shù)相等的區(qū)組，然后把每一個(gè)區(qū)組劃分成與處理數(shù)相等的小區(qū)。第三十五頁(yè)，共64頁(yè)。35實(shí)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(yè)，共64頁(yè)。36小區(qū)的長(zhǎng)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(gè)小區(qū)隨機(jī)安排一個(gè)

10、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(gè)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(yè)，共64頁(yè)。37【例如】假定有A、B、C、D、E五個(gè)處理，每個(gè)處理 重復(fù)3次，采用隨機(jī)完全區(qū)組設(shè)計(jì)，則田間排列為：肥瘦ABCDECBAEDECDAB第三十八頁(yè)，共64頁(yè)。38隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)的主要優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，容易掌握。符合試驗(yàn)設(shè)計(jì)的三條基本原則，能提供無(wú)偏 的誤差估計(jì)，并能有效地減少單向土壤肥力 差異的影響，提高試驗(yàn)的精確度。靈活性大，單因素、多因素試驗(yàn)都可應(yīng)用。第三十九頁(yè)，共64頁(yè)。39容易分析，如果由于某種偶然事故而損失 某一處理或

11、某一區(qū)組時(shí)，可以將該試驗(yàn)看 成本來(lái)就沒(méi)有這個(gè)處理或區(qū)組，仍可進(jìn)行 分析。對(duì)試驗(yàn)地的地形要求不嚴(yán)，平地或山地均 可采用，必要時(shí)不同區(qū)組可分散設(shè)置在不 同地段上。第四十頁(yè)，共64頁(yè)。40隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)的主要缺點(diǎn)：只能控制一個(gè)方向的土壤差異，試驗(yàn)精 確度沒(méi)有拉丁方設(shè)計(jì)高。不允許處理數(shù)太多，如果處理數(shù)目k過(guò)大， 區(qū)組內(nèi)的環(huán)境變異就會(huì)增加，于是區(qū)組 就會(huì)喪失局部控制的功能，使誤差增大。第四十一頁(yè)，共64頁(yè)。41（三）拉丁方設(shè)計(jì)從行和列兩個(gè)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(gè)小區(qū)，處理在各區(qū)組的排列是隨機(jī)的。第四十二頁(yè)，共64頁(yè)。42CDAEBECDBABAECDABCDEDEBAC

12、行區(qū)組列 區(qū) 組5X5 拉丁方第四十三頁(yè)，共64頁(yè)。43選擇標(biāo)準(zhǔn)方ABCDBCDACDABDABC【例如】設(shè)某一試驗(yàn)，有4個(gè)處理，分別以1、 2、3、4表示，試做拉丁方設(shè)計(jì)。第四十四頁(yè)，共64頁(yè)。44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。ABCDBCDACDABDABCBDACCABDDBCAACDB第四十五頁(yè)，共64頁(yè)。45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 ，按隨機(jī)數(shù)字進(jìn)行的調(diào)整，得到拉丁方.DBCACABDACDBBDACBDACCABDDBCAACDB第四十六頁(yè)，共64頁(yè)。46處理隨機(jī)將處理代號(hào)1,2,3

13、,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(gè)處理代入，得到拉丁方。2314143241233241DBCACABDACDBBDAC第四十七頁(yè)，共64頁(yè)。47拉丁方設(shè)計(jì)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(yàn)結(jié)果分析簡(jiǎn)便；第四十八頁(yè)，共64頁(yè)。48拉丁方設(shè)計(jì)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(jì)的靈活性 這種試驗(yàn)設(shè)計(jì)，不能將一行或一列分開(kāi)設(shè)置；對(duì)中部小區(qū)的觀察記載和田間管理不方便。第四十九頁(yè)，共64頁(yè)。49（四）裂區(qū)設(shè)計(jì)先按第一個(gè)因素設(shè)置各個(gè)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(gè)因素的各個(gè) 處理（副處理），

14、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(yè)，共64頁(yè)。50【例如】主因素A有A1、A2、A3三個(gè)水平; 副因素B有B1、B2兩個(gè)水平; 4次重復(fù), 裂區(qū)設(shè)計(jì).第五十一頁(yè)，共64頁(yè)。51A1 A2 A3 A2 A1 A3A3 A2 A1A2 A1 A3 B1B2B2B1B1B2B1B2B2B1B1B2B1B2B1B2B2B1B2B1B2B1B2B1第五十二頁(yè)，共64頁(yè)。52A1B3A1B2A3B1A3B2A2B4A2B3A1B1A1B4A3B3A3B4A2B1A2B2A3B1A3B3A2B4A2B

15、3A1B2A1B3A3B4A3B2A2B1A2B2A1B4A1B1 【例如】 A為主因素，有A1、A2、A3三個(gè)水平； B為副因素，有B1、B2、B3、B4四個(gè)水平； 2次重復(fù); 裂區(qū)設(shè)計(jì)如下:第五十三頁(yè)，共64頁(yè)。53裂區(qū)設(shè)計(jì)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(yè)，共64頁(yè)。54通常在下列幾種情況下，宜采用裂區(qū)設(shè)計(jì)：一個(gè)因素的各個(gè)處理比另一個(gè)因素的處理可能需要更大的面積時(shí)；試驗(yàn)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(gè)因素的交互作用比其主效是更為重要的研究對(duì)象時(shí)；根據(jù)以往的研究，得知某些因素

16、的效應(yīng)比另一因素的效應(yīng)更大時(shí)，宜采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，將可能表現(xiàn)較大差異的因素作為主處理。第五十五頁(yè)，共64頁(yè)。55第三節(jié) 試驗(yàn)方案一、試驗(yàn)方案根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康呐c要求所擬訂的進(jìn)行比較的一組試驗(yàn)處理的總稱。第五十六頁(yè)，共64頁(yè)。56單因素試驗(yàn)方案是各個(gè)水平的總稱；【例如】有一氮肥施用量試驗(yàn)，共設(shè)畝施純氮0kg，2kg，4kg，6kg四個(gè)水平，這四個(gè)水平就是四個(gè)處理，四個(gè)處理的總合就是試驗(yàn)方案。 第五十七頁(yè)，共64頁(yè)。57多因素試驗(yàn)方案是多個(gè)因素水平組合的總稱；【例如】進(jìn)行甲、乙、丙三個(gè)品種與高、中、低三種施肥量的兩因素試驗(yàn)，共有 甲高、甲中、甲低; 乙高、乙中、乙低; 丙高、丙中、丙低; 這9個(gè)水平組合就是

17、該試驗(yàn)的試驗(yàn)方案。 第五十八頁(yè)，共64頁(yè)。58 多因素試驗(yàn)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(yàn)最簡(jiǎn)單的一種設(shè)計(jì)方案，即每一個(gè)試驗(yàn)因素的每個(gè)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(yè)，共64頁(yè)。59【例如】研究氮、磷、鉀肥肥效的試驗(yàn)，包括N，P，K三個(gè)因素，每個(gè)因素又分為施與不施兩個(gè)水平。所以，處理數(shù)為2228個(gè)。其試驗(yàn)方案如下：處理1 O (CK) 處理5 NP處理2 N 處理6 NK處理3 P 處理7 PK處理4 K 處理8 NPK第六十頁(yè)，共64頁(yè)。60完全方案包括了每個(gè)試驗(yàn)因素不同水平的一切可能的組合，反映情況比較全面，所以也稱全面試驗(yàn)(complete experiment) 。只包括部分處理的試驗(yàn)，叫做部分實(shí)施試驗(yàn)(partial experimentation)。第六十一頁(yè)，共64頁(yè)。61 (2)不均衡方案 為了縮減處理數(shù)，在完全方案的基礎(chǔ)上，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)，剔除一些次要的和無(wú)意義的水平組合，可構(gòu)成不均衡方案即不完