第二章 試驗設(shè)計和實施

第二章

試驗的設(shè)計與實施第一節(jié)田間試驗特點和基本要求第二節(jié)試驗誤差第三節(jié)試驗設(shè)計的基本原則第四節(jié)田間試驗的小區(qū)技術(shù)第五節(jié)常用的生物試驗設(shè)計

第一節(jié)田間試驗特點和基本要求一、田間試驗的特點1.試驗的研究對象和材料是生物體本身，以農(nóng)作物為主，包括昆蟲、病菌、土壤微生物、雜草等，由農(nóng)作物本身來直接檢測試驗的效果，這是農(nóng)業(yè)試驗的重要特點。由于自然界的生物體往往是一個具有多種遺傳變異的群體，因而試驗材料本身就存在產(chǎn)生試驗誤差的多種因素。2.田間試驗是在開放的自然條件下進行的.包括土壤、氣候、病蟲等生物條件，它是多變的，再加上農(nóng)作物試驗周期長，在田間自然條件下全過程，導(dǎo)致試驗產(chǎn)生試驗誤差。包括系統(tǒng)誤差和隨機誤差。

二、基本要求1.試驗?zāi)康囊鞔_試驗條件要有代表性結(jié)果要可靠準(zhǔn)確度：觀察值與真實值的接近程度。精確度：觀察值彼此接近的程度。4.試驗結(jié)果要能夠重演第二節(jié)試驗誤差與土壤差異一、誤差來源1.試驗材料固有的差異：2.測試方法3.儀器設(shè)備及試劑4.試驗外界環(huán)境條件5.試驗操作，農(nóng)事操作和管理技術(shù)不一致引起的差異

二、試驗誤差的控制途徑1.選擇同質(zhì)一致的試驗材料改進操作和管理技術(shù)，使之標(biāo)準(zhǔn)化控制引起差異的外界主要因素三、試驗地土壤差異1土壤差異概念及形成原因2土壤差異測定方法

（1）目測法（2）空白試驗法3土壤差異的表現(xiàn)形式

（1）肥力高低變化較有規(guī)則,相鄰單位土壤肥力最為近似（2）斑塊狀差異,分布無一定規(guī)則圖2.1土壤肥力變異圖四、試驗地選擇和培養(yǎng)1、試驗地的土壤肥力要均勻一致2、選擇的田塊要有土地利用的歷史紀錄3、最好選擇平地4、位置要適當(dāng)5、最好進行空白試驗6、采用輪換制8試驗的規(guī)劃與設(shè)計圍繞檢驗假說而開展的試驗，需要全面、仔細地規(guī)劃與設(shè)計。試驗所涉及的范圍要覆蓋假說涉及的各個方面，以便對待檢驗的假說作出無遺漏的判斷。試驗設(shè)計三個要素：實驗對象、實驗因素、試驗效應(yīng)試驗設(shè)計三（六）原則：隨機、對照、重復(fù)、平衡、彈性、經(jīng)濟“重演性、重復(fù)性”及比較試驗中的“唯一差異性原則”。在試驗條件相當(dāng)?shù)那闆r下，重復(fù)試驗應(yīng)得到相同的試驗結(jié)果。除需要比較的因素以外，其余的因素必須保持在同一水平。

第三節(jié)試驗設(shè)計的基本原則試驗設(shè)計的基本原則一、重復(fù)試驗設(shè)計一、重復(fù)原則重復(fù)：試驗中同一處理試驗的次數(shù)叫重復(fù)。設(shè)置重復(fù)的作用有以下幾個方面：1.估計試驗誤差2.降低試驗誤差3.有利于準(zhǔn)確地估計處理效應(yīng)

二、隨機化排列重復(fù)

I重復(fù)

IIbcdefgck2ckckheabcfgdaabcdefghckckabcgedf利用查表或產(chǎn)生隨機數(shù)的方法進行設(shè)計ck2abcdefck三、局部控制（對照）原則

就是將整個試驗環(huán)境分成若干個相對均勻一致的小環(huán)境，然后在小環(huán)境內(nèi)設(shè)置成套處理，使它對試驗各處理的影響達到最大程度的一致田間試驗設(shè)計三個基本原則的關(guān)系和作用重復(fù)隨機局部控制（對照）無偏的試驗誤差估計降低試驗誤差田間試驗設(shè)計三個基本原則的關(guān)系和作用設(shè)置重復(fù)隨機化排列局部控制消除系統(tǒng)誤差，無偏試驗誤差估計估計和降低隨機誤差與隨機化結(jié)合分離系統(tǒng)誤差降低隨機誤差提高準(zhǔn)確度和精確度保證統(tǒng)計推斷的可靠性一、基本概念

第四節(jié)試驗方案二、效應(yīng)三、試驗種類四、試驗方案的擬定五、試驗計劃的擬定試驗方案：是根據(jù)試驗?zāi)康暮鸵笏鶖M定的一組試驗處理或處理組合的總稱。1.試驗指標(biāo)：在試驗中用來判斷試驗處理效果好壞的標(biāo)準(zhǔn)稱為試驗指標(biāo)（簡稱指標(biāo)indicator），有定性指標(biāo)和定量指標(biāo)。試驗指標(biāo)：用于衡量試驗效果的指示性狀稱試驗指標(biāo)。或者把它叫做觀察項目。它是一種判據(jù)。例如可以把株高作為判斷灌水有無促進植物生長的依據(jù)，那么株高就是反映灌水作用的指標(biāo)。試驗觀察指標(biāo)必須選得準(zhǔn)，因為它關(guān)系到試驗結(jié)果能否回答所研究的問題。2.試驗因子factor：對試驗指標(biāo)有影響，在試驗中需加以考察的條件，要進行比較的一組試驗條件叫試驗因素，簡稱因素或因子，否則稱非試驗因素或非試驗條件。例如：施肥量、密度等是影響產(chǎn)量的條件，自然因素如光、溫、濕、氣、土、病、蟲等；而有些則是栽培條件如肥料、水分、生長素、農(nóng)藥、除草劑等。

一、試驗設(shè)計中的基本概念指標(biāo)定性指標(biāo)定量指標(biāo)顯示觀察對象的屬性如：施藥后個體反映出有效與無效、受害與未受害、死亡與存活等定性資料定量資料顯示觀察對象的量如產(chǎn)量、株高、莖粗、土壤容量、含水量等3.試驗水平：是指試驗因素的質(zhì)的不同狀態(tài)或不同的數(shù)、量級別，簡稱水平，level。4.處理組合treatment：在復(fù)因素試驗時，處理則是指各單個因素的水平的組合，叫處理（組合）。在完全實施的試驗中，處理數(shù)等于各因素的水平數(shù)的乘積。在單因素試驗時，處理和水平的概念是等價的。5.試驗方案：是根據(jù)試驗?zāi)康暮鸵笏鶖M定的進行比較的一組試驗處理的總稱。具體就是指試驗指標(biāo)、試驗因素和水平、重復(fù)次數(shù)、對照以及設(shè)計方法的確定等等。水平定性水平定量水平具有質(zhì)的區(qū)別，如不同品種，果實顏色等稱為質(zhì)量水平等間距如小麥田噴施N肥，分0、5、10g/小區(qū)三個水平不等間距

如玉米田噴施2甲4氯，分0、10、20、40、80g/小區(qū)五個水平等稱為數(shù)量水平二、因子的效應(yīng)因子效應(yīng)effect：試驗因子對試驗指標(biāo)增進或降低的作用。類型有3種簡單效應(yīng)：一個因素的水平相同，另一因素不同水平間指標(biāo)的差異屬于簡單效應(yīng)。同一因素內(nèi)兩種水平間試驗指標(biāo)的相差屬簡單效應(yīng)。主效應(yīng)：一個因子內(nèi)各簡單效應(yīng)的平均值?；プ餍?yīng)：不同因子相配合產(chǎn)生的效應(yīng)。其值是簡單效應(yīng)差數(shù)的平均值。兩個因素簡單效應(yīng)間的平均差異。由表N1-N0看：在無Ｐ肥時每小區(qū)施N肥與不施氮肥的效應(yīng)為20kg，在有Ｐ肥時施N肥與不施氮肥的效應(yīng)為30kg，這20和30kg就是施N與不施N相比的效應(yīng)，叫N肥的簡單效應(yīng)。而這20+30=50kg叫N肥的總效應(yīng)。簡單效應(yīng)的平均值就是因素的主效應(yīng)，

N肥主效應(yīng)=（20+30）/2=25kgP肥主效應(yīng)=（10+20）/2=15kg再看互作：上面的20和30kg是N肥的簡單效應(yīng)，可見N肥的簡單效應(yīng)是不固定的，而是隨著施P肥水平的提高面增加。同樣，P肥的簡單效應(yīng)為10和20kg，也是不固定的，是隨著N肥水平的提高而增加。這說明存在互作效應(yīng)，其值為

Xnp=(30-20)/2=(20-10)/2=5ＮＰN0N1（不施氮）（施氮）d=N1-N0P0（不施磷）P1（施磷）80100901202030d=P1-P01020磷肥、鉀肥試驗結(jié)果如表（22

）P2P1N1N2P2P1N1N2P2P1N1N2P2P1N1N2無互作負互作正互作負互作互作存在3種1、互作值＞0N和P混施有促進作用2、互作值＝0N和P單施和混施無區(qū)別3、互作值=負數(shù)N和P有拮抗作用，不能混施，必須單獨施用三、試驗種類（1）單因素試驗：在同一試驗中只研究某一因素的若干處理稱為單因素試驗。（2）多因素試驗：在同一試驗中同時研究兩個或兩個以上的因素，各個因素都分為不同水平。（3）綜合性試驗：綜合試驗方案是把若干因素的不同水平組在合在一起，構(gòu)成一個整體，形成一個綜合因子，由此構(gòu)成一項試驗處理，與另外一個綜合因子進行比較的試驗。

四、試驗方案的擬定1.力求簡潔明確，避免繁雜2.試驗方案中各處理間要遵守唯一差異原則3.試驗因素的水平之間的級差要適當(dāng)4.試驗方案中應(yīng)設(shè)置比較的基準(zhǔn)對照（CK)擬定試驗方案時應(yīng)對所研究的問題進行考察與調(diào)研：擬定試驗方案時應(yīng)對研究課題的歷史與現(xiàn)狀有所了解。哪些問題已解決，哪些問題尚未解決。同時還應(yīng)估計到所研究的課題的預(yù)期效果，做到心中有數(shù)。

五、試驗計劃的擬定

1.課題名稱：

2.目的及其依據(jù)：

3.方案：

4.單元的數(shù)量和要求

5.設(shè)計方法：

6.觀察和記載的項目與方法：預(yù)先制表格

7.結(jié)果的統(tǒng)計分析方法：

8.所需的條件、設(shè)備和經(jīng)費：

9.時間、地點及工作人員：

10.預(yù)期結(jié)果以及成果的鑒定：六、試驗設(shè)計中應(yīng)掌握的原則（一）各類不同的試驗應(yīng)采用不同的試驗設(shè)計園藝植物種類較多，栽培方法差異較大，試驗性質(zhì)有所不同，因此各類不同的試驗應(yīng)有不同的試驗設(shè)計。（二）試驗設(shè)計應(yīng)簡單化、小型化在不影響試驗正確性的原則下，應(yīng)使試驗設(shè)計簡單化、小型化，但小型試驗必須是試驗材料一致性強，環(huán)境條件也應(yīng)一致。（三）試驗設(shè)計應(yīng)該突出試驗因子的試驗效果除了試驗因素以外，應(yīng)控制非試驗因素盡可能一致，才能使試驗因素的本質(zhì)差異正確地反映出來，從而突出試驗因素個處理的試驗效果。（四）試驗結(jié)果便于統(tǒng)計分析進行試驗設(shè)計時，就應(yīng)該考慮到將來的試驗結(jié)果便于數(shù)理統(tǒng)計分析。因此應(yīng)合理地運用小區(qū)的隨機排列、設(shè)置重復(fù)、局部控制試驗設(shè)計的基本原理，以便得出正確的試驗結(jié)果。第五節(jié)小區(qū)技術(shù)

小區(qū)：試驗中安排一個處理的小塊地段。一試驗小區(qū)的面積

變異系數(shù)與小區(qū)面積大小的關(guān)系

（根據(jù)兩個水稻空白試驗的產(chǎn)量數(shù)據(jù)）一般變動范圍6-60m2.示范性小區(qū)面積不小于330m2。1

試驗的種類2作物的類別3試驗地土壤差異的程度與形式4育種工作的不同階段5試驗地的面積6試驗過程的取樣需要7邊際效應(yīng)和生長競爭二、小區(qū)的形狀1

小區(qū)形狀的概念2狹長形小區(qū)和方形小區(qū)3重視邊際效應(yīng)試驗中小區(qū)形狀三、重復(fù)次數(shù)1重復(fù)次數(shù)越多越好嗎？2多少重復(fù)較合適？（1）小區(qū)面積較小時（2）小區(qū)面積較大時（3）進行面積較大的對比試驗時四、對照區(qū)的設(shè)置1對照的標(biāo)準(zhǔn)(CK)：當(dāng)?shù)赝茝V的良種或最廣泛應(yīng)用的栽培技術(shù)措施。2設(shè)置對照的目的

（1）作為衡量品種或處理優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)（2）用以估計和矯正試驗田的土壤差異五、保護行的設(shè)置1、作用

(1)保護試驗材料不受外來因素如人，畜的踐踏和損害。（2）防止靠近試驗田四周的小區(qū)受到空曠地的特殊影響即邊際效應(yīng)，使處理間能正確的比較。六、重復(fù)區(qū)和小區(qū)的排列1、區(qū)組；完全區(qū)組;不完全區(qū)組將整個試驗空間分成各自相對均勻的局部來控制非處理因素，這個局部-------區(qū)組每一區(qū)組或重復(fù)包含全套處理——完全區(qū)組一個重復(fù)安排在幾個區(qū)組上，每個區(qū)組只安排部分處理------不完全區(qū)組2、重復(fù)內(nèi)小區(qū)排列方式順序排列

隨機排列第六節(jié)常用的田間試驗設(shè)計一順序排列的試驗設(shè)計

1、對比法設(shè)計（contrastdesign）

設(shè)計特點是：①每個處理排在對照兩旁②對照太多要占1/3面積，土地利用率不高③相鄰小區(qū)，特別是狹長形小區(qū)之間，土壤肥力有相似性，因此處理和對照相比，能達到一定的精確度；④各重復(fù)可排列成多排，一個重復(fù)內(nèi)排列是順序的，重復(fù)多時，不同重復(fù)也可采用逆向式或階梯式。

常用于少數(shù)處理試驗及示范性試驗，其試驗單元排列特點是處理單元直接排列在對照區(qū)旁