田間試驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

田間試驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)施第1頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六第一節(jié)田間試驗(yàn)的特點(diǎn)和要求1、田間試驗(yàn)的研究對(duì)象和材料是生物體本身,由農(nóng)作物或其他生物體本身的反應(yīng)來直接檢測(cè)試驗(yàn)的效果,這是田間試驗(yàn)的重要特點(diǎn)2、田間試驗(yàn)是在開放的自然條件下進(jìn)行的，因而田間試驗(yàn)的環(huán)境條件存在著導(dǎo)致試驗(yàn)產(chǎn)生試驗(yàn)誤差二、田間試驗(yàn)的基本要求1、試驗(yàn)?zāi)康囊鞔_2、試驗(yàn)條件要有代表性3、試驗(yàn)結(jié)果要可靠4、試驗(yàn)結(jié)果具有重演性一、田間試驗(yàn)的特點(diǎn)第2頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六第二節(jié)田間試驗(yàn)的誤差與土壤差異一、田間試驗(yàn)的誤差（一）試驗(yàn)誤差1、定義：試驗(yàn)誤差：由于偶然性因素或其它不可控制的環(huán)境條件造成的觀測(cè)值偏離處理真值的部分。2、試驗(yàn)誤差的分類（1）系統(tǒng)誤差：在一次試驗(yàn)中某個(gè)處理或某幾個(gè)處理的觀測(cè)值重復(fù)定向出現(xiàn)偏高或偏低的現(xiàn)象。影響試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，可以消除。（2）偶然誤差：偶然性的找不出確切原因的誤差。影響試驗(yàn)的精確性，只能降低，不能消除。3、試驗(yàn)誤差的衡量（1）準(zhǔn)確性：觀察值與其理論真值的符合程度。（2）精確性：試驗(yàn)中同一性狀重復(fù)觀察值間的符合程度。第3頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六（二）田間試驗(yàn)的誤差來源

1.試驗(yàn)材料固有的差異

2.試驗(yàn)時(shí)農(nóng)事操作和管理技術(shù)的不一致所引起的差異3.進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)外界條件的差異（三）控制田間試驗(yàn)誤差的途徑1.選擇同質(zhì)一致的試驗(yàn)材料

2.改進(jìn)操作和管理技術(shù)，使之標(biāo)準(zhǔn)化

3.控制引起差異的外界主要因素

田間試驗(yàn)過程中引起差異外界因素主要是土壤差異造成的，通常采用以下三種措施來降低由于土壤差異引起的試驗(yàn)誤差(1)選擇肥力均勻的試驗(yàn)地(2)試驗(yàn)中采用適當(dāng)?shù)男^(qū)技術(shù)(3)應(yīng)用良好的試驗(yàn)設(shè)計(jì)和相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析

第4頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六二、試驗(yàn)地的土壤肥力差異二)土壤肥力差異的產(chǎn)生1、土壤在形成過程中造成的差異2、土壤利用過程中造成的土壤肥力差異三）土壤肥力差異的種類1、趨向式肥力差異

2、斑塊式肥力差異

四）減少土壤差異的措施1、均地播種或綠肥掩青2、試驗(yàn)地輪換使用

一)土壤肥力差異的測(cè)定測(cè)定方法：空白試驗(yàn)高低第5頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六三、試驗(yàn)地的選擇1、要有代表性，能夠代表將來準(zhǔn)備推廣試驗(yàn)結(jié)果地區(qū)的自然條件和生產(chǎn)條件。2、土壤肥力均勻，地勢(shì)平坦。3、位置適當(dāng)，避開樹木、高在建筑物、交通要道、容易受人畜禽糟蹋的地方。第6頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六第三節(jié)田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則一、重復(fù)原則(replication)

試驗(yàn)中同一處理種植的小區(qū)數(shù)即為重復(fù)次數(shù)

2、重復(fù)的作用（1）估計(jì)試驗(yàn)誤差（2）降低試驗(yàn)誤差，提高試驗(yàn)精確度

（3）估計(jì)處理效應(yīng)

3、重復(fù)次數(shù)的確定

田間試驗(yàn)：3-4次為宜實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)：5-6次為宜

1、定義：第7頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六二、隨機(jī)排列原則是指一個(gè)處理或處理組合被安排在哪一個(gè)試驗(yàn)小區(qū)靠隨機(jī)方法確定，而不受人的主觀影響2、隨機(jī)排列的作用（1）避免系統(tǒng)誤差（2）與重復(fù)相結(jié)合可以進(jìn)行試驗(yàn)誤差無偏估值3、隨機(jī)排列的方法

（1）隨機(jī)數(shù)字表法（2）抽簽法1、定義：（3）計(jì)算機(jī)或計(jì)算器第8頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六三、局部控制原則指分范圍分地段控制非處理因素，使這些非處理因素對(duì)處理的影響能夠最大限度趨向一致

將試驗(yàn)地劃分成等于重復(fù)數(shù)的區(qū)組，各處理在一個(gè)區(qū)組內(nèi)只出現(xiàn)一次，區(qū)組內(nèi)的小區(qū)數(shù)等于處理數(shù)

劃分區(qū)組時(shí)應(yīng)使區(qū)組的長邊應(yīng)與肥力梯度垂直，小區(qū)的長邊應(yīng)與肥力梯度平行可有效降低試驗(yàn)誤差，提高試驗(yàn)準(zhǔn)確性

1、定義：2、局部控制方法：3、局部控制的作用高低注意：第9頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六第四節(jié)控制土壤差異的小區(qū)技術(shù)一、試驗(yàn)小區(qū)的面積1、試驗(yàn)小區(qū)（experimentalplot）：在田間試驗(yàn)中，安排一個(gè)處理的小塊地段稱試驗(yàn)小區(qū)，簡(jiǎn)稱小區(qū)(plot)

2、小區(qū)面積與試驗(yàn)誤差的關(guān)系CV小區(qū)面積

試驗(yàn)誤差隨著小區(qū)面積的增加而減小，但面積增加到一定程度誤差減少的幅度變小，因此，小區(qū)面積不能無限增大。二、小區(qū)的形狀是指小區(qū)長度與寬度的比例

長方形小區(qū)、正方形小區(qū)3-10:1長方形小區(qū)正方形小區(qū)1、小區(qū)的形狀：2、小區(qū)的種類：3、長方形小區(qū)的長寬比：第10頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六三、重復(fù)次數(shù)ACKBCCKD試驗(yàn)次數(shù)的確定依據(jù)：試驗(yàn)次數(shù)多少根據(jù)試驗(yàn)所要求的精確度、試驗(yàn)地土壤差異大小、試驗(yàn)材料如種子的數(shù)量、試驗(yàn)地面積、小區(qū)大小等具體情況而定。一般情況下田間試驗(yàn)重復(fù)3-4次

四、對(duì)照區(qū)的設(shè)置對(duì)照是處理的比較標(biāo)準(zhǔn)，以CK表示

1、設(shè)置對(duì)照的目的

（1）衡量處理的優(yōu)劣（2）估計(jì)和矯正試驗(yàn)單位的差異2、設(shè)置對(duì)照的方法（1）順序式

（2）隨機(jī)式

DCKCBCKA對(duì)照順序排列CECKADBDCAEBCK對(duì)照隨機(jī)排列第11頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六五、保護(hù)行的設(shè)置1、設(shè)置保護(hù)行的目的（1）保護(hù)試驗(yàn)材料免受人畜損害（2）減少邊際效應(yīng)的影響2、設(shè)置保護(hù)行原則（1）保護(hù)行需設(shè)置4行以上，太少達(dá)不到預(yù)期目的

（2）成熟期應(yīng)早于處理，這樣保護(hù)行可提前收獲，減少混雜，同時(shí)也可減少鳥類危害六、區(qū)組的排列1、定義：指安排全部處理小區(qū)的相對(duì)同質(zhì)的一塊土地

2、區(qū)組排列的原則：同一區(qū)組內(nèi)土壤肥力盡可能相對(duì)一致，區(qū)組間土壤肥力可以有差異

3、區(qū)組的排列方式：可排成一排也可排成兩排或多排，這要依據(jù)試驗(yàn)地的地形及肥力差異情況而定

第12頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六第五節(jié)常用的田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)一、順序排列的試驗(yàn)設(shè)計(jì)一）對(duì)比試驗(yàn)設(shè)計(jì)二）間比試驗(yàn)設(shè)計(jì)二、隨機(jī)排列的試驗(yàn)設(shè)計(jì)一）完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)二）隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)三）裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)第13頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六一、順序排列的試驗(yàn)設(shè)計(jì)（一)對(duì)比法設(shè)計(jì)(contrastdesign)1、設(shè)計(jì)特點(diǎn)：每一供試處理的小區(qū)均直接按某種順序排列于對(duì)照區(qū)的旁邊，即每隔兩個(gè)處理小區(qū)有一對(duì)照區(qū)，重復(fù)間的小區(qū)排列有階梯式和逆向式兩種排列方法現(xiàn)有6個(gè)小麥品種進(jìn)行預(yù)試試驗(yàn)，我們依據(jù)株高進(jìn)行編號(hào)為1、2、3、4、5、6、對(duì)照為CK案例：41ck23ck54ck6保護(hù)行保護(hù)行保護(hù)行保護(hù)行5ckckck6123走道保護(hù)行保護(hù)行保護(hù)行保護(hù)行1ck23ck54ck66ckckck54321走道第14頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六2、對(duì)比試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)缺點(diǎn)每一處理均于對(duì)照相鄰，這樣易于觀察比較，且精確度高，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單

缺點(diǎn)：

（1）CK的小區(qū)太多，增加了土地使用面積

（2）處理的排列不隨機(jī)，沒有滿足田間試驗(yàn)的隨機(jī)原則，所以不能正確地估計(jì)出試驗(yàn)誤差，從而無法應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析進(jìn)行顯著性測(cè)驗(yàn)

3、應(yīng)用范圍：多應(yīng)用于少數(shù)品種的預(yù)試比較試驗(yàn)和生產(chǎn)示范試驗(yàn)

（二)間比法設(shè)計(jì)(intervalcontrastdesign)1、設(shè)計(jì)特點(diǎn)：首尾兩個(gè)小區(qū)為CK，每?jī)蓚€(gè)CK之間排列數(shù)目相同的處理小區(qū)（4個(gè)或9個(gè)）；若不能將所有處理安排在同一條地塊上，需設(shè)置額外對(duì)照（EXCK），不同重復(fù)的排列可用逆向式或階梯式

案例：現(xiàn)有8個(gè)玉米品種作預(yù)試試驗(yàn)，對(duì)照品種為鄭單958，采用間比試驗(yàn)設(shè)計(jì)分析：按品種的生育期對(duì)品種進(jìn)行編號(hào)，分別用1、2、3、4、5、6、7、8表示對(duì)照用CK表示優(yōu)點(diǎn)：第15頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六2、對(duì)比試驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，相對(duì)于對(duì)比法可容納更多的處理

缺點(diǎn)：沒有滿足田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)的隨機(jī)原則，無法正確地估計(jì)試驗(yàn)誤差

3、應(yīng)用范圍：主要用于育種的前期階段，材料較多而精確度要求相對(duì)較低，如鑒定圃CK12345678CKCK保護(hù)行保護(hù)行CK87654321CKCK保護(hù)行保護(hù)行走道走道間比試驗(yàn)田間種植圖第16頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六二、隨機(jī)排列的試驗(yàn)設(shè)計(jì)（一)完全隨機(jī)設(shè)計(jì)(completelyrandomdesign)1、設(shè)計(jì)特點(diǎn)：劃分小區(qū)，小區(qū)數(shù)=處理數(shù)（或處理組合）ⅹ重復(fù)數(shù)，把處理或處理組合隨機(jī)地安排在試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)

案例：現(xiàn)有A、B、D、C、E5個(gè)小麥品種進(jìn)行產(chǎn)量比較試驗(yàn)，重復(fù)3次（2）給每品種進(jìn)行編號(hào)：A（1）,A（2）,A（3）,B（4）,B（5）,B（6）,C（7）C（8）,C（9）,D（10）,D（11）,D（12），E（13）,E（14）,E（15）（3）采用隨機(jī)數(shù)字表法或摸球法產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)字（1）劃分小區(qū)：小區(qū)數(shù)=5X3=15案例分析：AAABBBCCCDDDEEE951151314783210121164第17頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六2、完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：完全隨機(jī)設(shè)計(jì)中各處理或處理組合的重復(fù)數(shù)可以相等，也可以不等，方便靈活

缺點(diǎn)：由于沒有設(shè)置區(qū)組，所以就沒有局部控制，不能效地控制試驗(yàn)誤差

3、完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的應(yīng)用范圍：此種設(shè)計(jì)適用于各試驗(yàn)單位的性質(zhì)各試驗(yàn)條件均勻一致的試驗(yàn)中，如：盆栽試驗(yàn)，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)

（二）隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)現(xiàn)有一試驗(yàn)：有A、B、C、D、E5個(gè)小麥新品種，需比較它們?cè)诋a(chǎn)量上是否存在顯著差異，重復(fù)3次，試驗(yàn)地具有趨向式肥力差異，試采用合適的田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)案例：第18頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六1、設(shè)計(jì)步驟：（1）劃分區(qū)組：區(qū)組的個(gè)數(shù)等于重復(fù)次數(shù)，區(qū)組長邊走向與肥力變化方向垂直（2）劃分小區(qū)：小區(qū)數(shù)等于處理數(shù)，小區(qū)的長邊與肥力變化方向平行（3）隨機(jī)排列：所有處理分別在每一區(qū)組內(nèi)隨機(jī)排列

EBDACEBDACDCABE保護(hù)行保護(hù)行保護(hù)行保護(hù)行保護(hù)行保護(hù)行走道走道高低保護(hù)行保護(hù)行第19頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六河南省小麥區(qū)域試驗(yàn)隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)保護(hù)行處理區(qū)組走道第20頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六第21頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六2、隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)（1）設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于掌握；（2）富有彈性，可適用于單因素、多因素試驗(yàn)；（3）可以控制單向肥力差異引起的試驗(yàn)誤差；（4）該試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用了田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)的三個(gè)原則（5）對(duì)試驗(yàn)地的性狀要求不太嚴(yán)格，必要時(shí)不同區(qū)組可以設(shè)置在不同地段上。3、隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)（1）處理數(shù)不宜過多，一般不超過20個(gè)；（2）不能控制雙向土壤差異。4、隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)的適用范圍對(duì)試驗(yàn)精確度要求較高，處理數(shù)在15個(gè)左右的單因素和多因素試驗(yàn)均適用。第22頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六（三)裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)(split-plotdesign)1、裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的步驟把試驗(yàn)地劃分成區(qū)組，區(qū)組數(shù)等于重復(fù)數(shù)，區(qū)組之間設(shè)置走道，區(qū)組兩端及四周設(shè)置保護(hù)行

在每一區(qū)組內(nèi)劃分主區(qū)，主區(qū)等于主處理數(shù)；在每一主區(qū)內(nèi)劃分副區(qū)，副區(qū)等于副處理數(shù)主處理在每一區(qū)組內(nèi)的主區(qū)內(nèi)隨機(jī)排列，副處理在每一主區(qū)內(nèi)的副區(qū)內(nèi)隨機(jī)排列

注意：在裂區(qū)設(shè)計(jì)中由于副區(qū)之間的試驗(yàn)條件比主區(qū)之間更為接近，因此，副區(qū)的試驗(yàn)誤差小于主區(qū)的試驗(yàn)誤差，所以我們常把研究因素中比較重要的那個(gè)因素放在副區(qū)內(nèi)稱為副處理。

案例：為研究小麥新品種豫農(nóng)202的高產(chǎn)栽培措施，現(xiàn)設(shè)置一試驗(yàn)，其中密度設(shè)置3個(gè)水平分別為A1、A2、A3灌水量設(shè)置3個(gè)水平，分別為B1、B2、B3，要求重復(fù)3次，試設(shè)計(jì)一個(gè)合理的田間試驗(yàn)

（1）劃分區(qū)組：（2）劃分主區(qū)和副區(qū)：（3）隨機(jī)排列主處理和副處理：第23頁，共27頁，2023年，2月20日，星期六案例分析：本試驗(yàn)中灌水對(duì)周圍影響較大，為減少因此而造成的試驗(yàn)誤差需設(shè)置較大小區(qū)面積，所以應(yīng)采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，把灌水的各處理放在主區(qū)內(nèi)，把密度的各處理放在副區(qū)內(nèi)

第一步：劃分3個(gè)區(qū)組，區(qū)組之間設(shè)置走道，并在區(qū)組兩端及四周設(shè)置走道和保護(hù)行第二步：因?yàn)橹魈幚碛?個(gè)，所以在每個(gè)區(qū)組內(nèi)劃分3個(gè)主區(qū)第三步：因?yàn)橛?個(gè)副處理，所以在每一主區(qū)內(nèi)劃分3個(gè)副區(qū)

第四步：主處理在每一重復(fù)的主區(qū)內(nèi)隨機(jī)排列，副處理在每一主區(qū)內(nèi)的副內(nèi)隨排列

高低B3B1B2B3B2B1B1B2B3A2A1A3A1A3A2A2A3A1A2A3A1A2A3A1A1A3A2A3A1A2A1A2A3A2A3A1走道走