第二章 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)施

第二章

試驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)施第一節(jié)田間試驗(yàn)特點(diǎn)和基本要求第二節(jié)試驗(yàn)誤差第三節(jié)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則第四節(jié)田間試驗(yàn)的小區(qū)技術(shù)第五節(jié)常用的生物試驗(yàn)設(shè)計(jì)

第一節(jié)田間試驗(yàn)特點(diǎn)和基本要求一、田間試驗(yàn)的特點(diǎn)1.試驗(yàn)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(yàn)的效果，這是農(nóng)業(yè)試驗(yàn)的重要特點(diǎn)。由于自然界的生物體往往是一個(gè)具有多種遺傳變異的群體，因而試驗(yàn)材料本身就存在產(chǎn)生試驗(yàn)誤差的多種因素。2.田間試驗(yàn)是在開放的自然條件下進(jìn)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(yàn)周期長，在田間自然條件下全過程，導(dǎo)致試驗(yàn)產(chǎn)生試驗(yàn)誤差。包括系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。

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

二、試驗(yàn)誤差的控制途徑1.選擇同質(zhì)一致的試驗(yàn)材料改進(jìn)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(yàn)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(yàn)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(yàn)地選擇和培養(yǎng)1、試驗(yàn)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(jì)錄3、最好選擇平地4、位置要適當(dāng)5、最好進(jìn)行空白試驗(yàn)6、采用輪換制8試驗(yàn)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)圍繞檢驗(yàn)假說而開展的試驗(yàn)，需要全面、仔細(xì)地規(guī)劃與設(shè)計(jì)。試驗(yàn)所涉及的范圍要覆蓋假說涉及的各個(gè)方面，以便對待檢驗(yàn)的假說作出無遺漏的判斷。試驗(yàn)設(shè)計(jì)三個(gè)要素：實(shí)驗(yàn)對象、實(shí)驗(yàn)因素、試驗(yàn)效應(yīng)試驗(yàn)設(shè)計(jì)三（六）原則：隨機(jī)、對照、重復(fù)、平衡、彈性、經(jīng)濟(jì)“重演性、重復(fù)性”及比較試驗(yàn)中的“唯一差異性原則”。在試驗(yàn)條件相當(dāng)?shù)那闆r下，重復(fù)試驗(yàn)應(yīng)得到相同的試驗(yàn)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(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則一、重復(fù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)一、重復(fù)原則重復(fù)：試驗(yàn)中同一處理試驗(yàn)的次數(shù)叫重復(fù)。設(shè)置重復(fù)的作用有以下幾個(gè)方面：1.估計(jì)試驗(yàn)誤差2.降低試驗(yàn)誤差3.有利于準(zhǔn)確地估計(jì)處理效應(yīng)

二、隨機(jī)化排列重復(fù)

I重復(fù)

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

就是將整個(gè)試驗(yàn)環(huán)境分成若干個(gè)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(yàn)各處理的影響達(dá)到最大程度的一致田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)三個(gè)基本原則的關(guān)系和作用重復(fù)隨機(jī)局部控制（對照）無偏的試驗(yàn)誤差估計(jì)降低試驗(yàn)誤差田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)三個(gè)基本原則的關(guān)系和作用設(shè)置重復(fù)隨機(jī)化排列局部控制消除系統(tǒng)誤差，無偏試驗(yàn)誤差估計(jì)估計(jì)和降低隨機(jī)誤差與隨機(jī)化結(jié)合分離系統(tǒng)誤差降低隨機(jī)誤差提高準(zhǔn)確度和精確度保證統(tǒng)計(jì)推斷的可靠性一、基本概念

第四節(jié)試驗(yàn)方案二、效應(yīng)三、試驗(yàn)種類四、試驗(yàn)方案的擬定五、試驗(yàn)計(jì)劃的擬定試驗(yàn)方案：是根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康暮鸵笏鶖M定的一組試驗(yàn)處理或處理組合的總稱。1.試驗(yàn)指標(biāo)：在試驗(yàn)中用來判斷試驗(yàn)處理效果好壞的標(biāo)準(zhǔn)稱為試驗(yàn)指標(biāo)（簡稱指標(biāo)indicator），有定性指標(biāo)和定量指標(biāo)。試驗(yàn)指標(biāo)：用于衡量試驗(yàn)效果的指示性狀稱試驗(yàn)指標(biāo)?；蛘甙阉凶鲇^察項(xiàng)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(jìn)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(yàn)觀察指標(biāo)必須選得準(zhǔn)，因?yàn)樗P(guān)系到試驗(yàn)結(jié)果能否回答所研究的問題。2.試驗(yàn)因子factor：對試驗(yàn)指標(biāo)有影響，在試驗(yàn)中需加以考察的條件，要進(jìn)行比較的一組試驗(yàn)條件叫試驗(yàn)因素，簡稱因素或因子，否則稱非試驗(yàn)因素或非試驗(yàn)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(yàn)設(shè)計(jì)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(gè)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(yàn)水平：是指試驗(yàn)因素的質(zhì)的不同狀態(tài)或不同的數(shù)、量級(jí)別，簡稱水平，level。4.處理組合treatment：在復(fù)因素試驗(yàn)時(shí)，處理則是指各單個(gè)因素的水平的組合，叫處理（組合）。在完全實(shí)施的試驗(yàn)中，處理數(shù)等于各因素的水平數(shù)的乘積。在單因素試驗(yàn)時(shí)，處理和水平的概念是等價(jià)的。5.試驗(yàn)方案：是根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康暮鸵笏鶖M定的進(jìn)行比較的一組試驗(yàn)處理的總稱。具體就是指試驗(yàn)指標(biāo)、試驗(yàn)因素和水平、重復(fù)次數(shù)、對照以及設(shè)計(jì)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(shí)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(gè)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(gè)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(yàn)因子對試驗(yàn)指標(biāo)增進(jìn)或降低的作用。類型有3種簡單效應(yīng)：一個(gè)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(yàn)指標(biāo)的相差屬簡單效應(yīng)。主效應(yīng)：一個(gè)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(gè)因素簡單效應(yīng)間的平均差異。由表N1-N0看：在無Ｐ肥時(shí)每小區(qū)施N肥與不施氮肥的效應(yīng)為20kg，在有Ｐ肥時(shí)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(yàn)結(jié)果如表（22

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

四、試驗(yàn)方案的擬定1.力求簡潔明確，避免繁雜2.試驗(yàn)方案中各處理間要遵守唯一差異原則3.試驗(yàn)因素的水平之間的級(jí)差要適當(dāng)4.試驗(yàn)方案中應(yīng)設(shè)置比較的基準(zhǔn)對照（CK)擬定試驗(yàn)方案時(shí)應(yīng)對所研究的問題進(jìn)行考察與調(diào)研：擬定試驗(yàn)方案時(shí)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(shí)還應(yīng)估計(jì)到所研究的課題的預(yù)期效果，做到心中有數(shù)。

五、試驗(yàn)計(jì)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(jì)方法：

6.觀察和記載的項(xiàng)目與方法：預(yù)先制表格

7.結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析方法：

8.所需的條件、設(shè)備和經(jīng)費(fèi)：

9.時(shí)間、地點(diǎn)及工作人員：

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

小區(qū)：試驗(yàn)中安排一個(gè)處理的小塊地段。一試驗(yàn)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(gè)水稻空白試驗(yàn)的產(chǎn)量數(shù)據(jù)）一般變動(dòng)范圍6-60m2.示范性小區(qū)面積不小于330m2。1

試驗(yàn)的種類2作物的類別3試驗(yàn)地土壤差異的程度與形式4育種工作的不同階段5試驗(yàn)地的面積6試驗(yàn)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(yàn)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(shí)（2）小區(qū)面積較大時(shí)（3）進(jìn)行面積較大的對比試驗(yàn)時(shí)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(jì)和矯正試驗(yàn)田的土壤差異五、保護(hù)行的設(shè)置1、作用

(1)保護(hù)試驗(yàn)材料不受外來因素如人，畜的踐踏和損害。（2）防止靠近試驗(yàn)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(gè)試驗(yàn)空間分成各自相對均勻的局部來控制非處理因素，這個(gè)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(gè)重復(fù)安排在幾個(gè)區(qū)組上，每個(gè)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(jī)排列第六節(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)

1、對比法設(shè)計(jì)（contrastdesign）

設(shè)計(jì)特點(diǎn)是：①每個(gè)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(dá)到一定的精確度；④各重復(fù)可排列成多排，一個(gè)重復(fù)內(nèi)排列是順序的，重復(fù)多時(shí)，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(yàn)及示范性試驗(yàn)，其試驗(yàn)單元排列特點(diǎn)是處理單元直接排列在對照區(qū)旁