田间试验的设计与实施.pptx

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1、第二节 田间试验的误差与土壤差异一、田间试验的误差二、试验地的土壤差异三、试验地选择和培养 第1页/共49页第二节 田间试验的误差与土壤差异一、田间试验的误差（一）试验误差1、定义：试验误差：由于偶然性因素或其它不可控制的环境条件造成的观测值偏离处 理真值的部分。2、试验误差的分类（1）系统误差：在一次试验中某个处理或某几个处理的观测值重复定向出现偏高或偏低的现象。影响试验的准确性，可以消除。（2）偶然误差：偶然性的找不出确切原因的误差。影响试验的精确性，只能降低，不能消除。3、试验误差的衡量（1）准确性：观察值与其理论真值的符合程度。（2）精确性：试验中同一性状重复观察值间的符合程度。第2页

2、/共49页（二） 田间试验的误差来源 1.试验材料固有的差异 2.试验时农事操作和管理技术的不一致所引起的差异 3.进行试验时外界条件的差异 （三） 控制田间试验误差的途径1.选择同质一致的试验材料 2.改进操作和管理技术，使之标准化 3.控制引起差异的外界主要因素 田间试验过程中引起差异外界因素主要是土壤差异造成的，通常采用以下三种措施来降低由于土壤差异引起的试验误差(1)选择肥力均匀的试验地(2)试验中采用适当的小区技术(3)应用良好的试验设计和相应的统计分析 第3页/共49页二、试验地的土壤肥力差异二)土壤肥力差异的产生1、土壤在形成过程中造成的差异2、土壤利用过程中造成的土壤肥力差异三

3、）土壤肥力差异的种类1、趋向式肥力差异 2、斑块式肥力差异 四）减少土壤差异的措施1、均地播种或绿肥掩青2、试验地轮换使用 一)土壤肥力差异的测定测定方法：空白试验高低第4页/共49页测定土壤差异程度的方法l最简单的方法是目测法，即根据前茬作物生长的一致情况加以评定。l更精细地测定土壤肥力差异，可采用空白试验或均一性试验。 空白试验(blank test)即在整个试验地上种植单一品种的作物，这种作物以植株较小而适于条播的谷类作物为好。在整个作物生长过程中，从整地到收获，采用一致的栽培和管理措施，并对作物生长情况作仔细观察，遇有特殊情况如严重缺株、病虫害等，应注明地段、行数以作为将来分析时的参考

4、。收获时，将整个试验地划分为面积相同的大量单位小区，依次编号，分开收获，得到产量数据。根据各单位小区的数据，可以画成产量连续面积图或等肥线图(图2.1）。 第5页/共49页 (1)试验地的土壤肥力要比较均匀一致。 (2) 选择的田块要有土地利用的历史记录。 (3) 试验地最好选平地，在不得已的情况下，可采用同一方向倾斜 的缓坡地，但都应该是平整的。 (4) 试验地的位置要适当。 (5) 对拟选作试验用的田块，特别是在建立固定的试验地时，除掌握整个试验地的土壤一般情况及土地利用历史外，若有可能，最好还要进行空白试验。 (6) 试验地采用轮换制，试验单位至少应有二组以上试验地，一组田块进行试验，另

5、一组的田块则进行匀田种植，以备轮换。 三、试验地的选择第6页/共49页田间试验设计(field experiment design) 广义-是指整个试验研究课题的设计，包括确定试验处理的方案，小区技术，以及相应的资料搜集、整理和统计分析的方法等； 狭义-专指小区技术，特别是重复区和试验小区的排列方法。第三节 田间试验设计的原则第7页/共49页一、重复原则(replication) 试验中同一处理种植的小区数即为重复次数 2、重复的作用（1）估计试验误差 （2）降低试验误差，提高试验精确度 （3）估计处理效应 3、重复次数的确定 田间试验：3-4次为宜实验室实验：5-6次为宜 1、定义：第8页/

6、共49页二、随机排列原则是指一个处理或处理组合被安排在哪一个试验小区靠随机方法确定，而不受人的主观影响2、随机排列的作用（1）避免系统误差（2）与重复相结合可以进行试验误差无偏估值3、随机排列的方法 （1）随机数字表法（2）抽签法1、定义：（3）计算机或计算器第9页/共49页三、局部控制原则指分范围分地段控制非处理因素，使这些非处理因素对处理的影响能够最大限度趋向一致 将试验地划分成等于重复数的区组，各处理在一个区组内只出现一次，区组内的小区数等于处理数 划分区组时应使区组的长边应与肥力梯度垂直，小区的长边应与肥力梯度平行可有效降低试验误差，提高试验准确性 1、定义：2、局部控制方法：3、局部

7、控制的作用高低注意：第10页/共49页第四节 控制土壤差异的小区技术一、试验小区的面积1、试验小区（experimental plot）：在田间试验中，安排一个处理的小块地段称试验小区，简称小区(plot) 2、小区面积与试验误差的关系CV小区面积 试验误差随着小区面积的增加而减小，但面积增加到一定程度误差减少的幅度变小，因此，小区面积不能无限增大 。 试验小区面积的大小，一般变动范围为660m2。而示范性试验的小区面积通常不小于330m2。第11页/共49页是指小区长度与宽度的比例 长方形小区、正方形小区3-10 : 1长方形小区1、小区的形状：2、小区的种类：3、长方形小区的长宽比：二、小

8、区的形状可以从以下各方面考虑确定一个具体试验的小区面积： (1)试验种类：(2)(2) 作物的类别 (3)(3) 试验地土壤差异的程度与形式 (4)(4) 育种工作的不同阶段 (5)(5) 试验地面积 (6)(6) 试验过程中的取样需要 (7)(7) 边际效应和生长竞争 第12页/共49页三、重复次数ACKBCCKD试验次数的确定依据：试验次数多少根据试验所要求的精确度、试验地土壤差异大小、试验材料如种子的数量、试验地面积、小区大小等具体情况而定。一般情况下田间试验重复3-4次 四、对照区的设置对照是处理的比较标准，以CK表示 1、设置对照的目的 （1）衡量处理的优劣（2）估计和矫正试验单位的

9、差异2、设置对照的方法（1）顺序式 （2）随机式 DCKCBCKA对照顺序排列CECKADBDCAEBCK对照随机排列第13页/共49页五、保护行的设置1、设置保护行的目的（1）保护试验材料免受人畜损害（2）减少边际效应的影响2、设置保护行原则（1）保护行需设置4行以上，太少达不到预期目的 （2）成熟期应早于处理，这样保护行可提前收获，减少混杂，同时也可减少鸟类危害六、区组的排列1、定义：指安排全部处理小区的相对同质的一块土地 2、区组排列的原则：同一区组内土壤肥力尽可能相对一致，区组间土壤肥力可以有差异 3、区组的排列方式：可排成一排也可排成两排或多排，这要依据试验地的地形及肥力差异情况而定

10、 第14页/共49页第五节 常用的田间试验设计一、顺序排列的试验设计一）对比试验设计二）间比试验设计二、随机排列的试验设计一）完全随机设计二）随机区组设计三）拉丁方设计三）裂区设计第15页/共49页一、顺序排列的试验设计（一) 对比法设计(contrast design)1、设计特点：每一供试处理的小区均直接按某种顺序排列于对照区的旁边，即每隔两个处理小区有一对照区，重复间的小区排列有阶梯式和逆向式两种排列方法 现有6个品种进行预试试验，我们依据株高进行编号为1、2、3、4、5、6、对照为CK案例：41ck 23ck54ck6保护行保护行保护行保护行5ckckck6123走 道保护行保护行保护

11、行保护行1ck 23ck54ck66ckckck54321走 道第16页/共49页2、对比试验设计优缺点每一处理均于对照相邻，这样易于观察比较，且精确度高，设计简单 缺点： （1） CK的小区太多，增加了土地使用面积 （2）处理的排列不随机，没有满足田间试验的随机原则，所以不能正确地估计出试验误差，从而无法应用统计分析进行显著性测验 3、应用范围：多应用于少数品种的预试比较试验和生产示范试验 （二) 间比法设计(interval contrast design)1、设计特点：首尾两个小区为CK，每两个CK之间排列数目相同的处理小区（4个或9个）；若不能将所有处理安排在同一条地块上，需设置额外对

12、照（EXCK），不同重复的排列可用逆向式或阶梯式 案例：现有8个品种和对照品种做试验，采用间比试验设计分析：对品种进行编号，分别用1、2、3、4、5、6、7、8表示对照用CK表示优点：第17页/共49页2、对比试验设计的优缺点 优点：设计简单，相对于对比法可容纳更多的处理 缺点：没有满足田间试验设计的随机原则，无法正确地估计试验误差 3、应用范围：主要用于育种的前期阶段，材料较多而精确度要求相对较低，如鉴定圃CK12345678CKCK保 护 行保 护 行CK87654321CKCK保 护 行保 护 行走 道走 道间比试验田间种植图第18页/共49页、 CK20191817CK16151413

13、CK1211109CK8765CK4321CK CK1234CK5678CK9101112CK13141516CK17181920CK CK20191817CK16151413CK1211109CK8765CK4321CK图2.6 20个品种3次重复的间比法排列，逆向式（、代表重复；1、2、3代表品种；CK代表对照）CK1234CK5678CK9101112CK13141516CK1234CK5678CKCK16151413CK1211109CK8765CK4321CK16151413CK1211109Ex.CK图2.7 16个品种3次重复的间比排列，两行排3重复及Ex. CK的设置（、代表重

14、复；1、2、3代表品种；CK代表对照；Ex. CK代表额外对照）第19页/共49页二、随机排列的试验设计（一)完全随机设计(completely random design)1、设计特点：划分小区，小区数=处理数（或处理组合）重复数，把处理或处理组合随机地安排在试验小区内 案例：现有A、B、D、C、E 5个品种进行产量比较试验，重复3次（2）给每品种进行编号：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）小区的随机可借助随机数字表或抽签法或计算机(器)随机数字发生法。（1）划分

15、小区：小区数=5X3=15案例分析：AAABBBCCCDDDEEE951151314783210121164第20页/共49页2、完全随机试验设计的优缺点 优点：完全随机设计中各处理或处理组合的重复数可以相等，也可以不等，方便灵活 缺点：由于没有设置区组，所以就没有局部控制，不能效地控制试验误差 3、完全随机试验设计的应用范围：此种设计适用于各试验单位的性质各试验条件均匀一致的试验中，如：盆栽试验，室内实验 （二）随机区组试验设计现有一试验：有A、B、C、D、E 5个新品种，需比较它们在产量上是否存在显著差异，重复3次，试验地具有趋向式肥力差异，试采用合适的田间试验设计案例：第21页/共49页

16、1、设计步骤：（1）划分区组：区组的个数等于重复次数，区组长边走向与肥力变化方向垂直（2）划分小区：小区数等于处理数，小区的长边与肥力变化方向平行（3）随机排列：所有处理分别在每一区组内随机排列 EBDACEBDACDCABE保 护 行保 护 行保 护 行保 护 行保 护 行保 护 行走 道走 道高低保 护 行保 护 行第22页/共49页某小麦区域试验随机区组试验设计保护行处理区组走道第23页/共49页第24页/共49页2、随机区组试验设计的优点（1）设计简单，易于掌握；（2）富有弹性，可适用于单因素、多因素试验；（3）可以控制单向肥力差异引起的试验误差；（4）该试验设计采用了田间试验设计的三

17、个原则（5）对试验地的性状要求不太严格，必要时不同区组可以设置在不同地段上。3、随机区组试验设计的缺点（1）处理数不宜过多，一般不超过20个；（2）不能控制双向土壤差异。4、随机区组试验设计的适用范围对试验精确度要求较高，处理数在15个左右的单因素和多因素试验均适用。第25页/共49页74211317368548732164524887566532图2.8 8个品种4个重复的随机区组排列 肥力梯度 第26页/共49页381 1071514 96 13 4 1611212 5图2.9 16个品种3个重复的随机区组，小区布置成两排第27页/共49页(三) 拉丁方设计(latin square de

18、sign) 1、设计特点：拉丁方设计将处理从纵横二个方向排列为区组(或重复)，使每个处理在每一列和每一行中出现的次数相等（通常一次），所以它是比随机区组多一个方向局部控制的随机排列的设计。如图2.10所示为55拉丁方。每一直行和每一横行都成为一区组或重复，而每一处理在每一直行或横行都只出现一次。所以，拉丁方设计的处理数、重复数、直行数、横行数均相同。CDAEBECDBABAECDBACDEDEBAC图2.10 55拉丁方优点:精确度高缺点:缺乏伸缩性 2、优缺点第28页/共49页 拉丁方设计的通常应用范围只限于48个处理。当在采用4个处理的拉丁方设计时，为保证鉴别差异的灵敏度，可采用复拉丁方设

19、计，即用2个(44)拉丁方。 第一直行和第一横行均为顺序排列的拉丁方称标准方。拉丁方甚多，但标准方较少。如33只有一个标准方。A B CB C AC A B 将每个标准方的横行和直行进行调换，可以化出许多不同的拉丁方。一般而论，每个kk标准方，可化出个不同的拉丁方。3、应用范围3、标准方第29页/共49页 不同处理数的拉丁方的随机略有不同，一般按以下所示步骤进行： (44)拉丁方： 随机取4个标准方中的一个，随机所有直行及第2、3、4横行，也可以随机所有横行和直行，再随机处理。 (55)及更高级拉丁方： 随机所有直行、横行和处理。4、不同处理的拉丁方 设有5个品种分别以1、2、3、4、5代表，

20、拟用拉丁方排列进行比较试验。 取上面所列的(55)选择标准方。 从随机数字表中，以铅笔尖任意落于一行，查随机数字，将0和大于5的数字去掉，得1、4、5、3、2，即为直行的随机。 再点一行，如得5、1、2、4、3，即为横行的随机。 再点一行，得2、5、4、1、3，即为品种随机。 将(55)选择标准方按上面三个随机步骤，就得到所需的拉丁方排列(图2.11)。第30页/共49页1.选择标准方选择标准方2.按随机数字按随机数字1 4 5 3 2调调 整整 直直 行行3.按随机数字按随机数字5 1 2 4 3调调 整整 横横 行行4.按随机数字按随机数字2=A，5=B，4=C1=D，3=E，排列，排列品

21、种品种A B C D EA D E C BE B A D C3 5 2 1 4B A E C DB C D E AA D E C B2 1 3 4 5C D A E BC E B A DB C D E A5 4 1 3 2D E B A CD A C B ED A C B E1 2 4 5 3E C D B AE B A D CC E B A D4 3 5 2 1图2.11 （55）拉丁方的随机第31页/共49页（四)裂区试验设计(split-plot design)注意：在裂区设计中由于副区之间的试验条件比主区之间更为接近，因此，副区的试验误差小于主区的试验误差，所以我们常把研究因素中比较重

22、要的那个因素放在副区内称为副处理。 1、裂区试验设计的步骤把试验地划分成区组，区组数等于重复数，区组之间设置走道，区组两端及四周设置保护行 在每一区组内划分主区，主区等于主处理数；在每一主区内划分副区，副区等于副处理数主处理在每一区组内的主区内随机排列，副处理在每一主区内的副区内随机排列 （1）划分区组：（2）划分主区和副区：（3）随机排列主处理和副处理： 裂区设计是多因素试验的一种设计形式。 在多因素试验中,处理组合数较多而又有一些特殊要求时，往往采用裂区设计。第32页/共49页案例分析：本试验中灌水对周围影响较大，为减少因此而造成的试验误差需设置较大小区面积，所以应采用裂区试验设计，把灌水

23、的各处理放在主区内，把密度的各处理放在副区内 第一步：划分3个区组，区组之间设置走道，并在区组两端及四周设置走道和保护行 第二步：因为主处理有3个，所以在每个区组内划分3个主区 第三步：因为有3个副处理，所以在每一主区内划分3个副区 第四步：主处理在每一重复的主区内随机排列，副处理在每一主区内的副内随排列 高低B3B1B2B3B2B1B1B2B3A2A1A3A1A3A2A2A3A1A2A3A1A2A3A1A1A3A2A3A1A2A1A2A3A2A3A1走 道走 道保护行保护行保护行保护行保护行保护行保 护 行保 护 行案例1：为研究某新品种的高产栽培措施，现设置一试验，其中密度设置3个水平分别

24、为A1、A2、A3，灌水量设置3个水平，分别为B1、B2、B3，要求重复3次，试设计一个合理的田间试验 第33页/共49页2、裂区试验设计的优缺点优点： （1）当二因素试验中有一个因素的处理要求比另一个因素的处理更精确时，此设计可满足 （2）满足田间试验设计的三个基本原则，能够较为精确地估计出试验差 缺点： 设计比较复杂 3、裂区试验设计的应用范围（1）二因素试验中若一个因素比另一个因素需要更大的面积时，应采用裂区试验设计（2）若一个因素的处理要求比另一个因素的处理更精确时，宜采用裂区试验设计 （3）若一个因素较另一个因素的效应更大时，应采用裂区试验设计 （4）在单因素随机区组试验的基础上再增

25、加一个试验因素时，可采用裂区设计第34页/共49页案例2：下面以品种与施肥量两个因素的试验说明裂区设计。如有6个品种，以1、2、3、4、5、6表示，有3种施肥量，以高、中、低表示，重复3次，则裂区设计的排列可如图2.12。图中先对主处理(施肥量)随机，后对副处理(品种)随机，每一重复的主、副处理随机皆独立进行。 低中高高中低中低高356164531452564241156263436241235642361132356342145251图2.12 施肥量与品种二因素试验的裂区设计（施肥量为主区，品种为副区；、代表重复）第35页/共49页第六节 田间试验的布置与管理一、田间试验计划的制订二、试验

26、地的准备和田间区划三、种子准备四、播种或移栽五、栽培管理六、收获及脱粒第36页/共49页一、田间试验计划的制订(一) 田间试验计划的内容一般包含以下项目：(1) 试验名称(2) 试验目的及其依据，包括现有的科研成果、发展趋势以及预期的试验结果(3) 试验年限和地点(4) 试验地的土壤、地势等基本情况和轮作方式及前作状况(5) 试验处理方案(6) 试验设计和小区技术(7) 整地播种施肥及田间管理措施(8) 田间观察记载和室内考种、分析测定项目及方法(9) 试验资料的统计分析方法和要求(10) 收获计产方法(11) 试验的土地面积、需要经费、人力及主要仪器设备(12) 项目负责人、执行人第37页/

27、共49页(二) 编制种植计划书 种植计划书把试验处理安排到试验小区作为试验记载簿之用。 内容：l肥料、栽培、品种、药剂比较等试验的种植计划书：处理种类(或代号)、种植区号(或行号)、田间记载项目等；l育种工作各阶段(除品种比较)的试验：今年种植区号(或行号)、去年种植区号(或行号)、品种或品系名称(或组合代号)、来源(原产地或原材料)以及田间记载项目等。u不论哪种试验，都应按其应包括的项目依上述次序划出表格。 第38页/共49页二、试验地的准备和田间区划图2.15 小麦品种比较试验田间种植图NG小小麦麦良良种种G区区组组623415区区组组342165G道道繁繁育育区区G46153区区组组21

28、4653区区组组2G路路G道道路路第39页/共49页三、种子准备在品种试验及栽培或其它措施的试验中，须事先测定各品种种子的千粒重和发芽率。按照种植计划书(即田间记载本等)的顺序准备种子，避免发生差错。 需要药剂拌种以防治苗期病虫害的，应在准备种子时作好拌种，以防止苗期病虫害所致的缺苗断垄。准备好当年播种材料的同时，须留同样材料按次序存放仓库，以便遇到灾害后补种时应用。第40页/共49页四、播种或移栽播种时应力求种子分布均匀，深浅一致，如要进行移栽，取苗时要力求挑选大小均匀的秧苗，以减少试验材料的不一致；整个试验区播种或移栽完毕后，应立即播种或移栽保护行。 五、栽培管理 试验田的栽培管理措施可按

29、当地丰产田的标准进行，在执行各项管理措施时除了试验设计所规定的处理间差异外，其它管理措施应力求质量一致，使对各小区的影响尽可能没有差别。 第41页/共49页六、收获及脱粒最好能将小区产量折算成标准湿度下的产量。折算公式如下：准湿度标-100收获的湿度)量(100小区实际产标准湿度的产量第42页/共49页第七节 田间试验的观察记载和测定一、田间试验的观察记载二、田间试验中的取样测定 第43页/共49页田间试验中常采用的观察项目：（1）气候条件的观察记载 （2）田间农事操作的记载 （3）作物生育动态的记载 （4）收获物的室内考种与测定 一、田间试验的观察记载第44页/共49页二、田间试验中的取样测

30、定取样测定的要点：(1) 取样方法合理，保证样本有代表性。 (2) 样本容量适当，保证分析测定结果的精确性。(3) 分析测定方法要标准化，所用仪器要经过标定，药品要符合纯度要求，操作要规范化。第45页/共49页第八节 温室与实验室的试验设计参考：(1) “唯一差异原则”同样适用于温室和实验室试验中试验方案和试验条件的设计。(2) 重复、随机排列及局部控制三原则同样适用于温室和实验室试验的设计。其中区组因素与田间试验不同，不再是土地，而是其他相应的生态条件因素。 第46页/共49页本章小结重点掌握内容1、两个概念：试验误差，系统误差2、田间试验误差的来源及其控制措施3、土壤肥力差异的测验方法，土壤肥力差异的表现形式4、田间试验设计的原则及其作用5、常用的几种田间试验设计方法思考题1、采取哪些综合措施可以有效降低田间试验误差和消除系统误差？2、针对不同的试验如何选择合理的田间试验设计，依据是什么？第47页/共49页第48页/共49页感谢您的观看！第49页/共49页