田间试验的设计与实施.ppt

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1、关于田间试验的设计与实施1现在学习的是第1页，共65页2 试验试验是指在人为控制条件下进行的实践活动，利用生物本身是指在人为控制条件下进行的实践活动，利用生物本身做指示者，以研究有关问题，由生物作出回答。做指示者，以研究有关问题，由生物作出回答。现在学习的是第2页，共65页3 试验的内容：试验的内容：v 简单的品种试验简单的品种试验v 简单的栽培与饲养管理试验简单的栽培与饲养管理试验v 品种与管理相结合的试验品种与管理相结合的试验 试验的任务：试验的任务：v解决生产中急需解决的问题解决生产中急需解决的问题v解决科学问题解决科学问题现在学习的是第3页，共65页4 试验的方式试验的方式v田间试验田

2、间试验v实验室试验实验室试验v盆栽试验盆栽试验v温室试验温室试验v利用人工气候室进行的试验等利用人工气候室进行的试验等现在学习的是第4页，共65页5第一节第一节 田间试验田间试验一、田间试验的特点与要求一、田间试验的特点与要求 田间试验的复杂性 田间试验的地区性 田间试验周期长、具有季节性 存在试验误差特点：特点：现在学习的是第5页，共65页6要求：试验的目的要明确试验的目的要明确试验要有代表性试验要有代表性试验的结果要正确试验的结果要正确试验结果要能够重复试验结果要能够重复 准确度准确度(accuracy)精确度精确度(precision)现在学习的是第6页，共65页7对田间试验而言，土壤差

3、异是最主要最经常的误差来源。田间试验的设计主要是针对控制土壤差异而展开的。现在学习的是第7页，共65页8目前控制土壤差异的措施：目前控制土壤差异的措施：v 合适的试验地v 采用适当的小区技术v 良好的试验设计和相应的统计分析方法现在学习的是第8页，共65页91.1.土壤差异的表现土壤差异的表现2.2.土壤差异的估测土壤差异的估测空白试验空白试验目测目测现在学习的是第9页，共65页10 3 3、试验地的选择与培养、试验地的选择与培养有代表性；土壤质地均匀，肥力一致；有土地利用的历史记录；地势平整；位置适当；进行空白试验；采用轮换制；现在学习的是第10页，共65页11三、田间试验设计的基本原则三、

4、田间试验设计的基本原则指整个试验研究指整个试验研究课题的设计，包课题的设计，包括确定试验处理括确定试验处理的方案，小区技的方案，小区技术，以及其相应术，以及其相应的资料收集整理的资料收集整理和统计分析的方和统计分析的方法等法等。专指小区技术指小区技术，特别是重复，特别是重复区和试验小区区和试验小区的排列方法的排列方法。有效控制土壤差异，有效控制土壤差异，降低试验误差降低试验误差田间试验设计田间试验设计现在学习的是第11页，共65页12田间试验的基本原则田间试验的基本原则(1)重复（重复（replication）估计试验误差估计试验误差降低试验误差降低试验误差田间试验的重复次数是指试验中同一个处

5、田间试验的重复次数是指试验中同一个处 理所种植的小区数。理所种植的小区数。重复的作用：重复的作用：每一个处理至少要有两次重复每一个处理至少要有两次重复。现在学习的是第12页，共65页13(2)随机排列（随机排列（random assortment）指试验中的不同处理都有同等的机会设置在任何一指试验中的不同处理都有同等的机会设置在任何一个试验小区上，即重复中的某一个处理究竟安排在哪个试验小区上，即重复中的某一个处理究竟安排在哪一个小区，不要有主观成见，完全由随机的方法确定一个小区，不要有主观成见，完全由随机的方法确定。随机的作用随机的作用获得无偏的试验误差估计值获得无偏的试验误差估计值现在学习的

6、是第13页，共65页14(3)局部控制（局部控制（local control）局部控制就是分范围分地段控制非处理因素，使局部控制就是分范围分地段控制非处理因素，使其对各处理的影响趋于最大程度的一致。其对各处理的影响趋于最大程度的一致。每一区组再按试验处理数目划分每一区组再按试验处理数目划分小区（小区（plot），一个小区一个小区随机随机安排一个处理。安排一个处理。实施：实施：将整个试验环境分成若干个最为一致的小环将整个试验环境分成若干个最为一致的小环 境，称为境，称为区组（区组（blockblock）。现在学习的是第14页，共65页15土壤肥力梯度方向肥瘦区组1区组2区组3现在学习的是第15页

7、，共65页16重 复随机排列局部控制无偏估计误差有效降低误差现在学习的是第16页，共65页17四、四、控制土壤差异的小区技术控制土壤差异的小区技术1.1.小区面积小区面积在田间试验中，安排一个处理的小块地在田间试验中，安排一个处理的小块地段称为段称为试验小区（试验小区（plotplot）。现在学习的是第17页，共65页182.2.小区的形状和方向小区的形状和方向小区的方向专指长方形小区而言，指小区的方向专指长方形小区而言，指 长方形小区长边的方向。长方形小区长边的方向。小区的形状有长方形和正方形两种小区的形状有长方形和正方形两种；现在学习的是第18页，共65页193.3.重复次数重复次数100

8、 80 60 40 20 00 20 40 60 80 100 120重复次数平均数的误差 试验设置重试验设置重复次数越多，复次数越多，试验误差越小试验误差越小。但在实际运。但在实际运用时，并非重用时，并非重复越多越好复越多越好。现在学习的是第19页，共65页204.4.设置对照区设置对照区作为试验中处理间比较标准的处理称做作为试验中处理间比较标准的处理称做对照（对照（checkcheck）。）。在田间对各处理进行比较时，有利于作为在田间对各处理进行比较时，有利于作为 衡量品种或处理优劣的标准；衡量品种或处理优劣的标准；利用对照区估计和矫正试验地的土壤差异利用对照区估计和矫正试验地的土壤差异；

9、现在学习的是第20页，共65页215.5.设置保护行设置保护行试验地和试验小区四周种植的不计产区域称为试验地和试验小区四周种植的不计产区域称为保护行（保护行（guard rowguard row）。保护行的作用：保护行的作用：保护试验材料不受外来因素的损害；保护试验材料不受外来因素的损害；防止靠近试验田四周的小区受到空旷地防止靠近试验田四周的小区受到空旷地 的特殊环境的影响，即减少边际效应；的特殊环境的影响，即减少边际效应；现在学习的是第21页，共65页226.6.重复区重复区(区组区组)与试验小区的排列与试验小区的排列 将全部处理排列于土壤肥力相对一致的一个 区域内，是控制土壤差异最简单而有

10、效的方 法之一，这个区域就称作 重复区（区组）。重复区可排成一排，也可排成两排或多排 现在学习的是第22页，共65页23同一重复或区组内的土壤肥力应尽可能同一重复或区组内的土壤肥力应尽可能 一致，试验地的土壤差异尽可能排列在一致，试验地的土壤差异尽可能排列在 重复区之间。重复区之间。区组间的差异大，并不增大试验误差；区组间的差异大，并不增大试验误差；而区组内的差异小，却能有效的减少误而区组内的差异小，却能有效的减少误 差，因而可提高试验的精确度。差，因而可提高试验的精确度。现在学习的是第23页，共65页24小区在各重复内的排列方式有小区在各重复内的排列方式有：随机排列：随机排列：各小区在各重复

11、内的位置完全随机决定各小区在各重复内的位置完全随机决定顺序排列：顺序排列：将小区在个重复内按照同一次序排列；将小区在个重复内按照同一次序排列；现在学习的是第24页，共65页25ABCDDCBAACDBBDAC现在学习的是第25页，共65页26第二节第二节 常用田间试验设计方法常用田间试验设计方法一、一、顺序排列设计法顺序排列设计法1.1.对比设计对比设计每隔每隔2 2个供试处理设一个对照区，使每一个个供试处理设一个对照区，使每一个小区与其相邻的对照直接比较小区与其相邻的对照直接比较。现在学习的是第26页，共65页275 5ckck 4 43 3ckck 2 21 1ckckckck 1 12

12、2ckck 3 34 4ckck 5 51 1ckck 2 23 3ckck 4 45 5ckck现在学习的是第27页，共65页285 5ckck 1 12 2ckck 3 34 4ckck1 1ckck 2 23 3ckck 4 45 5ckck4 4ckck 5 51 1ckck 2 23 3ckck现在学习的是第28页，共65页292.2.间比设计间比设计在一条地上，排列的第一个小区和在一条地上，排列的第一个小区和最末尾的小区一定是对照区，每两最末尾的小区一定是对照区，每两个对照区之间排列相同数目的处理个对照区之间排列相同数目的处理小区。小区。现在学习的是第29页，共65页30ckck

13、1 1 2 2 3 3 4 4 ckck 5 5 6 67 7 8 8 ckckckck 8 8 7 7 6 6 5 5 ckck 4 4 3 32 2 1 1 ckckckck 1 1 2 2 3 3 4 4 ckck 5 5 6 67 7 8 8 ckck 方案方案1 18 8个处理个处理3 3次重复的间比设计次重复的间比设计现在学习的是第30页，共65页31ckck 1 12 23 34 4ckck5 56 67 78 8ckck1 12 23 34 4ckckckck8 87 76 65 5ckck 4 43 32 21 1ckck 8 87 76 65 5ckck 方案方案2 28

14、8个处理个处理3 3次重复的间比设计次重复的间比设计现在学习的是第31页，共65页32二、随机排列设计法二、随机排列设计法（一）完全随机设计（一）完全随机设计完全随机完全随机随机区组随机区组拉丁方设计拉丁方设计裂区设计裂区设计单因素试验单因素试验多因素试验多因素试验多因素试验多因素试验现在学习的是第32页，共65页33假定有假定有A A、B B、C C、D D四个处理，每个处理四个处理，每个处理重复重复3 3次，采用完全随机设计，则田间排列为：次，采用完全随机设计，则田间排列为：ABCDACCBDBDA现在学习的是第33页，共65页34广泛应用于环境变异较小的盆栽试验、广泛应用于环境变异较小的

15、盆栽试验、温室试验和实验室试验，而在田间试验温室试验和实验室试验，而在田间试验中很少应用。中很少应用。完全随机设计完全随机设计是将具有是将具有n次重复的次重复的k个处理个处理 完全随机的布置到各个试验单元中去的试完全随机的布置到各个试验单元中去的试 验方法。验方法。重复和随机重复和随机现在学习的是第34页，共65页35（二）随机区组设计（二）随机区组设计 按照局部控制的原则，将整个试验地分按照局部控制的原则，将整个试验地分成与重复数相等的区组，然后把每一个区组成与重复数相等的区组，然后把每一个区组划分成与处理数相等的小区。划分成与处理数相等的小区。现在学习的是第35页，共65页36实施步骤：实

16、施步骤：1.划分区组划分区组区组数重复数；区组数重复数；区组的走向与土壤肥力梯度相垂直；区区组的走向与土壤肥力梯度相垂直；区组内的差异尽可能的小，区组间的差异尽组内的差异尽可能的小，区组间的差异尽可能的大。可能的大。现在学习的是第36页，共65页37小区的长边与土壤肥力梯度平行；小区的长边与土壤肥力梯度平行；3.处理的设置处理的设置区组内每一个小区随机安排一个处理，各区组内的随区组内每一个小区随机安排一个处理，各区组内的随机独立进行；机独立进行；4.4.区组的设置区组的设置不同的区组可以设置在不同的地段上，而同一区组不同的区组可以设置在不同的地段上，而同一区组内的各个小区必须设置在同一地段上。

17、内的各个小区必须设置在同一地段上。2.2.小区的划分小区的划分小区数处理数；小区数处理数；现在学习的是第37页，共65页38假定有假定有A A、B B、C C、D D、E E五个处理，每个处理五个处理，每个处理 重复重复3 3次，采用随机完全区组设计，则田间排列为：次，采用随机完全区组设计，则田间排列为：肥肥瘦瘦ABCDECBAEDECDAB现在学习的是第38页，共65页39随机区组设计的主要优点随机区组设计的主要优点：设计简单，容易掌握。设计简单，容易掌握。符合试验设计的三条基本原则，能提供无偏符合试验设计的三条基本原则，能提供无偏 的误差估计，并能有效地减少单向土壤肥力的误差估计，并能有效

18、地减少单向土壤肥力 差异的影响，提高试验的精确度差异的影响，提高试验的精确度。灵活性大，单因素、多因素试验都可应用。灵活性大，单因素、多因素试验都可应用。现在学习的是第39页，共65页40容易分析，如果由于某种偶然事故而损失容易分析，如果由于某种偶然事故而损失 某一处理或某一区组时，可以将该试验看某一处理或某一区组时，可以将该试验看 成本来就没有这个处理或区组，仍可进行成本来就没有这个处理或区组，仍可进行 分析。分析。对试验地的地形要求不严，平地或山地均对试验地的地形要求不严，平地或山地均 可采用，必要时不同区组可分散设置在不可采用，必要时不同区组可分散设置在不 同地段上。同地段上。现在学习的

19、是第40页，共65页41随机区组设计的主要缺点：随机区组设计的主要缺点：只能控制一个方向的土壤差异，试验精只能控制一个方向的土壤差异，试验精 确度没有拉丁方设计高。确度没有拉丁方设计高。不允许处理数太多，如果处理数目不允许处理数太多，如果处理数目k k过大，过大，区组内的环境变异就会增加，于是区组区组内的环境变异就会增加，于是区组 就会丧失局部控制的功能，使误差增大。就会丧失局部控制的功能，使误差增大。现在学习的是第41页，共65页42（三）拉丁方设计（三）拉丁方设计从行和列两个方向上排列成区组或重从行和列两个方向上排列成区组或重复，而每一处理在每一行或列都只占复，而每一处理在每一行或列都只占

20、有一个小区，处理在各区组的排列是有一个小区，处理在各区组的排列是随机的。随机的。现在学习的是第42页，共65页43CDAEBECDBABAECDABCDEDEBAC 行区组列 区 组5X5 5X5 拉丁方拉丁方现在学习的是第43页，共65页44选择标准方选择标准方A B C DB C D AC D A BD A B C设某一试验，有设某一试验，有4 4个处理，分别以个处理，分别以1 1、2 2、3 3、4 4表示，试做拉丁方设计。表示，试做拉丁方设计。现在学习的是第44页，共65页45列随机列随机用随机的方法得到随机数字用随机的方法得到随机数字2 2、4 4、1 1、3 3，按随机，按随机数字

21、的顺序把标准方的列做相应的调整。数字的顺序把标准方的列做相应的调整。ABCDBCDACDABDABCB D A CC A B DD B C AA C D B现在学习的是第45页，共65页46行随机行随机用随机的方法得到随机数字用随机的方法得到随机数字3 3、2 2、4 4、1 1，把列随机得，把列随机得到的拉丁方到的拉丁方 ，按随机数字进行的调整，得到拉丁方，按随机数字进行的调整，得到拉丁方.D B C AC A B DA C D BB D A CBD A CCA B DDB C AAC D B现在学习的是第46页，共65页47处理随机处理随机将处理代号将处理代号1,2,3,41,2,3,4进

22、行随机，若得随机数字为进行随机，若得随机数字为4 4、3 3、1 1、2 2，表示，表示A=4,B=3,C=1,D=2.A=4,B=3,C=1,D=2.将将4 4个处理代个处理代入，得到拉丁方入，得到拉丁方。2 3 1 41 4 3 24 1 2 33 2 4 1D B C AC A B DA C D BB D A C现在学习的是第47页，共65页48拉丁方设计的特点拉丁方设计的特点：处理数处理数=重复数重复数=行区组数行区组数=列区组数；列区组数；精确度高；精确度高；试验结果分析简便；试验结果分析简便；现在学习的是第48页，共65页49拉丁方设计的缺点拉丁方设计的缺点：缺乏伸缩性缺乏伸缩性

23、处理数处理数=重复数；重复数；缺乏随机区组设计的灵活性缺乏随机区组设计的灵活性 这种试验设计，不能将一行或一列分开设这种试验设计，不能将一行或一列分开设置；对中部小区的观察记载和田间管理不方便置；对中部小区的观察记载和田间管理不方便。现在学习的是第49页，共65页50（四）裂区设计（四）裂区设计先按第一个因素设置各个处理（主处理）的小区；先按第一个因素设置各个处理（主处理）的小区；然后在这主处理的小区内引进第二个因素的各个然后在这主处理的小区内引进第二个因素的各个 处理（副处理），就是主处理的小区内分设与副处理（副处理），就是主处理的小区内分设与副 处理数目相等的更小的小区。处理数目相等的更小

24、的小区。主处理主处理 所分的小区称为主区（整区），主区内所分的小区称为主区（整区），主区内 各副处理所分的小区称为副区（裂区）。各副处理所分的小区称为副区（裂区）。现在学习的是第50页，共65页51主因素主因素A有有A1、A2、A3三个三个水平水平;副因素副因素B有有B1、B2两个水两个水平平;4次重复次重复,裂区设计裂区设计.现在学习的是第51页，共65页52A1 A2 A3 A2 A1 A3A3 A2 A1A2 A1 A3 B1B2B2B1B1B2B1B2B2B1B1B2B1B2B1B2B2B1B2B1B2B1B2B1现在学习的是第52页，共65页A1B3A1B3A1B2A1B2A3B1A

25、3B1A3B2A3B2A2B4A2B4A2B3A2B3A1B1A1B1A1B4A1B4A3B3A3B3A3B4A3B4A2B1A2B1A2B2A2B2A3B1A3B1A3B3A3B3A2B4A2B4A2B3A2B3A1B2A1B2A1B3A1B3A3B4A3B4A3B2A3B2A2B1A2B1A2B2A2B2A1B4A1B4A1B1A1B1 A A为主因素，有为主因素，有A1A1、A2A2、A3A3三个水平；三个水平；B B为副因素，有为副因素，有B1B1、B2B2、B3B3、B4B4四个水平；四个水平；2 2次重复次重复;裂区设计如下裂区设计如下:现在学习的是第53页，共65页54裂区设计在

26、小区的排列方式上可有变裂区设计在小区的排列方式上可有变 化，主处理和副处理均可排列成拉丁化，主处理和副处理均可排列成拉丁 方或随机区组；方或随机区组；副区的比较比主区更为精确；副区的比较比主区更为精确；现在学习的是第54页，共65页55通常在下列几种情况下，宜采用裂区设计通常在下列几种情况下，宜采用裂区设计：一个因素的各个处理比另一个因素的处理可能需要更一个因素的各个处理比另一个因素的处理可能需要更大的面积时；大的面积时；试验中某一因素的主效比另一因素的主效更为重要，而试验中某一因素的主效比另一因素的主效更为重要，而要求更精确的比较，或者是两个因素的交互作用比其主效要求更精确的比较，或者是两个

27、因素的交互作用比其主效是更为重要的研究对象时；是更为重要的研究对象时；根据以往的研究，得知某些因素的效应比另一因素的效根据以往的研究，得知某些因素的效应比另一因素的效应更大时，宜采用裂区设计，将可能表现较大差异的因素应更大时，宜采用裂区设计，将可能表现较大差异的因素作为主处理。作为主处理。现在学习的是第55页，共65页56第三节第三节 试验方案试验方案一、试验方案v根据试验目的与要求所拟订的进行比较的一组试验处理的总称。现在学习的是第56页，共65页57v单因素试验方案是各个水平的总称单因素试验方案是各个水平的总称；【例如例如】有一氮肥施用量试验，共设亩施有一氮肥施用量试验，共设亩施纯氮纯氮0

28、kg0kg，2kg2kg，4kg4kg，6kg6kg四个水平，四个水平，这四个水平就是四个处理，四个处理的这四个水平就是四个处理，四个处理的总合就是试验方案。总合就是试验方案。现在学习的是第57页，共65页58v多因素试验方案是多个因素水平组合的总称；【例如】进行甲、乙、丙三个品种与高、中、低三种施肥量的两因素试验，共有 甲高、甲中、甲低;乙高、乙中、乙低;丙高、丙中、丙低;这9个水平组合就是该试验的试验方案。现在学习的是第58页，共65页59 多因素试验方案根据处理的数目和均衡性，又可分为完全方案、不均衡方案和均衡不完全方案三种:(1)完全方案 是多因素试验最简单的一种设计方案，即每一个试验

29、因素的每个水平要相互组合，所有因素处于完全平等的地位 现在学习的是第59页，共65页60【例如】研究氮、磷、钾肥肥效的试验，包括N，P，K三个因素，每个因素又分为施与不施两个水平。所以，处理数为2228个。其试验方案如下：处理1 O(CK)处理5 NP处理2 N 处理6 NK处理3 P 处理7 PK处理4 K 处理8 NPK现在学习的是第60页，共65页61完全方案包括了每个试验因素不同水平的一切可能的组合，反映情况比较全面，所以也称全面试验(complete experiment)。现在学习的是第61页，共65页62 (2)不均衡方案 为了缩减处理数，在完全方案的基础上，根据经验和专业知识，

30、剔除一些次要的和无意义的水平组合，可构成不均衡方案即不完全方案。【例如例如】氮、磷、钾肥肥效试验，在富含钾的土壤上，可剔除K、NK和PK处理，缩减成以下方案：处理1 O(CK)处理4 NP 处理2 N 处理5 NPK 处理3 P 现在学习的是第62页，共65页63 (3)均衡不完全方案 是在保持试验因素之间搭配均衡性的基础上，减少试验处理数。“正交设计”就是典型的均衡不完全方案设计(详见第十二章)。现在学习的是第63页，共65页642.2.拟订试验方案的要点拟订试验方案的要点 处理水平力求简明，水平间的差异须适当，处理水平力求简明，水平间的差异须适当，使处理的效应容易表现使处理的效应容易表现 试验处理中必须有作为比较标准的对照试验处理中必须有作为比较标准的对照 根据试验目的、任务和条件选准试验因素根据试验目的、任务和条件选准试验因素 现在学习的是第64页，共65页感谢大家观看感谢大家观看现在学习的是第65页，共65页