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1、第一节 田间试验设计的概念与原则一.田间试验设计的概念（一）广义的概念是指整个试验课题的设计,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。第1页/共55页（二）狭义的概念是专指小区技术,尤其是重复区和试验小区的排列方法。二.田间试验设计的作用1.减小试验误差,提高试验的精确度。2.提供无偏的处理效应和试验误差的估计值第2页/共55页 三.田间试验设计的原则（一）重复1.定义试验中同一处理所种植的小区数。每一处理种植1个小区就称为1次重复,种植2个小区就称为2次重复.第3页/共55页2.作用（1）估计试验误差（2）降低试验误差更准确地估计处理效应第4页/共55页2.
2、随机（1）含义指试验材料的配置和处理的顺序都是用随机方法确定的。（2）作用与重复结合,可以提供无偏的试验误差估计值。第5页/共55页3.局部控制（1）含义将整个试验环境分成几个相对最为一致的小环境,分范围、分地段控制非处理因素,使其对处理的影响趋于最大程度的一致。（2）作用降低试验误差。第6页/共55页第二节 田间试验的小区技术一.试验小区的面积、形状和方向试验小区:田间试验中安排一个处理的小块地段.（一）试验小区的面积较大面积的小区能更多地包含试验地的复杂性,从而减少小区间的土壤肥力差异,降低试验误差.但其作用有限度.第7页/共55页在确定小区面积时,必须考虑以下几方面1.试验种类机械化栽培
3、试验、灌溉试验、肥料试验及病虫害试验等小区应大些,而品种试验则可小些.2.作物类别种植密植作物的小区可小些;种植中耕作物则可大些.第8页/共55页3.试验地土壤差异程度土壤差异大,小区面积应大些;土壤差异小,小区面积可相应小些.当土壤差异呈斑块状,则应用较大的小区.4.育种工作的不同阶段新品种选育过程中,品系数由多到少,种子数量由少到多,采用小区面积应从小到大.第9页/共55页5.试验地面积和处理数试验地面积较大时小区可适当大些;试验地处理数不多时,可采用较大小区;处理数多时,则应该用较小小区.6.试验过程中的取样需要试验过程中如需取样进行各种测定时,则要相应增大小区面积.第10页/共55页7
4、.边际效应和生长竞争边际效应:是指小区两边或两端的植株,因占较大空间而表现的差异.边际效应大的相应需增大小区面积.一般,小区的每一边可除去12行,两端各除去0.30.5m,留下合适的收获面积,以便测产计产.第11页/共55页常用田间试验小区面积()试验地条件和试试验地条件和试验性质验性质作物类型作物类型小区面积小区面积最低限最低限一般范围一般范围土壤肥力均匀土壤肥力均匀大株作物大株作物3060130小株作物小株作物2030100土壤肥力不均匀土壤肥力不均匀谷类作物谷类作物6070130300生产性示范试验生产性示范试验谷类作物谷类作物300350 600700微型小区试验微型小区试验稻麦类作物
5、稻麦类作物148第12页/共55页（二）试验小区的形状和方向狭长形小区比正方形小区,更能包含试验地土壤的复杂性,因而能降低试验误差;正方形减少边际效应和生长竞争的效果更好,综合两者,小区形状以长方形为宜,且长边应与肥力变化方向平行.小区大时,长宽比以23 1为宜;小区面积小时,可取35 1.第13页/共55页 二.重复次数应根据试验要求的精确度、试验地土壤差异大小、试验材料的数量、试验地面积、小区大小等确定.一般:小区面积较小的试验,36次重复;小区面积较大的试验,34次重复;生产性示范试验,2次重复即可.第14页/共55页 三.对照区的设置（一）对照区的含义又叫标准区,即用来衡量试验处理效果
6、优劣的对比小区.（二）设置对照区的用途1.作为衡量品种或处理优劣的依据.2.估计和矫正土壤差异第15页/共55页（三）对照区的设置方法1.顺序式:每隔一定数目的处理设置一个对照区.2.随机式:对照区与其它处理小区一样,在试验中随机安排.第16页/共55页四.保护行和走道的设置（一）保护行(G)的作用1.保护试验材料不受外来因素的影响.2.消除边际效应（二）保护行的设置整个试验地两边应种植保护行35行,两端种植23m宽.保护行种植的品种,可用对照品种,最好选用比供试品种早熟的品种,以便提前收获避免混杂.第17页/共55页（三）走道的设置两排小区之间以及重复与两端保护行之间要设置走道,以便于观测记
7、载和田间作业.第18页/共55页五.区组和小区的排列（一）区组的排列原则区组的划分应垂直于肥力梯度方向.以保证同一区组内的土壤肥力尽可能一致,而不同区组间的土壤肥力允许有较大差异.（二）小区的排列原则小区的长边应平行于肥力梯度的方向,使同一区组内不同小区间的土壤肥力尽可能一致.第19页/共55页第三节 常用的田间试验设计及其结果分析一.顺序排列的试验设计（一）对比法设计常用于少数品种的比较试验及示范试验1.设计方法每隔2个供试品种设1个对照区,使每个处理都能与其相邻的对照直接进行比较.各重复可排成多排,不同重复可采用逆向式或阶梯式.第20页/共55页6个处理4次重复逆向式6CK54CK32CK
8、11CK23CK45CK61CK23CK45CK66CK54CK32CK1第21页/共55页7个处理4次重复阶梯式3CK45CK67CK12CK1CK23CK45CK67CK5CK67CK12CK34CK7CK12CK34CK56CK第22页/共55页2.优点（1）可以提高供试品种与对照品种比较的精确度.(可比性高)（2）有利于田间直接观察比较.3.缺点（1）对照区占地面积大,大约占试验小区总数的1/3,土地利用率低.（2）在分析试验结果时,各处理间不能直接相互比较.第23页/共55页（二）间比法设计常用于育种工作的前期试验,因为这时试验的品系数量多,又不能采用其他设计法.1.设计方法在每个区
9、组的两头各设1个对照区,区组中间的小区每隔一定数目再设1个对照.多排时,各区组(重复)可逆向式,如果一块地不能安排整个重复的小区,可在第2块地接下去第24页/共55页12个品种2次重复的间比法设计CK1234CK5678CK9 10 11 12CKCK12 11 10 9CK8765CK4321CK第25页/共55页16个品种3次重复的间比排列CK1 2 3 4CK58CK912CK1316CK14CK58CKCK16151413CK129CK85CK41CK1613CK129Ec.CK第26页/共55页2.优点设计简单,土地利用率比对比法高.3.缺点不能消除系统误差;不能提供无偏的误差估计,
10、理论上不能应用统计分析进行显著性检验.第27页/共55页二.随机排列的试验设计（一）完全随机设计1.设计方法遵循重复和随机两个原则.完全随机设计将各处理随机分配到各个试验单元(或小区)中，每一处理的重复数可以相等或不相等，这种设计对试验单元的安排灵活机动，单因素或多因素试验皆可应用。第28页/共55页随机有两方面的含义:一是试验处理,试验顺序的随机安排;二是试验材料的随机分组.采用抽签法或随机数字表法.第29页/共55页例如要检验三种不同的生长素，同一个剂量，测定对油菜苗高的效应，包括对照（清水）在内，共4个处理（A1、A2、A3、A4），若用盆栽试验，每处理用6盆，共24盆，进行完全随机试验
11、设计。随机化的方法可采用抽签法，即准备24张纸，A1、A2、A3、A4各写6个，充分混匀后，抽签决定试验的顺序。第30页/共55页也可用随机数字表确定试验顺序，方法是：从随机数字表中随机地抽取一个数字，从此开始依次往下（也可往上、往左、往右）读24个2位数（去掉00），凡大于24的数均被24除后得余数，将重复数字划去，查出23个数字后就决定了最后一个数字。将确定的顺序号填入下表第31页/共55页处理试验顺序A1A2A3A4第32页/共55页 2.优点(1).设有重复,可估计试验误差,并可减小处理平均数的误差.(2).进行随机可以保证试验误差和处理效应估计的无偏性.第33页/共55页 3.缺点对
12、试验条件要求严格.即要求各种非试验因子均匀一致.4.完全随机试验设计的统计分析统计方法参见单向分组资料的方差分析,变异来源总变异分为处理间和处理内(试验误差)两个部分.第34页/共55页（二）随机区组设计1.设计方法根据局部控制原理,首先把试验地按垂直肥力梯度的方向划分成几个区组(重复),然后,把不同的处理小区采用随机的方法安排在同一区组内.第35页/共55页2.优点（1）设计简单（2）弹性大,单因素及多因素试验都可采用（3）能够降低单向肥力差异所造成的误差,能够提供无偏的误差估计（4）对试验地的地形要求不高,不同的区组可以安排在不同的地段上.第36页/共55页3.缺点（1）区组的容量较小.同
13、一区组内不允许安排过多的处理数(20),否则会降低局部控制的效率.（2）只能控制一个方向的土壤差异（3）对区组内土壤肥力的均一性要求较高（4）方差分析时,只能鉴别出区组之间的差异而分辨不出区组内的差异.第37页/共55页8个处理4次重复的随机区组排列74216317368548732164524887561532第38页/共55页（二）拉丁方设计1.介绍两个名词拉丁方：以n个拉丁字母A，B，C,为元素，作一个n阶方阵，若这n个拉丁字母在这n阶方阵的每一行，每一列都出现且只出现一次，则称该n阶方阵为nn阶拉丁方标准方:第一列与第一行均为顺序排列的拉丁方.如:33拉丁方ABCBCACAB第39页/
14、共55页2.拉丁方设计的方法第一步:选择标准方根据处理数来选择.如有K个处理,就选KK的标准方.如:为了研究5种不同温度对蛋鸡产蛋量的影响,将5栋鸡舍的温度设为A、B、C、D、E,把各栋鸡舍鸡群的产蛋期分为5期,由于各鸡群和产蛋期的不同对产量有较大影响,因此采用拉丁方设计,把鸡群和产蛋期作为单位组设置,以便控制这两个方面的系统误差.选取55阶拉丁方P294第40页/共55页第二步:直列(列)随机化查随机数字表,抄录3个5位数,得13542;41523;34521.将标准方的各直行(列)顺序按13542顺序重排.第三步:横行(行)随机化再将直列重排后的拉丁方的各横行按41523顺序重排第四步:把
15、5种不同温度按34521顺序排列,即A=3,B=4,C=5,D=2,E=1,即:拉丁方中的A表示第3种温度,B表示第4种温度等,依次类推第41页/共55页12345ABCDEBADECCEBADDCEBAEDACB135421ACEDB2BDCEA3CBDAE4DEABC5EABCD4DEABC1ACEDB5EABCD2BDCEA3CBDAE第42页/共55页5种不同温度对鸡产蛋量影响的拉丁方设计产蛋期鸡 群一二三四五D（2）E（1）A（3）B（4）C（5）A（3）C（5）E（1）D（2）B（4）E（1）A（3）B（4）C（5）D（2）B（4）D（2）C（5）E（1）A（3）C（5）B（4）D
16、（2）A（3）E（1）第43页/共55页3.优点能够控制来自两个方向的条件(土壤)差异,试验的精确度较高.对区组内土壤肥力的均匀一致性要求不严,并能降低区组内的土壤差异,提高试验的精确度.第44页/共55页4.缺点要求处理数必须等于纵横两个方向的区组数,因此处理数不宜过多,一般为58个较好.在4个以下处理的拉丁方设计时,为了使估计误差的自由度不少于12,可采用“复拉丁方设计”,即同一个拉丁方试验重复进行数次,并将试验数据合并分析,以增加误差项的自由度.在拉丁方设计中区组的排列通常只能采用多排式,这就要求试验地近于方形.第45页/共55页应用拉丁方设计时的注意点横行、直列区组因素与试验因素间不存
17、在交互作用才用,否则不能采用拉丁方设计.第46页/共55页（二）裂区设计1.设计方法（1）按重复次数n划分成n个区组.（2）按一级因素的水平a,将每个区组划分为a个主区,并随机排列a个主处理.（3）按二级因素的水平数b,将每个主区划分为b个副区,并随机排列b个副处理.第47页/共55页小麦品种(A)与播期(B)裂区试验设计B3A1B1 B2 B1A3 B3 B2 B1A2 B2B3B2A2 B3B1B3A1 B2B1B1A3 B3 B2B1A1 B3B2B2A2 B1B3B3A3 B1B2B2A3 B1B3B2A2 B3B1B1A1 B3B2第48页/共55页2.特点（1）副区的试验误差比主区
18、小,即副区的试验精确度高,主区的低.（2）统计分析时,可以分别估计主区的试验误差和副区的试验误差（3）主处理位于主区,副处理位于副区.第49页/共55页3.适用情况（1）试验因素对小区面积大小要求不同的多因素试验,要求较大小区面积的因素作为一级因素;（2）试验因素效应大小有明显区别的多因素试验,效应较明显的因素可作为一级因素;（3）试验因素的精确度要求高低不同的多因素试验,精确度要求较高的因素作为二级因素;第50页/共55页（4）试验因素的重要性不同的多因素试验,较重要的因素应作为二级因素;（5）定位试验中新增试验因素时需采用裂区设计,其中新增试验因素作为二级因素.第51页/共55页（三）条区
19、设计(strip blocks design)条区设计是属裂区设计的一种衍生设计，如果所研究的两个因素都需要较大的小区面积，且为了便于管理和观察记载，可将每个区组先划分为若干纵向长条形小区，安排第一因素的各个处理(A因素）；再将各区组划分为若干横向长条形小区，安排第二因素的各个处理(B因素），这种设计方式称为条区设计。第52页/共55页假定第一因素(A因素)有4个处理，第二因素(B因素)有3个处理，其3个重复的条区设计如图所示。第53页/共55页 上图为两因素都作随机区组的排列方式。但也可将第一因素作随机区组排列，第二因素作拉丁方排列。同理，也可将第一因素作拉丁方排列(重复次数应与第一因素处理数目相等），第二因素作随机区组排列。条区设计能估计三种试验误差，分别用以测验两个因素的主效及其交互作用，但对两个因素的主效测验则不如一般随机区组设计精确，因此仅用于对交互作用特别重视的试验。第54页/共55页感谢您的观看！第55页/共55页