田间试验的设计与实施

1 2
1 1
1 0
9
C K
8
7
6
5
C K
4
3
2
1
C K
1 6
1 5
1 4
1 3
C K
1 2
1 1
1 0
9
E x. C K ←
←
Ⅲ
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 （Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代表重复；1、2、3…代表品种；CK代表对照；Ex. CK代表额外对照）
二、随机排列的试验设计
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。
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。 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）。
田间试验的特点和要求田间试验的误差与土壤差异田间试验设计的原则控制土壤差异的小区技术常用的田间试验设计第一节田间试验的特点和要求1田间试验的研究对象和材料是生物体本身由农作物或其他生物体本身的反应来直接检测试验的效果这是田间试验的重要特点2田间试验是在开放的自然条件下进行的因而田间试验的环境条件存在着导致试验产生试验误差二田间试验的基本要求1试验目的要明确2试验条件要有代表性3试验结果要可靠4试验结果具有重演性一田间试验的特点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
（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 （3）计算机或计算器
三、局部控制原则
1、定义： 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 2、局部控制方法：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
3、4、5、6、对照为CK
ck
5 4
ck 3
2
ck 1
保 护 行
2、对比试验设计优缺点
优点： 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
注意： 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 3、局部控制的作用 可有效降低试验误差，提高 试验准确性
高
低
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
A CK B C CK D
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差异 2、设置对照的方法 （1）顺序式 （2）随机式
D
CK
C
B
CK
A
对 照 顺 序 排 列
C
E
CK
A
D
B
D
C
A
E
B
CK
对 照 随 机 排 列
五、保护行的设置
二、小区的形状
1、小区的形状： 是指小区长度与宽度的比例 2、小区的种类： 长方形小区、正方形小区 3、长方形小区的长宽比： 3-10 : 1
长方形小区
三、重复次数
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
C K
、
图2.6 20个品种3次重复的间比法排列，逆向式 （Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代表重复；1、2、3…代表品种；CK代表对照）
C K C K C K 1 0 1 1 1 2 C K 1 3 1 4 1 5 1 6 C K C K C K
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
2
3
4
5
6
7
8
Ⅰ
→
Ⅱ
→
C K
1 6
1 5
1 4
1 3
C K
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 案例： 现有6个品种进行预试试验，
ck
6 1
ck
2 3
ck 4
保 护 行
保 护 1 行 走 保 护 6 行
ck 2
3 ck
4
5 ck 道
保 6 护 行
我们依据株高进行编号为1、2、
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
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
保 护 1 行 走 保 护 5 行 ck 2 3 ck 4 5 ck 道 保 6 护 行
第二章 田间试验的设计与实施
第一节 田间试验的特点和要求
第二节 田间试验的误差与土壤差异
第三节 田间试验设计的原则 第四节 控制土壤差异的小区技术 第五节 常用的田间试验设计 第六节 田间试验的布置与管理
第七节 田间试验的观察记载和测定
第八节 温室与实验室的试验
第一节 田间试验的特点和要求
一、田间试验的特点
三、试验地的选择
(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，另一组的田块则进行匀田种植，以备轮换。
第三节 田间试验设计的原则
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。
一、重复原则(replication)
1、定义： 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
二、随机排列原则
1、定义： 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
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
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
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
间 比 试 验 田 间 种 植 图
保 护 CK 行
1
走
2
3
4
CK
5
6
7
道
8
CK
保 护 行
走
保 护 CK 行
8
7
6
5
CK
4
3
2
1
CK
保 护 行
道
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
（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）ⅹ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 案例分析：
（1）划分小区：小区数=5X3=15
（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。 C 9 B 5 A 1 E 15 C 7 A 3 D 10 B 6 E 13 A 2 D 12 C 8 E 14 D 11 B 4
二、试验地的土壤肥力差异
一)土壤肥力差异的测定
测定方法：空白试验
二)土壤肥力差异的产生 1、土壤在形成过程中造成的差异
高
2、土壤利用过程中造成的土壤肥力差异
三）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
低
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
测定土壤差异程度的方法
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
额外对照（EXCK），不同重复的排列可用逆向式或阶梯式
试验误差随着小区面积的增加而减小，但面
CV
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 。
小区面积
试验小区面积的大小，一般变动范围为6—60m2。而示范性试验的小 区面积通常不小于330m2。
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) 作物的类别 (3) 试验地土壤差异的程度与形式 (4) 育种工作的不同阶段 (5) 试验地面积 (6) 试验过程中的取样需要 (7) 边际效应和生长竞争
（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。
（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
案例：
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
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
1、田间试验的研究对象和材料是生物体本身,由农作物或其他生物体本 身的反应来直接检测试验的效果,这是田间试验的重要特点 2、田间试验是在开放的自然条件下进行的，因而田间试验的环境条件 存在着导致试验产生试验误差
二、田间试验的基本要求
1、试验目的要明确 2、试验条件要有代表性 3、试验结果要可靠 4、试验结果具有重演性
保护行
保 护 行
E
走
B
D
A
Ⅰ
C K
1
2
3
4
C K
5
6
7
8
C K
9
10
11
12
C K
13
14
15
16
C K
17
1 8
1 9
20
C K
Ⅱ
C K
20
19
18
17
C K
16
15
14
13
C K
12
11
10
9
C K
8
7
6
5
C K
4
3
2
1
C K
Ⅲ
C K
1
2
3
4C K5 Nhomakorabea6
7
8
C K
9
10
11
12
C K
13
14
15
16
C K
17
18
1 9
20
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。
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