生物统计学教案(12)

生物统计学教案

第十二章实验设计

教学时间：2学时

教学方法：课堂板书讲授

教学目的：试验设计的原理、意义、原则；常用试验设计方法 .

讲授难点：正交实验设计、随机化完全区组设计

12。1实验设计的基本原则

实验设计的两个基本原则是重复（replication)和随机化（randomization)、局部控制.

12。1。1 重复

所谓重复就是将一基本实验重做一次或几次.例如,测定不同年龄组正常人血红蛋白含量实验，在每-年龄组内测一人，即为一基本实验。若将这一基本实验验重做5次，即每一年龄组，抽取5人测血红蛋白含量．则称该实验有5次重复.我们这里所讲的重复,是指将“基本实验"重做一次或几次，而不是指一次基本实验的结果重复测量多次。

例如，我们想分析大豆籽粒中VD的含量。这一基本实验包括以下过程:随机选取若干大豆,磨成豆粉,取一定数量的豆粉，乙醇回流抽提脂肪,提取液皂化,萃取,层析分离、纯化，在265nm下测吸光度，最后计算出VD的含量。重复实验必须是上述过程的完整重复。

设置重复的意义:①只有设置重复才能得到实验误差的估计。标准差是通过重复得到的,有了标准差才能得到标准误差.②只有设置重复才能推断出处理效应。如两种药物实验，A药物一人10天痊愈，B药物12天痊愈，并不能说明A比B就好。12。1。2 随机化

随机化是指实验材料的配置和实验处理的顺序都是随机确定的。

假设药效受年龄的影响,服用A药的年青,服用B药的年长，这时药效与年龄的效应混杂，即使两种药物不同，也不能判断是否是药物的差异。

12.1.3局部控制-—试验条件的局部一致性（增加）

局部控制是指在试验时采取一定的技术措施或方法来控制或降低非试验因素对试验结果的影响。在试验中，当试验环境或试验单位差异较大时，仅根据重复和随机化两原则进行设计不能将试验环境或试验单位差异所引起的变异从试验误差中分离出来，因而试验误差大，试验的精确性与检验的灵敏度低。为解决这一问题，在试验环境或试验单位差异大的情况下，根据局部控制的原则,可将整个试验环境或试验单位分成若干个小环境或小组，在小环境或小组内使非处理因素尽量一致。每个比较一致的小环境或小组，称为单位组（或区组）。因为单位组之间的差异可在方差分析时从试验误差中分离出来，所以局部控制原则能较好地降低试验误差。

以上所述重复、随机化、局部控制三个基本原则称为费雪（R。A.Fisher）三原则，是试验设计中必须遵循的原则，再采用相应的统计分析方法，就能够最大程度地降低并无偏估计试验误差，无偏估计处理的效应，从而对于各处理间的比较作出可靠的结论。试验设计三原则的关系和作用见图12—1所示。

图

12。2 实验计划书的编制(自习)

12.2.1 实验计划书的格式

一般来说,一个实验计划书应包括以下几部分：

（1）封面:写明实验名称,计划书编制者或编制小组名称以及设计时间等（2）国内外研究动态。

(3)实验目的.

(4）预期结果。

（5)实验设计的选择。

(6）实验方法的确定。

（7）田间规划。

（8)实验记录表。

12.2。2 国内外研究动态。

12.2.3 实验目的。

12。2。4 预期结果。

12.2.5 实验设计的选择.

因素和水平的选择；响应变量（实验所观察的指标）的选择；实验设计的选择.

12.2.6 实验方法的确定.

（1)实验材料的来源。列出实验材料的用量和备用量，对实验材料的要求。

（2)实验仪器和设备。种类、数量、规格、型号

（3）试剂。所需试剂的种类、数量、生产厂家、等级。试剂的配制方案.

(4）实验流程。参考文献资料或本实验室的前期工作，写出每一实验的流程。

（5)经费核算.核算开支，若经费不足，重新调整方案,以便实验顺利完成. 12。2。7 田间规划。

对于田间试验，除前而讲过的一些要点以外，还有以下一些应注意的问题.

（1）试验地的选择：应当选择地力均匀、地势平坦的地块作为试验地.应有方便的排灌条件，周围没有大树遮阴，远离人口聚集区,防止实验遭人为破坏。

（2）土壤肥力勘测：如果没有地力情况的记录,试验开始前，还需对地力进行勘测。最好采用生物勘测法。方法是，把全部试验地分成若干小区,均匀地播种纯度很高的某一作物，待作物长出后,按小区记录作物生长情况，结合收获后的考种记录，标记上土壤肥力分布情况。

(3)隔离区的设置：如果在试验地的周围还种有和试验材料相同的作物，特别是当研究材料为异花授粉和常异花授粉作物时，一定要设置隔离带，以防止生物混杂。

（4）保护行的设置:在试验地的周围至少应种植3—5行其他作物，把全部试验地围起来,保护试验材料不致受到外来因素的破坏。

（5）水源:根据试验的要求，可采用地表漫灌、喷灌、滴灌等灌溉方式，不论

采取哪种灌溉方式，都应配套相应的设施.

（6)小区规划:根据种植作物的不同和试验的要求，确定小区面积并划分小区，在适当的地方应留出通道，以便于进行田问调查。小区多规划为矩形，走向应视试验地的条件而定,以东西或南北走向为佳。

（7）小区编号：根据试验设计的方式，是随机区组设计还是裂区设计亦或对比设计等,来决定小区的编号。编号完成后，应在每个小区的一端钉上有标号的木牌或塑料牌作为标记。

（8）田间规划图:在以上工作都完成后，应绘制一份详细的田间规划图，标明试验地坐落位置，小区的划分，小区编号，以防田间小区标记丢失后,造成试验混乱。

（9）播种计划：在试验规模比较大．小区比较多时，播种前一定要周密计划。按小区编号分装种子,在种子袋上标上小区号，播种时对号入座。一旦发现错误,应及时纠正，实在无法纠正时，一定要做详细记录.

12。2。8 实验记录表.

（1）实验室日志

(2）仪器使用登记表

(3）借物登记表物品名称、借用日期、归还日期、借用人等。

（4）实验原始记录

(5)田间记录

12。3 简单实验设计

12。3.1成组比较实验设计

将实验材料随机分成两组,每组各接受一种处理，通过分析处理效应之差异是否由随机误差造成的,来判断是不是存在效应。

例1：动物药物实验，动物分两组，一组A药物，一组B药物，实验只有药物一个因素，类似这样的因素为类别因素。

例2：动物分两组，一组每天补加10mg复合维生素，一组每天补加20mg复合维生素，实验只有维生素一个因素，水平是用数量表示的，这类因素为数量因素。

成组比较实验设计应注意的几个问题：