试验统计 第二章 田间试验的设计与实施

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
第二节 田间试验的误差与土壤差异
一、田间试验的误差
一）试验误差的概念 1、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、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
试验方案包含的内容：
⑴ 明确试验目的； ⑵ 根据试验目的确定考察因素及其水平；
⑶ 试验中设置必要的对照处理；
⑷ 确定重复次数；
⑸ 选择合理的试验设计及小区技术；
⑹ 确定考察的试验指标，即变数。
第四节 田间试验设计的原则
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
出现偏高或偏低的现象。
注意：由试验误差的概念我们知道，系统误差多数是由人为主观因 素造成的，所以系统误差是可以消除的。而试验误差是不可以消除
的，但是我们只要了解试验误差的来源并采取相应的措施，就可以
降低试验误差，从而达到提高试验精确度和准确度的目的。
学 苦 亦 乐
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
验处理的总称。
（2）试验因素(experimental factor)：指通过试验研究的对象，简
称因素或因子。
如：我们研究小麦新品种的产量水平，那么参试的小麦品种就 是试验因素；再比如，我们研究不同氮肥施用量对玉米产量的影响， 那么，氮肥就是试验因素。
(3)试验水平(level)：试验因素按照量分成不同的级别 或质分成不同的状态，这些级别(状态)就是水平。
2、试验方案的分类
按其供试因子数的多少可以区分为以下几类： （1）单因素试验（single-factor experiment）： 单因素试验 是指整个试验中只研究一个因素的试验。 例如在品种产量比较试验中，试验目的只在于比较各 品种的产量水平，此时，品种是试验的唯一因素，该试验 就是单因素试验。 单因素试验设计简单、目的明确，试验结果易于分析， 其局限性在于不能了解几个因子的相互关系。
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、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
（2）随机排列与重复相结合可以提供一个无偏的试验误差无偏估值
3、应用范围：多应用于处理数目较少的试验特别是生产示范试验 。
（3）综合性试验（comprehensive experiment） 一个因 素的特定水平与另外一个因素的特定水平搭起来形成一 些特定的处理组合。各个因素的各水平不构成平衡的处 理组合。 也是一种多因素试验，但与上述多因素试验不同。 综合性试验中各水平不构成平衡的处理组合，而是将若 干因素的某些水平结合在一起形成少数几个处理组合。 目的在于探讨一系列供试因素某些处理组合的综合作 用，综合性试验是建立在对若干单个因素的效应或若干 个因素的互作效应已有相当的了解。主要用于综合技术 研究，试验和结果分析是把特定处理组合作为单因素处 理对待。
它反映一个因素的各水平在另一因素的不同水平中反应不 一致的现象。
水平 P1 P2
N1 10 18
N2 16 28
平均 13 23
N2-N1 6 10
P1条件下N简单效 应，其余类推
N的主 要效应
平均 P2-P1
14 8
22 1210Fra bibliotek8 4， 4/2=2
P的主 要效 应
N与P交 互 效应
因素间的交互作用只有在多因素试验中才能反映出 来。互作显著与否关系到主效的实用性。若交互作用不 显著，则各因素的效应可以累加，主效就代表了各个简 单效应。在正互作时，从各因素的最佳水平推论最优组 合，估计值要偏低些，但仍有应用价值。若为负互作， 则根据互作的大小程度而有不同情况。 两个因素间的互作称为一级互作（first order interaction ），一级互作易于理解，实际意义明确。三 个因素间的互作称二级互作，（second order interaction），余类推。二级以上的高级互作较难理解， 实际意义不大，一般不予考察。
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个小麦品种进行产量试
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
验，依据株高进行编号为1、2、
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 可有效降低由于试验地肥力 差异而引的试验误差，提高
高
低
试验准确性
第五节 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
（2）多因素试验（multiple-factor or factorial experiment ）： 多因素试验是指在同一试验方案中包含两 个或两个以上的试验因素，各个因素都分为不同水平，这 种试验称为多因素试验。
如：在高产栽培试验中所设计的播期播量试验，该试 验的目的就在于研究某一品种的最佳播期、最佳播量和最 佳的播期播量组合。 多因素试验不仅能研究各因素单独的效应，而且能研究 两个或两个以上因素结合起来的交互作用。 在多因素试验中，各因素都可分为若干不同水平，各因 素的不同水平相互搭配起来，就构成了多因素试验的各个 处理组合。
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： 设计较简单，每一处理均与对照相邻，容易观察比较， 且处理与邻近对照相比较，精确度高。 缺点：（1） CK所占的小区太多，导致试验地面积过大，增加了工 作量和成本，试验很不经济， （2）没有遵循随机排列原则，不能无偏估计试验误差， 试验结果无法应用统计学方法进行数据分析。
二、试验指标与效应
1、试验指标（experimental indicator）：用于衡量试验效 果的指示性状称试验指标。 一般田间试验中最主要的常常是产量这个指标
一个试验中可以选用单指标，也可以选用多指标，这由 专业知识对试验的要求确定。在设计试验时要合理地选用 试验指标，同时对试验指标要分清主次。
第六节 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）完全随机试验设计 二）随机区组试验设计 三）裂区试验设计
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
如甲、乙、丙3个品种与高、中、低3种施肥量 的二因素试验中，共有甲高、甲中、甲低、乙高、 乙中、乙低、丙高、丙中、丙低9种处理组合，这 样的试验，除了可以明确两个试验因素的作用外， 还可以找出3个品种对各种施肥量是否有不同反应， 进而选出最优处理组合。多因素试验能够全面地说 明问题，其效率往往高于单因素试验。 但是多因素试验中的高级的交互作用有时解释 起来会很困难。
C
B
CK
A
对 照 顺 序 排 列
（1）衡量处理的优劣 （2）估计和矫正试验单位的差异
C E CK A D B
对 照 随 机 排 列
D
C
A
E
B
CK
五、保护行(区）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
长方形小区
正方形小区
三、重复次数
试验重复次数的确定依据：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,实验室试验重复5-6次.
四、对照区的设置
对照是处理的比较标准，以CK表示
A
CK
B
C
CK
D
D
CK
第二章 田间试验的设计与实施
田间试验的特点和要求 田间试验的误差与土壤差异 试验方案 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
学
无 止
境
第一节 田间试验的特点和要求
一、田间试验的特点
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，因而田间试验环境条件的 差异易导致试验误差的产生。