生态学试验设计

1.生态学试验的基本特点
（2）时空变异性 生态学试验大多属于田间试验，涉及生物要素和环境要素， 生物要素通常存在个体差异和遗传变异，环境要素存在明显的时 间和空间变异性。因此，生态学试验存在出现较大误差（包括系 统误差和随机误差）的可能性。 田间试验误差的可能来源： ①试验材料固有的误差； ②试验管理与操作技术不一致； ③试验条件不一致。
4. 常用的田间试验设计方法
4.2 随机排列的试验设计 （2）随机区组设计（randomized blocks design）
Ⅰ 7 1 3 4 2 5 8 6
肥力梯度
Ⅱ 4 3 6 8 1 2 7 5
Ⅲ 2 1 8 7 6 4 5 3
Ⅳ 1 7 5 3 4 8 6 2
8个品种4个重复的随机区组排列
3. 控制田间试验误差的小区技术
（5）保护行的设置 由于边缘效应的存在，易造成试验地边缘产生试验误差。应在 试验地周围设置保护行（guarding row），一方面可以防止边缘效 应，另一方面减少外来（如人畜等进入）因素的干扰。 （6）重复区或区组和小区的排列 把全部处理小区分配于具有相对同质的一块土地上，称为一个 区组（block）。一般实验设置3-4个重复，分别安排在3-4个区组上。 这时重复和区组完全相等，每一个区组包括全部处理，称为完全区 组；也有少数情况，一个重复安排在几个区组上，每个区组只安排 部分处理，称为不完全区组。
4. 常用的田间试验设计方法
4.2 随机排列的试验设计 （4）条区设计（strip-blocks design） 条区设计是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，可将每个区组划 分为若干个纵向长条形小区，安排第一个因素的各个处理（如A因 素）；再将各区组划分为若干个横向长条形小区，安排第二个因素的 各个处理（如B因素）。条区设计方法的主要特点是，能估计三种实 验误差，分别用于检测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。
4.2 随机排列的试验设计 （4）裂区设计（split-plot design） 先按第一个因素设置各个处理（主处理）的小区，然后在这个主 处理的小区内引进第二个因素的各个处理（副处理）的小区；按主处 理所划分的小区称为主区（main plot）,亦称为主区或整区，整区内 按各个副处理所划分的小区称为副区，也称裂区（split-plot ）。从第 二个因素来说一个主区就是一个区组，但是从整个试验所有处理组合 讲，一个主区仅仅是一个不完全区组。该设计方法通常用于以下三种 情况：在一个因素的各种处理比另一个因素的各种处理需要更大面积 时，便于管理；实验某一因素的主效比另一因素的主效更为重要，要 求有更精确的比较；根据以往研究得知，某些要素的效应比另一些要 素的效应更大时，将可能表现较大差异的因素作为主处理。
CK
2 8 6
3 1 7
CK
4 2 8
5 3 1
CK
6 4 2
7 5 3
CK
8 6 4
8个处理3次重 复对比排列（阶 梯式）
CK
CK
CK
CK
Ⅲ
5
CK
CK
CK
CK
4. 常用的田间试验设计方法
4.1 顺序排列的试验设计 （2）间比法设计（interval contrast design） 间比设计法使每一条地上的第一个和最末一个小区一定是对 照区（CK）。每两个对照区之间排列相同数目的处理小区。通常 是4-9个，重复2-4次。
4. 常用的田间试验设计方法
4.1 顺序排列的试验设计 （1）对比法设计（contrast design） 对比设计法使每一个处理小区均直接排列于对照区旁边，可与其旁边 的对照直接比较。每个重复内的各小区都是顺序排列的。重复排列成多排 时，不同重复内小区可排列成阶梯式或逆向式，避免同一处理的各小区排 在一条直线上。 Ⅰ 1 Ⅱ 7
10个品种3次重 复的间比法排列 （逆向式） （ⅠⅡⅢ代表重 复，1、2、 3……代表品种， CK代表对照）
Ⅰ
CK
1
2
3 8 3
7
4
5 6 5
6 7 5 6
4
8 3 8
9 2 9
10 CK
Ⅱ CK 10 9
1
CK
Ⅲ
CK 1
2
4
7
10 CK
4. 常用的田间试验设计方法
4.1 顺序排列的试验设计 （2）间比法设计（interval contrast design）
4. 常用的田间试验设计方法
4.2 随机排列的试验设计 （3）拉丁方设计（latin square design）
A B C B C A C A B A B C D B A D C C D B A D C A B
A A B C D E B A D E C C E A B D D C E A B E D B C A B C D E F
1
4
6 11 15
16个品种3个重复的随机区组排列，小区布置成两排
4. 常用的田间试验设计方法
4.2 随机排列的试验设计 （3）拉丁方设计（latin square design） 将处理从纵横两个方向排列为区组（或重复），使每个处理在每 一列和每一行中出现的次数相等（通常一次），所以它是比随机区组 多一个方向进行局部控制的随机排列的设计。该设计方法的特点是， 处理数、重复数、直行数、横行数均相等，具有双向控制土壤差异的 作用，因而具有较高的精度。但实验设计无伸缩性，重复数必须等于 处理数，处理数太多会导致重复数过多。处理数太少又会影响试验误 差的自由度。通常拉丁方设计只限于4-8个处理。
4. 常用的田间试验设计方法
4.2 随机排列的试验设计 （2）随机区组设计（randomized blocks design） 根据“局部控制”的原则，将试验地按肥力程度分为等于重复次数 的区组，一区组安排一个重复，区组内各处理都独立地随机排列。这是 随机排列设计中最常用而且最基本的设计方法。该设计方法的优点是： 设计简单，容易掌握；富于伸缩性，单因素、多因素以及综合性的试验 都可以应用；能提供无偏的误差估计，并有效地减少单向的肥力误差； 对实验地的地形要求不严，必要时不同区组可分散地设置在不同的地段 上。该设计方法的缺点是不允许处理太多，一般不超过20个。
2.生态学试验设计的基本原则
重 复 三 原 则 随机化 局部控制
计
计
试验 用
作
计
试验设计
原则的
3. 控制田间试验误差的小区技术
在田间试验中，安排一个处理的小地段称为试验小区，简称 小区（plot）。控制田间试验误差的小区技术通常包括： 小区面积的控制； 小区形状的设计； 重复次数的选择； 对照区的设置； 保护行的设置； 重复区或区组和小区的排列。
3. 控制田间试验误差的小区技术
（3）重复次数 重复次数的多少，一般根据试验所要求的精确度、试验地土壤 差异大小、试验材料的数量、试验地的面积、小区大小等决定。小 区面积较小的试验通常可以重复3-6次；小区面积较大者一般可重复 3-4次。 （4）对照区的设置 田间试验应设置对照区（check,以CK表示），作为处理比较的 标准。
3. 控制田间试验误差的小区技术
（1）小区面积 在一定范围内，小区面积增加，试验误差减少，但减少不是 同比例的。试验小区的面积一般在5-60m2。对于种植密度大的作物， 小区适当可小些；种植密度小的作物小区面积则应该大些。 （2）小区形状 小区的形状是指小区长度与小区宽度的比例。在通常情况下， 长方形小区易于减少土壤差异。小区的长宽比可为（3-10）。小区 的形状应根据试验地的形状、面积以及小区多少和大小等调整决定。
西部生态与生物资源开发联合研究中心
1.生态学试验的基本特点
① 单因素试验（single-factor experiment） 整个试验过程中只改变、比较一个试验因素（factor）的不同水平 （level），其他作为试验条件的因素均严格控制一致。这是一种最基 本的最简单的试验方案。但如果选取的因素恰当也是很有意义的。 ② 多因素试验（multiple-factor experiment） 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 不同的水平，其他试验条件均应严格控制一致。各因素不同水平的组 合成为处理组合（treatment combination），处理组合数是各供试因 素水平数的乘积。这种试验的目的一般在于明确各因素的相对重要性 和相互作用，并从中评选出一个或几个最优的处理组合。
4. 常用的田间试验设计方法
Ⅰ
4.2 随机排列的试验设计 （4）裂区设计（split-plot design）
1
5
2
5
4
1
2
4
3
6
3
4
3
6
2
6
5
1
高 Ⅱ
6 5 3 2 3 1 1 6 3 2 4 6 5
中 Ⅲ
3 2 1
低
4
2
1
4
2
4
6
5
2
5
4
1
3
5
4
6
1
6
5
3
高
中
低
高
中
低
3个施肥量和6个品种两因素试验的裂区设计
“生态学研究方法”第二讲
生态学试验设计
1.生态学试验的基本特点
（1）综合性与层次性 任何一个生态学现象和生态学过程都是多种生物要 素和环境要素共同作用的结果。这些相互作用在多种尺 度上发生。决定了生态学试验的综合性和层次性。 生态学试验根据供试生态因子的多少和试验目标的 不同，通常可分为单因素试验、多因素试验和综合试验。
4. 常用的田间试验设计方法