田间试验与统计方法 第二章 田间试验讲解

(7)边际效应和生长竞争
边际效应指小区两边或两端的植株，因占有较大空间而表现的差异。 边际效应大的，应相应增加小区面积
生长竞争指相邻小区种植不同品种或施用不同肥料，由于株高、分蘖力 和生长期不同，通常有一行或多行受到影响。
一般，小区每边可除去1-2行，两端去除0.3-0.5m
二、小区的形状 P20
设置区组是控制土壤差异最简单有效的方法之一。
第五节 常用的田间试验设计
试验设计可以归纳为： （1）全面实施试验：顺序排列的试验设计
随机排列的试验设计
（2）部分实施试验
全面实施试验（全因子试验）
•全面实施试验分为（一）顺序排列的试验设计 （二）随机排列的试验设计
•前者常用在处理数量大、精确度要求不高、不须作统计 推断的预备试验，容易发生系统误差； •后者强调有合理的试验误差估计，常用于对精确度要求 较高的试验。
三、重复次数
重复次数越多，误差越小 ；误差大小与重复次数平方根成反比
• 一定范围内，增加重复次数比增大小区面积更有效地降低试 验误差，从而可以提高精确度。
• 重复次数过多，误差的减少很慢，精确度的增加不大
试验重复次数的确定： • 精确度要求 • 试验田土壤差异 • 育种阶段，种子数量 • 试验地面积 • 小区面积
•各重复可排成一排或多排式。排成多排时，则可采用逆向式
ⅠC 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 18 19 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
ⅢC K
1
2
3
重复或区组可排成一排，亦可两排或多排， 这决定于试验地的形状、地势等，特别要考虑土壤差异情况。
• 原则:同一重复或区组内的土壤肥力应尽可能相对一 致，而不同重复之间可存在差异。
• 区组间的差异大，并不增大试验误差，因可通过统计 分析扣除其影响；而区组内的差异小，能有效地减少 试验误差，因而可增加试验的精确度。
• (1)试验种类
如机械化栽培试验，灌溉试验等的小区应大些，而品种试验则可 小些。
• (2)作物的类别
种植密度大的作物如稻麦等的试验小区可小些；种植密度小的大 株作物如棉花、玉米、甘蔗等应大些。稻、麦品比试验，小区面 积变动范围一般为5-15m2；玉米品比试验为15-25m2，可供参考。
(3)试验地土壤差异
（二）随机区组设计(randomized blocks design) 完全随机区组设计(random complete block design)
I 1 CK 2 3 CK 4 5 CK 6 7 CK 8 II 7 CK 8 1 CK 2 3 CK 4 5 CK 6 III 5 CK 6 7 CK 8 1 CK 2 3 CK 4
图 8个品种3次重复对比排列(阶梯式)
(二) 间比法设计(interval contrast design)
•特点: 排列的第一个小区和末尾的小区一定是对照 (CK)区，每二个对照区之间排列相同数目的处理小 区，通常是4或9个，重复2-4次。
(一) 完全随机设计(completely random design)
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， 安排灵活机动，单因素或多因素试验皆可。
这类设计分析简便，但是应用此类设计必须试验的环境因素 相当均匀，所以一般用于实验室培养试验及网、温室的盆钵 试验。
C K
1
2
3
4
C K
5
6
7
8
C K
9
1 0
1 1
1 2
C K
1 3
1 4
1 5
1 6
C K
1
2
3
4
C K
5
6
7
8
C K
Ⅰ→
Ⅱ→
E
C1 K6
1 5
1 4
1 3
C K
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
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）
田间试验误差包括：系统偏差和随机误差。
注意：
• 试验误差与错误 • 错误不允许发生，系统误差可以控制，但随机误差却难以
避免 • 降低误差，提高试验的准确性和精确性
(二) 控制田间试验误差的途径（根据误差来源）
（1）选择同质一致的试验材料 • 试验材料的基因型一致； • 生长发育不一致采取适当的安排：如分类后安排在同一
因而，存在产生试验误差的多种因素和条件
二、田间试验的基本要求
(1)试验目的要明确 （预期结果）
(2) 试验条件要有代表性 品种推广 (3) 试验结果要具有可靠性 （准确度和精确度）
(4) 试验结果要能够重演（重现性） 防止科研弄虚作假
(5)体现唯一差异原则
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
第三节 田间试验设计的原则
田间试验设计(field experiment design) P17 广义----是指整个试验研究课题的设计
狭义----专指小区技术 P18
科学田间试验设计的三个基本原则
1.重复(replication) 2.随机 (random) 3.局部控制(local control)
• 试验的处理数： 根据经验作法：要求方差分析时误差自由度不要小于10，这一 点可以作为确定重复次数的一般性参考依据。
四、对照区的设置
• 设置对照区的目的： (1) 田间对各处理进行观察比较时作为衡量的标准； (2)用以估计和矫正试验田的土壤差异。
• 通常只有一个对照，有时多个
例，如品种比较试验中，可设早、晚熟二个品种作对 照。
一、顺序排列的试验设计
(一) 对比法设计(contrast design) (二) 间比法设计(interval contrast design)
(一) 对比法设计(contrast design) • 常用于少数处理试验及示范性试验 • 特点是处理单元直接排列在对照区旁边，使每一小区可
与其邻旁的对照区直接比较。
• 试验精确度的提高程度往往落后于小区面积的增大程度。
• 对于一定面积的试验田，增大小区面积，重复次数必然要减 少。
• 精确度是由于增大小区面积而提高，但随着减少重复次数而 有所损失。
• 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。在确定一个具体试验的 小区面积时，可以从以下各方面考虑：
• 通常，长方形尤其是狭长形小区，容易调匀土壤差异，减小 小区间的土壤差异。亦便于观察记载及其农事操作。
例，小麦试验的分区统计资料表明，在小区面积不变情况下， 长宽比例由1:1增加到3:1时，小区间土壤变异系数由20.35 ％降到3.46％。
• 由于土壤局部差异，长方形小区有利于均分它，而正方形小 区可能独占它
避免系统误差，缩小随机误差，以保证试验的准确 度和精确度。
第四节 控制土壤差异的小区技术
一、试验小区的面积 二、小区的形状 三、重复次数 四、对照区的设置 五、保护行的设置 六、重复区(或区组)和小区的排列
一、试验小区的面积
• 在一定范围内，小区面积增加，试验误差减少，但减少不是 等比例的。小区增大到一定程度后，误差的降低就较不明显。
二、随机排列的试验设计
(一) 完全随机设计(completely random design) (二) 随机区组设计(randomized blocks design) (三) 拉丁方设计(latin square design) (四) 裂区设计(split-plot design)
再裂区设计(split-split plot design) (五) 条区设计(strip blocks design)
区组的各处理小区，或按比例混合分配于各处理
（2）操作和管理标准化
• 总的原则：态度认真， 各种操作尽可能完全一样 • 局部控制：各种操作以区组为单位进行
例如： 整个试验的某种操作如不能在一天内完成，则至少要完成一个区组内所有小区 的工作。
数人同时操作，最好一人完成一个或若干个区组，不宜分配两人到同一区组。
• 小区的长宽比可为(3-10):1甚至 20:1，依试验地 的形状、面积大小和小区多少大小而定。
• 考虑播种工具，播种机等
• 在边际效应值得重视的试验中，方形小区是有利的。
• 进行肥料试验，如采用狭长形小区，处理效应往往会扩及 邻区，采用方形或近方形的小区就较好。
• 土壤差异表现的形式确实不知时，用方形小区较妥。因为 虽不如用狭长小区那样获得较高的精确度，但亦不会产生 最大的误差。
• 变异系数说明土壤差异的程度，其数值越大，土壤差异越大， 反之，土壤差异就小。
• 合并小区，通过变异程度找出最适的小区形状及大小
• 因此空白试验又称为探索试验。
三、试验地选择和培养（代表性）
(1) 土壤肥力要均匀一致 （匀田种植） (2) 最好进行空白试验 (3) 要有土地利用的历史记录 (4) 最好选平地 （局部控制） (5) 试验地的位置要适当 (6) 试验地采用轮换制：一组田块进行试验，一组的田块 则进行匀田种植，以备轮换。
土壤差异集中地表现为土壤肥力的差异 土壤差异具有持久性。
测定土壤差异程度的方法 目测法：作物生长情况
测定法：可采用空白试验或均一性试验。
具体做法：种植单一品种的作物 采用一致的栽培和管理措施 仔细观察作物生长情况并详细记录 分小块收获 画产量连续面积图或等值图
空白试验的应用：
• 由空白试验的数据可以计算单位小区的变异程度，用以表示 该试验地土壤肥力变异的一般情况。
土壤差异大，小区面积应相应大些；土壤差异较小，小区可相应小些。
(4)育种的不同阶段
新品种选育的过程中，品系数由多到少，种子数量由少到多，对精确度 的要求从低到高，因此在各阶段所采用的小区面积是从小到大。
(5)试验地面积
有较大的试验地时，小区可适当大些。
(6)试验过程中的取样需要
取样会影响小区四周植株的生长，亦影响取样小区最后的产量测定，因 此要相应增大小区面积，以保证所需的收获面积。
一、田间试验的误差
(一) 田间试验的误差来源 (1)试验材料固有的差异
生物：基因型、种子活力、秧苗素质
(2)试验时农事操作和管理技术的不一致所引起的差异
生长周期长：整地、施肥、浇水、观测时间、人员、仪器等
(3)进行试验时外界条件的差异
土壤差异：影响大，难以控制 不确定因素：病虫害、雨雪灾害、人畜践踏等
4
C K
5
6
7
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
8
C K
9
10 11 12
C K
13 14 15 16
C K
17 18 19 20
C K
图 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）
如果一条土地上不能安排整个重复的小区，则可在第二条土 地上接下去，但是开始时仍要种一对照区，称为额外对照 (Ex. CK)如图2.7。
五、保护行的设置(guarding row)
• 设置保护行的作用是： (1) 试验不受外来因素如人、畜等的践踏和损害； (2)防止边际效应。
• 保护行的数目：P21 • 保护行的品种：
六、重复区(或区组)和小区的排列
• 区组(block)：P21 • 完全区组 • 不完全区组例如一具10个处理的不完全区组设计：
第二章 田间试验
第一节 田间试验的特点和要求
田间试验是指在田间自然的土壤气候条件下进行的生物试验。
一、田间试验的特点
• (1) 研究对象和材料是生物体
由生物体本身的反应来检测试验的效果 生物体具有遗传变异性。
• (2) 在开放的自然条件下进行的
土壤、气候等，是多变的，再加上农作物试验周期长
（3）控制引起差异的外界主要因素
土壤差异是最主要的又是较难控制的 通常采用的有以下三种措施： • (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。
二、试验地的土壤差异 试验地的土壤差异来源 （1）形成基础不同 （2）土地利用上的差异
• 例如图2-3，某试验地下面有暗沟，它对长方形各处理小区 影响不同。因此，在一般情况下，小区的理想形状为长方形。
• 不论是呈梯度或呈斑块状的土壤肥力差异，采用狭长小区均 能较全面地包括不同肥力的土壤。
• 如已知试验田呈肥力梯度时，小区的方向是使长的一边与肥 力变化最大的方向平行，使区组方向与肥力梯度方向垂直 (图2.4)，这样可提供较高的精确度。