第一章田间试验设计方法(2013)

1、2022-2-23第一章第一章 植物保护试验设计概述植物保护试验设计概述科学研究与科学试验科学研究与科学试验植保试验计划与方案植保试验计划与方案试验误差及其控制试验误差及其控制常用田间试验设计常用田间试验设计田间试验的布置与管理田间试验的布置与管理温室与实验室的试验温室与实验室的试验2022-2-23第一节第一节 科学研究与科学试验科学研究与科学试验一、农业和生物学领域的科学研究一、农业和生物学领域的科学研究 自然科学自然科学 理论科学理论科学 实验科学实验科学 抽样调查抽样调查 科学试验科学试验 一般是指利用科研手段和装备，为了认识客观事物的内在本质和运动规律而进行的调查研究、实验、试制等一

2、系列的活动。为创造发明新产品和新技术提供理论依据。科学研究的基本任务就是探索、认识未知。我国国家教育部定义是：“科学研究是指为了增进知识包括关于人类文化和社会的知识以及利用这些知识去发明新的技术而进行的系统的创造性工作美国资源委员会对科学研究的定义是：“科学研究工作是科学领域中的检索和应用包括对已有知识的整理、统计以及对数据的搜集、编辑和分析研究工作2022-2-23二、科学研究的基本过程二、科学研究的基本过程 科学研究的目的在于探求新的知识、理论、科学研究的目的在于探求新的知识、理论、方法、技术和产品：方法、技术和产品：(1) (1) 对所研究的命题形成一种认识或假说对所研究的命题形成一种认

3、识或假说(2) (2) 根据假说安排相斥性的试验或抽样调查根据假说安排相斥性的试验或抽样调查(3) (3) 根据试验结果进行推理，肯定或否定或修根据试验结果进行推理，肯定或否定或修 改假说改假说从而形成结论，或开始新一轮的试验以验证修改完善后的假说，如此循环发展，使所获得的认识或理论逐步发展、深化。科学研究是指“反复探索”的意思，英文叫“re-search”。其中前缀re是“反复”的意思，search是“探索”的意思。科学研究的内涵包含整理、继承知识和创新、发展知识两部分2022-2-231. 1. 选题选题2. 2. 文献文献3. 3. 假说假说 4. 4. 假说的检验假说的检验 5. 5.

4、 试验的规划与设计试验的规划与设计 三、科学研究的基本方法三、科学研究的基本方法 科研课题的选择是整个研究工作的第一步。试验课程包括科研课题的选择是整个研究工作的第一步。试验课程包括国家或企业指定课题和自选课题目：国家或企业指定课题和自选课题目：选题时应注意以下几点：实用性、先进性、创新性、可行选题时应注意以下几点：实用性、先进性、创新性、可行性性2022-2-23第二节第二节 试验设计概述试验设计概述 一、试验设计的基本概念一、试验设计的基本概念广义理解是指试验研究课题设计，也就是广义理解是指试验研究课题设计，也就是整个试验计划的拟定。整个试验计划的拟定。包含课题名称、试验目的，研究包含课题

5、名称、试验目的，研究依据、内容及预期达到的效果，试验方案，供试单位的选取、依据、内容及预期达到的效果，试验方案，供试单位的选取、重复数的确定、试验单位的分组，试验的记录项目和要求，试重复数的确定、试验单位的分组，试验的记录项目和要求，试验结果的分析方法，经济效益或社会效益的估计验结果的分析方法，经济效益或社会效益的估计 , 已具备的条已具备的条件件 , 需要购置的仪器设备，参加研究人员的分工，试验时间、需要购置的仪器设备，参加研究人员的分工，试验时间、地点、进度安排和经费预算，成果鉴定，学术论文撰写等内容。地点、进度安排和经费预算，成果鉴定，学术论文撰写等内容。2022-2-23n生物统计中的

6、试验设计主要指狭义的试验设计。生物统计中的试验设计主要指狭义的试验设计。试验设计的目的是尽量避免系统误差，控制、降试验设计的目的是尽量避免系统误差，控制、降低偶然误差，无偏估计处理效应，从而对样本所低偶然误差，无偏估计处理效应，从而对样本所在总体做出可靠、正确的推断。在总体做出可靠、正确的推断。狭义的理解是指试验单位的选取、重复数目狭义的理解是指试验单位的选取、重复数目的确定及试验单位的分组。的确定及试验单位的分组。2022-2-23二、植物保护试验的任务二、植物保护试验的任务在于研究在自然或人为控制条件（生产或接在于研究在自然或人为控制条件（生产或接近生产条件）下，病、虫、杂草等有害生物及食

7、近生产条件）下，病、虫、杂草等有害生物及食用菌、资源昆虫、有害生物的天敌等有益生物的用菌、资源昆虫、有害生物的天敌等有益生物的发生规律，探索对有益生物的充分保护利用和对发生规律，探索对有益生物的充分保护利用和对有害生物科学有效的综合治理技术措施，以便进有害生物科学有效的综合治理技术措施，以便进一步推广应用到生产实践中去，为我国高速度发一步推广应用到生产实践中去，为我国高速度发展的可持续农业生产服务。展的可持续农业生产服务。2022-2-23三、植保试验的特点与要求三、植保试验的特点与要求（一）植保试验的特点（一）植保试验的特点1. 1. 试验干扰因素多试验干扰因素多 2. 2. 试验具有复杂性

8、试验具有复杂性 3. 3. 试验周期长试验周期长2022-2-23（二）植保试验的基本要求（二）植保试验的基本要求 1. 1. 试验要有代表性试验要有代表性2. 2. 试验结果要可靠试验结果要可靠3. 3. 试验要有重演性试验要有重演性植保试验的代表性包括生物学和环境条件两植保试验的代表性包括生物学和环境条件两个方面的代表性。个方面的代表性。包括试验的准确性和精确性。包括试验的准确性和精确性。2022-2-23第三节第三节 试验误差及其控制试验误差及其控制 在科学研究中，试验处理常常受到各种非处在科学研究中，试验处理常常受到各种非处理因素的影响，使试验处理的效应不能真实地反理因素的影响，使试验

9、处理的效应不能真实地反映出来，也就是说，试验所得到的观测值，不但映出来，也就是说，试验所得到的观测值，不但有处理的真实效应，而且还包含其它因素的影响，有处理的真实效应，而且还包含其它因素的影响，这就出现了实测值与真值的差异，这种差异在数这就出现了实测值与真值的差异，这种差异在数值上的表现称为试验误差。值上的表现称为试验误差。 一、试验误差及其控制途径一、试验误差及其控制途径1. 1. 误差的概念误差的概念 将每次所取样品测定的结果称为一个将每次所取样品测定的结果称为一个观察观察值值，以，以y 表示。理论值或真值，以表示。理论值或真值，以 表示，表示，则则 ，即观察值，即观察值=真值真值+误差，

10、每一误差，每一观察值都有一误差观察值都有一误差 ，可正，可负，可正，可负 。y y2022-2-23v系统误差系统误差(systematic error)(systematic error)由非研究的因素所形成的实验结果朝一由非研究的因素所形成的实验结果朝一个方向的偏差，它有规律性，其大小和符号个方向的偏差，它有规律性，其大小和符号基本相同。基本相同。准确性2. 2. 误差的种类误差的种类一般而言，系统误差可以排除一般而言，系统误差可以排除2022-2-23v偶然误差偶然误差(random error)(random error)主要由于偶然因素引起的误差，其大小和正主要由于偶然因素引起的误差

11、，其大小和正负方向不定，完全决定于机会。又称为随机误差负方向不定，完全决定于机会。又称为随机误差(random error)精确性 控制偶然误差的方法：增加重复次数、选控制偶然误差的方法：增加重复次数、选用均匀一致的实验单元、在试验中进行合理的用均匀一致的实验单元、在试验中进行合理的分组。分组。随机误差的规律性随机误差的规律性-3-2-132195.45%68.27%0 随机误差的分布模式)(f 以大豆品种蛋白质含量的测以大豆品种蛋白质含量的测定为例，若从一批种子中抽取定为例，若从一批种子中抽取100份样品，分别进行蛋白质含份样品，分别进行蛋白质含量的测定，若无系统偏差的干量的测定，若无系统偏

12、差的干扰，则所获扰，则所获100个数据，将其平个数据，将其平均数当作理论真值均数当作理论真值 ，根据，根据 y 可计算出可计算出100个误差值。这个误差值。这100个误差值有个误差值有“”有有“”，平均起来正负相抵消等于，平均起来正负相抵消等于0。若将其画成坐标图，。若将其画成坐标图，接近于一个对称的钟形图，在靠近接近于一个对称的钟形图，在靠近0的、范围内出现的的、范围内出现的误差次数多，越远离误差次数多，越远离0出现的次数越少。出现的次数越少。2022-2-23n随机误差和其他随机事件一样，在整体上具有统随机误差和其他随机事件一样，在整体上具有统计规律，若观测次数足够的多，各误差值围绕平计规

13、律，若观测次数足够的多，各误差值围绕平均误差值为零而变化，大的误差具有较少的频次，均误差值为零而变化，大的误差具有较少的频次，小的误差出现的频数较多，等大的正向和负向的小的误差出现的频数较多，等大的正向和负向的误差具有同样多的频数。因而随机误差的频数分误差具有同样多的频数。因而随机误差的频数分布呈对称性。一般把这样的对称性分布叫做正态布呈对称性。一般把这样的对称性分布叫做正态误差分布或者叫高斯误差分布。误差分布或者叫高斯误差分布。 随机误差的层次性随机误差的层次性 仍以大豆品种蛋白质含量测定为例，可以看到大仍以大豆品种蛋白质含量测定为例，可以看到大豆蛋白质测定中抽取样品时，因为取样过程的随机性

14、豆蛋白质测定中抽取样品时，因为取样过程的随机性存在取样的随机误差，对于同一份样品，由于测定过存在取样的随机误差，对于同一份样品，由于测定过程中的随机因素导致存在随机误差，两者虽都是随机程中的随机因素导致存在随机误差，两者虽都是随机误差，但发生的时段或层次不一样，因此，随机误差误差，但发生的时段或层次不一样，因此，随机误差具有层次性。这里前一阶段的是取样误差，后一阶段具有层次性。这里前一阶段的是取样误差，后一阶段的是测定过程误差。此时，观测值可表示为：的是测定过程误差。此时，观测值可表示为： y2022-2-23准确性和精确性准确性和精确性 准确性准确性(accuracy)也叫准确度，指在调查或

15、试验中也叫准确度，指在调查或试验中某一试验指标或性状的观测值与其真值接近的程度。某一试验指标或性状的观测值与其真值接近的程度。 精确性精确性(precision)也叫精确度，指调查或试验中也叫精确度，指调查或试验中同一试验指标或性状的重复观测值彼此接近的程度。同一试验指标或性状的重复观测值彼此接近的程度。 2022-2-23设某一试验指标的真值为设某一试验指标的真值为 ，观察值为，观察值为 ，观察，观察值的平均数为值的平均数为 ，根据准确性和精确性的定义，根据准确性和精确性的定义，有有 越小，准确性越高，越小，准确性越高， 越小，越小，精确性越高。精确性越高。)(ixx)( xxi准确性与精确

16、性示意图准确性与精确性示意图ix2022-2-233.3.田间田间误差的来源误差的来源试验误差的来源主要有下列几种：试验误差的来源主要有下列几种：试验材料固有的差异试验材料固有的差异试验实施的不一致性试验实施的不一致性外界条件的差异外界条件的差异 (1) 由农作物或其他生物由农作物或其他生物体本身的反应来直接检测体本身的反应来直接检测试验的效果，这是田间试试验的效果，这是田间试验的重要特点。试验材料验的重要特点。试验材料本身便存在产生试验误差本身便存在产生试验误差的多种因素。的多种因素。 (2) 田间试验是在开放的田间试验是在开放的自然条件下进行的，因而自然条件下进行的，因而田间试验的环境条件

17、也存田间试验的环境条件也存在着导致试验产生试验误在着导致试验产生试验误差，包括系统误差和随机差，包括系统误差和随机误差的多种可能性。误差的多种可能性。2022-2-23选择同质的试验材料；选择同质的试验材料；4. 4. 控制误差的途径控制误差的途径控制引起差异的外界主要因素：控制引起差异的外界主要因素：改进操作和管理技术，使之标准化；改进操作和管理技术，使之标准化； 选择肥力均匀的试验地；选择肥力均匀的试验地； 试验中采用适当的小区技术；试验中采用适当的小区技术； 应用良好的试验设计和相应的统计分析。应用良好的试验设计和相应的统计分析。 2022-2-231. 1. 土壤差异的表现土壤差异的表

18、现二、土壤差异与试验地的选择二、土壤差异与试验地的选择（1）由于土壤形成的基础不同，历史原因造成土壤的）由于土壤形成的基础不同，历史原因造成土壤的物理性质与化学性质方面有很大差异；物理性质与化学性质方面有很大差异；（2）由于在土地利用上的差异，如种植不同作物，以）由于在土地利用上的差异，如种植不同作物，以及在耕作、栽培、施肥等农业技术上的不一致等。及在耕作、栽培、施肥等农业技术上的不一致等。 土壤差异集中地表现为土壤肥力的差异。以往土壤差异集中地表现为土壤肥力的差异。以往研究证明，土壤差异具有持久性研究证明，土壤差异具有持久性。 2022-2-23 2. 2. 土壤差异的估测土壤差异的估测空白

19、试验：空白试验：blank test即在整个试验地上种即在整个试验地上种植单一品种的作物：植单一品种的作物：以植株较小而适于条播的谷类作物为好以植株较小而适于条播的谷类作物为好目测：即根据前茬作物生长的一致情况加目测：即根据前茬作物生长的一致情况加以评定。以评定。土土壤壤肥肥力力变变异异图图2022-2-233. 3. 试验地的选择与培养试验地的选择与培养土壤质地均匀，肥力一致；土壤质地均匀，肥力一致；有土地利用的历史记录；有土地利用的历史记录；地势平整；地势平整；位置适当；位置适当；进行空白试验；进行空白试验；采用轮换制；采用轮换制；2022-2-23 三、田间试验的基本原则三、田间试验的基

20、本原则1. 1. 重复重复 估计试验误差估计试验误差 降低试验误差降低试验误差田间试验的重复次数是指试验中同一田间试验的重复次数是指试验中同一 个处理所种植的小区数。个处理所种植的小区数。重复的作用：重复的作用： 指每一个处理至少要有两个试验单元。指每一个处理至少要有两个试验单元。2022-2-232. 2. 随机随机 指试验中的不同处理都有同等的机会设置在任指试验中的不同处理都有同等的机会设置在任何一个试验小区上，即重复中的某一个处理究竟何一个试验小区上，即重复中的某一个处理究竟安排在哪一个小区，不要有主观成见，完全由随安排在哪一个小区，不要有主观成见，完全由随机的方法确定机的方法确定随机的

21、作用随机的作用 获得无偏的试验误差估计值获得无偏的试验误差估计值2022-2-233. 3. 局部控制局部控制在试验中，当试验环境或试验单位差异较大时，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出来，因而试验误差大，试验的精确性与检验的灵敏度低。敏度低。为解决这一问题，在试验环境或试验单位差异大为解决这一问题，在试验环境或试验单位差异大的情况下，可将整个试验环境或试验单位分成若

22、干的情况下，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，这就是局部控制。尽量一致，这就是局部控制。 2022-2-23每一区组再按试验处理数目划分小区每一区组再按试验处理数目划分小区（plotplot），一个小区随机安排一个处理。），一个小区随机安排一个处理。实施：实施：将整个试验环境分成若干个最为一致将整个试验环境分成若干个最为一致的小环境，称为区组（的小环境，称为区组（blockblock）。）。2022-2-23过过 道道比较不同水稻品种对稻田节肢动物群落的影响（比较不同水稻品种对稻田节肢动物群落的影

23、响（6 6个品种，设个品种，设3 3次重复）次重复）2022-2-23n局部控制主要用于控制土壤差异（田间试验）。局部控制主要用于控制土壤差异（田间试验）。室内试验也可以用局部控制。室内试验也可以用局部控制。n例如，在室内比较例如，在室内比较5 5种农药的杀虫效果，包括空白种农药的杀虫效果，包括空白对照共对照共6 6个处理，每个处理重复个处理，每个处理重复3 3次。次。n在准备试虫时发现虫龄大小不一致，如果采用随在准备试虫时发现虫龄大小不一致，如果采用随机分组，可以降低误差，但如果采用局部控制可机分组，可以降低误差，但如果采用局部控制可以得到更好的精度。以得到更好的精度。n实施：将虫龄一致的试

24、虫分为一组，共实施：将虫龄一致的试虫分为一组，共3 3组。每组组。每组分成分成6 6小组（小组（3030头左右），头左右），6 6个小组分别用个小组分别用5 5种农药种农药及空白对照处理。及空白对照处理。2022-2-23重重 复复 随随 机机 局部控制局部控制 无偏的试验无偏的试验误差估计误差估计 降低试验误差降低试验误差 田间试验设计三个基本原则的关系和作用田间试验设计三个基本原则的关系和作用2022-2-23四、控制土壤差异的小区技术四、控制土壤差异的小区技术1.1.小区面积小区面积在田间试验中，安排一个处理的小块地在田间试验中，安排一个处理的小块地段称为试验小区（段称为试验小区（plo

25、tplot）。）。试验小区面积的大小，一般变动范围为试验小区面积的大小，一般变动范围为660m2。而。而示范性试验的小区面积通常不小于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可以从以下各方面考虑确定一个具体试验的小区面积：区面积： 试验种类：试验种类：(2) 作物的类别作物的类别 (3) 试验地土壤差异的程度与形式试验地土壤差异的程度与形式 (4) 试验地面积试验地面积 (5) 试验过程中的取样需要试验过程中的取样需要 (6) 边际效应和生长竞争边际效应和生长竞争 变异系数与小区面积大小的关系（根据两个水变异系数与小区面积大小的关系（根据两个水稻空白试

26、验的产量数据）稻空白试验的产量数据）2022-2-232.2.小区的形状和方向小区的形状和方向小区的方向专指长方形小区而言，指小区的方向专指长方形小区而言，指 长方形小区长边的方向。长方形小区长边的方向。小区的形状有长方形和正方形两种：小区的形状有长方形和正方形两种： 小区的长宽比可为小区的长宽比可为(3(310):110):1，甚至可达，甚至可达20:120:1。边际效应、生长竞争强烈的情况，土壤差异型不边际效应、生长竞争强烈的情况，土壤差异型不清，方形小区是有利的。清，方形小区是有利的。 2022-2-232022-2-23A长边方向与土壤肥力、坡向平行长边方向与土壤肥力、坡向平行 肥力梯

27、度肥力梯度2022-2-23B如果试验地有两种茬口，那么长边方向占如果试验地有两种茬口，那么长边方向占有两个茬地有两个茬地 甲茬甲茬乙茬乙茬2022-2-233.3.重复次数重复次数100 80 60 40 20 00 20 40 60 80 100 120重复次数重复次数平均数的误差试验设置重复次试验设置重复次数越多，试验误数越多，试验误差越小。但在实差越小。但在实际运用时，并非际运用时，并非重复越多越好。重复越多越好。 重复次数的多少，一般应根据试验所要求的精确度、试验地土重复次数的多少，一般应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、小区大小等而壤差异

28、大小、试验材料如种子的数量、试验地面积、小区大小等而具体决定。对精确度要求高的试验，重复次数应多些。试验田土壤具体决定。对精确度要求高的试验，重复次数应多些。试验田土壤差异较大的，重复次数应多些，土壤差异较为一致的可少些。差异较大的，重复次数应多些，土壤差异较为一致的可少些。 2022-2-234.4.设置对照区设置对照区作为试验中处理间比较标准的处理称做对作为试验中处理间比较标准的处理称做对照（照（checkcheck），以），以CKCK表示。表示。设置对照的目的：设置对照的目的：在田间对各处理进行比较时，有利于在田间对各处理进行比较时，有利于 作为衡量处理优劣的标准作为衡量处理优劣的标准；

29、利用对照区估计和矫正试验地的土壤差异利用对照区估计和矫正试验地的土壤差异2022-2-235.5.设置保护行设置保护行试验地和试验小区四周种植的非试验处理区试验地和试验小区四周种植的非试验处理区域称为保护行（域称为保护行（guard rowguard row）。）。保护行的作用：保护行的作用：保护试验材料不受外来因素的损害保护试验材料不受外来因素的损害防止靠近试验田四周的小区受到空旷地防止靠近试验田四周的小区受到空旷地 的特殊环境的影响，即减少边际效应；的特殊环境的影响，即减少边际效应； 保护行的数目视作物而定，如禾谷类作物一般至少应种植保护行的数目视作物而定，如禾谷类作物一般至少应种植4行以

30、上的保护行。行以上的保护行。 2022-2-236.6.重复区重复区( (区组区组) )与试验小区的排列与试验小区的排列 将全部处理排列于土壤肥力相对一致的一个区将全部处理排列于土壤肥力相对一致的一个区域内，是控制土壤差异最简单而有效的方法之一，域内，是控制土壤差异最简单而有效的方法之一，这个区域就称作重复区（区组）。这个区域就称作重复区（区组）。 重复区可排成一排，也可排成两排或多排重复区可排成一排，也可排成两排或多排 2022-2-23同一重复或区组内的土壤肥力应尽可能同一重复或区组内的土壤肥力应尽可能 一致，试验地的土壤差异尽可能排列在一致，试验地的土壤差异尽可能排列在 重复区之间。重复

31、区之间。区组间的差异大，并不增大试验误差；区组间的差异大，并不增大试验误差； 而区组内的差异小，却能有效的减少误而区组内的差异小，却能有效的减少误 差，因而可提高试验的精确度。差，因而可提高试验的精确度。2022-2-23小区在各重复内的排列方式有：小区在各重复内的排列方式有：随机排列：随机排列： 各小区在各重复内的位置完全随机决定各小区在各重复内的位置完全随机决定顺序排列顺序排列： 将小区在个重复内按照同一次序排列；将小区在个重复内按照同一次序排列；2022-2-23ABCDDCBACADBBDCA2022-2-23（一）（一）试验方案试验方案 （Protocol）根据试验目的和要求所拟进行

32、比较）根据试验目的和要求所拟进行比较的一组试验处理的总称，包括研究的因素、水平的的一组试验处理的总称，包括研究的因素、水平的确定、具体的研究方法、实施等。确定、具体的研究方法、实施等。 试验方案是全部试验工作的核心！试验方案是全部试验工作的核心！五、试验方案的拟定五、试验方案的拟定 2022-2-23（二）试验设计的要点（二）试验设计的要点1. 明确试验要解决的关键问题。明确试验要解决的关键问题。 在实践中，要将问题摆明并变为可接受的提法并不容易，要弄在实践中，要将问题摆明并变为可接受的提法并不容易，要弄清有关试验目的的全部想法，清晰的问题提法对更好地理解现象清有关试验目的的全部想法，清晰的问

33、题提法对更好地理解现象和最终求得问题解答有重要的帮助。和最终求得问题解答有重要的帮助。 2. 因素和水平的选择。因素和水平的选择。（1）水平的数目要适当）水平的数目要适当 （2）水平间的差异要合理）水平间的差异要合理 试验者必须确定在试验中准备让其变化的因素，即试验因素，明试验者必须确定在试验中准备让其变化的因素，即试验因素，明确这些因素变化的范围，并进而对这些因素规定试验水平。要做确这些因素变化的范围，并进而对这些因素规定试验水平。要做到这一点，需要学习前人的经验，也要自身实践经验和理论理解到这一点，需要学习前人的经验，也要自身实践经验和理论理解的结合。的结合。 2022-2-233. 观察

34、、评价指标的选择。观察、评价指标的选择。在选择指标时，应确信这一指标对所研究的结果能提供有用在选择指标时，应确信这一指标对所研究的结果能提供有用的信息。这里要考虑可测量性（包括测量误差）。如果仪表的信息。这里要考虑可测量性（包括测量误差）。如果仪表性能差，则要有相对大的因素效应才能通过试验检测出来，性能差，则要有相对大的因素效应才能通过试验检测出来，或者需要做附加的重复试验。或者需要做附加的重复试验。4. 试验设计方法的选择。试验设计方法的选择。选择设计方法应考虑重复次数，确定是否划分区组，是否涉选择设计方法应考虑重复次数，确定是否划分区组，是否涉及其他随机化约束。重要的是，思想上总要想着试验

35、的目的。及其他随机化约束。重要的是，思想上总要想着试验的目的。主要的试验设计类型有完全随机设计、主要的试验设计类型有完全随机设计、 随机区组设计、随机区组设计、 拉拉丁方设计、丁方设计、 裂区设计及正交回归设计等。在植保田间试验中裂区设计及正交回归设计等。在植保田间试验中一般是采用随机区组设计。一般是采用随机区组设计。2022-2-235. 试验的实施。试验的实施。进行试验时，认真监测试验过程，确保每个步骤都按计划做进行试验时，认真监测试验过程，确保每个步骤都按计划做好。这个过程中，试验处理的错误通常会破坏试验的有效性。好。这个过程中，试验处理的错误通常会破坏试验的有效性。计划在先是成功的关键

36、。计划在先是成功的关键。6. 数据分析方法的选择。数据分析方法的选择。进行试验数据分析是完成整个试验设计的最后的关键环节。进行试验数据分析是完成整个试验设计的最后的关键环节。目前国内外目前国内外 数据处理系统计算机软件提供了各种统计分析方数据处理系统计算机软件提供了各种统计分析方法可供选择。这一点在试验设计时就应加以考虑。法可供选择。这一点在试验设计时就应加以考虑。作业：阅读一篇文献，仔细体会实验设计方案作业：阅读一篇文献，仔细体会实验设计方案 ，如生态学报如生态学报2022-2-23第四节第四节 常用田间试验设计常用田间试验设计一、顺序排列设计法一、顺序排列设计法1.1.对比设计对比设计(c

37、ontrast design)(contrast design)每隔每隔2 2个供试处理设一个对照区，使每一个小区个供试处理设一个对照区，使每一个小区与其相邻的对照直接比较。与其相邻的对照直接比较。2022-2-23ckck1 12 2ckck3 34 4ckck5 55 5ckck4 43 3ckck2 21 1ckckckck5 54 4ckck3 32 2ckck1 12022-2-23ckck4 43 3ckck2 21 1ckck5 5ckck5 54 4ckck3 32 2ckck1 1ckck3 32 2ckck1 15 5ckck4 42022-2-232022-2-232.

38、2. 间比设计间比设计(interval contrast design) 在一条地上，排列的第一个小区和最末尾在一条地上，排列的第一个小区和最末尾的小区一定是对照区，每两个对照区之间的小区一定是对照区，每两个对照区之间排列相同数目的处理小区。排列相同数目的处理小区。2022-2-23ckck8 87 76 65 5ckck4 43 32 21 1ckckckck1 12 23 34 4ckck5 56 67 78 8ckckckck8 87 76 65 5ckck4 43 32 21 1ckck 方案方案1 18 8个处理个处理3 3次重复的间比设计次重复的间比设计2022-2-23ckck

39、4 43 32 21 1ckck8 87 76 65 5ckck4 43 32 21 1ckckckck5 56 67 78 8ckck1 12 23 34 4ckck5 56 67 78 8ckck 方案方案2 28 8个处理个处理3 3次重复的间比设计次重复的间比设计2022-2-23二、随机排列设计法二、随机排列设计法 完全随机随机区组拉丁方设计裂区设计单因素试验单因素试验多因素试验多因素试验多因素试验多因素试验2022-2-23广泛应用于环境变异较小的盆载试验、温室试广泛应用于环境变异较小的盆载试验、温室试验和实验室试验，而在田间试验中很少应用。验和实验室试验，而在田间试验中很少应用。

40、完全随机设计是将具有完全随机设计是将具有n n次重复的次重复的k k个处理个处理 完全随机的布置到各个试验单元中去的试完全随机的布置到各个试验单元中去的试 验方法。验方法。应用了重复和随机两个原则应用了重复和随机两个原则（一）完全随机设计（一）完全随机设计(completely random (completely random design)design)2022-2-23【例如例如】假定有假定有A A、B B、C C、D D四个处理，每四个处理，每个处理重复个处理重复3 3次，采用完全随机设计，则次，采用完全随机设计，则田间排列为：田间排列为：A AD DB BD DB BC CC CA

41、AD DC CB BA A2022-2-23要检验三种不同的生长素，各一个剂量，测定对小麦苗要检验三种不同的生长素，各一个剂量，测定对小麦苗高的效应，包括对照高的效应，包括对照(用水用水)在内，共在内，共4个处理，若用盆栽个处理，若用盆栽试验每盆小麦为一个单元，每处理用试验每盆小麦为一个单元，每处理用4盆，共盆，共16盆。盆。随机排列时将每盆标号随机排列时将每盆标号1，2，16;然后查用随机数字表或抽签法或计算机然后查用随机数字表或抽签法或计算机(器器)随机数字随机数字发生法得第一处理为发生法得第一处理为(14，13，9，8)，第二处理为，第二处理为(12，11，6，5)，第三处理为，第三处理

42、为(2，7，1，15)，余下，余下(3，4，10，16)为第四处理。为第四处理。 2022-2-23（二）随机区组设计（二）随机区组设计将整个试验地按肥力变化垂直的方面分成与将整个试验地按肥力变化垂直的方面分成与重复数相等的区组，然后把每一个区组划分成与重复数相等的区组，然后把每一个区组划分成与处理数相等的小区，同一区组内各处理随机排列。处理数相等的小区，同一区组内各处理随机排列。这是随机排列设计中最常用最基本的设计。这是随机排列设计中最常用最基本的设计。 应用了重复、随机和局部控制应用了重复、随机和局部控制3 3个原则个原则2022-2-23实施步骤：实施步骤：1.1.划分区组划分区组区组数

43、重复数；区组数重复数；区组的走向与土壤肥力梯度相垂直；可区组的走向与土壤肥力梯度相垂直；可使区组内的差异尽可能的小，区组间虽然使区组内的差异尽可能的小，区组间虽然有差异，但是在统计时可以将其扣除，对有差异，但是在统计时可以将其扣除，对试验结果没有影响。试验结果没有影响。2022-2-23小区的长边与土壤肥力梯度平行；小区的长边与土壤肥力梯度平行；3.3.处理的设置处理的设置区组内每一个小区随机安排一个处理，各区区组内每一个小区随机安排一个处理，各区组内的随机独立进行；组内的随机独立进行；4.4.区组间的位置关系区组间的位置关系不同的区组可以设置在不同的地段上，而同一不同的区组可以设置在不同的地

44、段上，而同一区组内的各个小区必须设置在同一地段上。区组内的各个小区必须设置在同一地段上。2.2.小区的划分小区的划分小区数处理数；小区数处理数；2022-2-23【例如例如】假定有假定有A A、B B、C C、D D、E E五个处理，每个五个处理，每个处理重复处理重复3 3次，采用随机区组设计，则田间排列次，采用随机区组设计，则田间排列为：为：肥肥瘦瘦A AB BC CD DE EC CB BA AE ED DE EC CD DA AB B2022-2-23随机区组设计的主要优点随机区组设计的主要优点：设计简单，容易掌握。设计简单，容易掌握。符合试验设计的三条基本原则，能提供无偏符合试验设计的

45、三条基本原则，能提供无偏 的误差估计，并能有效地减少单向土壤肥力的误差估计，并能有效地减少单向土壤肥力 差异的影响，提高试验的精确度。差异的影响，提高试验的精确度。灵活性大，单因素、多因素试验都可应用。灵活性大，单因素、多因素试验都可应用。2022-2-23容易分析，如果由于某种偶然事故而损失容易分析，如果由于某种偶然事故而损失 某一处理或某一区组时，可以将该试验看某一处理或某一区组时，可以将该试验看 成本来就没有这个处理或区组，仍可进行成本来就没有这个处理或区组，仍可进行 分析。分析。对试验地的地形要求不严，平地或山地均对试验地的地形要求不严，平地或山地均 可采用，必要时不同区组可分散设置在

46、不可采用，必要时不同区组可分散设置在不 同地段上。同地段上。2022-2-23随机区组设计的主要缺点随机区组设计的主要缺点：只能控制一个方向的土壤差异，试验精只能控制一个方向的土壤差异，试验精 确度没有拉丁方设计高。确度没有拉丁方设计高。不允许处理数太多，如果处理数目不允许处理数太多，如果处理数目k k过大，过大， 区组内的环境变异就会增加，于是区组区组内的环境变异就会增加，于是区组 就会丧失局部控制的功能，使误差增大。就会丧失局部控制的功能，使误差增大。2022-2-23随机数字表的应用随机数字表的应用n完全随机设计和随机区组设计都需要将处理有机完全随机设计和随机区组设计都需要将处理有机排列

47、在试验单元内。排列在试验单元内。n试将试将1、2、3、4、5五个数字随机排列五个数字随机排列第一步第一步 在随机数字表（附表在随机数字表（附表1）中任意指定一行）中任意指定一行的某一数字；的某一数字；第二步第二步 从指定的数字开始往下，记录一行数字，从指定的数字开始往下，记录一行数字， 例如例如694720203640279212525769第三步第三步 将将0和大于和大于5以及重复的数字除掉以及重复的数字除掉得得423152022-2-23如果需要排列的处理数目超过如果需要排列的处理数目超过10如何处理？如何处理？n试排列试排列1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12第一步第一步

48、 在随机数字表中任意指定一行的某一数字；在随机数字表中任意指定一行的某一数字；第二步第二步 从指定的数字开始往下，记录一行数字，从指定的数字开始往下，记录一行数字， 例例如如694720203640279212525769第三步第三步 每次读二位，得：每次读二位，得：69 47 20 20 36 40 27 92第四步第四步 将将00，97，98，99去掉，剩余的数被除以去掉，剩余的数被除以12得余数，再把重复的数和得余数，再把重复的数和0去掉即得随机排列。去掉即得随机排列。Rand(); Randbetween(1,N) 随机区组在田间布置时，应考虑到试验精确度与随机区组在田间布置时，应考虑

49、到试验精确度与工作便利等方面，以前者为主。工作便利等方面，以前者为主。 在通常情况下，采用方形区组和狭长形小区能提在通常情况下，采用方形区组和狭长形小区能提高试验精确度。在有单向肥力梯度时，亦是如此，但高试验精确度。在有单向肥力梯度时，亦是如此，但必须注意使区组的划分与梯度垂直，而区组内小区长必须注意使区组的划分与梯度垂直，而区组内小区长的一边与梯度平行。这样既能提高试验精确度，同时的一边与梯度平行。这样既能提高试验精确度，同时亦能满足工作便利的要求。如处理数较多，为避免第亦能满足工作便利的要求。如处理数较多，为避免第一小区与最末小区距离过远，可将小区布置成两排。一小区与最末小区距离过远，可将

50、小区布置成两排。 742113173685487321645248875665328个品种个品种4 4个重复的随机区组排列个重复的随机区组排列 肥力梯肥力梯 3811071514961341611212516个品种个品种3个重复的随机区组，小区布置成两排个重复的随机区组，小区布置成两排2022-2-23（三）拉丁方设计（三）拉丁方设计 从行和列两个方向上排列成区组，而从行和列两个方向上排列成区组，而每一处理在每一行或列都只占有一个重每一处理在每一行或列都只占有一个重复，处理在各区组的排列是随机的。复，处理在各区组的排列是随机的。试验处理数试验处理数=横行单位组数横行单位组数=直列单位组数直列单

51、位组数=试验处理的重复数试验处理的重复数 2022-2-23n在对拉丁方设计试验结果进行统计分析时，由在对拉丁方设计试验结果进行统计分析时，由于能将横行、直列二个单位组间的变异从试验于能将横行、直列二个单位组间的变异从试验误差中分离出来，因而拉丁方设计的试验误差误差中分离出来，因而拉丁方设计的试验误差比随机单位组设计小，试验精确性比随机单位比随机单位组设计小，试验精确性比随机单位组设计高。组设计高。 2022-2-23CABEDEDCBADCEABABDCEBEADC 行区组行区组列列 区区 组组5X5 5X5 拉丁方拉丁方2022-2-23 选择标准方选择标准方CBADBADCADCBDCB

52、A【例如例如】设某一试验，有设某一试验，有4个处理，分别以个处理，分别以1、 2、3、4表示，试做拉丁方设计。表示，试做拉丁方设计。2022-2-23CBADBADCADCBDCBA将任何两横行或竖行对换可以派生出多个拉丁方将任何两横行或竖行对换可以派生出多个拉丁方CBDABACDADBCDCABCBADADCBBADCDCBA2022-2-23 列随机列随机用随机的方法得到随机数字用随机的方法得到随机数字2、4、1、3，按随机数字的顺序把标准方的列做相应按随机数字的顺序把标准方的列做相应的调整。的调整。CBADBADCADCBDCBABDCAACBDDBACCADB1 2 3 42 4 1

53、32022-2-23 行随机行随机用随机的方法得到随机数字用随机的方法得到随机数字3、2、4、1，把列随机得到的拉丁方把列随机得到的拉丁方，按随机数字进行按随机数字进行的调整，得到拉丁方的调整，得到拉丁方.CADBBDCADBACACBDBDCAACBDDBACCADB123432412022-2-23 处理随机处理随机将处理代号将处理代号1,2,3,41,2,3,4进行随机，若得随机进行随机，若得随机数字为数字为4 4、3 3、1 1、2 2，表示，表示A=4, B=3, C=1, A=4, B=3, C=1, D=2.D=2.将将4 4个处理代入，得到拉丁方个处理代入，得到拉丁方。1423

54、321423414132CADBBDCADBACACBD2022-2-23拉丁方设计的特点：拉丁方设计的特点：处理数处理数= =重复数重复数= =行区组数行区组数= =列区组数；列区组数；精确度高；精确度高；试验结果分析简便；试验结果分析简便；2022-2-23拉丁方设计的缺点：拉丁方设计的缺点：缺乏伸缩性缺乏伸缩性 缺乏随机区组设计的灵活性缺乏随机区组设计的灵活性 2022-2-23（四）裂区设计（四）裂区设计裂区设计是双因素试验的一种设计形式。在裂区设计是双因素试验的一种设计形式。在多因素试验中，如果处理组合不太多，而各个多因素试验中，如果处理组合不太多，而各个因素的效应等同重要时，采用随

55、机区组设计；因素的效应等同重要时，采用随机区组设计；如处理组合较多而又有一些特殊要求时，往往如处理组合较多而又有一些特殊要求时，往往采用裂区设计。采用裂区设计。2022-2-23n1. 将试验因素分为主、副处理；将试验因素分为主、副处理；n2. 在每个区组内，先按主处理水平数划分小在每个区组内，先按主处理水平数划分小区区主区，将主处理的各水平随机排列于主区，将主处理的各水平随机排列于各主区之中（同随机区组设计）；然后分别各主区之中（同随机区组设计）；然后分别在每一主区中按副处理的水平数划分小区在每一主区中按副处理的水平数划分小区副区（裂区），将副处理的各水平随机排副区（裂区），将副处理的各水平

56、随机排列于各副区中；列于各副区中；2022-2-233. 每一区组内的各主处理和每一主区中的各每一区组内的各主处理和每一主区中的各副处理的随机排列都是独立进行的；副处理的随机排列都是独立进行的；4. 同一区组各小区之间的非处理条件应一致，同一区组各小区之间的非处理条件应一致，区组之间允许有差异。区组之间允许有差异。 2022-2-23n例如，试作裂区设计例如，试作裂区设计n三次重复三次重复 、品种品种、施肥量施肥量水平水平因素因素2022-2-23哪个因素作主处理的决定标准哪个因素作主处理的决定标准1. 若一个因素的各个处理比另一因素需要更大的若一个因素的各个处理比另一因素需要更大的面积，则作

57、为主处理，排列在主区。如肥料、面积，则作为主处理，排列在主区。如肥料、灌溉等因素作为主处理，品种常作为副处理。灌溉等因素作为主处理，品种常作为副处理。2. 试验中某一因素的主效比另一因素的主效更重试验中某一因素的主效比另一因素的主效更重要而需要更高的精度时，将要求高的因素作为要而需要更高的精度时，将要求高的因素作为副处理，排列在副区。副处理，排列在副区。2022-2-23A1A2A3A3A1A2A2A3A1A1A2A3A3A1A2A2A3A1第一步第一步 划分主区划分主区(方法同随机区组设计方法同随机区组设计)第二步第二步 将各主区划分成与副处理数相等的副区将各主区划分成与副处理数相等的副区2

58、022-2-23n裂区试验田间排列图如下：A1B2A1B4A1B1A1B3A2B3A2B4A2B1A2B2A3B2A3B1A3B3A3B4A3B4A3B2A3B3A3B1A1B1A1B2A1B4A1B3A2B4A2B3A2B1A2B2A2B2A2B3A2B1A2B4A3B2A3B4A3B3A3B1A1B3A1B2A1B4A1B1A3B3A3B4A1B3A1B1A2B4A2B2A3B1A3B2A1B4A1B2A2B3A2B1A1B4A1B3A2B2A2B4A3B1A3B2A1B1A1B2A2B3A2B1A3B4A3B3A2B2A2B3A3B4A3B2A1B3A1B2A2B1A2B4A3B3A3B

59、1A1B4A1B12022-2-23n裂区法设计的特点：裂区法设计的特点： 1.就主处理而言，每个区组为一个单因素随机就主处理而言，每个区组为一个单因素随机区组；而每一主区又是副处理的一个随机排列。区组；而每一主区又是副处理的一个随机排列。2.主、副处理相比较而言，主处理的效应估计主、副处理相比较而言，主处理的效应估计精度较低，副处理的效应估计精度较高。精度较低，副处理的效应估计精度较高。 2022-2-23应用裂区法的几种情况：应用裂区法的几种情况：1.各因素对土地面积要求不同的试验；各因素对土地面积要求不同的试验；2.各因素对精度要求不同的试验；各因素对精度要求不同的试验；2022-2-2

60、3三、正交设计三、正交设计正交设计是利用正交表来安排与分析多因素试正交设计是利用正交表来安排与分析多因素试验的一种设计方法。它利用从试验的全部水平组验的一种设计方法。它利用从试验的全部水平组合中，挑选部分有代表性的水平组合进行试验，合中，挑选部分有代表性的水平组合进行试验，通过对这部分试验结果的分析了解全面试验的情通过对这部分试验结果的分析了解全面试验的情况，找出最优的水平组合。况，找出最优的水平组合。2022-2-232022-2-232022-2-23正交设计方法正交设计方法 在进行饲料配方试验中，考察在进行饲料配方试验中，考察A、B、C 3个因素，每个因素，每个因素都有个因素都有3个水平