第十章 试验设计及其统计分析

第十章试验设计及其统计分析生物学是一门实验性科学。收集资料，确定课题制订方案，可行性分析进行实验，得出结论

物质条件，技术方法

仪器设备的精度要求

制订方案数据分析实验技术123学习目标

掌握：试验设计的基本原理；对比设计、随机区组设计、裂区设计、正交设计4种常用的试验设计及其统计方法。熟悉：不同试验设计的适用情况。第一节第二节第四节试验设计的基本原理裂区设计及其统计分析试验设计及其统计分析第五节统计设计及其统计分析对比设计及其统计分析第三节随机区组设计及其统计分析第一节：试验设计的基本原理一、试验设计的意义二、生物学试验的基本要求三、试验设计的基本要素四、试验误差及其控制途径五、试验设计的基本原则一、试验设计的意义课题的名称试验目的研究依据、内容试验方案试验单位的选取试验记录项目和要求试验结果的分析方法经济或社会效益分析已备条件尚缺少的条件参加研究人员试验时间、地点成果形式学术论文撰写试验单位的重复数进度安排、经费预算研究的预期效果试验单位的分组试验单位的选取试验单位的重复数试验单位的分组广义狭义节省人力、物力、财力和时间减少试验误差，提高试验的精确度，取得真实的试验资料，为统计分析得出正确的判断和结构打下基础。12二、生物学试验的基本要求试验目的明确试验条件有代表性试验结果可靠试验结果能够重演严格要求试验的正确执行和试验条件的代表性；注意试验的环节，全面掌握试验的条件，详实的试验记载考虑季节变异的特点，克服年份、地点环境条件的差异在相同的条件下，再进行试验或实践，应能重复获得与原试验结果相类似的结果。123试验结果重演重演性基本要素处理因素受试对象处理效应三、试验设计的基本要素处理（因素）概念

对受试对象给予的某种外部干预（或措施）特点

人为设置单因素处理多因素处理处理因素实验中注意主要因素控制非处理因素处理因素标准化123受试对象处理因素的客体，即根据研究目的而确定的观测总体。必须对其具体条件做出严格规定，保证其同质性。处理效应处理因素作用于受试对象的反应误差效应试验效应？研究结果的最终体现12

试验误差的概念来源控制途径表示方法四、试验误差及其控制途径处理的真实效应不能完全一致的其他因素的偶然影响处理效应误差效应试验效应观测值使观测值偏离试验处理真值的偶然影响称为试验误差或误差(error)。试验材料固有的差异试验条件不一致操作技术不一致偶然性因素的影响疏忽大意造成（二）试验误差的来源绝对误差观测值与真值之差相对误差绝对误差与真值之比平均值±标准差（三）试验误差的表示保证实验材料的均一性及实验环境的稳定性改进操作管理制度，使之标准化消除系统误差精心选择试验单位采用合理的试验设计（四）试验误差的控制随机重复局部控制无偏估计误差降低误差估计误差统计推断提高精确性三原则作用五、试验设计的基本原则第二节：对比设计对比法：适用于单因素试验。简单对比设计邻比设计只有一个CK每一个处理相邻都有一个CK动物试验中称为配对试验设计。把窝别、性别相同、年龄、体重相近的两个动物配成一对，然后用随机的方法将每对的两头动物分别安排到两组中。动物试验中称为配对试验设计。同一对动物之间差异要尽量小些，不同对之间的动物可以有差异。也可进行同一只动物前后两次进行不同的处理，对处理前后的结果进行比较。对比法试验，由于为顺序排列，不能正确估计出无偏的试验误差，因而试验结果不能采用方差分析的方法进行显著性检验。一般采用百分比法。某处理总和数对邻近CK的％＝邻近CK总和数第三节：随机区组设计(randomizedblockdesign)随机区组设计是根据局部控制和随机原理进行的，将试验单位按性质不同分成与重复数一样多的组，使区组内环境差异最小而区组间环境差异最大，每个区组均包括各处理的一个小区。区组内各处理随机排列，各区组独立随机排列。随机区组设计的优点是每个区组内的受试对象有较好的同质性，因此组间均衡性也较好。比完全随机设计减少了误差，因而更容易察觉处理组间的差别，提高了实验效率。单因素随机区组试验设计的统计分析是将区组看成一个试验因素，与试验因素一起作方差分析，方法与双因素无重复观测值的方差分析相似，主要做区组间、处理间和试验误差三方面的方差分析。双因素随机区组试验设计的统计分析相对较复杂，主要做区组间、A因素、B因素、AB交互作用和试验误差几方面的方差分析。第四节：裂区设计裂区设计是多因素试验的一种形式。裂区设计是先将每一区按第一因素的处理数划分为小区，称为主区（整区），在主区里随机安排主处理。在主区内引进第二个因素的各个处理（副处理），就是主处理的小区内分设与副处理相等的更小的小区，称为副区（裂区），在副区里随机排列副处理。在一个因素的各处理比另一个因素的各处理需要更大区域时需要较大区域的因素作为主处理，设在主区需要较小区域的因素作为副处理，设在副区使用范围试验中某一因素的主效比另一因素的主效更为重要，而且要求的精度较高将要求精度较高的因素作为副处理，另一因素作为主处理。根据以往的研究，知道某些因素的效应比另一些因素的效应更大时也适于采用裂区设计将可能表现较大差异的因素作为主处理试验设计需要临时改动再加入一个试验因素可在原设计中的小区（主区）中再划分小区（副区），增加一个试验因素，就成了裂区设计。

A1A2A3AaB1B2B3…BbB1B2B3…BbB1B2B3…BbB1B2B3…Bb

A1A2A3AaB1B2B3…BbB1B2B3…BbB1B2B3…BbB1B2B3…BbA因素a个水平B因素b个水平r个区组rab观测值主区部分副区部分区组A误差a总变异BA×B误差b总变异r-1a-1(r-1)(a-1)ra-1b-1(a-1)(b-1)a(r-1)(b-1)rab-1变异来源自由度第五节：正交设计正交试验的基本特点：用部分试验来代替全面试验，通过对部分试验结果的分析，了解全面试验的情况。正交表是一种特别的表格，是正交设计的基本工具。我们只介绍它的记号、特点和使用方法。正交表的记号及含义记号及含义正交表的列数（最多能安排的因素个数，包括交互作用、误差等）正交表的行数（需要做的试验次数）各因素的水平数（各因素的水平数相等）q正交表的代号如表示？表示各因素的水平数为2，做8次试验，最多考虑7个因素（含交互作用）的正交表。正交表的特点1、正交表中任意一列中，不同的数字出现的次数相等；表示：在试验安排中，所挑选出来的水平组合是均匀分布