田间试验的设计与实施

关于田间试验的设计与实施12

试验是指在人为控制条件下进行的实践活动，利用生物本身做指示者，以研究有关问题，由生物作出回答。第2页,共65页，2024年2月25日，星期天3

试验的内容：

简单的品种试验简单的栽培与饲养管理试验品种与管理相结合的试验

试验的任务：解决生产中急需解决的问题解决科学问题第3页,共65页，2024年2月25日，星期天4

试验的方式田间试验实验室试验盆栽试验温室试验利用人工气候室进行的试验等第4页,共65页，2024年2月25日，星期天5第一节田间试验一、田间试验的特点与要求田间试验的复杂性田间试验的地区性田间试验周期长、具有季节性存在试验误差特点：第5页,共65页，2024年2月25日，星期天6要求：

■试验的目的要明确■试验要有代表性■试验的结果要正确■试验结果要能够重复

准确度(accuracy)精确度(precision)第6页,共65页，2024年2月25日，星期天7对田间试验而言，土壤差异是最主要最经常的误差来源。田间试验的设计主要是针对控制土壤差异而展开的。第7页,共65页，2024年2月25日，星期天8目前控制土壤差异的措施：

合适的试验地采用适当的小区技术良好的试验设计和相应的统计分析方法第8页,共65页，2024年2月25日，星期天9

二、土壤差异与试验地的选择

1.土壤差异的表现斑块差异2.土壤差异的估测空白试验梯度差异目测第9页,共65页，2024年2月25日，星期天10

3、试验地的选择与培养有代表性；土壤质地均匀，肥力一致；有土地利用的历史记录；地势平整；位置适当；进行空白试验；采用轮换制；第10页,共65页，2024年2月25日，星期天11三、田间试验设计的基本原则指整个试验研究课题的设计，包括确定试验处理的方案，小区技术，以及其相应的资料收集整理和统计分析的方法等。专指小区技术，特别是重复区和试验小区的排列方法。有效控制土壤差异，降低试验误差田间试验设计第11页,共65页，2024年2月25日，星期天12田间试验的基本原则(1)重复（replication）

估计试验误差

降低试验误差

田间试验的重复次数是指试验中同一个处理所种植的小区数。重复的作用：

每一个处理至少要有两次重复。第12页,共65页，2024年2月25日，星期天13(2)随机排列（randomassortment）

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。随机的作用

获得无偏的试验误差估计值第13页,共65页，2024年2月25日，星期天14(3)局部控制（localcontrol）

局部控制就是分范围分地段控制非处理因素，使其对各处理的影响趋于最大程度的一致。

每一区组再按试验处理数目划分小区（plot），一个小区随机安排一个处理。实施：

将整个试验环境分成若干个最为一致的小环境，称为区组（block）。第14页,共65页，2024年2月25日，星期天15土壤肥力梯度方向肥瘦区组1区组2区组3第15页,共65页，2024年2月25日，星期天16重复随机排列局部控制无偏估计误差有效降低误差第16页,共65页，2024年2月25日，星期天17四、控制土壤差异的小区技术1.小区面积在田间试验中，安排一个处理的小块地段称为试验小区（plot）。第17页,共65页，2024年2月25日，星期天182.小区的形状和方向

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。

小区的形状有长方形和正方形两种；第18页,共65页，2024年2月25日，星期天193.重复次数100806040200020406080100120重复次数平均数的误差

试验设置重复次数越多，试验误差越小。但在实际运用时，并非重复越多越好。第19页,共65页，2024年2月25日，星期天204.设置对照区作为试验中处理间比较标准的处理称做对照（check）。设置对照的目的：

在田间对各处理进行比较时，有利于作为衡量品种或处理优劣的标准；

利用对照区估计和矫正试验地的土壤差异；第20页,共65页，2024年2月25日，星期天215.设置保护行试验地和试验小区四周种植的不计产区域称为保护行（guardrow）。保护行的作用：

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的特殊环境的影响，即减少边际效应；第21页,共65页，2024年2月25日，星期天226.重复区(区组)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）。

重复区可排成一排，也可排成两排或多排

第22页,共65页，2024年2月25日，星期天23

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重复区之间。

区组间的差异大，并不增大试验误差；而区组内的差异小，却能有效的减少误差，因而可提高试验的精确度。第23页,共65页，2024年2月25日，星期天24小区在各重复内的排列方式有：随机排列：

各小区在各重复内的位置完全随机决定顺序排列：

将小区在个重复内按照同一次序排列；第24页,共65页，2024年2月25日，星期天25ABCDDCBAACDBBDAC第25页,共65页，2024年2月25日，星期天26第二节常用田间试验设计方法一、顺序排列设计法1.对比设计每隔2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。第26页,共65页，2024年2月25日，星期天275ck43ck21ckck12ck34ck51ck23ck45ckⅠⅡⅢ第27页,共65页，2024年2月25日，星期天285ck12ck34ck1ck23ck45ck4ck51ck23ckⅠⅡⅢ第28页,共65页，2024年2月25日，星期天292.间比设计在一条地上，排列的第一个小区和最末尾的小区一定是对照区，每两个对照区之间排列相同数目的处理小区。第29页,共65页，2024年2月25日，星期天30ck1234ck5678ckck8765ck4321ckck1234ck5678ck

方案1ⅠⅡⅢ8个处理3次重复的间比设计第30页,共65页，2024年2月25日，星期天31ck1234ck5678ck1234ckck8765ck4321ck8765ckⅠⅡⅢ

方案28个处理3次重复的间比设计第31页,共65页，2024年2月25日，星期天32二、随机排列设计法（一）完全随机设计完全随机随机区组拉丁方设计裂区设计单因素试验多因素试验多因素试验第32页,共65页，2024年2月25日，星期天33【例如】假定有A、B、C、D四个处理，每个处理重复3次，采用完全随机设计，则田间排列为：ABCDACCBDBDA第33页,共65页，2024年2月25日，星期天34

广泛应用于环境变异较小的盆栽试验、温室试验和实验室试验，而在田间试验中很少应用。

完全随机设计是将具有n次重复的k个处理完全随机的布置到各个试验单元中去的试验方法。

重复和随机第34页,共65页，2024年2月25日，星期天35（二）随机区组设计

按照局部控制的原则，将整个试验地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。第35页,共65页，2024年2月25日，星期天36实施步骤：1.划分区组

区组数＝重复数；

区组的走向与土壤肥力梯度相垂直；区组内的差异尽可能的小，区组间的差异尽可能的大。第36页,共65页，2024年2月25日，星期天37

小区的长边与土壤肥力梯度平行；3.处理的设置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；4.区组的设置不同的区组可以设置在不同的地段上，而同一区组内的各个小区必须设置在同一地段上。2.小区的划分

小区数＝处理数；第37页,共65页，2024年2月25日，星期天38【例如】假定有A、B、C、D、E五个处理，每个处理重复3次，采用随机完全区组设计，则田间排列为：肥瘦ⅠⅡⅢABCDECBAEDECDAB第38页,共65页，2024年2月25日，星期天39随机区组设计的主要优点：①设计简单，容易掌握。③符合试验设计的三条基本原则，能提供无偏的误差估计，并能有效地减少单向土壤肥力差异的影响，提高试验的精确度。②灵活性大，单因素、多因素试验都可应用。第39页,共65页，2024年2月25日，星期天40⑤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，可以将该试验看成本来就没有这个处理或区组，仍可进行分析。④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不同地段上。第40页,共65页，2024年2月25日，星期天41随机区组设计的主要缺点：②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。①不允许处理数太多，如果处理数目k过大，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。第41页,共65页，2024年2月25日，星期天42（三）拉丁方设计从行和列两个方向上排列成区组或重复，而每一处理在每一行或列都只占有一个小区，处理在各区组的排列是随机的。第42页,共65页，2024年2月25日，星期天43CDAEBECDBABAECDABCDEDEBAC→→→→→↓↓↓↓↓行区组列区组5X5拉丁方第43页,共65页，2024年2月25日，星期天44①选择标准方ABCDBCDACDABDABC【例如】设某一试验，有4个处理，分别以1、

2、3、4表示，试做拉丁方设计。Ⅰ第44页,共65页，2024年2月25日，星期天45②列随机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的调整。ABCDBCDACDABDABCBDACCABDDBCAACDBⅠⅡ第45页,共65页，2024年2月25日，星期天46③行随机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Ⅱ

，按随机数字进行的调整，得到拉丁方Ⅲ.DBCACABDACDBBDACBDACCABDDBCAACDBⅢⅡ第46页,共65页，2024年2月25日，星期天47④处理随机将处理代号1,2,3,4进行随机，若得随机数字为4、3、1、2，表示A=4,B=3,C=1,D=2.将4个处理代入，得到拉丁方Ⅳ。2314143241233241DBCACABDACDBBDACⅣⅢ第47页,共65页，2024年2月25日，星期天48拉丁方设计的特点：处理数=重复数=行区组数=列区组数；精确度高；试验结果分析简便；第48页,共65页，2024年2月25日，星期天49拉丁方设计的缺点：

缺乏伸缩性处理数=重复数；

缺乏随机区组设计的灵活性这种试验设计，不能将一行或一列分开设置；对中部小区的观察记载和田间管理不方便。第49页,共65页，2024年2月25日，星期天50（四）裂区设计

先按第一个因素设置各个处理（主处理）的小区；

然后在这主处理的小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数目相等的更小的小区。

主处理所分的小区称为主区（整区），主区内各副处理所分的小区称为副区（裂区）。第50页,共65页，2024年2月25日，星期天51【例如】主因素A有A1、A2、A3三个水平;副因素B有B1、B2两个水平;4次重复,裂区设计.第51页,共65页，2024年2月25日，星期天52A1A2A3A2A1A3A3A2A1A2A1A3

B1B2B2B1B1B2B1B2B2B1B1B2B1B2B1B2B2B1B2B1B2B1B2B1第52页,共65页，2024年2月25日，星期天A1B3A1B2A3B1A3B2A2B4A2B3A1B1A1B4A3B3A3B4A2B1A2B2A3B1A3B3A2B4A2B3A1B2A1B3A3B4A3B2A2B1A2B2A1B4A1B1

Ⅰ【例如】

A为主因素，有A1、A2、A3三个水平；

B为副因素，有B1、B2、B3、B4四个水平；

2次重复;裂区设计如下:Ⅱ第53页,共65页，2024年2月25日，星期天54裂区设计在小区的排列方式上可有变化，主处理和副处理均可排列成拉丁方或随机区组；副区的比较比主区更为精确；第54页,共65页，2024年2月25日，星期天55通常在下列几种情况下，宜采用裂区设计：一个因素的各个处理比另一个因素的处理可能需要更大的面积时；试验中某一因素的主效比另一因素的主效更为重要，而要求更精确的比较，或者是两个因素的交互作用比其主效是更为重要的研究对象时；根据以往的研究，得知某些因素的效应比另一因素的效应更大时，宜采用裂区设计，将可能表现较大差异的因素作为主处理。第55页,共65页，2024年2月25日，星期天56第三节试验方案一、试验方案根据试验目的与要求所拟订的进行比较的一组试验处理的总称。第56页,共65页，2024年2月25日，星期天57单因素试验方案是各个水平的总称；【例如】有一氮肥施用量试验，共设亩施纯氮0kg，2kg，4kg，6kg四个水平，这四个水平就是四个处理，四个处理的总合就是试验方案。

第57页,共65页，2024年2月25日，星期天58多因素试验方案是多个因素水平组合的总称；【例如】进行甲、乙、丙三个品种与高、中、低三种施肥量的两因素试验，共有甲高、甲中、甲低;

乙高、乙中、乙低;

丙高、丙中、丙低;

这9个水平组合就是该试验的试验方案。

第58页,共65页，2024年2月25日，星期天59

多因素试验方案根据处理的数目和均衡性，又可分为完全方案、不均衡方案和均衡不完全方案三种:(1)完全方案

是多因素试验最简单的一种设计方案，即每一个试验因素的每个水平要相互组合，所有因素处于完全平等的地位第59页,共65页，2024年2月25日，星期天60【例如】研究氮、磷、钾肥肥效的试验，包括N，P，K三个因素，每个因素又分为施与不施两个水平。所以，处理数为2×2×2＝8个。其试验方案如下：处理1O(CK)处理5NP处理2N处理6