第二章試驗(yàn)誤差與試驗(yàn)小區(qū)設(shè)計(jì)/知識(shí)目標(biāo)：I?掌握試驗(yàn)誤差概念；I?掌握田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則；1?掌握田間試驗(yàn)小區(qū)的排列方法；I技能目標(biāo)：I?學(xué)會(huì)利用試驗(yàn)設(shè)計(jì)原則控制試驗(yàn)誤差;，?掌握小區(qū)技術(shù)；試驗(yàn)誤差（error）是影響試驗(yàn)結(jié)果精確性的一個(gè)主要原因，它與田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)有很大關(guān)系。田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)，廣義理解是指整個(gè)試驗(yàn)課題的設(shè)計(jì)，包括試驗(yàn)方案的確定、小區(qū)技術(shù)、相應(yīng)的資料搜集整理和統(tǒng)計(jì)分析方法等；狹義理解是指小區(qū)技術(shù)，特別是重復(fù)和試驗(yàn)小區(qū)的排列方法。第一節(jié)試驗(yàn)誤差來源與控制田間試驗(yàn)的條件是復(fù)雜的，因?yàn)槭芎芏嗖荒芡耆刂频淖匀灰蛩氐挠绊?，所以在進(jìn)行田間試驗(yàn)時(shí)，要講究設(shè)計(jì)方法和對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行正確統(tǒng)計(jì)分析，以便使試驗(yàn)得出準(zhǔn)確的結(jié)果并作出正確的判斷。一、試驗(yàn)誤差概念在田間試驗(yàn)中，試驗(yàn)處理有其真實(shí)效應(yīng)，但總是受到許多非處理因素的干擾和影響，使試驗(yàn)處理的真實(shí)效應(yīng)不能完全地反映出來。這樣，從田間試驗(yàn)得到的所有觀察值，既包含處理的真實(shí)效應(yīng)，又包含許多其他因素的偶然影響。這種因非處理因素的偶然干擾和影響，而造成的試驗(yàn)結(jié)果與真值的偏差，稱為試驗(yàn)誤差或誤差。試驗(yàn)誤差是衡量試驗(yàn)精確度的依據(jù)，誤差小表示精確度高，誤差大則精確度低。圖2-1以打靶的情況來比喻準(zhǔn)確性和精確性。以中心為理論真值，a表示5槍集中在中心，準(zhǔn)而集中，具有最佳的準(zhǔn)確性和精確性，說明試驗(yàn)誤差最?。籦表示5槍偏離中心有系統(tǒng)偏差但很集中，準(zhǔn)確性差，而精確性甚佳；c表示5槍既打不到中心，又很分散，準(zhǔn)確性和精確性均很差；d表示5槍很分散，但能圍繞中心打，平均起來有一定準(zhǔn)確性，但精確性很差。abcd圖abcd顯然，只有試驗(yàn)誤差小才能正確而可靠評(píng)定處理間差異。田間試驗(yàn)特點(diǎn)在于注意到試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析的密切關(guān)系，即運(yùn)用統(tǒng)計(jì)原理指導(dǎo)田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)以降低試驗(yàn)誤差，又用統(tǒng)計(jì)方法處理試驗(yàn)結(jié)果，以合理地估計(jì)試驗(yàn)誤差，從而提高田間試驗(yàn)的精確性。自根據(jù)誤差的性質(zhì)和產(chǎn)生的原因，應(yīng)將誤差、產(chǎn)生差異原因金鳥分成幾類。？不論進(jìn)行哪種田間試驗(yàn)，其目的都是通過鑒定比較的方法，選出增產(chǎn)效果最好的優(yōu)良品種或者栽培技術(shù)措施。因此就要求試驗(yàn)所設(shè)的各個(gè)處理之間都有不同的差異，有的表現(xiàn)在產(chǎn)量上，有的表現(xiàn)在品質(zhì)好壞上，有的表現(xiàn)在植株的高矮、莖稈粗細(xì)、抗病性、抗倒性、生育期等各種形態(tài)特征和生理特性上。但這些差異并不一定都是由處理不同所造成的，它們來源多種多樣，從田間試驗(yàn)結(jié)果分析來看，造成各處理間差異的原因可大致分成以下兩方面：處理間差異生產(chǎn)能力本質(zhì)上有高低之差。例如，雜交玉米、高粱及水稻品種一般都有明顯的雜種優(yōu)勢(shì)，比原來的常規(guī)品種產(chǎn)量高；在缺磷的土壤上，施用磷肥比不施肥明顯增產(chǎn)。這就說明雜交品種和常規(guī)品種之間，施磷肥和不施磷肥之間的產(chǎn)量有本質(zhì)上的差異。試驗(yàn)誤差試驗(yàn)誤差就是由于受到各種非處理因素的偶然影響，包括土壤、小氣候、田間作業(yè)質(zhì)量、病蟲害程度、試驗(yàn)材料本身、人的目視誤差等各種因素的不同，給試驗(yàn)結(jié)果造成不同程度的干擾性差異。三、試驗(yàn)誤差的來源由于田間試驗(yàn)的對(duì)象是活體，而又是在外界環(huán)境條件下進(jìn)行的，外界環(huán)境條件復(fù)雜而又變化多端。因此誤差是不可避免的，只能降低，不能消除。田間試驗(yàn)研究的核心是提高試驗(yàn)的精確度，即降低試驗(yàn)誤差。要有效降低試驗(yàn)誤差，就應(yīng)了解試驗(yàn)誤差的來源。試驗(yàn)地土壤肥力差異土壤肥力差異是田間試驗(yàn)誤差的最主要來源，因土壤形成過程中各種成土因子變異和長期的耕作過程中各種農(nóng)事操作等不均一所造成。表現(xiàn)為具有方向性肥力梯度差異變化和斑塊狀的無規(guī)律性差異變化。試驗(yàn)材料固有的差異試驗(yàn)材料差異主要包括供試種子不一致或基因型不純合、秧苗樹苗大小不一、供試肥料或農(nóng)藥等不均勻性。試驗(yàn)操作管理措施的差異播種、移栽、施肥、澆灌、中耕除草、病蟲害防治等農(nóng)事操作管理措施的不一致，以及對(duì)一些性狀進(jìn)行觀察和測定時(shí)，各處理的觀察測定時(shí)間、標(biāo)準(zhǔn)、人員和所用工具或儀器等不能完全一致所造成的。偶然性因素引起的差異試驗(yàn)過程中一些無法預(yù)見的原因，如病蟲草危害、鳥獸侵襲、人畜踐踏、狂風(fēng)冰雹等對(duì)試驗(yàn)不同小區(qū)的危害程度的不一致。試驗(yàn)誤差與試驗(yàn)中發(fā)生的人為差錯(cuò)是完全不同的，在試驗(yàn)過程中決不允許發(fā)生人為差錯(cuò)，只要工作仔細(xì)嚴(yán)密，人為差錯(cuò)是完全可以避免的。四、試驗(yàn)誤差控制途徑針對(duì)試驗(yàn)誤差來源采取相應(yīng)的措施，使誤差降低到最小限度，來提高試驗(yàn)的精確性。（一）選擇同質(zhì)一致的試驗(yàn)材料必須嚴(yán)格要求試驗(yàn)材料的基因型要同質(zhì)一致，盡量選用均勻一致的試驗(yàn)材料，不一致的試驗(yàn)材料可分級(jí)、分重復(fù)使用或充分混合均勻后再使用。（二）改進(jìn)操作和管理技術(shù)，使之標(biāo)準(zhǔn)化操作要仔細(xì)，一絲不茍，各種操作盡可能做到完全一樣。另外，一切管理操作、觀察測量和數(shù)據(jù)收集都應(yīng)以區(qū)組為單位進(jìn)行控制，減少可能發(fā)生的差異。這就是我們后面要討論的“局部控制”原理。（三）控制外界主要因素引起的差異試驗(yàn)過程中引起差異的外界因素中，土壤差異是最主要的又是最難控制的。通常采用以下三種措施：1、正確選擇和培養(yǎng)試驗(yàn)地；2、采用合理的小區(qū)技術(shù)；3、應(yīng)用最佳的試驗(yàn)設(shè)計(jì)和相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)分析。五、正確選擇培養(yǎng)試驗(yàn)地正確選擇試驗(yàn)地是使土壤差異減少到最小限度的一項(xiàng)重要措施，對(duì)提高試驗(yàn)精確度有重要作用，一般應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：試驗(yàn)地要有代表性要使田間試驗(yàn)具有代表性，首先試驗(yàn)地要有代表性，即試驗(yàn)地的土壤類型、氣候條件、土壤肥力、栽培管理水平等應(yīng)能代表將來推廣地區(qū)的自然條件和農(nóng)業(yè)條件，以便使試驗(yàn)結(jié)果能在該地區(qū)推廣應(yīng)用。試驗(yàn)地肥力要比較均勻一致這可以通過觀察前茬作物生長的整齊度來判斷，凡最近做過試驗(yàn)的田塊一般不宜選作試驗(yàn)地。試驗(yàn)地肥力均勻是提高試驗(yàn)精確性的首要條件，肥力差異會(huì)掩蓋處理效應(yīng)，甚至出現(xiàn)假象。試驗(yàn)地不同部位的表土、底土、地下水位、耕種歷史等要力求一致。一般有較嚴(yán)重斑塊狀肥力差異的田塊，最好不選為試驗(yàn)地。一般應(yīng)在做試驗(yàn)前先進(jìn)行一次或多次勻地種植。試驗(yàn)地地勢(shì)要平坦水田應(yīng)嚴(yán)格要求田塊平坦，以防灌水深淺不一而影響作物生長。旱作或果樹、蔬菜等應(yīng)盡量選擇地勢(shì)平坦地塊，如果必須在坡地進(jìn)行試驗(yàn)，可選擇局部肥力相對(duì)比較一致的地段。在坡地上做試驗(yàn)時(shí)要特別注意小區(qū)的排列，務(wù)使同一重復(fù)的各小區(qū)設(shè)置在同一等高線上，以便試驗(yàn)時(shí)能局部控制。試驗(yàn)地位置要適當(dāng)試驗(yàn)地要盡量避開樹木、建筑物、池塘、肥坑、道路等，以免造成土壤肥力和氣候條件的不一致。試驗(yàn)地還要注意家禽、家畜危害，最好離居民點(diǎn)和畜舍遠(yuǎn)些。試驗(yàn)地要有足夠面積和適宜的形狀盡量要保證試驗(yàn)地的面積和形狀能夠合理安排整個(gè)試驗(yàn)。試驗(yàn)地要有土地利用歷史記錄這樣可通過試驗(yàn)小區(qū)技術(shù)的妥善設(shè)置和排列作適當(dāng)補(bǔ)救，有利于提高試驗(yàn)精確性。試驗(yàn)地要?jiǎng)虻夭シN某些要求嚴(yán)格的試驗(yàn)，在試驗(yàn)地選定后，正式試驗(yàn)前先要進(jìn)行1?3年勻地播種。在整個(gè)試驗(yàn)地上種植單一品種作物，用同樣的栽培管理措施，多采用種植密植作物。長期定位試驗(yàn)在勻地播種基礎(chǔ)上還要作空白試驗(yàn)。試驗(yàn)地要合理輪作試驗(yàn)地采用輪換制，使每年的試驗(yàn)?zāi)茉O(shè)置在較均勻的地塊上。第二節(jié)田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)基本原則田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)主要目的是減少試驗(yàn)誤差，提高試驗(yàn)精確度，使研究人員能從試驗(yàn)結(jié)果中獲得正確的觀測值，對(duì)試驗(yàn)誤差進(jìn)行正確的估計(jì)。為達(dá)此目的，田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下三條基本原則。一、設(shè)置重復(fù)在田間試驗(yàn)中，同一種處理種植的小區(qū)數(shù)即為重復(fù)（replication）次數(shù)。如每種處理種植了一個(gè)小區(qū)，則稱為一次重復(fù)；如每種處理種植了兩個(gè)小區(qū)，則稱為二次重復(fù)。其中每一個(gè)小區(qū)稱為一個(gè)試驗(yàn)單位（或稱試驗(yàn)單元）。重復(fù)最主要的作用是估計(jì)試驗(yàn)誤差。試驗(yàn)誤差是客觀存在的，我們只能通過同一處理不同試驗(yàn)單位間的差異來估計(jì)。如果每一處理只有一個(gè)試驗(yàn)單位（即同一處理只有一個(gè)觀測值），那么同一處理內(nèi)的差異則無法表現(xiàn)和獲取，誤差也就無法估計(jì)。設(shè)置重復(fù)的另一個(gè)主要作用是降低試驗(yàn)誤差，從而提高試驗(yàn)的精確度。已經(jīng)證明試驗(yàn)誤差與重復(fù)次數(shù)成反比，因此重復(fù)多，則試驗(yàn)誤差小。有四次重復(fù)的試驗(yàn)，其誤差僅是只有一次重復(fù)的同類試驗(yàn)的一半。但重復(fù)太多不易管理。因此不同試驗(yàn)重復(fù)次數(shù)的多少還要根據(jù)具體情況來確定。二、隨機(jī)排列隨機(jī)排列（randomassortment）是指每次重復(fù)中的每個(gè)處理都有同等的機(jī)會(huì)被安排在任何一個(gè)試驗(yàn)小區(qū)上，而不帶有任何的主觀成見。設(shè)置重復(fù)可以為誤差的估計(jì)提供條件，但是要想獲得無偏的試驗(yàn)誤差估計(jì)值，則要求我們對(duì)各個(gè)處理做到隨機(jī)排列。因此隨機(jī)排列與設(shè)置重復(fù)相結(jié)合，就能夠提供無偏的試驗(yàn)誤差估計(jì)值。進(jìn)行隨機(jī)排列，可以采用抽簽法、計(jì)算機(jī)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)字或利用隨機(jī)數(shù)字表（附表1）。隨機(jī)數(shù)字表的用法將在后面介紹。三、局部控制在田間試驗(yàn)中，要將所有的非處理因素控制得均衡一致是很難做到的。但我們可以進(jìn)行局部控制（localcontrol），即將整個(gè)試驗(yàn)環(huán)境劃分成若干個(gè)相對(duì)最為一致的小環(huán)境（稱為區(qū)組或重復(fù)），再在每個(gè)小環(huán)境內(nèi)分別設(shè)置一套完整的處理。由于在較小地段內(nèi)試驗(yàn)環(huán)境條件等非處理因素較易控制。因此便可以在整個(gè)試驗(yàn)環(huán)境中分范圍分地段地控制土壤差異等非處理因素。如果試驗(yàn)地有較為明顯的土壤差異，最好按肥力梯度劃分區(qū)組，使區(qū)組內(nèi)相對(duì)均勻一致，每一區(qū)組再按處理數(shù)目劃分小區(qū)。這樣，能影響試驗(yàn)誤差的只限于區(qū)組內(nèi)較小地段細(xì)微的土壤差異，而與增加重復(fù)擴(kuò)大試驗(yàn)面積所增大的土壤差異無關(guān)。這種布置就是田間試驗(yàn)的“局部控制”原則。綜上所述，一個(gè)好的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，必須根據(jù)設(shè)置重復(fù)、隨機(jī)排列、局部控制這三個(gè)基本原則合理周密地做出安排。只有這樣，我們才能在試驗(yàn)中得到最小的試驗(yàn)誤差，獲得真實(shí)的處理效應(yīng)和無偏的試驗(yàn)誤差估計(jì)。田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)三個(gè)基本原則的關(guān)系及作用見圖2-2。圖2-2試驗(yàn)設(shè)計(jì)的三原則作用與關(guān)系示意圖由Fisher于20世紀(jì)20年代創(chuàng)立的田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)可以大大的提高田間試驗(yàn)的效率。隨機(jī)\排列的試驗(yàn)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)有合理的試驗(yàn)誤差估計(jì)，以便通過試驗(yàn)的表面效應(yīng)與試驗(yàn)誤差相比4、資料\%，較后作出推論，常用于精確度要求較高的試驗(yàn)。順序排列的試驗(yàn)設(shè)計(jì)著重在使試驗(yàn)實(shí)施尸匕頊《比較方便，常用在處理數(shù)量大、精確度要求不高、不需作統(tǒng)計(jì)推斷的早期試驗(yàn)或預(yù)備試第三節(jié)田間試驗(yàn)小區(qū)技術(shù)在田間試驗(yàn)中，安排一個(gè)處理的小塊地段就是試驗(yàn)小區(qū)，簡稱小區(qū)（plot）。小區(qū)是田間試驗(yàn)的實(shí)施單位。因此小區(qū)排列的合理與否對(duì)于提高試驗(yàn)的精確度、控制試驗(yàn)誤差有著重要的作用。一、試驗(yàn)小區(qū)面積在田間試驗(yàn)中，試驗(yàn)小區(qū)的面積是不固定的，有時(shí)較大，有時(shí)很小。通常較大面積小區(qū)能更全面包含試驗(yàn)環(huán)境的復(fù)雜性，而小區(qū)面積太小則有可能恰好落在較肥或較瘦的斑塊型地段使得小區(qū)誤差增大。因此，在一定范圍內(nèi)，增大小區(qū)面積將會(huì)降低試驗(yàn)誤差，但二者不是同比例的，即試驗(yàn)精確度提高程度往往落后于小區(qū)面積的增大程度。當(dāng)小區(qū)面積增大到一定程度時(shí)，由此所帶來的誤差降低的效果就不明顯了。通常在確定小區(qū)面積時(shí)，必須考慮以下幾個(gè)方面：試驗(yàn)種類除品種試驗(yàn)的小區(qū)面積可以較小外，其他如機(jī)械化栽培試驗(yàn)、灌溉試驗(yàn)、病蟲害試驗(yàn)等試驗(yàn)的小區(qū)面積均應(yīng)大些。作物類別稻麥等種植密度大的小株作物，其試驗(yàn)小區(qū)面積應(yīng)該小些；棉花、甘蔗、玉米等種植密度小的大株作物，其試驗(yàn)小區(qū)面積應(yīng)該大些。試驗(yàn)地土壤差異土壤差異大，小區(qū)面積應(yīng)相應(yīng)大些；土壤差異小，小區(qū)面積應(yīng)相應(yīng)小些。如土壤差異呈斑塊型，則應(yīng)設(shè)置較大面積的小區(qū)。育種工作的不同階段在整個(gè)新品種選育的過程中，品系數(shù)由多到少，種子數(shù)量由少到多，對(duì)試驗(yàn)精確度的要求由低到高。因此，在育種過程的各個(gè)階段中所采用的小區(qū)面積應(yīng)從小到大。處理數(shù)處理數(shù)較多時(shí)，小區(qū)面積可適當(dāng)小些。試驗(yàn)過程中取樣的需要如需在試驗(yàn)過程中取樣進(jìn)行各種測定，則應(yīng)相應(yīng)增大小區(qū)面積。邊際效應(yīng)和生長競爭邊際效應(yīng)是指小區(qū)兩邊或兩端的植株，因占較大空間而表現(xiàn)的差異。因此，小區(qū)面積確定應(yīng)考慮邊際效應(yīng)的大小，邊際效應(yīng)大的應(yīng)相應(yīng)增大小區(qū)面積。生長競爭是指當(dāng)相鄰小區(qū)種植不同品種的作物或施用不同的肥料時(shí)，由于株高、分蘗力或生長期的不同，通常有一行或更多行受到影響而帶來的差異。一般來說，對(duì)于這些效應(yīng)和影響的處理辦法，是將小區(qū)的每一邊除去1?2行，兩端各除去0.3?0.5m左右，留下面積是準(zhǔn)備收獲的面積，觀察記載及計(jì)算產(chǎn)量均應(yīng)在此面積上進(jìn)行，我們將此面積稱為收獲面積或計(jì)產(chǎn)面積。試驗(yàn)小區(qū)面積大小，在考慮上述因素情況下，可參考表2-1。表2-1常用田間試驗(yàn)小區(qū)參考面積（m2）試驗(yàn)地條件和試驗(yàn)性質(zhì)作物類型小區(qū)面積最低限一般范圍大株作物3060?130土壤肥力均勻小株作物2030?100土壤肥力不均勻谷類作物60?70130?300生產(chǎn)性示范試驗(yàn)谷類作物300?250600?700微型小區(qū)試驗(yàn)稻麥類作物14?8、試驗(yàn)小區(qū)形狀與方向小區(qū)形狀是指小區(qū)長度與寬度的比例。適當(dāng)?shù)男^(qū)形狀在控制土壤差異降低試驗(yàn)誤差方面有著重要作用。我們通常采用長方形小區(qū)，尤其是狹長形小區(qū)，因?yàn)楠M長形小區(qū)相對(duì)于正方形小區(qū)，能更好的包含試驗(yàn)地土壤的復(fù)雜性，從而能相應(yīng)減少小區(qū)間土壤差異以及由此產(chǎn)生的試驗(yàn)誤差。小區(qū)的長寬比可為3?10：1，甚至可達(dá)20：1。一般而言，小區(qū)面積較大時(shí)，長寬比以2?3：1為宜；小區(qū)面積較小時(shí)，以3?5：1為宜。此外，小區(qū)長寬比的確定還應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)地形狀、面積及小區(qū)多少等因素進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。在已知試驗(yàn)地的肥力梯度變化時(shí)，小區(qū)的方向必須是長邊與肥力梯度變化方向一致。這樣就使小區(qū)方向與肥力梯度變化方向平行，而區(qū)組方向則與肥力梯度變化方向垂直（圖2-3）。肥力梯度圖2-3按土壤肥力變異趨勢(shì)確定小區(qū)排列方向肥力梯度圖2-3按土壤肥力變異趨勢(shì)確定小區(qū)排列方向（1、11、田代表重復(fù)，1、2、……代表小區(qū)）當(dāng)試驗(yàn)地占有不同的前茬時(shí)，小區(qū)的長邊應(yīng)與不同茬口的分界線垂直。當(dāng)試驗(yàn)地為緩坡時(shí)，由于坡上與坡下的土壤水分和養(yǎng)分存在差異，小區(qū)的長邊應(yīng)與緩坡傾斜的方向平行（圖2-4）。圖2-4小區(qū)排列方向示意圖正方形小區(qū)具有最短的周長，且計(jì)產(chǎn)面積占小區(qū)面積的比例最大。因此有利于降低邊際效應(yīng)及生長競爭。當(dāng)我們確實(shí)不知土壤差異的表現(xiàn)形式時(shí)，宜采用正方形小區(qū)，因?yàn)樵谶@種圖2-4小區(qū)排列方向示意圖三、重復(fù)和對(duì)照區(qū)設(shè)置前面我們講過，田間試驗(yàn)中設(shè)置重復(fù)次數(shù)越多，試驗(yàn)誤差就越小。但是當(dāng)重復(fù)次數(shù)超過了一定的范圍后，不僅誤差減少的緩慢，而且因此投入的人力、物力和財(cái)力還會(huì)大大增加。所以，重復(fù)次數(shù)的多少，一般要根據(jù)試驗(yàn)所要求的精確度、試驗(yàn)地土壤差異大小、試驗(yàn)材料數(shù)量、試驗(yàn)地面積以及小區(qū)大小等具體情況來確定。試驗(yàn)精確度要求高的，重復(fù)次數(shù)應(yīng)多些；試驗(yàn)田土壤差異較大的，重復(fù)次數(shù)應(yīng)多些；試驗(yàn)材料多的，重復(fù)次數(shù)應(yīng)多些；試驗(yàn)地面積大的，允許較多重復(fù)。一般來說，當(dāng)小區(qū)面積較小時(shí)，通?？稍O(shè)置3?6次重復(fù)；當(dāng)小區(qū)面積較大時(shí)，可設(shè)置3?4次重復(fù)；當(dāng)進(jìn)行大面積對(duì)比試驗(yàn)時(shí)，設(shè)置2次重復(fù)即可。在一般情況下，田間試驗(yàn)的一個(gè)區(qū)組便是一個(gè)重復(fù)。試驗(yàn)的全部重復(fù)可以排成雙排式或者多排式，甚至也可以與其他試驗(yàn)排在一起，排成雙排或者多排，這要根據(jù)試驗(yàn)地形狀以及整個(gè)試驗(yàn)地的布局來確定，但重復(fù)排列必須遵循局部控制的原則。若試驗(yàn)地不存在明顯的方向性肥力差異，且處理不多，也可采用單排式。（圖2-5）田間試驗(yàn)應(yīng)設(shè)置對(duì)照區(qū)（check，符號(hào)CK），作為處理比較的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)照應(yīng)是當(dāng)?shù)赝茝V的優(yōu)良品種或最廣泛應(yīng)用的技術(shù)措施。設(shè)置對(duì)照目的是：（1）在觀察和比較試驗(yàn)中的各個(gè)處理時(shí)，作為衡量處理優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)；（2）用以估計(jì)和矯正試驗(yàn)地的土壤差異。通常一個(gè)試驗(yàn)只設(shè)置一個(gè)對(duì)照，但有時(shí)為了適應(yīng)某種要求，可以同時(shí)設(shè)置兩個(gè)或多個(gè)對(duì)照（如作物品種比較試驗(yàn)則可同時(shí)設(shè)置早熟、晚熟兩個(gè)品種作為對(duì)照）。

TOC\o"1-5"\h\ziiim單排式iiimiv雙排式;」v多排式圖2-5重復(fù)的排列方式四、保護(hù)行（區(qū)）設(shè)置在試驗(yàn)地周圍設(shè)置保護(hù)行（通常用G表示）的作用是：（1）保護(hù)試驗(yàn)材料不受人畜等外來因素的踐踏和損壞；（2）防止靠近試驗(yàn)地四周小區(qū)受到空曠地的特殊環(huán)境的影響即邊際效應(yīng)，使處理間能有正確的比較。保護(hù)行數(shù)目視作物種類的具體情況而定。一般禾谷類作物的保護(hù)行應(yīng)設(shè)置4行以上。各小區(qū)之間一般連接種植，不設(shè)保護(hù)行；各重復(fù)之間除有特殊需要可設(shè)置2?3行外，一般也不設(shè)保護(hù)行。保護(hù)行種植品種，可用對(duì)照品種。由于比供試品種略為早熟的品種可以在供試品種成熟前提前收割，這樣既可以避免與試驗(yàn)小區(qū)作物發(fā)生混雜、減少鳥獸等對(duì)試驗(yàn)區(qū)作物的危害，同時(shí)也便于試驗(yàn)小區(qū)作物的收割。因此保護(hù)行多采用比供試品種早熟的品種。在實(shí)際的田間試驗(yàn)過程中，我們對(duì)田間試驗(yàn)的布置和管理有什么樣的要求？要達(dá)到什么樣的目的呢？五、田間道路設(shè)置為了便于觀測計(jì)載和田間作業(yè)，試驗(yàn)地就設(shè)置0.5?1m寬的田間道路。為了盡量節(jié)省土地和減少邊際效應(yīng)，田間道路不必設(shè)置過多。通常每兩排小區(qū)之間以及重復(fù)與兩端保護(hù)行之間設(shè)置田間道路，小區(qū)與小區(qū)之間一般相連種植，不留田間道路。兩側(cè)小區(qū)與保護(hù)行間一般

不設(shè)置田間道路。若小區(qū)間設(shè)田埂，則兩側(cè)小區(qū)與保護(hù)行間也設(shè)田埂。結(jié)11.2.3.4.5.6.7.什么是試驗(yàn)誤差？有何特點(diǎn)。田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則是什么？它們對(duì)試驗(yàn)起什么作用？小區(qū)的面積和形狀對(duì)減少土壤差異有什么作用？如何確定小區(qū)面積和形狀?重復(fù)次數(shù)在降低試驗(yàn)誤差上有什么作用？如何確定重復(fù)次數(shù)？在田間設(shè)計(jì)中設(shè)置對(duì)照和保護(hù)區(qū)有何意義？試驗(yàn)誤差的來源有哪些？應(yīng)采取哪些措施降低試驗(yàn)誤差？如何選擇和培養(yǎng)試驗(yàn)地？第四節(jié)田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)(fieldexperimentdesign)廣義的理解是指整個(gè)試驗(yàn)研究課題的設(shè)計(jì)，包括確定試驗(yàn)處理的方案，小區(qū)技術(shù)，以及相應(yīng)的資料搜集、整理和統(tǒng)計(jì)分析的方法等；狹義的理解專指小區(qū)技術(shù)、特別是重復(fù)區(qū)和試驗(yàn)小區(qū)的排列方法。本節(jié)所討論的試驗(yàn)設(shè)計(jì)均指狹義的設(shè)計(jì)。田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)的主要作用是降低試驗(yàn)誤差，提高試驗(yàn)的精確度，使研究人員能從試驗(yàn)結(jié)果中獲得無偏的處理平均值以及試驗(yàn)誤差的估計(jì)量，從而能進(jìn)行正確而有效的比較?？茖W(xué)試驗(yàn)設(shè)計(jì)是以下面三個(gè)基本原則為依據(jù)的：重復(fù)(replication)試驗(yàn)中同一處理種植的小區(qū)數(shù)即為重復(fù)次數(shù)。如每一處理種值一個(gè)小區(qū)，則為一次重復(fù)；如每處理有兩個(gè)小區(qū)，稱為兩次重復(fù)。重復(fù)的作用是估計(jì)試驗(yàn)誤差。試驗(yàn)誤差是客觀存在的，但只能由同一處理的幾個(gè)重復(fù)小區(qū)間的差異估得。同一處理有了兩次以上重復(fù)，就可以利用重復(fù)小區(qū)之間的產(chǎn)量(或其它性狀)差異估計(jì)誤差。如果試驗(yàn)的各處理只種一個(gè)小區(qū)，則同一處理將只有一個(gè)數(shù)值，無從求得差異，亦無法會(huì)計(jì)誤差。重復(fù)的另一主要作用是降低試驗(yàn)誤差，以提高試驗(yàn)的精確度。數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)已證明誤差的在重復(fù)次數(shù)的平方根成反比。重復(fù)多，則誤差小，有四次重復(fù)的試驗(yàn)，其誤差將只有二次重復(fù)的同類試驗(yàn)的1/2。此外，通過重復(fù)也能更準(zhǔn)確地估計(jì)處理效應(yīng)。因?yàn)閱我恍^(qū)所得的數(shù)值易受特別高或低的土壤肥力的影響，多次重復(fù)所估計(jì)的處理效應(yīng)比單個(gè)數(shù)值更為可靠，使處理間的比較更為有效。隨機(jī)排列(randomassortment)隨機(jī)排列是指一個(gè)區(qū)組中每一處理都有同等的機(jī)會(huì)設(shè)置在任何一個(gè)試驗(yàn)小區(qū)上，避免任何主觀成見。進(jìn)行隨機(jī)排列，可用抽簽法、計(jì)算器(機(jī))產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)字法或利用隨機(jī)數(shù)字表(附表1)。局部控制(localcontrol)局部控制就是將整個(gè)試驗(yàn)環(huán)境分成若十個(gè)相對(duì)最為一致的小環(huán)境，再在小環(huán)境內(nèi)設(shè)置成套處理，即在田間分范圍分地段地控制土壤差異等非處理因素，使之對(duì)各試驗(yàn)處理小區(qū)的影響達(dá)到最大程度的一致。因?yàn)樵谳^小地段內(nèi)，試驗(yàn)環(huán)境條件容易控制一致。這是降低誤差的重要手段之一。田間試驗(yàn)設(shè)置重復(fù)目的在降低誤差，但是增加了重復(fù)，由于相應(yīng)增加了全試驗(yàn)田的面積，必然會(huì)增大土壤差異。為了克服這各困難，可將試驗(yàn)田按重復(fù)次數(shù)劃分為差異，最好能按肥力劃分區(qū)組，使區(qū)組內(nèi)相對(duì)均勻一致，每一區(qū)組再按供試品種或處理數(shù)目劃分小區(qū)，安排全套品種或處理。這樣，試驗(yàn)誤差的來源只限于區(qū)組內(nèi)較小塊地段的微小土壤差異，而因增加重復(fù)面擴(kuò)大試驗(yàn)田所增大的土壤差異無關(guān)。這種布置就是田間試驗(yàn)的“局部控制”原則。田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)三個(gè)基本原則的關(guān)系及其作用見示意圖。采用上述重復(fù)、隨機(jī)排列和局部控制三個(gè)基本原則而用出的田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)，配合應(yīng)用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)分析，既能準(zhǔn)確地估計(jì)試驗(yàn)處理效應(yīng)，又獲得無偏的、最小的試驗(yàn)誤差估計(jì)，因而對(duì)于所要進(jìn)行的各處理間的比較能作出可靠的結(jié)論。常用的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法有（一）順序排列的試驗(yàn)設(shè)計(jì)1、對(duì)比法設(shè)計(jì)（conteastdesign）這種設(shè)計(jì)常用于少數(shù)品種的比較試驗(yàn)及示范試驗(yàn)，其排列特點(diǎn)是每一供試品種均直接排列于對(duì)照區(qū)旁邊，使每一小區(qū)可與其鄰旁的對(duì)照區(qū)直接比較。如圖2.5,為8個(gè)品種3次重復(fù)的對(duì)比法排列。這類設(shè)計(jì)由于相鄰小區(qū)特別是狹長形相鄰小區(qū)之間土壤肥力的相似性，亦可獲得較精確的結(jié)果，并有利于實(shí)施與觀察。但對(duì)照區(qū)過多，要點(diǎn)試驗(yàn)田面積的1/3,土地利用率不高，一般重復(fù)次數(shù)可為3-6次，必要時(shí)還可適當(dāng)增加。每一重復(fù)內(nèi)的各小區(qū)都是順序排列。重復(fù)排列多排時(shí)，不同重復(fù)內(nèi)小區(qū)可排列成階梯式或逆向式，以避免負(fù)一處理的各小區(qū)排在一直線上。1CK23CK45CK67CK87CK81CK23CK45CK65CK67CK81CK23CK4圖1.18個(gè)品種3次重復(fù)對(duì)比排列（階梯式）2、間比法設(shè)計(jì)（intervalcontrastdesign）在育種試驗(yàn)前期階段如鑒定圃試驗(yàn)供試的品系（種）數(shù)多，要求不太高，而用隨機(jī)區(qū)組排列有困難，可用此法。間比法設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是，在一條地上，排列的第一個(gè)小區(qū)和末尾的小區(qū)一定是對(duì)照（CK）區(qū)，每二對(duì)照區(qū)之間排列相同數(shù)目的處理小區(qū)，通常是4或9個(gè)，重復(fù)次。各重復(fù)可排成一排或多排式。排成多排時(shí)，則可采用逆向式（圖2.6）。如果一條土地上不能安排整個(gè)重復(fù)的小區(qū)，則可在第二條土地上接下去，但是開始時(shí)仍要種一對(duì)照區(qū)，稱為額外對(duì)照（Ex.CK）如圖2.7.CK1234CK5678CK9101112CK13141516CK17181920CKCK20191817CK16151413CK1211109CK8765CK4321CKCK1234CK5678CK9101112CK13141516CK17181920CK圖1.220個(gè)品種3次重復(fù)的間比法排列，逆向法（I、II、III代表重復(fù)；1、2、3…代表品種；CK代表對(duì)照）C1234C9111C1111C1234C5678CKK012K3456KKKI-*II-C16151413C1211109C8765C4321C16151413CKKKKKK-Ill圖1.316個(gè)品種3次重復(fù)的間比排列，兩行排3重復(fù)及CK的設(shè)置（I、II、III代表重復(fù)；1、2、3…代表品種；CK代表對(duì)照）順序排列設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)簡單，操作方便，可按品種成熟期、株高等排列，能減少邊際效應(yīng)和生長競爭。但缺點(diǎn)是這類設(shè)計(jì)增設(shè)對(duì)照，并安排重復(fù)區(qū)以控制誤差，但各處理在小區(qū)內(nèi)的安排不隨機(jī)，所以估計(jì)的試驗(yàn)誤差有偏性，理論上不能應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析進(jìn)行顯著性測驗(yàn)，尤其是有明顯土壤肥力梯度時(shí)，品種間比較將會(huì)發(fā)生系統(tǒng)誤差。（二）隨機(jī)排列的試驗(yàn)設(shè)計(jì)1、完全隨機(jī)設(shè)計(jì)（completelyrandomdesign）完全隨機(jī)設(shè)計(jì)將各處理隨機(jī)分配到各個(gè)試驗(yàn)單元（或小區(qū)）中，每一處理的重復(fù)數(shù)可以相等或不相等，這種設(shè)計(jì)對(duì)試驗(yàn)單元的安排靈活機(jī)動(dòng)，單因素或多因素試驗(yàn)皆可應(yīng)用。例如要檢驗(yàn)三種不同的生長素，各一個(gè)劑量，測定對(duì)小麥苗高的效應(yīng)，包括對(duì)照（用水）在內(nèi)，共4個(gè)處理，若用盆栽試驗(yàn)每盆小麥一個(gè)單元，每處理4盆，共16盆。隨機(jī)排列的將每盆標(biāo)號(hào)1,2,……，16盆。隨機(jī)排列時(shí)將每盆標(biāo)號(hào)1，2,……16,然后查用隨機(jī)數(shù)字表或抽簽法或計(jì)算機(jī)（器）隨機(jī)數(shù)字發(fā)生法得第一處理為（14,13,9,8），第二處理為（2,7,1，15）余下（3,4,10,16）為第四處理。這類設(shè)計(jì)分析簡便，但是應(yīng)用引類設(shè)計(jì)必須試驗(yàn)的環(huán)境因素相當(dāng)均勻，所以一般用于實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)試驗(yàn)及網(wǎng)、溫室的盆缽試驗(yàn)。2、隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)（randomizedblocksdesign）亦稱完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)（randomcompleteblockdesign）這種設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是根據(jù)“局部控制”的原則，將試驗(yàn)地按肥力程度劃分為等于重復(fù)次數(shù)的區(qū)組，一區(qū)組安排一重復(fù)，區(qū)組內(nèi)各處理都獨(dú)立地隨機(jī)排列。這是隨機(jī)排列設(shè)計(jì)中最常用而最基本的設(shè)計(jì)。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）設(shè)計(jì)簡單，容易掌握；（2）富于伸縮性，單因素、多因素以及綜合性的試驗(yàn)都可應(yīng)用；（3）能提供無偏的誤差估計(jì)，并有效地減少單位單向的肥力差異，降低誤差；（4）對(duì)試驗(yàn)地的地形要求不嚴(yán)，必要時(shí)，不同區(qū)組亦可分散設(shè)置在不同地段上。不足之處在于這種設(shè)計(jì)不允許處理數(shù)太數(shù)，一般不超過20個(gè)。因?yàn)樘幚矶?，區(qū)組必然增大，局部控制的效率降低，而且只能控制一個(gè)方向的土壤差異。隨機(jī)區(qū)組在田間布置時(shí)，應(yīng)考慮到試驗(yàn)精確度與工作便利等方面，以前者為主。設(shè)計(jì)的目的在于降低試驗(yàn)誤差，寧使區(qū)組之間占有最大的土壤差異，而同區(qū)組內(nèi)各小區(qū)間的變異應(yīng)盡可能小。一般從小區(qū)形狀而言，狹長形小區(qū)之間的土壤差異為最小，而方形或接近方形的區(qū)組之間