試驗統(tǒng)計與田間設(shè)計農(nóng)業(yè)第1頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)科學研究與科學試驗一、農(nóng)業(yè)和生物學領(lǐng)域的科學研究自然科學

理論科學

實驗科學

抽樣調(diào)查

科學試驗

第2頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月二、科學研究的基本過程和方法(一)科學研究的基本過程(1)根據(jù)本人的觀察(了解)或前人的觀察(通過文獻)對所研究的命題形成一種認識或假說；(2)根據(jù)假說所涉及的內(nèi)容安排相斥性的試驗或抽樣調(diào)查；(3)根據(jù)試驗或調(diào)查所獲的資料進行推理，肯定或否定或修改假說，從而形成結(jié)論，或開始新一輪的試驗以驗證修改完善后的假說，如此循環(huán)發(fā)展，使所獲得的認識或理論逐步發(fā)展、深化。第3頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月(二)科學研究的基本方法選題2.文獻3.假說4.假說的檢驗5.試驗的規(guī)劃與設(shè)計第4頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)試驗方案一、試驗因素與水平二、試驗指標與效應(yīng)三、制訂試驗方案的要點第5頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月一、試驗因素與水平

試驗方案是根據(jù)試驗目的和要求所擬進行比較的一組試驗處理(treatment)的總稱。

被變動并設(shè)有待比較的一組處理的因子稱為試驗因素，簡稱因素或因子(factor)，試驗因素的量的不同級別或質(zhì)的不同狀態(tài)稱為水平(level)。第6頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月試驗方案按其供試因子數(shù)的多少可以區(qū)分為以下3類：單因素試驗(single-factorexperiment)單因素試驗是指整個試驗中只變更、比較一個試驗因素的不同水平，其他作為試驗條件的因素均嚴格控制一致的試驗。(2)

多因素試驗(multiple-factororfactorialexperiment)多因素試驗是指在同一試驗方案中包含2個或2個以上的試驗因素，各個因素都分為不同水平，其他試驗條件均應(yīng)嚴格控制一致的試驗。(3)

綜合性試驗(comprehensiveexperiment)綜合性試驗中各因素的各水平不構(gòu)成平衡的處理組合，而是將若干因素的某些水平結(jié)合在一起形成少數(shù)幾個處理組合。第7頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月二、試驗指標與效應(yīng)用于衡量試驗效果的指示性狀稱試驗指標。試驗因素對試驗指標所起的增加或減少的作用稱為試驗效應(yīng)(experimentaleffect)。在同一因素內(nèi)兩種水平間試驗指標的相差屬簡單效應(yīng)(simpleeffect)。一個因素內(nèi)各簡單效應(yīng)的平均數(shù)稱平均效應(yīng)，亦稱主要效應(yīng)(maineffect)，簡稱主效。兩個因素簡單效應(yīng)間的平均差異稱為交互作用效應(yīng)(interactioneffect)，簡稱互作。第8頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月三、制訂試驗方案的要點1.擬訂試驗方案前應(yīng)通過回顧以往研究的進展、調(diào)查交流、文獻探索等。2.根據(jù)試驗目的確定供試因素及其水平。3.試驗方案中應(yīng)包括有對照水平或處理，簡稱對照(check，符號CK)。

第9頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月4.試驗方案中應(yīng)注意比較間的唯一差異原則，以便正確地解析出試驗因素的效應(yīng)。5.擬訂試驗方案時必須正確處理試驗因素及試驗條件間的關(guān)系。6.多因素試驗提供了比單因素試驗更多的效應(yīng)估計，具有單因素試驗無可比擬的優(yōu)越性。

第10頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)試驗誤差及其控制一、試驗數(shù)據(jù)的誤差和精確性二、試驗誤差的來源三、隨機誤差的規(guī)律性四、隨機誤差的層次性五、試驗誤差的控制第11頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月一、試驗數(shù)據(jù)的誤差和精確性將每次所取樣品測定的結(jié)果稱為一個觀察值，以y表示。理論值或真值，以表示，則，即觀察值=真值+誤差，每一觀察值都有一誤差，可正，可負，。第12頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月觀察值間存在的變異可歸結(jié)為兩種情況:一種是完全偶然性的，找不出確切原因的，稱為偶然性誤差(spontaneouserror)或隨機誤差(randomerror)；另一種是有一定原因的稱為偏差(bias)或系統(tǒng)誤差(systematicerror)。系統(tǒng)誤差影響了數(shù)據(jù)的準確性，準確性是指觀測值與其理論真值間的符合程度；而偶然誤差影響了數(shù)據(jù)的精確性，精確性是指觀測值間的符合程度。

第13頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月

二、試驗誤差的來源一般講，隨機誤差是偶然性的。整個試驗過程中涉及的隨機波動因素愈多，試驗的環(huán)節(jié)愈多，時間愈長，隨機誤差發(fā)生的可能性及波動程度便愈大。理論上，系統(tǒng)誤差是可以通過試驗條件及試驗過程的仔細操作而控制的。實際上一些主要的系統(tǒng)性偏差較易控制，而有些細微偏差則較難控制。第14頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月三、隨機誤差的規(guī)律性圖1.3隨機誤差的分布模式以大豆品種蛋白質(zhì)含量的測定為例，若從一批種子中抽取100份樣品，分別進行蛋白質(zhì)含量的測定，若無系統(tǒng)偏差的干擾，則所獲100個數(shù)據(jù)，將其平均數(shù)當作理論真值，根據(jù)

可計算出100個誤差值。這100個誤差值有“＋”有“－”，平均起來正負相抵消等于0。若將其畫成坐標圖，接近于一個對稱的鐘形圖(圖1.3），在靠近0的＋、－范圍內(nèi)出現(xiàn)的誤差次數(shù)多，越遠離0出現(xiàn)的次數(shù)越少。第15頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月四、隨機誤差的層次性仍以大豆品種蛋白質(zhì)含量測定為例，可以看到大豆蛋白質(zhì)測定中抽取樣品時，因為取樣過程的隨機性存在取樣的隨機誤差，對于同一份樣品，由于測定過程中的隨機因素導致存在隨機誤差，兩者雖都是隨機誤差，但發(fā)生的時段或?qū)哟尾灰粯樱虼?，隨機誤差具有層次性。這里前一階段的是取樣誤差，后一階段的是測定過程誤差。此時，觀測值可表示為：第16頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月五、試驗誤差的控制根據(jù)以上關(guān)于試驗誤差來源的分析，研究工作者為保證試驗結(jié)果的正確性，必須針對各種可能的系統(tǒng)偏差原因預防多種多樣的系統(tǒng)誤差；同時針對不同階段、不同層次偶然性因素造成的隨機誤差分別盡量控制這種不同階段、不同層次上發(fā)生的隨機誤差，使之盡量縮小。第17頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)試驗統(tǒng)計學的發(fā)展和本課程的主要內(nèi)容一、試驗統(tǒng)計學的發(fā)展二、本課程的主要內(nèi)容第18頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月17世紀Pascal和Fermat的概率論；18世紀DeMoivre、Laplace和Gauss的正態(tài)分布理論；19世紀達爾文應(yīng)用統(tǒng)計方法研究生物界的連續(xù)性變異；孟德爾應(yīng)用統(tǒng)計方法發(fā)現(xiàn)顯性、分離、獨立分配等遺傳定律；KarlPearson用統(tǒng)計方法研究進化問題，并創(chuàng)建了Biometrika雜志；Galton研究了親子身高的回歸問題；20世紀以來Gosset用實驗方法發(fā)現(xiàn)了t分布；一、試驗統(tǒng)計學的發(fā)展第19頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月Fisher提出了方差分析，建立了試驗設(shè)計的三大原理，并提出了隨機區(qū)組、拉丁方等試驗設(shè)計，還將統(tǒng)計方法用之于研究數(shù)量性狀的基因效應(yīng)；Yates、Yule等發(fā)展了一系列的試驗設(shè)計包括后來的混雜設(shè)計和不完全區(qū)組設(shè)計等；英國Rothamsted試驗場在生物統(tǒng)計和田間試驗設(shè)計方面卓有貢獻；Neyman和E.S.Pearson建立了統(tǒng)計推斷的理論；第20頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月Snedecor建立了統(tǒng)計實驗室并出版了“StatisticalMethodsAppliedtoExperimentinAgricultureandBiology”；Wald建立序貫分析和統(tǒng)計決策函數(shù)的理論；Cochran和Cox系統(tǒng)地歸納了試驗設(shè)計和抽樣方法研究的進展，出版了“ExperimentalDesign”和“SamplingTechnique”二書；Kempthorne將統(tǒng)計方法應(yīng)用于數(shù)量性狀的遺傳研究，出版了“AnIntroductiontoGeneticStatistics”；而Mather則出版了“BiometricalGenetics”。

第21頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月二、本課程的主要內(nèi)容本課程包括7個單元15章。第一單元在介紹科學研究基本過程、試驗方案制訂和試驗誤差及其控制的基礎(chǔ)上進一步講述田間試驗的誤差來源、土壤差異和控制誤差的小區(qū)技術(shù)、試驗設(shè)計、實施規(guī)則以及試驗數(shù)據(jù)的獲取。第二單元從樣本試驗數(shù)據(jù)最基本的描述統(tǒng)計開始，進而介紹研究對象總體的理論分布、統(tǒng)計數(shù)的抽樣分布及其概率計算。第22頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月第三單元在誤差理論的基礎(chǔ)上引入通過假設(shè)測驗進行統(tǒng)計推斷的基本方法，介紹平均數(shù)比較的u測驗、t測驗和F測驗，以及計數(shù)資料的測驗及