第二章田間試驗的設(shè)計與實施農(nóng)業(yè)科學(xué)研究方法分兩大類：調(diào)查研究法與試驗研究法。兩者可在田間進(jìn)行，或結(jié)合生產(chǎn)進(jìn)行，也可在室內(nèi)進(jìn)行。

第二章田間試驗的設(shè)計與實施&2.1農(nóng)業(yè)試驗的內(nèi)容、任務(wù)、方式&2.2田間試驗的特點和要求&2.3田間試驗常用術(shù)語&2.4田間試驗三原則&2.5試驗誤差來源及控制&2.6常用田間試驗設(shè)計&2.7試驗方案及實驗步驟&2.1農(nóng)業(yè)試驗的內(nèi)容、任務(wù)、方式一、農(nóng)業(yè)試驗

是為了提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力而進(jìn)行的一種自覺的，有計劃的科學(xué)研究實踐。二、農(nóng)業(yè)試驗的主要內(nèi)容品種比較試驗栽培措施比較試驗適應(yīng)性試驗將國外或外地引進(jìn)的新品種或新的栽培措施在當(dāng)?shù)氐臈l件下試種或試用，以檢驗引進(jìn)的品種或栽培措施在當(dāng)?shù)厥欠窬哂袘?yīng)用價值。

病蟲害防治措施比較試驗（研究不同的措施對病害或蟲害的防治效果的差異的試驗。包括農(nóng)藥藥效試驗、生物防治試驗、綜合防治試驗）品種與管理相結(jié)合的試驗三、農(nóng)業(yè)試驗的任務(wù)解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中需要解決的問題解決農(nóng)業(yè)科學(xué)問題四、農(nóng)業(yè)試驗與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系農(nóng)業(yè)試驗是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的先行和準(zhǔn)備為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，但又不完全依賴于生產(chǎn)。五、農(nóng)業(yè)試驗的方式田間試驗實驗室試驗盆栽試驗溫室試驗利用人工氣候室進(jìn)行的試驗等&2.2田間試驗的特點和要求1、田間試驗的概念凡是在田間生產(chǎn)條件下對農(nóng)作物品種和栽培技術(shù)等進(jìn)行的科學(xué)試驗都稱為田間試驗(fieldexperiment)。

田間試驗是在自然的土壤、氣候和接近生產(chǎn)的大田條件下，以作物作為研究對象，研究作物對各項技術(shù)處理的效應(yīng)的方法。

田間試驗是最基本、最直接的農(nóng)業(yè)試驗方法。2、田間試驗的任務(wù)在大田自然環(huán)境條件下研究新的品種和新的生產(chǎn)技術(shù)，客觀的評定具有各種優(yōu)良特性的品種及其適應(yīng)區(qū)域，正確的鑒定最有效的增產(chǎn)技術(shù)措施及其適應(yīng)范圍，使科研的成果能夠合理地應(yīng)用和推廣，發(fā)揮其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的作用。3.田間試驗的特點試驗的復(fù)雜性;試驗的地區(qū)性;試驗的周期長，具有季節(jié)性;存在試驗誤差;5.田間試驗的要求（1）試驗的目的要明確（2）試驗條件要有代表性（3）試驗結(jié)果要能夠重復(fù)（4）試驗的結(jié)果要正確保證一定準(zhǔn)確度和精確度

準(zhǔn)確度(accuracy):指試驗中某一性狀的觀察值與其相應(yīng)真值(truevalue)的接近程度。

精確度(precision):指試驗中同一性狀重復(fù)觀察值彼此接近程度，即試驗誤差的大小，它是可以估計的。&2.3田間試驗常見術(shù)語一、試驗指標(biāo)、因素、水平、處理1.試驗指標(biāo)(experimentalindex)衡量試驗處理效果的指示性狀稱為試驗指標(biāo)，簡稱指標(biāo)。2.因素(factor)

試驗因素：指在試驗中對試驗指標(biāo)有影響，在試驗中需要加以考察的各種條件，簡稱為因素或因子。通常用大寫字母A、B、C等來表示。處理因素非處理因素

試驗中可以人為地加以調(diào)節(jié)的因子叫可控因子，如品種、密度、施肥量、用量等。而不能人為進(jìn)行調(diào)節(jié)的因子叫作不可控因子。如：雨量、氣候等。田間試驗一般只考慮可控因子。3.水平(level)

因素內(nèi)的不同狀態(tài)或者數(shù)量等級稱為水平。4.試驗按因子數(shù)分類(1)單因子試驗：只包含一個因子的試驗叫單因子試驗。其任務(wù)是解決這個因子的幾個水平間的比較問題。(2)復(fù)（多）因子試驗：包含兩個以上的因子的試驗叫復(fù)因子試驗。實例：例１.三種藥劑的防治害蟲試驗（Ａ１、Ａ２、A3），目的是比較三種藥劑的防治效果有否不同。例２.兩種噴霧方法的比較試驗（Ｂ１、Ｂ２）,目的是比較兩方法的效果有否不同。例3：將以上兩個例子合起來.

（3）單、復(fù)因子試驗作用區(qū)別:

單因子試驗，解決該因子水平間的比較問題。復(fù)因子試驗不僅要了解各個因子自身水平間的比較問題，還要了解因子之間的相互作用問題，找出最有效的措施，且精度較高的優(yōu)點。也是一種多因素試驗，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)的幾個處理組合。目的在于探討一系列供試因素某些處理組合的綜合作用。而不在于檢測因素的單獨作用和相互作用。(4)綜合性試驗試驗處理：指事先設(shè)計好的實施在試驗單位上的一種具體措施或試驗中的具體比較項目叫做處理。5.處理(treatment)

在單因素試中，每一個水平就是一個處理。

在多因素試驗中，每一個水平組合(處理組合）是一個處理。

【例如】研究不同品種在不同氮肥施用量下的產(chǎn)量表現(xiàn)：品種：A1、A2、A3

施氮等級：B1、B2該試驗就會有六種水平組合（處理）：A1B1、A1B2、A2B1、A2B2、A3B1、A3B2【例如】研究A1、A2、A3、A4、A5不同品種的產(chǎn)量表現(xiàn)。二、試驗單元(experimentalunit)

試驗單元：提供一個處理所用的具有隨機誤差的一個觀察值的獨立單位或施加處理的材料單位，稱為一個試驗單元（或小區(qū)）。三、試驗效應(yīng)(effect)試驗效應(yīng)：試驗因素對試驗指標(biāo)所起的增加或減少的作用稱為試驗效應(yīng)。簡單效應(yīng)：在某因素同一水平上，另一因素不同水平對試驗指標(biāo)的影響稱為簡單效應(yīng)，即是特殊水平組合間的差數(shù)。主效應(yīng)(maineffect)：一個因素內(nèi)各簡單效應(yīng)的平均數(shù)稱為主要效應(yīng)，簡稱主效?；プ?interaction)

：兩個因素簡單效應(yīng)間的平均差異稱為交互作用效應(yīng)，簡稱互作，反映一個因素的各水平在另一因素的不同水平中反應(yīng)不一致的現(xiàn)象。課本P5【例如】對某水稻品種進(jìn)行施肥試驗，每畝施氮10kg，畝產(chǎn)量為350kg，每畝施氮15kg，畝產(chǎn)量為450kg。課本P5則在每畝施氮10kg的基礎(chǔ)上增施5kg的效應(yīng)即為450－350＝100kg/畝。效應(yīng)：就是供試因素不同水平下的產(chǎn)量（或其它性狀）差異。

在單因素試驗中，這一差異稱作簡單效應(yīng)?！纠纭坑幸坏史市г囼灒涮幚碛校篛(不施氮肥)；N(施氮肥)；

則：氮的簡單效應(yīng)=N產(chǎn)量-O產(chǎn)量=N-O

在多因素試驗中，一個因素的相同水平下，另一因素不同水平間的產(chǎn)量(或其它性狀)差異仍稱為簡單效應(yīng)?！纠纭坑幸坏?、磷肥肥效試驗，其處理有:P(只施磷肥)；NP(同時施氮肥和磷肥)；則：氮肥的簡單效應(yīng)=NP產(chǎn)量－-P產(chǎn)量=NP-P實例:某豆科植物2×2復(fù)因子試驗，施用氮（N）、磷（P）的4種處理組合試驗結(jié)果的假定數(shù)據(jù)，以說明各種效應(yīng)。p5

試驗Ⅰ水平N1N2平均N2-N1P11016136P21824216平均14206P2-P18880,0/2=0無互作

試驗Ⅱ水平N1N2平均N2-N1P11016136P218282310平均14228P2-P1812104,4/2=2正互作

試驗Ⅲ水平N1N2平均N2-N1P11016136P21820192平均14184P2-P1846-4,-4/2=-2負(fù)互作

試驗Ⅳ水平N1N2平均N2-N1P11016136P2181419-4平均14151P2-P18-26-10,-10/2=-5負(fù)互作ⅠⅣⅢⅡ互作顯著與否關(guān)系到主效的實用性。不顯著，則各因素的效應(yīng)可以累加，主效就代表了各個簡單效應(yīng)。正互作時，從各因素的最佳水平推論最優(yōu)組合，負(fù)互作，則根據(jù)互作的大小程度而有不同情況。兩個因素間的互作稱為一級互作(firstorderinteraction）。一級互作易于理解，實際意義明確。三個因素間的互作稱二級互作(secondorderinteraction)，余類推。二級以上的高級互作較難理解，實際意義不大，一般不予考察。&2.4田間試驗設(shè)計的三原則指整個試驗研究課題的設(shè)計，包括確定試驗處理的方案，小區(qū)技術(shù)，以及其相應(yīng)的資料收集整理和統(tǒng)計分析的方法等。專指小區(qū)技術(shù)，特別是重復(fù)區(qū)和試驗小區(qū)的排列方法。有效控制土壤差異，降低試驗誤差田間試驗設(shè)計一、田間試驗三原則1.重復(fù)（replication)(1)重復(fù):指每一個處理有兩個或兩個以上試驗單元。(2)重復(fù)數(shù):指試驗中同一個處理所種植的小區(qū)數(shù)。

例：估計試驗誤差試驗(常用）表示;降低試驗誤差;擴大試驗的代表性。(3)重復(fù)的作用：2.局部控制(1)局部控制:就是分范圍分地段控制非處理因素，使其對各個處理的影響趨于最大程度的一致。

實施：

將整個試驗環(huán)境分成若干個最為一致的小環(huán)境，稱為區(qū)組（block）。

每一區(qū)組再按試驗處理數(shù)目劃分小區(qū)（plot），一個小區(qū)隨機安排一個處理。例作用：進(jìn)一步減少試驗誤差3.隨機排列(randomassortment)隨機排列：指試驗中的不同處理都有同等的機會設(shè)置在任何一個試驗小區(qū)上，即重復(fù)中的某一個處理究竟安排在哪一個小區(qū)，不要有主觀成見，完全由隨機的方法確定。(2)隨機的作用:獲得無偏的試驗誤差估計值例：有一6品種的產(chǎn)量比較試驗，欲在一塊土壤肥力南北走向的試驗地進(jìn)行，n=3,如何合理安排小區(qū)。土壤肥力梯度方向肥瘦區(qū)組1區(qū)組2區(qū)組3三原則間關(guān)系重復(fù)隨機排列局部控制無偏估計誤差有效降低誤差二、控制土壤差異的小區(qū)技術(shù)1.小區(qū)面積在田間試驗中，安排一個處理的小塊地段稱為試驗小區(qū)（plot）。2.小區(qū)的形狀和方向

小區(qū)的形狀有長方形和正方形兩種；

小區(qū)的方向?qū)Ｖ搁L方形小區(qū)而言，指長方形小區(qū)長邊的方向。3.重復(fù)次數(shù)試驗設(shè)置重復(fù)次數(shù)越多，試驗誤差越小。但在實際運用時，并非重復(fù)越多越好。平均數(shù)的誤差100806040200020406080100120重復(fù)次數(shù)4.設(shè)置對照區(qū)對照（check）:作為試驗中處理間比較標(biāo)準(zhǔn)的處理稱做對照。設(shè)置對照的目的：在田間對各處理進(jìn)行比較時，有利于作為衡量品種或處理優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)；利用對照區(qū)估計和矯正試驗地的土壤差異；5.設(shè)置保護(hù)行（guardrow）保護(hù)行：對試驗區(qū)周邊或小區(qū)間、區(qū)組間作而不作觀察記錄的作物行。保護(hù)行的作用：

A．防止外來因素的損害（人、畜）

B．減少邊際效應(yīng)

C．防滲透6.重復(fù)區(qū)(區(qū)組)與試驗小區(qū)的排列

同一重復(fù)或區(qū)組內(nèi)的土壤肥力應(yīng)盡可能一致，試驗地的土壤差異盡可能排列在重復(fù)區(qū)之間。

區(qū)組間的差異大，并不增大試驗誤差；而區(qū)組內(nèi)的差異小，卻能有效的減少誤差，因而可提高試驗的精確度。小區(qū)在各重復(fù)內(nèi)的排列方式有：順序排列：

將小區(qū)在各重復(fù)內(nèi)按照同一次序排列；隨機排列：

各小區(qū)在各重復(fù)內(nèi)的位置完全隨機決定ABCDDCBAACDBBDAC&2.5試驗誤差及其控制途徑一、試驗誤差及類型1.誤差的概念在試驗中實際觀察值與其相應(yīng)真值的偏差稱為試驗誤差2.誤差類型試驗中發(fā)生的誤差有兩種：系統(tǒng)誤差和偶然誤差(機誤)誤差按來源分類：(1)系統(tǒng)誤差(systematicerror)

由于在觀測中因儀器不準(zhǔn)，工作者的習(xí)慣和偏向等原因所引起的觀察值偏大或偏小的差異。

準(zhǔn)確性特點:有一定方向性系統(tǒng)誤差不能用數(shù)理統(tǒng)計分析方法來消除，只能用試驗設(shè)計來避免，如選擇同質(zhì)一致的試驗材料、標(biāo)準(zhǔn)化操作技術(shù)和對試驗的外界條件的一致性控制（如試驗地、測試儀器等）。(2)偶然誤差(randomerror)

隨機誤差（機誤）：由許多無法控制的內(nèi)在、外在的偶然因素所造成的偏差。精確性主要由于試驗地的土壤差異所引起，這是田間試驗誤差中最有影響也是最難以控制的；其它因素如病蟲害侵襲、人畜踐踏、風(fēng)雨影響等也會引起偶然誤差。

偶然誤差具有隨機性，在試驗過程及統(tǒng)計分析中常常把偶然誤差稱為試驗誤差。它是衡量試驗精確度的依據(jù)。在田間試驗的設(shè)計與實施過程中，必須注意合理估計試驗誤差，并有效地降低試驗誤差。二、試驗誤差的來源與控制1.試驗誤差的來源主要有下列幾種：a.試驗材料固有的差異b.試驗實施的不一致性c.試驗外界條件的差異2.控制誤差的途徑選擇同質(zhì)的試驗材料；改進(jìn)操作和管理技術(shù)，使之標(biāo)準(zhǔn)化；控制引起差異的外界主要因素，靈活應(yīng)用三原則。(1)選擇肥力均勻的試驗地；(2)試驗中采用適當(dāng)?shù)男^(qū)技術(shù)；(3)應(yīng)用良好的試驗設(shè)計和相應(yīng)的統(tǒng)計分析。

正確貫徹執(zhí)行以上三種措施，已證明能有效地降低誤差。例如：控制土壤差異而減少土壤差異對處理的影響，通常采用的有以下三種措施：

三、土壤差異與試驗地的選擇1.土壤差異的表現(xiàn)梯度差異斑塊差異2.土壤差異的估測目測空白試驗3.試驗地的選擇與培養(yǎng)有代表性；土壤質(zhì)地均勻，肥力一致；有土地利用的歷史記錄；地勢平整；位置適當(dāng)；進(jìn)行空白試驗；采用輪換制；&2.6常用田間試驗設(shè)計法一、順序排列設(shè)計法二、隨機排列設(shè)計法1.對比設(shè)計每隔2個供試處理設(shè)一個對照區(qū)，使每一個小區(qū)與其相鄰的對照直接比較。一、順序排列設(shè)計法5ck43ck21ckck12ck34ck51ck23ck45ckⅠⅡⅢ例1：5ck12ck34ck1ck23ck45ck4ck51ck23ckⅠⅡⅢ例2：2.間比設(shè)計在一條地上，排列的第一個小區(qū)和最末尾的小區(qū)一定是對照區(qū)，每兩個對照區(qū)之間排列相同數(shù)目的處理小區(qū)。ck1234ck5678ckck8765ck4321ckck1234ck5678ck

方案1ⅠⅡⅢ例：8個處理3次重復(fù)的間比設(shè)計ck1234ck5678ck1234ckck8765ck4321ck8765ckⅠⅡⅢ

方案2例：8個處理3次重復(fù)的間比設(shè)計二、隨機排列設(shè)計法（重點）完全隨機設(shè)計隨機區(qū)組設(shè)計拉丁方設(shè)計改良對比法裂區(qū)設(shè)計正交設(shè)計（第9章講）單因素試驗多因素試驗多因素試驗（一）完全隨機設(shè)計適用：試驗空間中的各種非試驗因素者相當(dāng)均勻一致，否則誤差大。1.實施步驟：將全部試驗小區(qū)統(tǒng)一編號，按隨機的方法安排每個處理。例題

重復(fù)和隨機

廣泛應(yīng)用于環(huán)境變異較小的盆載試驗、溫室試驗和實驗室試驗，而在田間試驗中很少應(yīng)用。2、優(yōu)缺點優(yōu)點：易設(shè)計,對處理和重復(fù)數(shù)沒嚴(yán)格限制，可充分利用全部材料；有無缺區(qū)也可進(jìn)行分析；統(tǒng)計分析簡單。缺點：同處理小區(qū)分布比較零亂，不便于觀察。沒實行局部控制，在試驗材料或小區(qū)土壤差異較大時，不能采用。（二）隨機區(qū)組設(shè)計適用于：存在單方向系統(tǒng)誤差的試驗隨機區(qū)組設(shè)計:按照局部控制的原則，將整個試驗地分成與重復(fù)數(shù)相等的區(qū)組，然后把每一個區(qū)組劃分成與處理數(shù)相等的小區(qū)，將各處理隨機安排在區(qū)組內(nèi)的小區(qū)中。1.實施步驟：(1)確定重復(fù)數(shù)(2)劃分區(qū)組

原則：重復(fù)內(nèi)具同質(zhì)性，重復(fù)間允許最大異質(zhì)性

區(qū)組數(shù)＝重復(fù)數(shù)；

區(qū)組的走向與土壤肥力梯度相垂直；區(qū)組內(nèi)的差異盡可能的小，區(qū)組間的差異盡可能的大。(2)小區(qū)的劃分

小區(qū)數(shù)＝處理數(shù)；

小區(qū)的長邊與土壤肥力梯度平行；(3)處理的設(shè)置將各處理隨機安排區(qū)組的小區(qū)中，每處理僅占一小區(qū)。(4)區(qū)組的設(shè)置不同的區(qū)組可以設(shè)置在不同的地段上，而同一區(qū)組內(nèi)的各個小區(qū)必須設(shè)置在同一地段上?！纠纭考俣ㄓ蠥、B、C、D、E五個處理，每個處理重復(fù)3次，采用隨機完全區(qū)組設(shè)計，則田間排列為：肥瘦ABCDECBAEDECDABⅠⅡⅢ再例：8個品種4個重復(fù)的隨機區(qū)組排列ⅠⅡⅢⅣ74211317368548732164524887566532圖：8個品種4個重復(fù)的隨機區(qū)組排列肥力梯度ⅠⅡⅢⅣⅠⅡⅢ38110715149613416112125ⅠⅡⅢ圖16個品種3個重復(fù)的隨機區(qū)組，小區(qū)布置成兩排2.隨機區(qū)組設(shè)計優(yōu)、缺點優(yōu)點：①易設(shè)計和分析，能保證試驗的精確度和準(zhǔn)確度（貫徹了三原則）。②對試驗條件要求不高，靈活性大，適用廣。③單因素、多因素試驗都可應(yīng)用。缺點：①不允許處理數(shù)太多，一般少于20。②試驗精確度沒有拉丁方設(shè)計高。處理數(shù)為2的隨機區(qū)組設(shè)計，叫配對法。例2:水果保鮮試驗：

第一對

第二對

第三對

例1:肥料對比試驗：第一對

第二對

第三對

............第N對

（三）拉丁方設(shè)計拉丁方設(shè)計實行雙重局部控制，精確度最高，是隨機區(qū)組設(shè)計特殊情況。1.實施方法從行和列兩個方向上排列成區(qū)組，而每一處理在每一行或列都只占有一個小區(qū)，處理在各區(qū)組的排列是隨機的。CDAEBECDBABAECDABCDEDEBAC→→→→→↓↓↓↓↓行區(qū)組列區(qū)組5×5拉丁方2.拉丁方設(shè)計的特點：處理數(shù)=重復(fù)數(shù)=行區(qū)組數(shù)=列區(qū)組數(shù)；精確度高；試驗結(jié)果分析簡便；3.隨機排列的方法拉丁方均由標(biāo)準(zhǔn)拉丁方衍變而來。標(biāo)準(zhǔn)拉丁方即第一列和第一行為順序排列的拉丁方

１．從書中選一標(biāo)準(zhǔn)拉丁方２．按規(guī)則隨機調(diào)動直行、橫行及處理實現(xiàn)隨機排列采用辦法：【例如】設(shè)某一試驗，有5個處理，分別以1、2、3、4、5表示，試做拉丁方設(shè)計。①選擇標(biāo)準(zhǔn)方ABCDEBAECDCDAEBDEBACECDBA５×５標(biāo)準(zhǔn)拉丁方1.選擇標(biāo)準(zhǔn)方ABCDEBAECDCDAEBDEBACECDBA2.按隨機數(shù)字14532調(diào)整直行ADECBBCDEACEBADDACBEEBADC3.按隨機數(shù)字51243調(diào)整橫行EBADCADECBBCDEADACBECEBAD4.按隨機數(shù)2=A,5=B,4=C,1=D,3=E，排列處理35214213455413212453435214.實際應(yīng)用：例１．不同捕哦燈效果比較試驗（燈位、日期）例2煙葉毒素病不同毒素濃度誘病試驗，由于不同植株和同一植株上不同部位的葉片（老、嫩）對毒素病的抵抗力有所不同，產(chǎn)生兩種實驗誤差，針對這兩