試驗設計方法演示文稿第1頁，共27頁。優(yōu)選試驗設計方法第2頁，共27頁。2.重復次數(shù)：可為3-6次,必要時還可適當增加。每一重復內(nèi)的各小區(qū)都是順序排列?？刹捎脝闻攀?、雙排式或多排式,重復排列成多排時,不同重復內(nèi)的小區(qū)可排列成階梯式,以避免同一處理的各小區(qū)排在一直線上。3.優(yōu)點:相鄰小區(qū)特別是狹長形小區(qū)之間土壤肥力的相似性,供試品種與對照種的比較有較高的精確度,很好的實施了局部控制的原則。當試驗處理少而肥力差異大時,這種設計最有實用價值。4.缺點:對照區(qū)過多,占試驗田面積1/3-1/2,土地利用率不高。處理數(shù)在10個以上時一般不采用。

第3頁，共27頁。(二)間比設計

在試驗地較少或苗木不足、試驗處理數(shù)較多、試驗精確度要求不高,且隨機安排有困難的情況下使用。育種試驗前期階段,如鑒定圃,供試材料較多,要求不太高,往往采用這種方法。1.間比法設計的排列特點：一條試驗地上排列的第一小區(qū)和末尾小區(qū)一定是對照區(qū)(CK),每兩塊對照區(qū)間小區(qū)數(shù)目一般為4-9個,重復2-4次,重復內(nèi)各供試處理順序排列。每隔幾個處理小區(qū)設置一個對照區(qū),主要決定于供試材料的多少。2.重復排列：

根據(jù)供試材料的數(shù)量和試驗要求來確定。各重復可排成一排或多排式。排成多排時,可采用階梯式排列或逆向式排列,使同一處理的小區(qū)錯開位置。

第4頁，共27頁。ck1234ck5678ckck8765ck4321ckck1234ck5678ckⅠⅡⅢ8個處理3次重復的間比設計(方案1:逆向式排列)如果在一條地上安排不下整個重復,可在排到有對照區(qū)的地方轉接到第二條地上,但在第二條地的開頭應增設一個對照區(qū),稱為額外對照區(qū)(Ex.CK)。

8個處理3次重復的間比設計(方案2:額外對照)ck1234ck5678ck1234ckck8765ck4321ck8765EXckⅠⅡⅢⅡ第5頁，共27頁。3.優(yōu)點：

設計簡單,操作方便,若按株高或品種進行順序排列,能減少小區(qū)間的邊際效應和生長競爭。4.缺點：只運用重復和局部控制兩條基本原則,不隨機,所以不能合理地估計試驗誤差,理論上不能應用統(tǒng)計分析進行顯著性檢驗。有明顯土壤肥力梯度時,品種間的比較將會產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。第6頁，共27頁。二、隨機排列的試驗設計

完全隨機設計隨機區(qū)組設計拉丁方設計裂區(qū)設計單因素試驗多因素試驗多因素試驗第一章試驗設計正交設計多因素試驗第7頁，共27頁。(一)完全隨機化試驗設計【例如】比較a個品種的產(chǎn)量,每一品種設置n個重復,全部試驗共有an次。根據(jù)完全隨機化試驗設計的要求,試驗田中的an個試驗小區(qū)的土質、肥力、含水量、田間管理等條件必須完全一致。至于哪一個品種的哪一次重復安排在哪一個小區(qū),完全是隨機的,因此得到了“完全隨機化試驗設計”這一名稱。

完全隨機設計

將具有n次重復的k個處理完全隨機的布置到各個試驗單元中的試驗方法。要求試驗條件或試驗環(huán)境的同質性很高。第8頁，共27頁。1.完全隨機設計的特點：

把整個試驗地當成一個區(qū)組,里面分成若干小區(qū),然后將各處理隨機分配到各小區(qū)中,每一處理的重復數(shù)可以相等,也可不等。對試驗單元的安排靈活機動,單因素或多因素皆可應用。

【例如】假定有A、B、C、D4個處理,每個處理重復3次,采用完全隨機設計,則田間排列為：ABCDACCBDBDA2.優(yōu)點：設計、分析簡便,可采用單因素方差分析。3.缺點：必須在試驗環(huán)境因素相當均勻的條件下進行,沒有遵循局部控制原則。4.適用范圍：廣泛應用于環(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用。第9頁，共27頁。

完全隨機化設計要求試驗條件或試驗材料必須具同質性,否則,由于試驗誤差過大,有可能掩蓋處理間真正存在的差異。對于一些處理較多的試驗,同質性這一要求有時很難滿足。

(二)隨機區(qū)組試驗設計

為了保證結果的可靠性,把全部試驗分成若干區(qū)組,每一區(qū)組內(nèi)必須保證試驗條件或試驗材料的同質性,而且必須包含一次全部處理。將完全隨機化試驗的n次重復變成n個區(qū)組。

由于設置了區(qū)組,從完全隨機化試驗的誤差平方和中分離出區(qū)組(非同質性)所產(chǎn)生的平方和,從而降低了誤差平方和,提高了試驗結果的可靠性,這樣的試驗設計稱為隨機區(qū)組設計(randomizedcompleteblockdesign）。

隨機區(qū)組設計中,處理間的隨機化只能在區(qū)組內(nèi)進行,而不能在全部ab次試驗間進行,方差分析只能檢驗處理效應,而不能檢驗區(qū)組效應。

第10頁，共27頁。1.設計的特點：

按照局部控制的原則,將整個試驗地分成與重復數(shù)相等的區(qū)組,一區(qū)組安排一重復,然后把每一個區(qū)組劃分成與處理數(shù)相等的小區(qū),區(qū)組內(nèi)各處理按隨機排列。實施步驟如下：

(1)劃分區(qū)組

區(qū)組數(shù)＝重復數(shù)；

有單向肥力梯度時,區(qū)組的劃分與土壤肥力梯度垂直；

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)；

有單向肥力梯度時,小區(qū)的長邊與土壤肥力梯度平行。(3)處理的設置

區(qū)組內(nèi)每一小區(qū)隨機安排一個處理,各區(qū)組內(nèi)隨機獨立進行。第11頁，共27頁。肥瘦ⅠⅡⅢ2.區(qū)組的設置

不同區(qū)組可以設置在不同的地段上,而同一區(qū)組內(nèi)的各個小區(qū)必須設置在同一地段上。

【例如】假定有A、B、C、D、E五個處理,每個處理重復3次,采用完全隨機區(qū)組設計,則田間排列為：ABCDECBAEDECDAB第12頁，共27頁。①設計簡單,容易掌握。②靈活性大,單因素、多因素試驗都可應用。③符合試驗設計的基本原則,能提供無偏的誤差估計,提高試驗精確度。④對試驗地的地形要求不嚴,平地或山地均可采用,必要時不同區(qū)組可分散設置在不同地段上。⑤容易分析,可采用雙因素方差分析。4.隨機區(qū)組設計的缺點：

①不允許處理數(shù)太多,一般不超過20個,處理數(shù)過多,區(qū)組內(nèi)的環(huán)境變異就會增加,喪失局部控制的功能,使誤差增大。②只能控制一個方向的土壤差異,精確度沒有拉丁方設計高。3、隨機區(qū)組設計的優(yōu)點：5.適用范圍：

栽培試驗、盆栽試驗、苗床試驗、室內(nèi)試管培養(yǎng)試驗等。第13頁，共27頁。(三)拉丁方設計

隨機區(qū)組設計,在一定程度上消除了由于實驗條件或實驗材料的非同質性給實驗帶來的誤差。若在同一區(qū)組內(nèi)仍不能保證實驗材料或實驗條件的同質性,這時可以設計成兩個方向的隨機區(qū)組,即拉丁方設計。

拉丁方設計的行數(shù)與列數(shù)必須一致,從而構成一個方陣。由于每一小區(qū)都是用拉丁字母表示的,所以稱為拉丁方(Latinsquare)。與隨機區(qū)組設計類似,拉丁方的行、列與主效應之間的交互作用是不能估計出的。

從行和列兩個方向上排列成區(qū)組或重復,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。第14頁，共27頁。2正交拉丁方表(正交拉丁方的完全系)第15頁，共27頁。

除p=6(6行,6列)拉丁方以外,任何p

3的拉丁方都有正交拉丁方。一個p階拉丁方最多可有p－1個正交拉丁方。由于拉丁方和正交拉丁方從隨機區(qū)組的誤差平方和中進一步分解出一些可控因素的平方和,如行平方和與列平方和,使試驗的精度得到進一步的提高。

【例如】5個板栗品種的產(chǎn)量比較試驗,已知試驗田的肥力在兩個方向上存在差異,5名管理人員的田間操作也存在不同,因此設計了一個5階正交拉丁方。試驗結果如下(括號內(nèi)為小區(qū)的產(chǎn)量,單位:kg）。

正交拉丁方:若在一個拉丁方上再重上一個拉丁方,兩個拉丁方上各小區(qū)的字母共同出現(xiàn)一次而且只出現(xiàn)一次,這樣的兩個拉丁方稱為正交拉丁方。

第16頁，共27頁。12345111(53)22(44)33(45)44(49)55(40)223(52)34(51)45(44)51(42)12(51)335(50)41(46)52(43)13(54)24(47)442(45)53(49)14(54)25(44)31(40)554(43)15(60)21(45)32(43)43(44)雙因素試驗(品種、管理員）5階正交拉丁方設計第17頁，共27頁。列區(qū)組行區(qū)組↓↓↓↓↓→→→→→CDAEBECDBABAECDABCDEDEBAC5X5拉丁方1.拉丁方設計的特點(單因素)：處理數(shù)=重復數(shù)=行區(qū)組數(shù)=列區(qū)組數(shù)；每一直行及每一橫行都成為一區(qū)組或重復,而每一處理在每一直行或橫行都只出現(xiàn)一次。第18頁，共27頁。2.拉丁方設計的優(yōu)點：

由于拉丁方在縱橫兩個方向都設置了區(qū)組，從而能從縱橫兩個方向消除土壤肥力差異，故拉丁方設計比隨機區(qū)組設計具有更高的精確度。

試驗結果分析簡便。3.拉丁方設計的缺點

缺乏伸縮性:處理數(shù)=重復數(shù)；

缺乏隨機區(qū)組設計的靈活性:不能將一行或一列分開設置;中部小區(qū)往往不易接近,觀察記載和田間管理都不方便。

4.適用范圍：與隨機區(qū)組基本一致,單因素、多因素、綜合因子試驗均可。第19頁，共27頁。5、拉丁方的隨機化過程：

第一直行和第一橫行均為順序排列的拉丁方稱標準方。拉丁方甚多,但標準方較少。如3×3只有一個標準方。進行拉丁方設計時,為了獲得所需的拉丁方,可簡捷地在選擇標準方的基礎上進行橫行、直行及處理的隨機,這稱作標準方隨機換位法?，F(xiàn)以4×4拉丁方說明此法的步驟：

【例如】設某一試驗,有4個處理,分別以1、2、3、4表示,試做拉丁方設計。第20頁，共27頁。②列隨機:用隨機的方法得到隨機數(shù)字2、4、1、3,按隨機數(shù)字的順序把標準方的列做相應的調整。ABCDBCDACDABDABC12341234列隨機BDACCABDDBCAACDB24131234ⅡⅠ①選擇標準方

ABCDBCDACDABDABCⅠ第21頁，共27頁。③行隨機:用隨機的方法得到隨機數(shù)字3、2、4、1,把列隨機得到的拉丁方Ⅱ,按隨機數(shù)字進行的調整,得到拉丁方Ⅲ。

BDACCABDDBCAACDB24131234行隨機DBCACABDACDBBDAC24133241ⅢⅡ④處理隨機:將處理代號1,2,3,4

進行隨機,若得隨機數(shù)字為4、3、1、2,表示A=4,B=3,C=1,D=2。將4個處理代入,得到拉丁方Ⅳ。DBCACABDACDBBDAC24133241Ⅲ處理隨機2314143241233241A=4B=3C=1D=2Ⅳ第22頁，共27頁。(四)裂區(qū)設計1.概念:

裂區(qū)設計是一種多因素試驗設計,與兩因素隨機區(qū)組設計相似。當因素效應同等重要時,一般采用隨機區(qū)組設計,當因素的效應有主次之分時,宜采用裂區(qū)設計(split–plotdesign)。2.裂區(qū)設計與兩因素隨機區(qū)組的不同點:

隨機區(qū)組設計在每一區(qū)組內(nèi)A、B兩因素的ab次處理是完全隨機化的。

裂區(qū)設計的每一區(qū)組內(nèi)A因素先分為a個處理,在每一處理內(nèi)B因素再分為b個處理。隨機化過程只能在A因素的a個處理和B因素的b個處理之間進行。由A因素所劃分的A個部分稱為主區(qū),每一主區(qū)再劃分的b個部分稱為副區(qū)。第23頁，共27頁。A1A2A3A2A1A3A3A2A1A2A1A3

B1B2B2B1B1B2B1B2B2B1B1B2B1B2B1B2B2B1B2B1B2B1B2B1【例如】主因素A有A1、A2、A3三個水平;副因素B有B1、B2兩個水平;4次重復,裂區(qū)設計。ⅠⅡⅢⅣ3.裂區(qū)試驗設計方法

先按第一個因素設置各個處理(主處理)的小區(qū)；

然后在主處理的小區(qū)內(nèi)引進第二個因素的各個處理(副處理),就是主處理的小區(qū)內(nèi)分設與副處理數(shù)目相等的更小的小區(qū)。

主處理所分的小區(qū)稱為主區(qū)(整區(qū)),主區(qū)內(nèi)各個副處理所分的小區(qū)稱為副區(qū)(裂區(qū))。第24頁，共27頁。

【例如】A為主因素,有A1、A2、A3三個水平;B為副因素,有B1、B2、B3、B4四個水平;2次重復