第一節(jié)試驗研究的種類及一般程序1一．試驗研究的種類

1單因素試驗（單因子試驗）：研究某一個因素效應的試驗，叫單因素試驗（其它因素相對一致）。簡單易行，能對被試驗因素作深入研究，是研究因素具體規(guī)律時常用而有效的手段。但沒有考慮因素間的相互關系，試驗結果具有局限性。2復因素試驗：兩個以上不同因素效應的試驗，復因素試驗或多因素試驗?？朔藛我蛩卦囼灥娜秉c，結果能較全面的說明問題，隨著試驗因素的增多，使試驗過于復雜龐大而降低試驗的精確性。因此，復因素試驗一般以2~4個試驗因素較好。23綜合試驗：通過單因素和復因素試驗，可以探索出在一定條件下不同因素的最優(yōu)組合，根據(jù)這個最優(yōu)組合制定一整套的技術措施，再與現(xiàn)行生產所采用的成套技術措施相比較，研究最優(yōu)組合的綜合效應并檢驗其實用價值，這就是綜合試驗。

所以綜合試驗具有檢驗的示范的作用。3農業(yè)和生物學領域的科學研究科學社會科學自然科學理論科學實驗科學理論科學的研究主要運用推理（演繹、歸納）的方法實驗科學的研究主要通過周密設計的實驗方法研究抽樣調查科學試驗4科學研究的目的在于探求新的知識、理論、方法、技術和產品?；A性或應用基礎性研究：在于揭示新的知識、理論和方法。應用性研究：在于獲得某種新的技術和產品5二：科學試驗研究的一般程序

1．選題：是確定試驗研究的目的和任務試驗研究目的的來源主要有以下幾個方面：（1）當前生產中提出的實際問題；（2）生產進一步發(fā)展需要解決的理論和技術問題；（3）推廣國內外的先進經(jīng)驗；（4）科學發(fā)展史上需要解決的理論問題。選題前必須進行認真、深入的調查和研究。62．作好試驗計劃：（1）設計試驗方案；（2）確定試驗方法；（3）制定管理措施；（4）確定觀察、測定項目及其方法與標準。擬定試驗計劃，一方面要根據(jù)試驗的目的任務和對精確度的要求，另一方面還要考慮試驗條件，把需要和可能結合起來。73．實施：（1）作好準備工作；（2）布置試驗；（3）作好試驗的管理工作；（4）作好觀察記載和各種測定工作84．總結：（1）試驗目的、設計及過程；（2）試驗結果；（3）對試驗結果的分析、結論和建議。

9選題查閱文獻提出假設設計試驗檢驗假設試驗的規(guī)劃與設計試驗的實施驗證假設的結果試驗結果的收獲與分析10三．試驗研究的基本要求

1．代表性：除了遵守隨機抽樣的原則性外，還要密切注意試驗條件及試驗過程所采用各種措施的代表性。2．準確性：試驗的準確性是指試驗結果要能接近總體的特征和分布規(guī)律。3．復現(xiàn)性：重現(xiàn)性。在相同條件下重復試驗，能獲得相同的結果。相同的結果是指試驗結果的規(guī)律性應該是一致的，由于偶然因素的影響，試驗結果的絕對數(shù)值是不可能完全一樣的。11第二節(jié)試驗方案設計

試驗因素（factor)：為了要考察某些影響因素對某事物的影響程度，人為地控制該影響因素的變化狀態(tài)，使其影響程度可以得到精確的測量或判斷，通常稱這種要考察的因素為試驗因素。試驗處理(treatment)：為研究試驗效應而人為設置的不同水平或不同水平的組合。試驗方案：是指根據(jù)試驗目的和要求所擬定進行比較的一組試驗處理（treament）的總稱。廣義的試驗方案是指包括實施步驟在內的整個試驗計劃12一．試驗方案設計的原則

1．要有明確的目的性：2．有嚴密的可比性：一般試驗主要都是采用差異比較法來確定試驗因素的效應。3．盡量排除非試驗因素的限制：在一個試驗中不可能對全部有關的因素都進行研究，只能選擇一部分作為試驗因素。但非試驗因素對試驗因素總是有一定影響的。所以，在設計試驗方案時，應盡量排除非試驗因素的限制作用，在肥料試驗中，一般常采用設置肥底的辦法。134．設計與統(tǒng)計方法的統(tǒng)一性：不同的試驗方案要求采用不同的統(tǒng)計方法，而不同的統(tǒng)計方法又對試驗設計有不同的要求。（1）采用方差分析方法的復因素試驗，方案必須均衡，必須設置重復。（2）采用回歸分析方法的復因素試驗，方案可以均衡也可以不均衡；在限制因素明確，效應模式認定，有足夠剩余自由度的情況下也可以不設重復。5．要提高試驗效率：試驗效率是指單位人力物力的投入所獲得試驗信息的多少。適當減少試驗因素是提高試驗效率的有效途徑。14二．試驗方案的設計

（一）單因素試驗方案的設計：單因素試驗只研究一個因素的效應，其設計要點是確定因素的水平范圍和水平間距。水平范圍是指試驗因素水平的上、下限區(qū)間，其大小取決于研究目的。水平間距是指試驗因素不同水平的間隔大小。其要適宜，過大無實際意義，過小則易于被試驗誤差所掩蓋。15具體的水平間距設計還取決于試驗地土壤肥力變異、重復次數(shù)和統(tǒng)計檢驗的置信長。下表是國際水稻研究所的資料。從中可知，在變異系數(shù)10%，重復4次的條件下，處理差異只有大于平均數(shù)的14.5%，才能達到95%的置信度要求。16不同重復次數(shù)、不同變異系數(shù)的兩個處理平均數(shù)間最低置信度值

95%可信度重復次數(shù)2345678CV=8%18.113.711.610.39.38.68.0CV=10%22.617.214.512.911.610.710.0CV=12%27.120.617.415.414.012.912.0CV=14%31.724.020.318.016.315.014.017(二)復因素試驗方案的設計

至少有2個試驗因素的試驗稱為復因素試驗。復因素試驗的主要目的是考察因素的主效應及其交互作用，確定不同因素不同水平的優(yōu)化組合。181．因素的簡單效應(experimentaleffect

)：在復因素試驗中，一個試驗因素在另一個試驗因素的某一水平上的試驗效應，稱為這一個因素的簡單效應。單因素效應則是指試驗因素對試驗指標所起的增加或減少的作用如產量200kg/5kgN，300kg/10kgN，則在畝施氮5kg的基礎上再施5kg的效應為300-200=100kg/畝。19P的主效N的主效2．因素的主效應：同一因素各簡單效應的平均值稱為該因素的主效應或平均效應。反映一個因素的綜合效應203．因素的交互作用效應（interactioneffect）：不同因素相互作用產生的新效應稱為這些因素的交互作用。所謂“新效應”是指不同因素綜合效應與各因素單獨效應的差值，也就是A因素與B因素相互作用產生的A，B以外的C效應。這種交互作用涉及多個因素。凡二個因素之間的交互作用稱為一級連應，三個因素之間的交互作用稱為二級連應。余者以此類推。交互作用可為正值，也可為負值或零值。它們分別表示正、負及無交互作用。21試驗因素N水平N1N2平均N2-N1IIIPP11016136P21820192平均1418

4P2-P184

負互作（2-6）/2=-2（4-8）/2=-2因素間的交互作用只有在多因素試驗中才能反映出來?；プ黠@著與否關系到主效的實用性。若交互作用不顯著，則各因素的效應可以累加，主效就代表了各個簡單效應。在正互作時，從各因素的最佳水平推論最優(yōu)組合，估計值要偏低些，但仍有應用價值。若為負互作，則根據(jù)互作的程度大小而有不同情況。下表由單增施N（N2P1）及單增施P（N1P2）來估計N，P皆增施（N2P2）的效果會估計過高，但N2P2還是最優(yōu)組合，有一定的應用價值。22復因素試驗方案可分完全和不完全實施方案1．完全實施方案：將各試驗因素不同水平一切可能的組合均作為試驗處理，這種設計方案稱為完全實施方案。其是最常見、最簡單的復因素試驗設計。優(yōu)點：（1）每個因素和水平都有機會相互搭配，方案具有均衡可比性和正交性；（2）因素間不產生效應混雜，提供的試驗信息較多。其缺點：處理數(shù)過多會給田間試驗的實施帶來很大的困難，一般只適于因素水平不太多的試驗。

232．不完全實施方案：為了縮減處理數(shù)，在完全方案的基礎上，根據(jù)經(jīng)驗和專業(yè)知識，剔除一些次要的和無意義的組合，可構成不均衡方案，即不完全方案。243．正交設計：按正交表制定試驗方案稱為正交設計。當試驗因素較多時，采用正交設計既可減少試驗處理，又可保持方案的均衡性。（正交設計是在犧牲一些交互作用的前提下，才能減少試驗處理數(shù)）25（1）正交表的特點：正交點可用一定的符號表示，如L8（27）P380表示該表為8行、7列，有2個水平，可安排8個處理2個水平的試驗，最多能分析出7個試驗效應，即7個研究因素（包括交互作用）。正交表在構造上有兩個特點：A．每一列不同數(shù)字出現(xiàn)次數(shù)相同；B．任何2列構成的有序數(shù)出現(xiàn)次數(shù)相同。所以，正交設計方案具有均衡性，即可以從任何一列單獨分析出一個研究因素的效應。26（2）表頭設計：表頭設計是正交設計的關鍵，其實質是確定試驗因素的列號位置。對于4因素試驗，如果不考慮交互作用，則可用表L8(27)，如果要考慮AB、BC、BD的交互作用，則選用表L8(27)不同的表頭。

（3）實施方案的設計：將正交表試驗因素的水平賦予具體實施內容就得到了實施方案。274．回歸設計：上述設計適用于用t檢驗或方差分析方法分析不同試驗處理或試驗因素的效應。

但在植物營養(yǎng)和施肥領域中，常需要研究產量等生物效應與施肥量等試驗因素之間的定量關系，這類試驗需要用回歸分析方法進行統(tǒng)計，因而需要制定能夠和有利于進行回歸分析的設計方案28

（1）回歸設計的原則：

A．處理數(shù)：回歸分析是要建立試驗因素效應方程，因此，試驗處理數(shù)不能少于效應方程待估參數(shù)的個數(shù)，并要為統(tǒng)計檢驗留有足夠大的剩余自由度。

B．水平數(shù)：因產量和營養(yǎng)投入量之間的關系服從報酬遞減律，因此，每個試驗因素至少3水平才能建立植物營養(yǎng)生物效應的回歸方程。

C．信息矩陣：線性或線性化回歸方程回歸系數(shù)求解矩陣公式為：b=A-1B，其中A為信息矩陣。只有A的行列式0，回歸系數(shù)才有解，而且越大，設計方案越優(yōu)良。29（2）設計方法：凡符合上述設計要求的試驗方案，均衡、不均衡，都可以作為回歸設計方案。

還需注意：

A．回歸和方差分析試驗設計要消除非試驗因素的影響；

B．施肥量一般以養(yǎng)分表示和計算。施肥量宜取整數(shù)，水平間距往往取相等間距。

C．某些隨時間變化的試驗效應，試驗因素的水平設計不必取等間距，開始時水平間距宜小，以后可適當加大

D．在定量研究方面，回歸分析的目的是從有限處理的效應差異上尋求試驗因素和試驗效應的定量關系，因此，回歸設計對試驗條件，特別是土壤肥力均勻性的要求較一般試驗設計更為嚴格。30第三節(jié)試驗方法設計的基本原理

降低試驗誤差，提高試驗的精確性和估計試驗誤差的大小，是試驗方法設計的核心問題。31一．重復

在試驗中設置重復是非常重要的，因為重復有以下作用：1．降低試驗誤差，提高試驗的精確性；

重復次數(shù)增多，試驗誤差相應減少。

322．估計試驗誤差大小，判斷試驗可靠程度：必須設置重復，同一處理的試驗結果，在不同重復中的差異，就反映了試驗誤差。

3．擴大試驗的代表性：33二．隨機排列只有隨機排列才符合統(tǒng)計學原理，以充分發(fā)揮設置重復的作用，才能正確的估計試驗誤差。34三．局部控制

用區(qū)組來控制和減少試驗誤差的方法，叫局部控制。

在試驗條件差異較大的情況下進行試驗，局部控制就非常重要，因這樣各處理的試驗條件就比較一致，能降低試驗誤差。35局部控制的作用在于提高試驗的精確度下圖的排列未實行局部控制AAAAAAAAB