1、第二章 田間試驗的設(shè)計與實施,田間試驗的特點和要求,田間試驗的誤差與土壤差異,田間試驗設(shè)計的原則,控制土壤差異的小區(qū)技術(shù),常用的田間試驗設(shè)計,第一節(jié) 田間試驗的特點和要求,1、田間試驗的研究對象和材料是生物體本身,由農(nóng)作物或其他生物體本身的反應(yīng)來直接檢測試驗的效果,這是田間試驗的重要特點,2、田間試驗是在開放的自然條件下進(jìn)行的，因而田間試驗的環(huán)境條件存在著導(dǎo)致試驗產(chǎn)生試驗誤差,二、田間試驗的基本要求,1、試驗?zāi)康囊鞔_,2、試驗條件要有代表性,3、試驗結(jié)果要可靠,4、試驗結(jié)果具有重演性,一、田間試驗的特點,第二節(jié) 田間試驗的誤差與土壤差異,一、田間試驗的誤差,一）試驗誤差的概念,1、試驗誤差：

2、由于偶然性因素或其它不可控制的環(huán)境條件造成的觀測值偏離處理真值的部分。,2、系統(tǒng)誤差：在一次試驗中某個處理或某幾個處理的觀測值重復(fù)定向出現(xiàn)偏高或偏低的現(xiàn)象。,注意：由試驗誤差的概念我們知道，系統(tǒng)誤差多數(shù)是由人為主觀因素造成的，所以系統(tǒng)誤差是可以消除的。而試驗誤差是不可以消除的，但是我們只要了解試驗誤差的來源并采取相應(yīng)的措施，就可以降低試驗誤差，從而達(dá)到提高試驗精確度和準(zhǔn)確度的目的。,二)田間試驗的誤差來源,1.試驗材料固有的差異,2.試驗時農(nóng)事操作和管理技術(shù)的不一致所引起的差異,3.進(jìn)行試驗時外界條件的差異,三)控制田間試驗誤差的途徑,1.選擇同質(zhì)一致的試驗材料,2.改進(jìn)操作和管理技術(shù)，使之標(biāo)

3、準(zhǔn)化,3.控制引起差異的外界主要因素,田間試驗過程中引起差異外界因素主要是土壤差異造成的，通常采用以下三種措施來降低由于土壤差異引起的試驗誤差 (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,二、試驗地的土壤肥力差異,二)土壤肥力差異的產(chǎn)生,1、土壤在形成過程中造成的差異,2、土壤利用過程中造成的土壤肥力差異,三）土壤肥力差異的種類,1、趨向式肥力差異,2、斑塊式肥力差異,四）減少土壤差異的措施,1、均地播種或綠肥掩青,2、試驗地輪換使用,三、試驗地的選擇,1、要有代表性，能夠代表將來準(zhǔn)備推廣試驗結(jié)果地區(qū)的自然條件和生產(chǎn)條件 。,2、土壤肥

4、力均勻，地勢平坦。,3、位置適當(dāng)，避開樹木、高在建筑物、交通要道、容易受人畜禽糟蹋的地方。,第三節(jié) 田間試驗設(shè)計的原則,一、重復(fù)原則(replication),試驗中同一處理種植的小區(qū)數(shù)即為重復(fù)次數(shù),2、重復(fù)的作用,（1）估計試驗誤差,（2）降低試驗誤差，提高試驗精確度,（3）估計處理效應(yīng),3、重復(fù)次數(shù)的確定,田間試驗：3-4次為宜,實驗室實驗：5-6次為宜,1、定義：,二、隨機排列原則,是指一個處理或處理組合被安排在哪一個試驗小區(qū)靠隨 機方法確定，而不受人的主觀影響,2、隨機排列的作用,（1）避免部分系統(tǒng)誤差,（2）隨機排列與重復(fù)相結(jié)合可以提供一個無偏的試驗誤差無偏估值,3、隨機排列的方法,

5、（1）隨機數(shù)字表法,（2）抽簽法,1、定義：,三、局部控制原則,指分范圍分地段控制非處理因素，使這些非處理因素對處理的影響能夠最大限度趨向一致,將試驗地劃分成等于重復(fù)數(shù)的區(qū)組，各處理在一個區(qū)組內(nèi)只出現(xiàn)一次，區(qū)組內(nèi)的小區(qū)數(shù)等于處理數(shù),劃分區(qū)組時應(yīng)使區(qū)組的長邊應(yīng)與肥力梯度垂直，小區(qū)的長邊應(yīng)與肥力梯度平行,可有效降低由于環(huán)境條件差異而引的試驗誤差，提高試驗準(zhǔn)確性,1、定義：,2、局部控制方法：,3、局部控制的作用,注意：,第四節(jié) 控制土壤差異的小區(qū)技術(shù),一、試驗小區(qū)的面積,1、試驗小區(qū)（experimental plot）：在田間試驗中，安排一個處理的小塊地段稱試驗小區(qū)，簡稱小區(qū)(plot),2、小

6、區(qū)面積與試驗誤差的關(guān)系,試驗誤差隨著小區(qū)面積的增加而減小，但面積增加到一定程度誤差減少的幅度變小，因此，小區(qū)面積不能無限增大 。,二、小區(qū)的形狀,是指小區(qū)長度與寬度的比例,長方形小區(qū)、正方形小區(qū),3-10 : 1,1、小區(qū)的形狀：,2、小區(qū)的種類：,3、長方形小區(qū)的長寬比：,三、重復(fù)次數(shù),試驗次數(shù)的確定依據(jù)：試驗次數(shù)多少根據(jù)試驗所要求的精確度、試驗地土壤差異大小、試驗材料如種子的數(shù)量、試驗地面積、小區(qū)大小等具體情況而定。一般情況下田間試驗重復(fù)3-4次,四、對照區(qū)的設(shè)置,對照是處理的比較標(biāo)準(zhǔn)，以CK表示,1、設(shè)置對照的目的,（1）衡量處理的優(yōu)劣,（2）估計和矯正試驗單位的差異,2、設(shè)置對照的方法

7、,（1）順序式,（2）隨機式,五、保護(hù)行的設(shè)置,1、設(shè)置保護(hù)行的目的,（1）保護(hù)試驗材料免受人畜損害,（2）減少邊際效應(yīng)的影響,2、設(shè)置保護(hù)行原則,（1）保護(hù)行需設(shè)置4行以上，太少達(dá)不到預(yù)期目的,（2）成熟期應(yīng)早于處理，這樣保護(hù)行可提前收獲，減少混雜，同時也可減少鳥類危害,六、區(qū)組的排列,1、定義：指安排全部處理小區(qū)的相對同質(zhì)的一塊土地,2、區(qū)組排列的原則：同一區(qū)組內(nèi)土壤肥力盡可能相對一致，區(qū)組間土壤肥力可以有差異,3、區(qū)組的排列方式：可排成一排也可排成兩排或多排，這要依據(jù)試驗地的地形及肥力差異情況而定,第五節(jié) 常用的田間試驗設(shè)計,一、順序排列的試驗設(shè)計,一）對比試驗設(shè)計,二）間比試驗設(shè)計,二

8、、隨機排列的試驗設(shè)計,一）完全隨機試驗設(shè)計,二）隨機區(qū)組試驗設(shè)計,三）裂區(qū)試驗設(shè)計,一、順序排列的試驗設(shè)計,一) 對比法設(shè)計(contrast design),1、設(shè)計特點：每一供試處理的小區(qū)均直接按某種順序排列于對照區(qū)的旁邊，即每隔兩個處理小區(qū)有一對照區(qū)，重復(fù)間的小區(qū)排列有階梯式和逆向式兩種排列方法,現(xiàn)有6個小麥品種進(jìn)行預(yù)試試驗，我們依據(jù)株高進(jìn)行編號為1、2、3、4、5、6、對照為CK,案例：,2、對比試驗設(shè)計優(yōu)缺點,每一處理均于對照相鄰，這樣易于觀察比較，且精確度高，設(shè)計簡單,缺點：,（1） CK的小區(qū)太多，增加了土地使用面積,（2）處理的排列不隨機，沒有滿足田間試驗的隨機原則，所以不能正

9、確地估計出試驗誤差，從而無法應(yīng)用統(tǒng)計分析進(jìn)行顯著性測驗,3、應(yīng)用范圍：多應(yīng)用于少數(shù)品種的預(yù)試比較試驗和生產(chǎn)示范試驗,二) 間比法設(shè)計(interval contrast design),1、設(shè)計特點：首尾兩個小區(qū)為CK，每兩個CK之間排列數(shù)目相同的處理小區(qū)（4個或9個）；若不能將所有處理安排在同一條地塊上，需設(shè)置額外對照（EXCK），不同重復(fù)的排列可用逆向式或階梯式,案例：現(xiàn)有8個玉米品種作預(yù)試試驗，對照品種為鄭單958，采用間比試驗設(shè)計 分析：按品種的生育期對品種進(jìn)行編號，分別用1、2、3、4、5、6、7、8表示對照用CK表示,優(yōu)點：,2、對比試驗設(shè)計的優(yōu)缺點,優(yōu)點：設(shè)計簡單，相對于對比法可

10、容納更多的處理,缺點：沒有滿足田間試驗設(shè)計的隨機原則，無法正確地估計試驗誤差,3、應(yīng)用范圍：主要用于育種的前期階段，材料較多而精確度要求相對較 低，如鑒定圃,間比試驗田間種植圖,二、隨機排列的試驗設(shè)計,一)完全隨機設(shè)計(completely random design),1、設(shè)計特點：劃分小區(qū)，小區(qū)數(shù)=處理數(shù)（或處理組合）重復(fù)數(shù)，把處理或處理組合隨機地安排在試驗小區(qū)內(nèi),案例：現(xiàn)有A、B、D、C、E 5個小麥品種進(jìn)行產(chǎn)量比較試驗，重復(fù)3次,（2）給每品種進(jìn)行編號：A（1）,A（2）,A（3）,B（4）,B（5）,B（6）,C（7） C（8）,C（9）,D（10）,D（11）,D（12），E（13

11、）,E（14）,E（15）,（3）采用隨機數(shù)字表法或摸球法產(chǎn)生隨機數(shù)字,（1）劃分小區(qū)：小區(qū)數(shù)=5X3=15,案例分析：,A,A,A,B,B,B,C,C,C,D,D,D,E,E,E,9,5,1,15,13,14,7,8,3,2,10,12,11,6,4,2、完全隨機試驗設(shè)計的優(yōu)缺點,優(yōu)點：完全隨機設(shè)計中各處理或處理組合的重復(fù)數(shù)可以相等，也可以不等，方便靈活,缺點：由于沒有設(shè)置區(qū)組，所以就沒有局部控制，不能效地控制試驗誤差,3、完全隨機試驗設(shè)計的應(yīng)用范圍：此種設(shè)計適用于各試驗單位的性質(zhì)各試驗條件均勻一致的試驗中，如：盆栽試驗，室內(nèi)實驗,二）隨機區(qū)組試驗設(shè)計,現(xiàn)有一試驗：有A、B、C、D、E 5個

12、小麥新品種，需比較它們在產(chǎn)量上是否存在顯著差異，重復(fù)3次，試驗地具有趨向式肥力差異，試采用合適的田間試驗設(shè)計,案例：,（一）設(shè)計步驟：,1.劃分區(qū)組：區(qū)組的個數(shù)等于重復(fù)次數(shù)，區(qū)組長邊走向與肥力變化方向垂直,2.劃分小區(qū)：小區(qū)數(shù)等于處理數(shù)，小區(qū)的長邊與肥力變化方向平行,3.隨機排列：所有處理分別在每一區(qū)組內(nèi)隨機排列,E,B,D,A,C,E,B,D,A,C,D,C,A,B,E,河南省小麥區(qū)域試驗 隨機區(qū)組試驗設(shè)計,二、隨機區(qū)組試驗設(shè)計的優(yōu)點 1.設(shè)計簡單，易于掌握； 2.富有彈性，可適用于單因素、多因素試驗； 3.可以控制單向肥力差異引起的試驗誤差； 4.該試驗設(shè)計采用了田間試驗設(shè)計的三個原則,三

13、、隨機區(qū)組試驗設(shè)計的缺點 1.處理數(shù)不宜過多，一般不超過20個； 2.不能控制雙向土壤差異。,四、隨機區(qū)組試驗設(shè)計的適用范圍 對試驗精確度要求較高，處理數(shù)在15個左右的單因素和多因素試驗均適用。,三)裂區(qū)試驗設(shè)計(split-plot design),1、裂區(qū)試驗設(shè)計的特點,把試驗地劃分成區(qū)組，區(qū)組數(shù)等于重復(fù)數(shù)，區(qū)組之間設(shè)置走道，區(qū)組兩端及四周設(shè)置保護(hù)行,在每一區(qū)組內(nèi)劃分主區(qū)，主區(qū)等于主處理數(shù)；在每一主區(qū)內(nèi)劃分副區(qū)，副區(qū)等于副處理數(shù),主處理在每一區(qū)組內(nèi)的主區(qū)內(nèi)隨機排列，副處理在每一主區(qū)內(nèi)的副區(qū)內(nèi)隨機排列,注意：在裂區(qū)設(shè)計中由于副區(qū)之間的試驗條件比主區(qū)之間更為接近，因此，副區(qū)的試驗誤差小于主區(qū)的

14、試驗誤差，所以我們常把研究因素中比較重要的那個因素放在副區(qū)內(nèi)稱為副處理。,案例：為研究小麥新品種豫農(nóng)202的高產(chǎn)栽培措施，現(xiàn)設(shè)置一試驗，其中密度設(shè)置3個水平分別為A1、A2、A3，灌水量設(shè)置3個水平，分別為B1、B2、B3，要求重復(fù)3次，試設(shè)計一個合理的田間試驗,（1）劃分區(qū)組：,（2）劃分主區(qū)和副區(qū)：,（3）隨機排列主處理和副處理：,案例分析：本試驗中灌水對周圍影響較大，為減少因此而造成的試驗誤差需設(shè)置較大小區(qū)面積，所以應(yīng)采用裂區(qū)試驗設(shè)計，把灌水的各處理放在主區(qū)內(nèi)，把密度的各處理放在副區(qū)內(nèi),第一步：劃分區(qū)組,劃分3個區(qū)組，區(qū)組之間設(shè)置走道，并在區(qū)組兩端及四周設(shè)置走道和保護(hù)行,第二步：在區(qū)組內(nèi)

15、劃分主區(qū),因為主處理有3個，所以在每個區(qū)組內(nèi)劃分3個主區(qū),第三步：在主區(qū)內(nèi)劃分副區(qū),因為有3個副處理，所以在每一主區(qū)內(nèi)劃分3個副區(qū),第四步：隨機排列,主處理在每一區(qū)組的主區(qū)內(nèi)隨機排列，副處理在每一主區(qū)的副內(nèi)隨排列,B3,B1,B2,B3,B2,B1,B1,B2,B3,A2,A1,A3,A1,A3,A2,A2,A3,A1,A2,A3,A1,A2,A3,A1,A1,A3,A2,A3,A1,A2,A1,A2,A3,A2,A3,A1,豫農(nóng)202播期播量裂區(qū)試驗,2、裂區(qū)試驗設(shè)計的優(yōu)缺點,優(yōu)點：,（1）當(dāng)二因素試驗中有一個因素的處理要求比另一個因素的處理更精確時，此設(shè)計可滿足,（2）滿足田間試驗設(shè)計的三個基本原則，能夠較為精確地估計出試驗差,缺點：,設(shè)計比較復(fù)雜,3、裂區(qū)試驗設(shè)計的應(yīng)用范圍,（1）二因素試驗中若一個因素比另一個因素需要更大的面積時，應(yīng)采用裂區(qū)試驗設(shè)計,（2）若一個因素的處理要求比另一