田间试验与统计方法田间试验的设计与实施.pptx

第一节第一节 田间试验特点和基本要求田间试验特点和基本要求一、一、田间试验田间试验的特点的特点1. 1. 试验的研究对象和材料是生物体本身，以农作物为试验的研究对象和材料是生物体本身，以农作物为主，包括昆虫、病菌、土壤微生物、杂草等，由农作物主，包括昆虫、病菌、土壤微生物、杂草等，由农作物本身来直接检测试验的效果，这是农业试验的重要特点。本身来直接检测试验的效果，这是农业试验的重要特点。由于自然界的生物体往往是一个具有多种遗传变异的群由于自然界的生物体往往是一个具有多种遗传变异的群体，因而体，因而试验材料本身就存在产生试验误差的多种因素。试验材料本身就存在产生试验误差的多种因素。2. 2. 田间试验是在开放的自然条件下进行的田间试验是在开放的自然条件下进行的. .包括土壤、包括土壤、气候、病虫等生物条件，它是多变的，再加上农作物试气候、病虫等生物条件，它是多变的，再加上农作物试验周期长，在田间自然条件下全过程，导致试验产生试验周期长，在田间自然条件下全过程，导致试验产生试验误差。包括系统误差和随机误差。验误差。包括系统误差和随机误差。第1页/共49页 二、基本要求二、基本要求1. 1. 试验目的要明确试验目的要明确 2.2. 试验条件要有代表性试验条件要有代表性 3.3. 结果要可靠结果要可靠 准准确度：观察值与真实值的接近程度。确度：观察值与真实值的接近程度。 精确度：观察值彼此接近的程度。精确度：观察值彼此接近的程度。 4. 4. 试验结果要能够重演试验结果要能够重演 第2页/共49页第二节第二节 田间试验误差与土壤差异田间试验误差与土壤差异一、误差来源一、误差来源1. 1. 试验材料固有的差异：试验材料固有的差异： 2. 2. 测试方法测试方法3. 3. 仪器设备及试剂仪器设备及试剂4. 4. 试验外界环境条件试验外界环境条件5. 5. 试验操作，农事操作和管理技术不一致引起的试验操作，农事操作和管理技术不一致引起的差异差异 第3页/共49页二、试验误差的控制途径二、试验误差的控制途径1. 1. 选择同质一致的试验材料选择同质一致的试验材料2.2. 改进操作和管理技术，使之标准化改进操作和管理技术，使之标准化3.3. 控制引起差异的外界主要因素控制引起差异的外界主要因素 第4页/共49页三、试验地土壤差异三、试验地土壤差异1 1 土壤差异概念及形成原因土壤差异概念及形成原因2 2 土壤差异测定方法土壤差异测定方法 （1 1）目测法）目测法 （2 2）空白试验法）空白试验法3 3 土壤差异的表现形式土壤差异的表现形式 （1 1）肥力高低变化较有规）肥力高低变化较有规则则, ,相邻单位土壤肥力最为近相邻单位土壤肥力最为近似似 （2 2）斑块状差异）斑块状差异, ,分布分布无一定规则无一定规则图2.1 土壤肥力变异图第5页/共49页四、四、 试验地选择和培养试验地选择和培养1 1、 试验地的土壤肥力要均匀一致试验地的土壤肥力要均匀一致2 2、 选择的田块要有土地利用的历史纪录选择的田块要有土地利用的历史纪录3 3 、最好选择平地、最好选择平地4 4 、位置要适当、位置要适当5 5 、最好进行空白试验、最好进行空白试验6 6 、采用轮换制、采用轮换制第6页/共49页 第三节第三节 试验设计的基本原则试验设计的基本原则田间试验设计田间试验设计一、重复原则一、重复原则重复：重复：试验中同一处理试验的次数叫重复。试验中同一处理试验的次数叫重复。设置重复的作用有以下几个方面：设置重复的作用有以下几个方面： 1 .1 .估计试验误差估计试验误差 2 .2 .降低试验误差降低试验误差 3 .3 .有利于准确地估计处理效应有利于准确地估计处理效应 nxx/第7页/共49页 二、随机化排列二、随机化排列 重重复复 I重重复复 IIbcdefgck2ckckheabcfgdaabcdefghckckabcgedf利用查表或产生随机数的方法进行设计ck2第8页/共49页abcdefck三、局部控制原则 就是将整个试验环境分成若干个相对均匀一致的小就是将整个试验环境分成若干个相对均匀一致的小环境，然后在小环境内设置成套处理，使它对试验各环境，然后在小环境内设置成套处理，使它对试验各处理的影响达到最大程度的一致处理的影响达到最大程度的一致 第9页/共49页田间试验设计三个基本原则的关系和作用田间试验设计三个基本原则的关系和作用重复重复随机随机局部控制局部控制无偏的试验无偏的试验误差估计误差估计降低试验降低试验误差误差第10页/共49页 田间试验设计三个基本原则的关系和作用田间试验设计三个基本原则的关系和作用设置重复设置重复随机化排列随机化排列局部控制局部控制消除系统误差，消除系统误差，无偏试验误差估计无偏试验误差估计估计和降低估计和降低随机误差随机误差与随机化结合与随机化结合分离系统误差分离系统误差降低随机误差降低随机误差提高准确度和精确度提高准确度和精确度保证统计推断的可靠性保证统计推断的可靠性第11页/共49页第四节第四节 小区技术小区技术 小区：小区：试验中安排一个处理的小块地段。试验中安排一个处理的小块地段。一一 试验小区的面积试验小区的面积051 01 52 02 53 03 54 01 01 21 4试验田 乙试验田 甲m2C V % 变异系数与小区面积大小的关系（根据两个水稻空白试验的产量数据）第12页/共49页一般变动范围一般变动范围6-60m6-60m2 2. .示范性小区面积不小于示范性小区面积不小于330m330m2 2。1 1 试验的种类试验的种类2 2 作物的类别作物的类别3 3 试验地土壤差异的程度与形式试验地土壤差异的程度与形式4 4 育种工作的不同阶段育种工作的不同阶段5 5 试验地的面积试验地的面积6 6 试验过程的取样需要试验过程的取样需要7 7 边际效应和生长竞争边际效应和生长竞争第13页/共49页二、二、 小区的形状小区的形状1 1 小区形状的概念小区形状的概念2 2 狭长形小区和方形小区狭长形小区和方形小区3 3 重视边际效应试验中小区形状重视边际效应试验中小区形状第14页/共49页三、三、 重复次数重复次数1 1 重复次数越多越好吗？重复次数越多越好吗？2 2 多少重复较合适？多少重复较合适？（1 1）小区面积较小时）小区面积较小时（2 2）小区面积较大时）小区面积较大时（3 3）进行面积较大的对比试验时）进行面积较大的对比试验时第15页/共49页四、对照区的设置四、对照区的设置1 1 对照的标准对照的标准(CK)(CK)：当地推广的良种或最广泛应用的栽培技术措施。当地推广的良种或最广泛应用的栽培技术措施。2 2 设置对照的目的设置对照的目的 （1 1）作为衡量品种或处理优劣的标准）作为衡量品种或处理优劣的标准 （2 2）用以估计和矫正试验田的土壤差异）用以估计和矫正试验田的土壤差异第16页/共49页五、保护行的设置五、保护行的设置1 1、作用、作用 (1) (1) 保护试验材料不受外来因素如人，畜的保护试验材料不受外来因素如人，畜的践踏和损害。践踏和损害。 （2 2）防止靠近试验田四周的小区受到空旷地）防止靠近试验田四周的小区受到空旷地的特殊影响即边际效应，使处理间能正确的比较。的特殊影响即边际效应，使处理间能正确的比较。第17页/共49页六、重复区和小区的排列六、重复区和小区的排列1 1、区组；完全区组、区组；完全区组 ; ; 不完全区组不完全区组 将整个试验空间分成各自相对均匀的局部来控制非处理因素，将整个试验空间分成各自相对均匀的局部来控制非处理因素，这个局部这个局部-区组区组 每一区组或重复包含全套处理每一区组或重复包含全套处理完全区组完全区组 一个重复安排在几个区组上，每个区组只安排部分处理一个重复安排在几个区组上，每个区组只安排部分处理-不完全区组不完全区组2 2、重复内小区排列方式、重复内小区排列方式 顺序排列顺序排列 随机排列随机排列第18页/共49页第五节第五节 常用的田间试验设计常用的田间试验设计一 顺序排列的试验设计 n1 1、对比法设计（、对比法设计（contrast designcontrast design） n设计特点是：设计特点是：n每个处理排在对照两旁每个处理排在对照两旁n对照太多要占对照太多要占1/31/3面积，土地利用率不高面积，土地利用率不高n相邻小区，特别是狭长形小区之间，土壤肥力有相相邻小区，特别是狭长形小区之间，土壤肥力有相似性，因此处理和对照相比，能达到一定的精确度；似性，因此处理和对照相比，能达到一定的精确度；n各重复可排列成多排，一个重复内排列是顺序的，各重复可排列成多排，一个重复内排列是顺序的，重复多时，不同重复也可采用逆向式或阶梯式。重复多时，不同重复也可采用逆向式或阶梯式。 第19页/共49页 常用于少数处理试验及示范性试验，其试验单常用于少数处理试验及示范性试验，其试验单元排列特点是处理单元直接排列在对照区旁边，元排列特点是处理单元直接排列在对照区旁边，使每一小区可与其邻旁的对照区直接比较。使每一小区可与其邻旁的对照区直接比较。IIIIII1CK23CK 45678CKCK7CK81CK 23456CKCK5CK67CK 81234CKCK第20页/共49页2、间比法设计其特点是：其特点是：将全部品种将全部品种( (品系或处理品系或处理) )顺序排列，每隔顺序排列，每隔4 4个或个或9 9个品种设一对照；个品种设一对照；每一重复或每一块地上，每一重复或每一块地上，开始开始和和最后最后一个小区一个小区都是对照都是对照重复重复2 24 4次，各重复可排列成多排次，各重复可排列成多排在多排时，各重复的顺序可以是逆向式在多排时，各重复的顺序可以是逆向式第21页/共49页间比法设计CK1234CK5678CK第22页/共49页二、随机试验设计随机试验设计又称完全随机试验设计随机试验设计又称完全随机试验设计试验没有进行局部控制试验没有进行局部控制 第23页/共49页（一）、完全随机设计（一）、完全随机设计（completely randomcompletely randomdesign) design) 1 1 、特点：使用了田间试验设计三个原则中的两、特点：使用了田间试验设计三个原则中的两个（重复、随机），个（重复、随机）， 能够得到无偏的误差估计能够得到无偏的误差估计值，但控制试验环境误差的能力不强。值，但控制试验环境误差的能力不强。 2 2 、常用于试验环境因素相当均匀的场合，如实、常用于试验环境因素相当均匀的场合，如实验室培养试验、网室温室的盆钵试验。验室培养试验、网室温室的盆钵试验。3 3 、设计示例、设计示例 有三种生长激素，分别用有三种生长激素，分别用 A A、B B、C C代替，测定其对小麦株高的影响，包括对照代替，测定其对小麦株高的影响，包括对照（用等量的清水）在内，共（用等量的清水）在内，共 4 4 个处理，进行盆个处理，进行盆栽试验，每盆小麦为一个单元，每处理用栽试验，每盆小麦为一个单元，每处理用 4 4 盆盆（重复（重复4 4 次）共次）共16 16 盆。盆。第24页/共49页 第一步：用数字代表处理第一步：用数字代表处理 A A ： 1 1 4 4 ， B B ： 5 5 8 8 ， C C ： 9 9 12 12 ， CK CK ： 13 13 16 16 第二步：抽签或查随机数字表，得到随机数字第二步：抽签或查随机数字表，得到随机数字 14 14 、 9 9 、 7 7 、 1 1 、 5 5 、 12 12 、 16 16 、 3 3 、 11 11 、 8 8 、 4 4 、 2 2 、 6 6 、 13 13 、 10 10 、 15 15 第三步：将随机数字对应的处理安排到相应的盆内。第三步：将随机数字对应的处理安排到相应的盆内。 第25页/共49页第26页/共49页（二）随机区组设计（二）随机区组设计随机区组设计步骤随机区组设计步骤随机区组设计特点随机区组设计特点随机区组试验设计优点随机区组试验设计优点随机区组试验设计缺点随机区组试验设计缺点第27页/共49页划分区组划分区组: :重复次数重复次数= =区组数区组数组内分区组内分区: :处理数处理数= =小区数小区数组内随机组内随机:k:k个处理在每个区组内随机排列。个处理在每个区组内随机排列。 随机区组设计步骤随机区组设计步骤第28页/共49页随机区组试验设计小区随机方法小区随机方法: :1. 1. 抽签抽签2. 2. 随机数字表随机数字表第29页/共49页随机数字表举例说明 例如一个包括个处理的试验例如一个包括个处理的试验, ,将处理分别给以将处理分别给以1 1、2 2、3 3、4 4、5 5的代号，然后从随机数字表任意指的代号，然后从随机数字表任意指定一页中的一行，去掉定一页中的一行，去掉0 0和大于和大于5 5即可得到即可得到5 5个个处理的排列顺序。如第三页第处理的排列顺序。如第三页第6868行数字次序为行数字次序为52648 6233952648 62339，97183 97183 ，去掉去掉0 0和大于和大于5 5以及重复数字而得到以及重复数字而得到5243152431，即为，即为5 5个处理在区个处理在区组内的排列。组内的排列。第30页/共49页5 52 24 41 11 1GGGG第31页/共49页特点：局部控制特点：局部控制按肥力梯度划分区组按肥力梯度划分区组一个重复一个区组一个重复一个区组各个处理在一个重复中只有一个小区称为区组各个处理在一个重复中只有一个小区称为区组精确度高，布局灵活，广范应用。精确度高，布局灵活，广范应用。随机区组设计特点随机区组设计特点第32页/共49页随机区组试验设计随机区组试验设计优点是：优点是：-设计简单，容易掌握设计简单，容易掌握-富于伸缩性富于伸缩性-能够无偏的误差估计能够无偏的误差估计-对试验地的要求不严对试验地的要求不严第33页/共49页随机区组试验设计随机区组试验设计不允许处理数过多不允许处理数过多一般不超过一般不超过2020个个以以1010个以下为宜个以下为宜第34页/共49页 随机区组设计 肥力梯度方向肥力梯度方向7 74 42 21 11 13 31 17 73 36 68 85 54 48 87 73 32 21 16 64 45 52 24 48 88 87 75 56 66 65 53 32 2第35页/共49页（1 1）选择标准方）选择标准方标准方：第一直行和第一横行均为顺序排列的拉标准方：第一直行和第一横行均为顺序排列的拉丁方。教材丁方。教材P25P25表表2.12.1中列出了（中列出了（4 44 4）（）（8 88 8）的选择标准方。的选择标准方。 A B C D E A B C D E B A E C D B A E C D C D A E B C D A E B D E B A C D E B A C E C D B A E C D B A（三）、拉丁方设计（三）、拉丁方设计第36页/共49页 (2)(2)按随机数字按随机数字1 1、4 4、5 5、3 3、2 2调整直行调整直行A B C D EA B C D EB A E C DB A E C DC D A E BC D A E BD E B A CD E B A CE C D B AE C D B A选择标准方选择标准方A AB BC CD DE E第第1 1行行D DC CE EA AB B第第4 4行行E ED DB BC CA A第第5 5行行C CE EA AB BD D第第3 3行行B BA AD DE EC C第第2 2行行第37页/共49页(3)(3)按随机数字按随机数字5 5、1 1、2 2、4 4、3 3调整横调整横行行A D E C BB C D E A C E B A DD A C B EE B A D C调整直行后调整直行后的拉丁方的拉丁方E B A D C第5行A D E C B第1行B C D E A第2行D A C B E第4行C E B A D第3行第38页/共49页 (4) (4) 按随机数字按随机数字2 2A A、5 5B B、4 4C C、1 1D D、3 3E,E,安排种子。安排种子。E B A D CA D E C BB C D E AD A C B EC E B A D调整横行后调整横行后的拉丁方的拉丁方3521421345541321245343521一I二三四五IIIIIIVV纵向区组横向区组第39页/共49页（四）、裂区设计（四）、裂区设计先按第一个因素各处理先按第一个因素各处理( (主处理主处理) )设置小区设置小区再在主处理的小区内引进第二个因素各处再在主处理的小区内引进第二个因素各处理的小区理的小区 主区分裂主区分裂-副区副区第40页/共49页步骤为：步骤为：划分区组划分区组: :重复次数重复次数= =区组数区组数划分主区划分主区: :一级因素的水平数一级因素的水平数= =主区数主区数 a a划分副区划分副区: :二级因素的水平数二级因素的水平数= =副区数副区数 b b主副区内均为随机排列主副区内均为随机排列第41页/共49页裂区设计裂区设计第42页/共49页 设计示例设计示例 有有 6 6 个品种，以个品种，以 1 1 、 2 2 、 3 3 、 4 4 、 5 5 、 6 6 表示，有表示，有 3 3 种施种施肥量，以高、中、肥量，以高、中、 低表示，重复低表示，重复 3 3 次。主处理为施肥量，副处理为品种。次。主处理为施肥量，副处理为品种。（1 1）先将试验地划为三个区组（重复）先将试验地划为三个区组（重复）第43页/共49页 (2) (2) 在区组中划分出主区，并随机在区组中划分出主区，并随机将主处理安排到各个区组中去。将主处理安排到各个区组中去。 第44页/共49页（3 3）在各主区内划出副区，并随机）在各主区内划出副区，并随机将副处理安排其中。将副处理安排其中。 第45页/共49页每一试验小区进一步划分为等面积的若干个小区。每一试验小区进一步划分为等面积的若干个小区。主区主区( (整区整区)-)-一级试验因素一级试验因素( (主因子主因子) )副区副区( (裂区裂区)-)-二级试验因素二级试验因素( (副因子副因子) )第46页/共49页下列情况应采用裂区设计面积大小不同面积大小不同 大面积大面积 主区主区主次因素不同主次因素不同 主要因素主要因素 主区主区效应大小效应大小 效应大效应大 主区主区精确度不同精确度不同 高高 副区副区定位试验中新增试验因素定位试验中新增试验因素 新新 副区副区第47页/共49页 裂区设计裂区设计 设计方法1 下北2藤系1383吉埂60 深 浅 湿 浅 湿 深 湿 深 浅 123123213212312132331231321第48页/共49页感谢您的观看！第49页/共49页