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1、第二章 田間試驗設(shè)計技術(shù) 進行園藝科學(xué)研究的方法很多，有調(diào)查研究法、田間試驗法、室內(nèi)試驗及盆栽試驗等方式。其中以田間試驗為最主要的方法，因為不論是園藝植物的品種選育試驗、栽培試驗或植保等方面的試驗，對我們所要研究的主要內(nèi)容或提出的理論、假說等都必須在田間試驗中驗證其優(yōu)劣或鑒定其實用價值，而田間試驗是最接近于生產(chǎn)實踐的試驗活動，是科研工作和生產(chǎn)活動相聯(lián)系的重要環(huán)節(jié)。 什么是田間試驗？田間試驗就是在人為控制條件下進行試驗處理，使非研究條件對試驗的影響接近一致，突出主要研究內(nèi)容，以差異對比法為基礎(chǔ)，觀測比較不同處理的反應(yīng)和效果。,第一節(jié) 試驗設(shè)計基礎(chǔ) 試驗設(shè)計廣義的講是指整個課題（包括各個環(huán)節(jié)

2、）的設(shè)計，狹義的講專指小區(qū)技術(shù)。 一、試驗設(shè)計中的基本概念 （一）試驗指標： 在試驗中用來判斷試驗處理效果好壞的標準稱為試驗指標（簡稱指標），有定性指標和定量指標。 （二）試驗因素： 對試驗指標有影響，在試驗中需加以考察的條件叫試驗因素，簡稱因素或因子，否則稱非試驗因素或非試驗條件。,（三）試驗處理： 是指試驗因素的不同狀態(tài)或不同的數(shù)量級別，簡稱處理，也叫水平。 （四）處理組合： 在單因素試驗時，處理和水平的概念是等價的，但在復(fù)因素試驗時，處理則是指各個因素水平的組合，叫處理組合。在完全實施的試驗中，處理組合數(shù)等于各因素水平數(shù)的乘積。 （五）試驗方案： 是根據(jù)試驗?zāi)康暮鸵笏鶖M定的進行比較的一

3、組試驗處理的總稱。具體就是指試驗指標、試驗因素和處理、重復(fù)次數(shù)、對照以及設(shè)計方法的確定等等。,二、試驗設(shè)計的應(yīng)掌握的原則 （一）各類不同的試驗應(yīng)采用不同的試驗設(shè)計 園藝植物種類較多，栽培方法差異較大，試驗性質(zhì)有所不同，因此各類不同的試驗應(yīng)有不同的試驗設(shè)計。 （二）試驗設(shè)計應(yīng)簡單化、小型化 在不影響試驗正確性的原則下，應(yīng)使試驗設(shè)計簡單化、小型化，但小型試驗必須是試驗材料一致性強，環(huán)境條件也應(yīng)一致。,（三）試驗設(shè)計應(yīng)該突出試驗因子的試驗效果 除了試驗因素以外，應(yīng)控制非試驗因素盡可能一致，才能使試驗因素的本質(zhì)差異正確地反映出來，從而突出試驗因素個處理的試驗效果。 （四）試驗結(jié)果便于統(tǒng)計分析

4、進行試驗設(shè)計時，就應(yīng)該考慮到將來的試驗結(jié)果便于數(shù)理統(tǒng)計分析。因此應(yīng)合理地運用小區(qū)的隨機排列、設(shè)置重復(fù)、局部控制試驗設(shè)計的基本原理，以便得出正確的試驗結(jié)果。,三、處理的設(shè)計方法 （一）單因子的處理設(shè)計 在一次試驗中，只對一個因子進行研究的試驗叫單因子試驗，把這個因子如何劃分為若干個水平稱為處理設(shè)計。 質(zhì)量性差異的單因子處理設(shè)計：這種單因子是不可分割的，只能按它固有的單位進行處理設(shè)計。 數(shù)量性差異的單因子處理設(shè)計：這種單因子可以采用不同的方法分割成不同的等級，每個等級即為一個處理。分割常用的方法：,等差法：在選定中心處理之后，按照等差的差距向兩端分別設(shè)置處理的方法。 等比法：在選定中心處理后，按

5、照等比的差距向兩端分設(shè)處理的方法。 在數(shù)量性差異的單因子處理設(shè)計中，中心處理的選定不是隨機的，通常選取預(yù)備試驗中較好的水平或是前人報道的較為適當?shù)乃阶鳛橹行奶幚怼Ｌ幚黹g距要適當，不可過大或過小。,（二）復(fù)因子處理設(shè)計 1.完全實施方案 的復(fù)因素處理：通常是把各個單因子劃分為若干個處理之后，再把各因子不同水平組合起來，即處理組合。例如有兩個因素的試驗A因素有3個水平，B因素3個水平，則處理共有9個。 2.不完全實施方案 的多因素處理： 如果進行多因素試驗時，若完全實施，則處理數(shù)太多，難以實施，往往采用部分實施方案，例如采用正交設(shè)計方法，只將全部處理組合中的一部分處理用來進行試驗。,四、試驗

6、設(shè)計過程中應(yīng)注意的問題 （一）防止不注意試驗設(shè)計，隨心所欲地進行試驗。 （二）注意試驗設(shè)計的針對性和靈活性。 （三）試驗設(shè)計要周到、細致、全面地用文字固定下來。 （四）在進行試驗設(shè)計時，應(yīng)使其設(shè)計具有一定的可塑性。 （五）在進行處理設(shè)計時，處理間的級別要適當。 （六）在進行試驗設(shè)計時，應(yīng)特別注意設(shè)置對照。 （七）恰當處理試驗設(shè)計的繁簡程度。,第二節(jié) 田間試驗的種類 一、按試驗的性質(zhì)分類 （一）品種試驗（二）栽培試驗（三）植保試驗 二、按試驗階段分類 （一）預(yù)備試驗（二）正式田間試驗（三）生產(chǎn)試驗 三、按試驗因子的數(shù)量分類 （一）單因子試驗（二）復(fù)因子試驗 （三）綜合性試驗,四、按試驗小區(qū)面積

7、大小的分類 （一）小區(qū)試驗（二）大區(qū)試驗 五、按試驗?zāi)晗蕖⒌攸c及場所分類 一年試驗和多年試驗，單點試驗和多點試驗， 設(shè)施試驗和露地試驗 。 第三節(jié) 田間試驗的基本要求 一、代表性 代表性是指試驗區(qū)的條件，應(yīng)該能夠代表該項成果將來應(yīng)用地區(qū)的自然條件、生產(chǎn)條件和經(jīng)濟狀況。,,二、正確性 正確性是指試驗結(jié)果正確可靠，能夠把品種或處理間的差異真實地反映出來。 三、重演性 重演性是指通過田間試驗所獲得的試驗結(jié)果，在相同或類似的條件下進行重復(fù)試驗或大面積生產(chǎn)時，可以獲得相同或相似的試驗結(jié)果。,第四節(jié) 試驗誤差 一、誤差的概念 在試驗得到的觀察值中，除了含有處理的真實效應(yīng)外，還包含有其他

8、非試驗因素的干擾和影響，而使處理的真實效應(yīng)不能完全反映出來，這種使觀察值偏離試驗處理真值的影響稱試驗誤差，簡稱誤差。也可說是同一處理不同重復(fù)觀察值之間的差異?？煞謨煞N：一是系統(tǒng)誤差，是由處理以外的其他非試驗條件的明顯不一致所造成的。另一種是偶然誤差，是指在嚴格控制非試驗條件相對一致后仍不能消除的偶發(fā)性誤差，也叫隨機誤差。,誤差是衡量試驗精確度的依據(jù)。試驗誤差與試驗中發(fā)生的錯誤是完全不同的，誤差是不可避免的 ，而避免錯誤發(fā)生是完全可以做到的。 二、誤差的來源 （一）土壤差異所引起的誤差：包括土壤肥力差異和土壤理化性質(zhì)方面的差異。 （二）試驗材料的差異：這是指試驗中各處理的供試材料在其遺傳上和生

9、長發(fā)育情況上存在著差異。,（三）、小氣候差異造成的誤差 （四）、作物群體間競爭引起誤差 （五）、一些不易被人們所控制的、偶然性的原因造成的誤差 三、控制誤差的途徑 （一）土壤差異的控制：可通過選擇試驗地、正確的小區(qū)設(shè)計技術(shù)和應(yīng)用良好的田間試驗設(shè)計方法來排除、減少和估計誤差。,試驗地選擇要求： () 試驗地要有代表性。 ()試驗地的肥力要均勻一致。 （3）選作試驗地的田塊最好要有土地利用的歷史紀錄。 （4）位置適當。 （5）地勢要平坦。,土壤肥力判斷方法： () 目測法：觀察擬作為試驗地的地塊上生長著的植物種類及其生長發(fā)育狀況，如生長勢和整齊程度來粗略判斷肥力差異狀況。 （）空白試驗法

10、：在整個試驗地上種植單一品種的作物（以植株較小而適于條播的谷類作物為好），在作物生長的整個過程中，從整地到收獲，采用一致的栽培管理措施，并對作物生長情況作仔細觀察。收獲時將整個試驗地劃分為面積相等的若干單位，編號，分別計產(chǎn)，計算產(chǎn)量的變異系數(shù)，,,根據(jù)變異系數(shù)的大小以及各測量小區(qū)產(chǎn)量 高低及分布情況來估計土土壤肥力差異及分布狀況，單位間變異系數(shù)大，則說明土壤差異大，否則反之。通常認為，當空白試驗測定的變異系數(shù)小于10%或15%時，才符合試驗地對土壤肥力均勻一致的基本要求。 （二）選擇同質(zhì)一致的試驗材料。 （三）改進操作和管理技術(shù)，使之標準化。,第五節(jié) 試驗設(shè)計的基本原理 一、重復(fù)原則 在試驗

11、中，同名小區(qū)出現(xiàn)的次數(shù)稱為重復(fù)。顯然重復(fù)次數(shù) 2的試驗才能稱為有重復(fù)的試驗。 重復(fù)的作用是：估計誤差和降低誤差。 二、隨機原則 隨機是指在一個重復(fù)區(qū)中的某一個處理究竟安排在哪一個小區(qū)，不能由試驗者的主觀意志決定，而完全是由機會決定的。隨機的作用是無偏估計誤差。隨機排列是估計試驗誤差的重要手段，也是應(yīng)用生物統(tǒng)計方法分析試驗結(jié)果的前提。,,三、局部控制 局部控制就是分范圍、分地段的控制非試驗因素，使之對各處理的影響趨于最大程度的一致，也就是說通過對試驗小區(qū)的合理安排，把誤差控制在一個局部范圍內(nèi)。 局部控制是用來排除規(guī)律性非試驗因子干擾的重要手段，其主要功能是降低誤差。,第六節(jié) 小區(qū)設(shè)置技術(shù)

12、 一、小區(qū)面積、形狀和方向 試驗小區(qū):安排每一個處理所需用材料的基本單位成為一個試驗小區(qū).簡稱小區(qū).一般講，在一定范圍內(nèi)，隨小區(qū)面積的增加，試驗誤差減小。 適當?shù)男^(qū)形狀和方向在控制誤差提高試驗精確度方面也有相當作用。一般情況下長方形尤其是狹長小區(qū)的誤差較方形小區(qū)為小，長方形小區(qū)的長寬比一般在46：1為宜。小區(qū)的方向則是小區(qū)的長邊應(yīng)與非試驗因素變化方向相平行。,,二、重復(fù)次數(shù) 增加重復(fù)次數(shù)，有利于降低試驗誤差。但并非重復(fù)次數(shù)越多越好，重復(fù)次數(shù)過多，因為重復(fù)次數(shù)增加到一定時，誤差的降低緩慢，且由于整個試驗材料、試驗地的增加，難于保證對各處理的各項管理操作以及觀察記載的一致，反而會引起誤差增

13、加。一般講，正式試驗通常設(shè)置36次重復(fù)；采用單株小區(qū)時，重復(fù)次數(shù)應(yīng)至少在4次以上。從統(tǒng)計學(xué)的角度看，重復(fù)次數(shù)以試驗誤差的自由度不小于10為宜。,三、設(shè)置對照 有比較才有鑒別，因此試驗方案中一定要安排有對照。一般在一個試驗中只設(shè)一個對照，但有時為滿足多個試驗?zāi)繕说囊罂梢栽O(shè)置2個或2個以上對照。 設(shè)置對照時一定要注意其代表性和合理性，例如品種比較試驗，一般應(yīng)以當?shù)刂髟詢?yōu)良品種為對照；進行栽培技術(shù)方面的試驗時以當?shù)刈畛Ｓ玫脑耘喙芾砑夹g(shù)為對照；根外追肥、浸種、扦插等試驗時應(yīng)以葉面噴清水、清水浸種或插條等等。,對照對照區(qū)在田間的排列方式，通常分為順序式和非順序式兩種順序式是每隔一定數(shù)量的處理設(shè)置一

14、個對照區(qū)，非順序式排列是將對照區(qū)按處理小區(qū)一樣處理，在試驗中隨機排列。 每一個重復(fù)區(qū)（區(qū)組）內(nèi)都要設(shè)置對照區(qū)。對對照區(qū)的要求是：除了不進行試驗處理之外，其余各種條件及各項管理操作均應(yīng)與處理小區(qū)的相一致。,四、設(shè)置保護區(qū)或保護行 為了使試材能在比較一致的環(huán)境條件下正常生長發(fā)育，試驗地應(yīng)設(shè)置保護行或保護區(qū)，以G表示。保護行的作用是： 使試材不受偶然性因素的影響，如人、畜踐踏等。 使試材在相對一致的生態(tài)環(huán)境中生長發(fā)育，防止邊際效應(yīng)的影響。 邊際效應(yīng)是指試驗地四周的小區(qū)或小區(qū)邊上的植株受到光照、通風、營養(yǎng)、水分等條件的不同而使其生長發(fā)育與試驗地內(nèi)部的小區(qū)或小區(qū)內(nèi)部的植株生長發(fā)育有所差異。,對保護

15、行的植株不進行任何處理和觀察測定。設(shè)置保護行的方式有：在試驗地四周設(shè)置；當區(qū)組分散布置時，在區(qū)組四周設(shè)置；在小區(qū)四周設(shè)置（特別是小區(qū)之間有能引起邊際效應(yīng)的因素存在時）。保護行的種植數(shù)應(yīng)本著經(jīng)濟有效的原則，既減少占地面積，又能起到保護作用。,第七節(jié)常用的試驗設(shè)計方法 常用的田間試驗設(shè)計按照小區(qū)在重復(fù)區(qū)內(nèi)的排列方式，可以分為順序排列和隨機排列兩大類。 順序排列是指試驗中的各個處理在各重復(fù)區(qū)內(nèi)按一定的順序進行排列。此法不能正確估計試驗誤差，所以不能進行以概率論為基礎(chǔ)的統(tǒng)計分析方法進行試驗結(jié)果的顯著性測驗。這種設(shè)計多用于一些簡單的單因素試驗、預(yù)備試驗以及示范性試驗。常用的順序排列設(shè)計有對比法設(shè)計、間

16、比法設(shè)計。,隨機排列指各試驗處理以及對照在一個重復(fù)區(qū)中的排列是隨機的?？梢钥朔寥兰捌渌窃囼炓蛩亟o試驗造成的系統(tǒng)誤差的影響，有正確的誤差估計，獲得的試驗結(jié)果能夠進行顯著性測驗。但田間排列不規(guī)則，觀察記載及田間操作不太方便，不小心時易發(fā)生差錯。在園藝植物科學(xué)試驗中主要采用的是隨機排列的設(shè)計方法。因此我們重點介紹隨機排列的田間試驗設(shè)計。,一、完全隨機設(shè)計（Completely RandomizedDesign） 假設(shè)試驗有個處理（包括對照），次重復(fù)，則可將試驗地（試驗材料）劃分為個試驗小區(qū)（全部供試單位）。將全部供試單位進行隨機，并根據(jù)的大小分成組，同組各供試單位接受相同處理或品種，這種設(shè)計叫

17、完全隨機設(shè)計。,完全隨機設(shè)計優(yōu)缺點： 優(yōu)點：設(shè)計簡單，統(tǒng)計分析簡便；重復(fù)次數(shù)富有彈性。各處理的重復(fù)次數(shù)可以相等，也可以不等，可不進行缺區(qū)估計；估計試驗誤差的自由度增至最大，而對檢驗顯著性要求的臨界之減到最小，因而提高了試驗的靈敏度。 缺點：處理的分布沒有規(guī)律，不便于觀察記載；沒有應(yīng)用局部控制的原則。 適合非試驗條件較均勻一致，供試小區(qū)在個左右的情況下使用，一般作單因素試驗。非常適合于實驗室、溫室及食用菌方面的試驗。,二、巢式設(shè)計（Nested Design） 把研究對象分成若干組，每組又分為若干亞組，而每個亞組內(nèi)又有若干個觀測值的設(shè)計，稱為巢式設(shè)計。 組內(nèi)分亞組，亞組內(nèi)有若干個觀測值

18、的設(shè)計為二級巢式設(shè)計。如果亞組內(nèi)又分若干個小組，小組內(nèi)有若干個觀測值稱為三級巢式設(shè)計。依此類推。,巢式設(shè)計優(yōu)缺點及應(yīng)用： 優(yōu)點：設(shè)計簡單，可應(yīng)用于田間試驗，也可以應(yīng)用于溫室和實驗室試驗。至少應(yīng)有一級隨機，以獲得無偏的試驗誤差估計。一般來說，采用的隨機的級數(shù)愈多，代表性愈強，結(jié)果分析的精確度愈高。 缺點：因未設(shè)重復(fù)，若組間存在非試驗因子效應(yīng)，則無法鑒別出來。故在采取巢式設(shè)計時，更應(yīng)注意保持非試驗因子的一致性；對于隨機抽取的樣本，樣本容量應(yīng)該足夠大，否則代表性不強，會加大取樣誤差，降低試驗結(jié)果分析的精確度。,三、隨機區(qū)組設(shè)計 （Randomized Block Design） 將試驗地按土

19、壤肥力程度（或按其它非試驗條件的趨向性差異）分為等于重復(fù)次數(shù)的區(qū)組，一個區(qū)組即一次重復(fù)。然后把每個區(qū)組再等分成等于處理數(shù)的小區(qū)，在每個區(qū)組內(nèi)隨機排列各處理，即為隨機區(qū)組設(shè)計 。,,隨機區(qū)組設(shè)計的優(yōu)缺點： 優(yōu)點： （1）設(shè)計簡單，容易掌握； （2）試驗結(jié)果的統(tǒng)計分析相對簡單； （3）伸縮性強，應(yīng)用廣泛。單、復(fù)因素試驗均可采用；對試驗條件要求不嚴格，只要同一區(qū)組內(nèi)非試驗條件力求一致，區(qū)組可集中也可分散排列。,缺點： （）處理數(shù)目不宜太多，否則會降低局部控制的效果。一般處理數(shù)目以個以內(nèi)為宜，最多不能超過個處理。 （）不能同時控制兩個方向的非試驗條件差異所造成的誤差。,四、拉丁方設(shè)計（Latin S

20、quare Design）。 拉丁方設(shè)計是從兩個方向控制非試驗條件的影響而劃分區(qū)組，每一直行（列）和橫行（行）都成為區(qū)組，每處理在每行、每列都出現(xiàn)一次。所以，拉丁方設(shè)計的重復(fù)數(shù)、處理數(shù)、直行數(shù)和橫行數(shù)均相等。簡單地說，將個元素排成行列，使每個元素在每行每列僅出現(xiàn)一次的試驗設(shè)計稱為拉丁方設(shè)計。,,拉丁方設(shè)計步驟： 選擇一個標準拉丁方 進行直行隨機（列區(qū)組隨機） 進行橫行隨機（行區(qū)組隨機） 進行處理隨機，并對號入座。 標準拉丁方是指第一行和第一列均為順序排列的拉丁方。,拉丁方設(shè)計的優(yōu)缺點 優(yōu)點： 可以從兩個方向控制非試驗條件差異，試驗結(jié)果精確度較高。 缺點： 因為重復(fù)數(shù)等于處理數(shù)，且

21、行、列均構(gòu)成完整區(qū)組，而區(qū)組不可拆開排列，所以缺乏隨機區(qū)組設(shè)計具有的靈活性。 適用于個品種或處理的試驗。一般用于單因子試驗。,五、裂區(qū)設(shè)計（Split Plot Design） 裂區(qū)設(shè)計是復(fù)因子試驗的一種設(shè)計形式。在復(fù)因子試驗中，如果處理組合數(shù)較多而且對各個因子又有一些的特殊要求時，常常采用裂區(qū)設(shè)計。最常用的是二裂式設(shè)計。即研究2個因素。 裂區(qū)設(shè)計（如二裂式設(shè)計）是將一個因素作為主處理安排在主區(qū)，另一個因素作副處理安排在副區(qū)，副區(qū)是由主區(qū)分裂而成，故名裂區(qū)設(shè)計。,裂區(qū)設(shè)計過程： 將試驗地（或試驗材料）根據(jù)重復(fù)次數(shù)的多少劃分為等于重復(fù)數(shù)的區(qū)組 把某一試驗因子作為主處理，并根據(jù)主處理的多少

22、，把每個區(qū)組劃分為等于主處理數(shù)的主區(qū)（整區(qū)），將主處理隨機地排列于各個主區(qū) 把另一個試驗因子作為副處理，根據(jù)副處理的多少，把每一個主區(qū)劃分為等于副處理數(shù)的副區(qū)（裂區(qū)），將各個副處理隨機地排列于各個副區(qū)。,應(yīng)用裂區(qū)設(shè)計的幾種情況： 一個因子各處理比另一因子各處理要求更大的小區(qū)面積時，把要求面積大的處理安排在主區(qū)。 一個因子的主效比另一因子的主效更為重要時，可把主效重要的因子安排在副區(qū)。 據(jù)以往研究知道某一因子的效應(yīng)較大，可把效應(yīng)大的因子安排在主區(qū)。 對某一因子精確度的要求比另一因子為高時，可把對精確度要求高的因子安排在副區(qū)。,要求某一因子的各個處理必須排在一起，便于田間觀察比較。這時可

23、把要求排在一起的因子安排在副區(qū)。 在小區(qū)面積較大的單因子試驗過程中，臨時發(fā)現(xiàn)需要加上另一個試驗因子，這時可將原來的小區(qū)作主區(qū)，主區(qū)再劃分副區(qū)，隨機安排新增因子的不同處理。,六、正交試驗設(shè)計（Orthogonal Experiment Design ） 利用正交表來安排多因子試驗和分析試驗結(jié)果，就叫正交試驗。 當同時研究的試驗因素較多、完全實施的方案難以完成時，可以考慮采用正交設(shè)計。,正交性（Orthogonal）： 任何一個供試因子的任一水平都具有與其它因子的任一水平遇到一起的機會，并且遇到一起的次數(shù)是相等的，叫均衡搭配性或均衡分散性。 同一個因子的任一水平在部分實施的處理組合中出現(xiàn)的次

24、數(shù)是相等，叫整齊可比性。 均衡搭配性和整齊可比性并稱正交性，這是正交表的一個基本性質(zhì)。,正交試驗設(shè)計過程： .確定試驗因子及水平數(shù)。 選擇合適的正交表。 進行表頭設(shè)計，寫出處理組合名稱。 表頭設(shè)計就是將試驗因子和需要估計的互作，排入正交表的表頭各列。然后根據(jù)各試驗因子（不管互作）列下的水平，寫出該試驗應(yīng)該用來做試驗的處理組合的名稱。 采用隨機區(qū)組設(shè)計。,,,正交試驗的主要優(yōu)缺點： 優(yōu)點：可以利用較少的處理組合研究較多的試驗因素；設(shè)計及分析過程有現(xiàn)成的正交表可以利用，工作簡便；具有隨機區(qū)組的優(yōu)點。 缺點：不能夠?qū)χ餍Ш突プ髯鞒鼍_的估計。,,正交試驗應(yīng)注意問題： 部分實施與全面實施相結(jié)合。 區(qū)組內(nèi)組合不能太多。 3.分析的重點應(yīng)放在處理組合的比較上。,本章結(jié)束,