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1、第二章 田間試驗的設(shè)計與實施,第一節(jié) 田間試驗的特點和要求,在自然環(huán)境的大田進(jìn)行的科學(xué)試驗稱為田間試驗。 田間試驗的任務(wù)是解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中存在的問題，為科研成果的評定提供依據(jù)； 實驗室試驗、盆栽試驗和溫室試驗等只能作為有效的輔助性試驗方法。,1、研究對象一般為農(nóng)作物 不同作物有不同的遺傳特性 不同品種也具有不同的遺傳特性和生長發(fā)育規(guī)律。,一、田間試驗的特點,2、田間試驗具有復(fù)雜性 田間試驗的主要對象是農(nóng)作物，是一個復(fù)雜的有機體，作物本身常常是個遺傳變異群體，有其自身的生長發(fā)育規(guī)律和遺傳特性，并與耕作條件、自然環(huán)境等密切相關(guān)，因此是復(fù)雜多變的。,3、試驗干擾因素多,田間試驗是在開

2、放的自然的環(huán)境條件下進(jìn)行，受到自然環(huán)境如溫度、濕度、降雨等的影響。 昆蟲、病菌、雜草、土壤條件等與作物之間存在有相互作用。 不同的農(nóng)業(yè)管理措施和耕作制度也影響到作物的生長發(fā)育狀況。 所以田間試驗普遍存在試驗誤差。,4、試驗周期長,農(nóng)作物一個生長周期的時間較長，而且有季節(jié)性。每個生長環(huán)節(jié)的表現(xiàn)都對最終的試驗結(jié)果產(chǎn)生影響。,5、田間試驗具有地區(qū)性和季節(jié)性,不同地區(qū)具有不同的土壤、氣候、耕作條件，在某一地區(qū)獲得的試驗結(jié)果，在其它地區(qū)可能表現(xiàn)不同的效果。 由于氣候條件的限制，農(nóng)作物生長具有季節(jié)性。,田間試驗誤差不可能沒有！,試驗條件：大田開放的自然環(huán)境 研究的對象：農(nóng)作物 試驗周期：長,1、試驗?zāi)康?/p>

3、要明確 為什么要進(jìn)行這項科學(xué)研究？解決什么問題？它在科研和生產(chǎn)中的作用、效果如何？等等。 科研選題要注意： 實用性 先進(jìn)性 創(chuàng)新性 可行性,二、田間試驗的要求,Why？ Very important! What? Problems to be solved! How? Possible process to meet the problem!,Outlines Contents and Details to do Advantages Expected outcomes,試驗條件應(yīng)能代表試驗結(jié)果推廣地區(qū)的自然條件、農(nóng)業(yè)條件。 試驗條件在考慮當(dāng)前生產(chǎn)條件的同時，應(yīng)適當(dāng)超前。,

4、2、試驗要有代表性,油菜機械化，冬閑田,3、試驗要有可靠性,試驗的可靠性也即是試驗的正確性。正確性包括試驗的準(zhǔn)確性和試驗的精確性。 在進(jìn)行試驗的過程中，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行各項試驗要求，將非試驗因素的干擾控制在最低水平，降低試驗誤差，提高試驗的正確性。,4、試驗要有重演性,重演性是指在相同條件下，重復(fù)進(jìn)行同一試驗，能夠獲得與原試驗類似的結(jié)果。 由于試驗材料的差異和復(fù)雜的環(huán)境條件等因素影響，在不同地區(qū)或不同時間進(jìn)行的相同試驗，結(jié)果往往不同。 因此，為了保證試驗結(jié)果的重演性，必須明確設(shè)定試驗的各個環(huán)節(jié)，保持系統(tǒng)的試驗紀(jì)錄。在有條件的情況下，盡可能進(jìn)行多年或多點試驗，這樣所獲得的試驗結(jié)果才具有較好的

5、重演性。,第二節(jié) 田間試驗的誤差,一、試驗誤差及特點 試驗誤差：觀察值與處理真值之間的差異。 試驗誤差的估計是進(jìn)行顯著性測驗的基礎(chǔ)。也是衡量試驗精確性的依據(jù)，誤差小則精確性高，誤差大則精確性底。,誤差的種類,系統(tǒng)誤差：有一定的原因引起的偏差。系統(tǒng)誤差可在一定程度上消除。 隨機誤差：找不出確切原因，完全是由于偶然性引起的差異。隨機誤差不可避免，但可以減小。 田間試驗統(tǒng)計分析時，將系統(tǒng)誤差盡可能排除，將剩下都?xì)w結(jié)為隨機誤差。,隨機誤差的特點,隨機誤差符合正態(tài)分布。其平均值是0。,二、田間試驗誤差的來源,（1）試驗材料固有的差異。 （2）試驗過程中農(nóng)事操作和管理技術(shù)的不一致所引起的差異。 （3）試驗

6、外界條件的差異。 試驗地土壤差異是田間試驗最主要的、最經(jīng)常的差異，亦是最難以控制的誤差來源。,三、試驗誤差的控制途徑,（1）選擇同質(zhì)、一致的材料 供試材料的基因型一致 生長發(fā)育一致。如根據(jù)秧苗大小，壯弱等進(jìn)行分組。 （2）改進(jìn)操作和管理技術(shù) 田間管理規(guī)范化 管理時間統(tǒng)一化 減少工作人員之間的操作差異,（3）控制引起差異的外界主要因素 針對土壤差異，通常采用： 選擇肥力均勻的試驗地 試驗中選擇適當(dāng)?shù)男^(qū)技術(shù) 應(yīng)用良好的試驗設(shè)計和相應(yīng)的統(tǒng)計分析 （下面將詳細(xì)講解）,一、試驗地的土壤差異 土壤差異的原因： 土壤形成的基礎(chǔ)不同。土壤的理化性 質(zhì)方面有很大的差異 土壤利用上

7、的差異。種植過不同作物、實施過不一致的耕作、栽培、施肥等農(nóng)業(yè)技術(shù)。 土壤的平整性差異。,第三節(jié) 土壤差異,土壤差異的表現(xiàn) 1、斑塊狀差異、無一定規(guī)律 2、規(guī)律性差異。 土壤差異的特點： 1、具有持久性 2、肥力差異具有相鄰相似性 土壤差異的測定方法： 1、目測法 2、空白試驗法,二、試驗地的選擇和培養(yǎng),試驗地的選擇： 1、試驗地的土質(zhì)和肥力要求均勻一致。 2、最好是平地，或有規(guī)律的緩坡地。 3、排灌條件要好。 4、位置適當(dāng)。 試驗地的培養(yǎng) 1、增施肥料可以減小肥力差異。 2、采用輪作方式，可保持土壤的一致性。,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 試驗類型和試驗因素。 作物種類

8、及其種植密度大小 如稻麥品比試驗一般為515m2 玉米棉花則需要1525m2 試驗地面積與土壤差異程度。,收獲計產(chǎn)面積的需要。 試驗取樣的影響 邊際效應(yīng)的影響：小區(qū)兩端和兩邊的植株因占有較大空間，往往具有較強的生長勢。 生長競爭的影響：當(dāng)相鄰小區(qū)種植不同品種或相鄰小區(qū)施用不同肥料時，由于株高、分蘗力或生長期的不同，通常將有一行或多行受到影響。,二、小區(qū)的形狀,小區(qū)的形狀指小區(qū)長與寬的比例。 長方形小區(qū)有利于調(diào)勻土壤差異。 小區(qū)長的方向應(yīng)與肥力變化方向一致。 方形小區(qū)利于消除競爭效應(yīng)。,三、重復(fù)次數(shù),重復(fù)次數(shù)越多，試驗誤差越小。 依試驗所要求的精確度、試驗地土壤差異大小等確定。 一般35

9、次。,四、對照區(qū)的設(shè)置,目的： （1）作為衡量品種或處理優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)。 （2）用以估計和矯正試驗地的土壤差異。,五、保護(hù)行和保護(hù)區(qū)的設(shè)置,作用： （1）防止邊際效應(yīng)。 （2）保護(hù)試驗材料免遭外界因素的破壞。,六、區(qū)組和小區(qū)的排列,區(qū)組（block）：將一個重復(fù)的全部處理小區(qū)分配于具有相對同質(zhì)的一塊土地，稱為一個區(qū)組。 它根據(jù)局部控制原則和土壤差異情況，控制非試驗因素對試驗結(jié)果影響的有效方法。 設(shè)置區(qū)組的目的是控制試驗誤差。 每一區(qū)組包含全套處理稱為完全區(qū)組。,原則上，同一區(qū)組（重復(fù)）內(nèi)的土壤肥力應(yīng)盡可能相對一致，而不同重復(fù)之間可以存在差異。 區(qū)組的排列可以密集方式，也可以分散方

10、式。 區(qū)組內(nèi)小區(qū)的排列，一般可分為隨機排列和順序排列。,第五節(jié) 試驗設(shè)計的原則,一、試驗設(shè)計的目的和類型 試驗設(shè)計的目的：是以盡可能少的人力、物力和時間得到盡可能準(zhǔn)確的信息。,試驗設(shè)計的類型,按試驗因素分類 單因素試驗: 只有一個因素的不同水平。 多因素試驗: 包含有兩個和兩個以上因素及其不同水平。 綜合性試驗: 只有少數(shù)處理組合的多因素試驗。,按試驗內(nèi)容分類,1、品種試驗 2、栽培試驗 3、品種栽培相結(jié)合的試驗,按年份試驗分類,1、一年試驗 2、多年試驗,按地點分類,單點試驗 多點試驗,按試驗進(jìn)程分類,預(yù)備試驗 正式試驗 示范試驗,二、試驗方案制定的要點,1、根據(jù)試驗的目的確定試驗因素

11、 擬定方案時，根據(jù)生產(chǎn)中存在的關(guān)鍵問題，突出重點，挑選少數(shù)幾個對試驗指標(biāo)影響較大的因素做試驗因素。若只考察一個因素，則可采用單因素試驗。若是考察兩個以上因素，則應(yīng)采用多因素試驗。,2、根據(jù)試驗因素的性質(zhì)確定試驗水平,水平數(shù)目要適當(dāng)，太少會使結(jié)果分析不全面；過多會增大試驗規(guī)模。 水平的間距要合理。要將可能的最佳水平包括在內(nèi)?？筛鶕?jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)或預(yù)備試驗，確定試驗水平的范圍。 試驗水平的間距一般采用等差法、等比法或優(yōu)選法。,3、試驗方案中必須設(shè)立對照（CK）,田間試驗的目的就是通過比較來鑒別處理效應(yīng)優(yōu)劣等，否則就不能顯示出試驗處理的效果 。根據(jù)研究的目的與內(nèi)容，可選擇不同的對照形式。,4、試驗方案應(yīng)

12、遵循唯一差異原則,這是指在進(jìn)行處理間比較時，除了所試驗的因素不同外，其它所有條件應(yīng)當(dāng)盡量一致或相同，使其具有可比性，才能使試驗因素各處理間的比較結(jié)果可靠。,5、處理好試驗規(guī)模與試驗處理的關(guān)系,單因素試驗規(guī)模較小，試驗結(jié)果簡單明了，但有其局限性。多因素試驗不僅可以衡量不同因素的效應(yīng)，還可以估算互作效應(yīng)。但隨著因素的增加，處理數(shù)迅速增多，常常難以實施。 多因素試驗也可抽取部分處理，進(jìn)行試驗。,三、試驗設(shè)計的基本原則,（一）重復(fù) 重復(fù)是指試驗中同一處理實施在兩個或兩個以上的試驗單位上。 在田間試驗中，一株可以構(gòu)成一個試驗單位，但常常是一行，或者若干行（小區(qū)）構(gòu)成一個試驗單位。 設(shè)置重復(fù)的主要作用在于

13、估計試驗誤差和降低試驗誤差。 田間試驗以3-5次重復(fù)最為常見。,（二）隨機,隨機是指每一個處理都有同等的機會設(shè)置在任何一個小區(qū)，避免試驗人員主觀傾向的影響。 隨機化的目的是為了獲得無偏的誤差估計量。,（三）局部控制,當(dāng)試驗環(huán)境差異較大時，或試驗單位較多時，僅根據(jù)重復(fù)和隨機兩原則進(jìn)行設(shè)計，試驗誤差仍可能較大。 將整個試驗或試驗單位分成若干個小環(huán)境或小組，在小環(huán)境或小組內(nèi)使非處理因素盡量一致，這就是局部控制。 每個比較一致的小環(huán)境或小組，稱為區(qū)組。,第六節(jié) 常用的田間試驗設(shè)計,依據(jù)試驗小區(qū)的排列方式可分為兩類 順序排列的試驗設(shè)計 隨機排列的試驗設(shè)計,一、順序排列的試驗設(shè)計,（一）對比法設(shè)計（

14、contrast design）,（二）間比法設(shè)計（interval design）,開頭和結(jié)尾的小區(qū)均為對照，每二對照之間排列相同數(shù)目的處理小區(qū)（通常是4或9個，ck常編號為5或10），重復(fù)24次。 開頭小區(qū)的對照，稱為額外對照（Ex. CK）。若一條土地上不能安排整個重復(fù)的小區(qū)，則可在第二條土地依順序接下去。,對比和間比法的優(yōu)缺點,優(yōu)點： 處理與對照相鄰或接近，準(zhǔn)確性較高。,缺點： 對照數(shù)量較多，試驗效率較低。,順序排列設(shè)計的特點：,優(yōu)點： 設(shè)計簡單 田間操作方便。如播種 觀察記載方便,缺點： 不能無偏地估計試驗誤差。 用途： 常用在育種的初級階段：參加試驗的材料多，與對照

15、比較進(jìn)行初步的淘汰。,二、隨機排列的試驗設(shè)計,完全隨機設(shè)計 隨機區(qū)組設(shè)計 拉丁方設(shè)計 裂區(qū)設(shè)計,1.完全隨機設(shè)計（completely random design）,例如：8個處理，每處理3重復(fù)的盆缽試驗，共24個盆缽。 先對處理進(jìn)行編號：處理A(1-3)，處理B(4-6)，處理C(7-9)，處理D(10-12)，處理E(13-15)，處理F(16-18)，處理G19-21)，處理H(22-24)。 然后將這24個盆缽隨機排列。,完全隨機排列,完全隨機排列的特點： 可以估計誤差和方差分析。,無局部控制。 適用于： 環(huán)境因素相對均勻的試驗，如實驗室培養(yǎng)試驗，網(wǎng)、溫室的盆缽試驗。,2

16、.隨機區(qū)組設(shè)計（random blocks design）,亦稱完全隨機區(qū)組設(shè)計 （random complete block design） 以8個品種，每品種4重復(fù)的品種比較 試驗為例。 每個區(qū)組內(nèi)，隨機排列安排8個處理；共進(jìn)行4次重復(fù)。,隨機區(qū)組排列,隨機區(qū)組設(shè)計的優(yōu)點：,同時運用三大原則，即重復(fù)、隨機和局部控制。區(qū)組間土壤的差異可以與誤差區(qū)分開來，試驗精確度較高。 將試驗地按肥力程度劃分為區(qū)組，區(qū)組內(nèi)各處理隨機排列，增加了處理間的可比性。 同時不同區(qū)組可以分散設(shè)置，增加設(shè)計的靈活性。,缺點：,當(dāng)處理過多時，區(qū)組內(nèi)條件的一致性較難保證。 一般不超過20個處理。,隨機區(qū)組排列,可以從一

17、個方向控制土壤差異。,3、拉丁方設(shè)計(了解)（latin square design）,將試驗處理按縱、橫兩個方向作了局部控制，使每一處理在每一行和每一列中均出現(xiàn)一次。,例如：5個處理的5 5拉丁方 第一直行和第一橫行均為相同順序排列的拉丁方----標(biāo)準(zhǔn)方。,拉丁方的隨機排列,1）根據(jù)處理數(shù)K，選定一個K K的標(biāo)準(zhǔn)方。 2）將直行隨機排列。 3）將橫行隨機排列。 4）將處理隨機排列。,如隨機排列后的 55 拉丁方示意。,拉丁方設(shè)計的特點,可以從兩個方向控制土壤差異，因而具有較高的精確度。 試驗設(shè)計缺乏伸縮性。因為 處理數(shù)=重復(fù)數(shù)=直行數(shù)=橫行數(shù) 拉丁方設(shè)計一般適合于4 8個處理。,4、裂區(qū)設(shè)

18、計（split-plot design）,在多因素試驗中，在某些特殊情況下，需要采用該種設(shè)計。 按第一因素設(shè)置各個處理的小區(qū)（稱為主區(qū)，main plot） 主區(qū)內(nèi)引進(jìn)第二個因素的各個處理（副處理）的小區(qū)（副區(qū)或裂區(qū)，split-plot） 例如：3種施肥水平與6個品種的二因素試驗設(shè)計。,三種肥料、6個品種、3次重復(fù)的裂區(qū)設(shè)計,裂區(qū)試驗的特點:,主區(qū)面積大，副區(qū)面積小。 對第二個因素來講，一個主區(qū)就是一個區(qū)組，但從整體試驗來講，一個主區(qū)不是一個完全區(qū)組。 副區(qū)處理間的比較精確度較高。,通常以下幾種情況應(yīng)用裂區(qū)設(shè)計： 1. 管理實施需要時： 一個因素的處理比另一個因素的處理需要更大的面積。

19、2. 精確度要求不同時: 將精確度要求高的因素放在副區(qū)。,3. 兩因素主效差別較大時： 已知某一因素的效應(yīng)比另一因素的效應(yīng)更大時，可將效應(yīng)小的處理做為副處理，以便發(fā)現(xiàn)副區(qū)處理間的差異。 4. 試驗設(shè)計需要臨時變更。,第七節(jié) 田間試驗的實施,一、種植計劃書的編制,1. 試驗名稱: 2. 試驗?zāi)康? 3. 試驗地點和時間: 4. 試驗方案：,試驗因素 試驗水平 試驗處理,5. 試驗設(shè)計 試驗設(shè)計方法 小區(qū)面積及其形狀。 種植密度。 試驗處理的編碼,6. 試驗執(zhí)行人： 7. 試驗地狀況： 土質(zhì)，地勢，前茬等。 8. 試驗管理情況記錄 播種、移栽、田間管理措施。 9. 田間種

20、植圖,10、田間記載 氣候條件的記載 管理操作記載 不正?，F(xiàn)象的記載。 生育動態(tài)及農(nóng)藝性狀記載。,田間種植圖,,,N,E,試驗記載本的編制,參試組合試驗編碼,田間種植計劃書非常重要。 所以至少應(yīng)有兩份。,1、擬通過盆栽試驗的方式，研究不同棉花品種對鉀肥的敏感性。請自己試驗設(shè)計一個試驗，說明采用哪種設(shè)計，并簡述試驗要點。,課堂練習(xí),2、擬對8個小麥品系進(jìn)行3次重復(fù)的比較試驗。 請設(shè)計一個田間試驗方案，繪制田間設(shè)計圖，標(biāo)明小區(qū)號和處理代號。,3、擬研究某一水稻品種的最適種植密度和肥料水平的關(guān)系。分三種施肥水平（A1、A2、A3），四種栽培密度（設(shè)為B1、B2、B3、B4 ） 。試設(shè)計一個試驗方案，繪制田間試驗設(shè)計圖。,