第二章 田間試驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

☆

田間試驗(yàn)的特點(diǎn)和要求田間試驗(yàn)的誤差與土壤差異試驗(yàn)方案田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則控制土壤差異的小區(qū)技術(shù)十

常用的田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)2第

二

章

田

間

試

驗(yàn)

的

設(shè)

計(jì)

與

實(shí)

施第

一

節(jié)

田

間

試

驗(yàn)

的

特

點(diǎn)

和

要

求一、田間試驗(yàn)的特點(diǎn)1、

田間試驗(yàn)的研究對(duì)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(lái)直接檢測(cè)試驗(yàn)的效果，這是田間試驗(yàn)的重要特點(diǎn)。2、

田間試驗(yàn)是在開放的自然條件下進(jìn)行的，

因而田間試驗(yàn)環(huán)境條件的差異易導(dǎo)致試驗(yàn)誤差的產(chǎn)生。二、

田間試驗(yàn)的基本要求1、

試驗(yàn)?zāi)康囊鞔_2、

試驗(yàn)條件要有代表性3、

試驗(yàn)結(jié)果要可靠204mo

試驗(yàn)結(jié)果具有重演性2第二節(jié)

田間試驗(yàn)的誤差與土壤差異一、田間試驗(yàn)的誤差一)試驗(yàn)誤差的概念試驗(yàn)測(cè)量值(觀察值)與理論真值(客觀存在的準(zhǔn)確值)間的差異。1、

偶然性誤差(隨機(jī)誤差):

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(cè)值偏離處理真值的部分。2、

系統(tǒng)誤差：在一次試驗(yàn)中某個(gè)處理或某幾個(gè)處理的觀測(cè)值重復(fù)定向出現(xiàn)偏高或偏低的現(xiàn)象。注意：

由試驗(yàn)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。而隨機(jī)誤差是不可以消除

的，但是我們只要了解試驗(yàn)誤差的來(lái)源并采取相應(yīng)的措施，就可以

降低試驗(yàn)誤差，從而達(dá)到提高試驗(yàn)精確度和準(zhǔn)確度的目的。2021/10/10二)田間試驗(yàn)的誤差來(lái)源1.試驗(yàn)材料固有的差異2.試驗(yàn)時(shí)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(yàn)時(shí)外界條件的差異三)控制田間試驗(yàn)誤差的途徑1.選擇同質(zhì)一致的試驗(yàn)材料2.改進(jìn)操作和管理技術(shù)，使之標(biāo)準(zhǔn)化3.控制引起差異的外界主要因素田間試驗(yàn)過(guò)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(lái)降低由于土壤差異引起的試驗(yàn)誤差(1)選擇肥力均勻的試驗(yàn)地(2)試驗(yàn)中采用適當(dāng)?shù)男^(qū)技術(shù)202(3)座用合理的試驗(yàn)設(shè)計(jì)二、

試驗(yàn)地的土壤肥力差異一)土壤肥力差異的測(cè)定測(cè)定方法：空白試驗(yàn)二)土壤肥力差異的產(chǎn)生1、

土壤在形成過(guò)程中造成的差異2、

土壤利用過(guò)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2021/2x10試驗(yàn)地輪換使用5三、試驗(yàn)地的選擇1、要有代表性，

能夠代表將來(lái)準(zhǔn)備推廣試驗(yàn)結(jié)果地區(qū)的自然條件和生產(chǎn)條件。2、

土

壤

肥

力

均

勻

，

地

勢(shì)

平

坦

。3、

位置適當(dāng)，避開樹木、高大建筑物、交通要道、容易受人畜禽糟蹋的地方。2021/10/10

6一、重復(fù)原則(replication)1、定義：試驗(yàn)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(jì)試驗(yàn)誤差(2)降低試驗(yàn)誤差，提高試驗(yàn)精確度3、重復(fù)次數(shù)的確定田間試驗(yàn)：3-4次為宜實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)：5-6次為宜2021/10/10

7第三節(jié)

田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則二、

隨機(jī)排列原則1、

定義：

是指一個(gè)處理或處理組合被安排在哪一個(gè)試驗(yàn)小區(qū)靠隨機(jī)方法確定，而不受人的主觀影響2、

隨機(jī)排列的作用(1)避免系統(tǒng)誤差(2)

隨機(jī)排列與重復(fù)相結(jié)合可以提供一個(gè)無(wú)偏的試驗(yàn)誤差無(wú)偏估值3、隨機(jī)排列的方法(1)隨機(jī)數(shù)字表法(

2

)

抽

簽

法2021/10/10

8三、局部控制原則1、

定義：

指分范圍分地段控制非處理因素，使這些非處理因素對(duì)處理的

影響能夠最大限度趨向一致2、

局部控制方法：

將試驗(yàn)地劃分成等于重復(fù)數(shù)的區(qū)組，各處理在一個(gè)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)注意：劃分區(qū)組時(shí)應(yīng)使區(qū)組的長(zhǎng)邊應(yīng)與肥力梯度垂直，小區(qū)的

長(zhǎng)邊應(yīng)與肥力梯度平行。3、

局部控制的作用可有效降低由于試驗(yàn)地肥力差異而引的試驗(yàn)誤差，提高試驗(yàn)準(zhǔn)確性2021/10/10高低第四節(jié)控制土壤差異的小區(qū)技術(shù)一、試驗(yàn)小區(qū)的面積1、試驗(yàn)小區(qū)

(experimental

plot):

在田間試驗(yàn)中，安排一個(gè)處理的小

塊地段稱試驗(yàn)小區(qū)，簡(jiǎn)稱小區(qū)(plot)2、

小區(qū)面積與試驗(yàn)誤差的關(guān)系試驗(yàn)誤差隨著小區(qū)面積的增加而減小，但面

CV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(wú)限增大。3、

小區(qū)面積的確定作物種類試驗(yàn)類型試驗(yàn)環(huán)境差異2021/10/其

它

(如邊際效應(yīng)或生長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng))

10小區(qū)面積1、

小區(qū)的形狀：是指小區(qū)長(zhǎng)度與寬度的比例2、

小區(qū)的種類：

長(zhǎng)方形(狹長(zhǎng)形)小區(qū)正方形小區(qū)3、

長(zhǎng)方形小區(qū)的長(zhǎng)寬比：

3-10:1注意：1、

當(dāng)土壤肥力呈梯度變化時(shí)，

小區(qū)的方向必

須使長(zhǎng)的一邊與肥力變化方向平行，

區(qū)組方向

與肥力梯度方向垂直；2、

邊際效應(yīng)較大時(shí)，采用方形小區(qū)更有利。2021/10/10第四節(jié)控制土壤差異的小區(qū)技術(shù)二、小區(qū)的形狀長(zhǎng)方形小區(qū)正方形小區(qū)11四、對(duì)照區(qū)的設(shè)置對(duì)照是處理的比較標(biāo)準(zhǔn)，

以CK(check)

表示(1)衡量處理的優(yōu)劣(2)估計(jì)和矯正試驗(yàn)單位的差異試驗(yàn)重復(fù)次數(shù)的確定依據(jù)：試驗(yàn)次數(shù)多少根據(jù)試驗(yàn)所要求的精確度、試驗(yàn)地

土壤差異大小、試驗(yàn)材料如種子的數(shù)量、試驗(yàn)地面積、小區(qū)大小等具體情況而

定。

一般情況下田間試驗(yàn)重復(fù)3-4次，實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)重復(fù)5-6次.DCAEBCKCECKADBDCKCBCKAACKBCCKD三、重復(fù)次數(shù)對(duì)照順序排列

對(duì)照隨機(jī)排列2021/10/1012五、保護(hù)行(區(qū))的設(shè)置1、設(shè)置保護(hù)行的目的(1)保護(hù)試驗(yàn)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(shí)也可減少鳥類危害六、區(qū)組

(block)的排列1、定義：

指安排全部處理小區(qū)的相對(duì)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(duì)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

20驗(yàn)地的地形及肥力差異情況而定13第

五

節(jié)

常

用

的

田

間

試

驗(yàn)

設(shè)

計(jì)一、順序排列的試驗(yàn)設(shè)計(jì)一)對(duì)比試驗(yàn)設(shè)計(jì)二)間比試驗(yàn)設(shè)計(jì)二、

隨機(jī)排列的試驗(yàn)設(shè)計(jì)一)完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)二)隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)三)裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)2021/10/10

14一

、順序排列的試驗(yàn)設(shè)計(jì)一)對(duì)比法設(shè)計(jì)(contrast

design)1、設(shè)計(jì)特點(diǎn)：

每一供試處理的小區(qū)均直接按某種順序排列于

對(duì)照區(qū)的旁邊，

即每隔兩個(gè)處

理小區(qū)有一對(duì)照區(qū)，重復(fù)間的

小區(qū)排列有階梯式和逆向式兩

種排列方法案例：現(xiàn)有6個(gè)小麥品種進(jìn)行產(chǎn)量試驗(yàn)，依據(jù)株高進(jìn)行編號(hào)為1、2、

3、4、5、6、

對(duì)照為CK2021/10/10保

行1ck23Ck45Ck6保

行保

行1ck23Ck45Ck6保護(hù)行保

行5ck61Ck23ck4保

行保

行6ck54ck32ck1保護(hù)行走

道走

道2、對(duì)比試驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單，每一處理均與對(duì)照相鄰，容易觀察比較，

且處理與鄰近對(duì)照相比較，精確度高。缺點(diǎn)：

(1)

CK

所占的小區(qū)太多，導(dǎo)致試驗(yàn)地面積過(guò)大，增加了工

作量和成本，試驗(yàn)很不經(jīng)濟(jì)，(2)沒有遵循隨機(jī)排列原則，不能無(wú)偏估計(jì)試驗(yàn)誤差，

試驗(yàn)結(jié)果無(wú)法應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。3、

應(yīng)用范圍：

多應(yīng)用于處理數(shù)目較少的試驗(yàn)特別是生產(chǎn)示范試驗(yàn)。2021/10/10

16二)間比法設(shè)計(jì)(interval

contrast

design)1、

設(shè)計(jì)特點(diǎn)：

首尾兩個(gè)小區(qū)為CK,

每?jī)蓚€(gè)CK

之間排列數(shù)目相同的處理小區(qū)(4個(gè)或9個(gè)、14個(gè)、19個(gè));若不能將所有處理安排在同一條

地塊上，

需設(shè)置額外對(duì)照

(EXCK),不同重復(fù)的排列可用逆向式或階

梯

式保護(hù)行CK1234CK5678CK保護(hù)行保護(hù)行CK8765CK4321CK保護(hù)行間比試驗(yàn)田間種植圖保

護(hù)行保

護(hù)

行走

道走

道2、

間比試驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，可容納更多的處理。缺點(diǎn)：

(

1)試驗(yàn)的精確度較差；(2)沒有遵循隨機(jī)排列原則，不能無(wú)偏估計(jì)試驗(yàn)誤差，試驗(yàn)結(jié)果無(wú)法應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。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(duì)較低，如新品系的產(chǎn)量鑒定試驗(yàn)。2021/10/10

18二

、

隨

機(jī)

排

列

的

試

驗(yàn)

設(shè)

計(jì)一)完全隨機(jī)設(shè)計(jì)(completely

random

design)1、設(shè)計(jì)特點(diǎn)：

先劃分小區(qū)或確定試驗(yàn)單位，小區(qū)數(shù)=處理(組合)

數(shù)X

重復(fù)數(shù)，然后把處理或處理組合隨機(jī)地安排在試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)。案例：

現(xiàn)有A、B、D、C、E

共5個(gè)小麥品種進(jìn)行比較試驗(yàn)，重復(fù)3次案例分析：(1)劃分小區(qū)：小區(qū)數(shù)=5X3=1

5(2)給每品種進(jìn)行編號(hào)：

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),E(14),E(15)(3)采用隨機(jī)數(shù)字表法或摸球法產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)字C9B5E15C7A3D10B6E13A2D12C8E14D11B42、

完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

(1)有遵循了重復(fù)和隨機(jī)原則，設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，試

驗(yàn)結(jié)果能夠進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；(2)完全隨機(jī)設(shè)計(jì)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(diǎn)：

由于沒有設(shè)置區(qū)組，所以就沒有局部控制，不能有

效地控制試驗(yàn)誤差。3、

完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的應(yīng)用范圍此種設(shè)計(jì)適用于試驗(yàn)環(huán)境比較均勻一致的試驗(yàn)，如：盆

栽試驗(yàn)、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)等。2021/10/10

20現(xiàn)有一試驗(yàn)：有A、B、C、D、E

共5個(gè)小麥新品種，需比較

它們?cè)诋a(chǎn)量上是否存在顯著差異，重復(fù)3次，試驗(yàn)地具有趨

向式肥力差異，試選用合適的田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)。二)隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)案例：2021/10/10

21(

1

)

劃

分

區(qū)

組

：

區(qū)組的個(gè)數(shù)等于重復(fù)

次數(shù)，區(qū)組排列方

向與環(huán)境變異方向

一

致

。(2)劃分小區(qū)：

小

區(qū)數(shù)等于處理數(shù)，小區(qū)的排列方向與

環(huán)境變異方向垂直。(3)隨機(jī)排列：所

有處理在每一區(qū)組

內(nèi)小區(qū)間隨機(jī)排列

2021/10/10保護(hù)行DAECB保護(hù)行保護(hù)行EBDAC保護(hù)行保護(hù)行ECBD

A保護(hù)行保

護(hù)

行1.設(shè)計(jì)步驟：保

護(hù)

行高

低走道走道走

道走

道隨

機(jī)

區(qū)

組

試處理驗(yàn)

設(shè)

計(jì)走

道河

南

省

小

麥

區(qū)

試

試

驗(yàn)保護(hù)行組

區(qū)2.

優(yōu)

點(diǎn)(1)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，

易于掌握；(2)富有彈性，適用于單因素、多因素試驗(yàn)；

(3)可以控制單向肥力差異引起的試驗(yàn)誤差；(4)遵循了田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)的三個(gè)原則3.

缺

點(diǎn)(1)處理數(shù)不宜過(guò)多，

一般不超過(guò)20個(gè)；(2)不能控制雙向土壤差異。4.適用范圍田間試驗(yàn)中最常用的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，對(duì)試驗(yàn)精確度要求較

高，處理數(shù)在15個(gè)左右的單因素和多因素試驗(yàn)均適用。2021/10/x25(2)劃分主區(qū)和

在每一區(qū)組內(nèi)劃分主區(qū)，主區(qū)等于主處理數(shù)，主處理在每主處理隨機(jī)排列：

一區(qū)組內(nèi)的主區(qū)間隨機(jī)排列(3)劃分副區(qū)和

在每一主區(qū)內(nèi)劃分副區(qū)，副區(qū)等于副處理數(shù)，副處副處理隨機(jī)排列：

理在每一主區(qū)內(nèi)的副區(qū)間隨機(jī)排列注意：

在裂區(qū)設(shè)計(jì)中由于副區(qū)之間的試驗(yàn)條件比主區(qū)之間更為接近，因此，

副

區(qū)的試驗(yàn)誤差小于主區(qū)的試驗(yàn)誤差，所以我們常把研究因素中比較重要的那個(gè)因素放在副區(qū)內(nèi)稱為副處理。2021/10/10

26在多因素實(shí)驗(yàn)中，如果處理組合數(shù)不太多，且各個(gè)因素的

效應(yīng)同等重要時(shí)，可采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)；但如果處理組合數(shù)較

多)裂圖試驗(yàn)般計(jì)些

特

e時(shí)gn)應(yīng)該怎么做呢?1、裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法把試驗(yàn)地劃分成區(qū)組，區(qū)組數(shù)等于重復(fù)數(shù)，

區(qū)組的排列方向與環(huán)

境變異方向一致，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(1)劃分區(qū)組：案例1:

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(yàn)，其中灌水量設(shè)置3個(gè)水平，分別為A1

、A2

、

A3,密度設(shè)置3個(gè)水平，分別為B1、B2、B3,

要求重復(fù)3

次，試設(shè)計(jì)一個(gè)合理的田間試驗(yàn)。案例分析：本試驗(yàn)中灌水對(duì)周圍影響較大，為減少因此

而造成的試驗(yàn)誤差需設(shè)置較大小區(qū)面積，所以應(yīng)采用裂

區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，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)。2021/10/10

27第一步：

劃分3個(gè)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：

因?yàn)橹魈幚?/p>

有3個(gè)，所以在每個(gè)

區(qū)組內(nèi)劃分3個(gè)主區(qū)，

主處理在每一重復(fù)的

主區(qū)內(nèi)隨機(jī)排列第三步：

因?yàn)橛?個(gè)

副處理，所以在每一

主區(qū)內(nèi)劃分3個(gè)副區(qū)，

副處理在每一主區(qū)內(nèi)

的副內(nèi)隨排列保

薦B?B?BBB?B?B?B.B?保保

行BBBBB?B?B?BB保

行保

行BB?B:B?B?B?B?B?B保

行保走護(hù)道行高低保走走

道護(hù)行走道2021/10/10道NB

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