第五章 常用试验设计.ppt

第五章试验设计及统计分析 第一节试验设计的基本原理 一 试验设计 在科学实验中要以尽可能少的试验来获得可靠的结论 从这个要求出发 按照一定原则考虑问题 安排试验 叫试验设计 二 生物学试验的基本要求1 试验目的要明确2 试验条件要有代表性3 结果有可靠性4 结果有重现性 3 三 试验设计的基本要素 1 试验指标 experimentalindex 衡量试验处理效果的标准称为试验指标 简称指标 试验因素是指对受试对象给予的某种外部干预 2 因素 factor 处理因素 非处理因素 一个因素 如果是不可控制的 在田间条件下 光 温等自然因素 或者不能在数量上或质量上划分成不同的水平的 就不能成为处理因素 处理因素必须是 可控的 在数量上或质量上具有不同等级或水平的 统计上 只研究一个处理因素的试验称为单因素试验 统计上 包含两个或两个以上的处理因素的试验称为多因素试验 3 水平 level 4 处理 treatment 因素内的不同状态或者数量等级称为水平 试验中的具体比较项目叫做处理 在单因素试中 每一个水平就是一个处理 在多因素试验中 每一个水平组合是一个处理 该试验就会有六种水平组合 处理 例如 研究PH和温度对发酵的影响PH A1 A2 A3温度 B1 B2 A1B1 A1B2 A2B1 A2B2 A3B1 A3B2 四 试验误差及其控制途径 在试验中由于非处理因素的影响 使实际观察值与处理真值之间发生了差异 这种差异称为试验误差 四 试验误差及其控制途径 一 误差的概念 二 试验误差的来源 试验材料固有的差异 试验实施条件的不一致 外界条件的差异三 试验误差的控制途径 1 选择同质的试验材料 三 控制误差的途径 3 精心选择试验单位4 试验设计要合理 2 改进操作和管理技术 使之标准化 五 试验设计的基本原则 1 重复 估计试验误差 降低试验误差 重复的作用 2 随机 指试验中的不同处理安排在哪个试验单位不要有主观成见 完全由随机的方法确定 随机的作用 获得无偏的试验误差估计值 3 局部控制 局部控制就是分范围分地段控制非处理因素 使其对个处理的影响趋于最大程度的一致 每一区组再按试验处理数目划分小区 plot 一个小区随机安排一个处理 实施 将整个试验环境分成若干个最为一致的小环境 称为区组 block 土壤肥力梯度方向 肥 瘦 区组1 区组2 区组3 重复 随机排列 局部控制 无偏估计误差 有效降低误差 第二节常用田间试验设计方法 一 顺序排列设计法 1 对比设计 每隔2个供试处理设一个对照区 使每一个小区与其相邻的对照直接比较 2 间比设计 在一条地上 排列的第一个小区和最末尾的小区一定是对照区 每两个对照区之间排列相同数目的处理小区 方案1 8个处理3次重复的间比设计 方案2 8个处理3次重复的间比设计 二 随机排列设计法 一 完全随机设计 完全随机 随机区组 拉丁方设计 裂区设计 单因素试验多因素试验 多因素试验 例如 假定有A B C D四个处理 每个处理重复3次 采用完全随机设计 则田间排列为 广泛应用于环境变异较小的盆载试验 温室试验和实验室试验 而在田间试验中很少应用 完全随机设计是将具有n次重复的k个处理完全随机的布置到各个试验单元中去的试验方法 重复和随机 二 随机区组设计 按照局部控制的原则 将整个试验地分成与重复数相等的区组 然后把每一个区组划分成与处理数相等的小区 实施步骤 实施步骤 1 划分区组 区组数 重复数 区组的走向与土壤肥力梯度相垂直 区组内的差异尽可能的小 区组间的差异尽可能的大 小区的长边与土壤肥力梯度平行 3 处理的设置 区组内每一个小区随机安排一个处理 各区组内的随机独立进行 4 区组的设置 不同的区组可以设置在不同的地段上 而同一区组内的各个小区必须设置在同一地段上 2 小区的划分 小区数 处理数 例如 假定有A B C D E五个处理 每个处理重复3次 采用随机完全区组设计 则田间排列为 肥 瘦 ABCDE CBAED ECDAB 随机区组设计的主要优点 设计简单 容易掌握 能提供无偏的误差估计提高试验的精确度 灵活性大 单因素 多因素试验都可应用 对试验地的地形要求不严 对试验地的地形要求不严 随机区组设计的主要缺点 不允许处理数太多 随机区组设计的统计分析 二因素无重复观测值的分析方法 把区组因素和试验因素一起当做二因素 例 P213表9 6 三 拉丁方设计 在行和列两个方向上都进行局部控制 使每一处理在每一行或列都只出现一次 按这样的方阵的排列的设计 行区组 列区组 5X5拉丁方 拉丁方设计的特点 处理数 重复数 行区组数 列区组数 精确度高 试验结果分析简便 拉丁方设计的缺点 缺乏伸缩性处理数 5 10处理数 重复数 缺乏随机区组设计的灵活性适用于动物试验 选择标准方 例如 设某一试验 有4个处理 分别以1 2 3 4表示 试做拉丁方设计 列随机 用随机的方法得到随机数字2 4 1 3 按随机数字的顺序把标准方的列做相应的调整 行随机 用随机的方法得到随机数字3 2 4 1 把列随机得到的拉丁方 按随机数字进行的调整 得到拉丁方 处理随机 将处理代号1 2 3 4进行随机 若得随机数字为4 3 1 2 表示A 4 B 3 C 1 D 2 将4个处理代入 得到拉丁方 四 裂区设计 先按第一个因素设置各个处理 主处理 的小区 然后在这主处理的小区内引进第二个因素的各个处理 副处理 就是主处理的小区内分设与副处理数目相等的更小的小区 主处理所分的小区称为主区 整区 主区内个副处理所分的小区称为副区 裂区 例如 主因素A有A1 A2 A3三个水平 副因素B有B1 B2两个水平 4次重复 裂区设计 A1A2A3 A2A1A3 A3A2A1 A2A1A3 B1B2 B2B1 B1B2 B1B2 B2B1 B1B2 B1B2 B1B2 B2B1 B2B1 B2B1 B2B1 例如 A为主因素 有A1 A2 A3三个水平 B为副因素 有B1 B2 B3 B4四个水平 2次重复 裂区设计如下 通常在下