生物统计第一章田间试验

1、科科 学学 试试 验验田间试验田间试验实验室试验实验室试验当前玉米生产的一个主要问题是机械化收获的问题，当前玉米生产的一个主要问题是机械化收获的问题，围绕这个问题的解决，育种目标就要做相应的调整。围绕这个问题的解决，育种目标就要做相应的调整。抗倒，茎秆坚韧；抗倒，茎秆坚韧；籽粒含水量，影响机收籽粒的破碎率；籽粒含水量，影响机收籽粒的破碎率；穗位高度要尽可能的一致；穗位高度要尽可能的一致；果穗苞叶不能太紧；果穗苞叶不能太紧；科学研究科学研究科学试验科学试验一种新型一种新型肥料肥料的的使用效果使用效果如何如何？一种新型一种新型施肥方法施肥方法的使用效果？的使用效果？新产品新产品优越性优越性n 在解

2、决农业生产实际问题而进行的科学研在解决农业生产实际问题而进行的科学研究中，田间试验占有重要的和不可替代的究中，田间试验占有重要的和不可替代的地位。地位。n 田间试验是大面积推广农业科技成果的准田间试验是大面积推广农业科技成果的准备阶段，是农业科学试验的重要形式。备阶段，是农业科学试验的重要形式。l 田间试验概述田间试验概述 l 田间试验的误差及其控制田间试验的误差及其控制l 田间试验方案田间试验方案l 常用的田间试验设计方法常用的田间试验设计方法l 田间试验的实施步骤（自学）田间试验的实施步骤（自学）l 田间试验的抽样方法（自学）田间试验的抽样方法（自学）本 章 主 要 内 容实验 与 试验【

3、实验实验】为了检验某种科学理论或假设而进行某种为了检验某种科学理论或假设而进行某种操作或从事某种活动。操作或从事某种活动。【试验试验】为了察看某事的结果或某物的性能而从事】为了察看某事的结果或某物的性能而从事某种活动。某种活动。试验：是对已经成型产品进行性能测试；试验：是对已经成型产品进行性能测试；对已知产品或对已知产品或成果的验证。成果的验证。实验：是指对某项理论或者设计进行局部的深入分析；实验：是指对某项理论或者设计进行局部的深入分析； 对未知世界的探索。对未知世界的探索。下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张

4、主主 页页 退退 出出 上一张上一张 通常以作物生长发育的反应作为试验指通常以作物生长发育的反应作为试验指标研究其生长发育规律、探索其高产栽标研究其生长发育规律、探索其高产栽培技术或条件的效果培技术或条件的效果。农业生产的最大特点之一是地区性很强。任何农业生产的最大特点之一是地区性很强。任何品种、栽培技术、病虫害防治措施等，都会因品种、栽培技术、病虫害防治措施等，都会因时间、地点和条件的不同而表现出不同效果时间、地点和条件的不同而表现出不同效果。由于作物生长发育受气候条由于作物生长发育受气候条件的影响和限制，所以田间件的影响和限制，所以田间试验的季节性也很强。试验的季节性也很强。u试验目的要明

5、确试验目的要明确u试验要有代表性和先进性试验要有代表性和先进性u试验结果要正确可靠试验结果要正确可靠u试验结果要具有重演性试验结果要具有重演性。下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 A B C试验结果的重演性试验结果的重演性下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 产量是农业生产试验中最常用的试验指标。产量是农业生产试验中最常用的试验指标。下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 l 8个不同玉米品种的产量

6、比较试验；个不同玉米品种的产量比较试验；l 川单川单14玉米品种的种植密度试验（产量）；玉米品种的种植密度试验（产量）；l 川单川单14的施肥试验（产量）；的施肥试验（产量）；l 川单川单14不同种植密度和不同施肥方案（产量）；不同种植密度和不同施肥方案（产量）；下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 l 5个不同玉米品种的产量比较试验；个不同玉米品种的产量比较试验；l 川单川单14不同播期（不同播期（3个播期）和不同密度试验（个播期）和不同密度试验（4个密度）个密度）（产量）；（产量）；（三）水平 （factor level） 对试验因素所设定的量的不同级别或质的不同状态称为因对

7、试验因素所设定的量的不同级别或质的不同状态称为因素的水平，简称水平。素的水平，简称水平。 试验因素的水平用代表该因素的字母添加数字下标来表示。试验因素的水平用代表该因素的字母添加数字下标来表示。如如 A1、A2、，B1、B2、，等。，等。l 5个不同玉米品种的产量比较试验；个不同玉米品种的产量比较试验；l 川单川单14玉米品种的玉米品种的4种种植密度试验（产量）；种种植密度试验（产量）； 川单川单14不同播期（不同播期（3个播期）和不同密度个播期）和不同密度试验（试验（4个密度）（个密度）（产量产量）；）；下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 l 5个不同玉米品种的产量比较试验；

8、个不同玉米品种的产量比较试验；l 川单川单14不同播期（不同播期（3个播期）和不同密度试验（个播期）和不同密度试验（4个密度）个密度）（产量）；（产量）；（五）试验小区（experimential plot） 安排一个试验处理的小块地段称为试验小区，简称小区安排一个试验处理的小块地段称为试验小区，简称小区。下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 是指施加试验处理的材料单位，也称试验单元。可是指施加试验处理的材料单位，也称试验单元。可以是一个试验小区，也可以是一盆植物、一株植物、以是一个试验小区，也可以是一盆植物、一株植物、一片叶子、一个果穗等。一片叶子、一个果穗等。 （六）试验单位

9、（六）试验单位 （ experimential unit） （七）总体 （population） 根据试验研究目的确定的研究对象的全体称为总体，根据试验研究目的确定的研究对象的全体称为总体，其中的一个研究单位称为个体其中的一个研究单位称为个体 。有限总体有限总体(finite population) 包含有限个个体的总体称为有限总体。包含有限个个体的总体称为有限总体。无限总体无限总体(infinite population) 包含无穷多个个体的总体称为无限总体；包含无穷多个个体的总体称为无限总体；例如：某批玉米种子的发芽率？ 长虹电视的使用寿命？下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一

10、张 （八）样本 （sample）从总体中抽取的一部分供观察测定的个体组成的集合，从总体中抽取的一部分供观察测定的个体组成的集合，称为样本。称为样本。 例如：一批灯泡的使用寿命。例如：测定某玉米品种不同保存年限的种子的发芽率。下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 （九）样本容量 （sample size） 样本所包含的个体数目称为样本容量，常记为样本所包含的个体数目称为样本容量，常记为n。 农业或生物学研究中：农业或生物学研究中： 将样本容量将样本容量 n 30 的样本称为大样本的样本称为大样本； 将样本容量将样本容量 n 30 的样本称为小样本。的样本称为小样本。 社会学研究中所

11、说的样本容量应该更大社会学研究中所说的样本容量应该更大（十）观测值 （observation） 对样本中各个体的某种性状、特性加以考察，对样本中各个体的某种性状、特性加以考察，如称量、度量、计数或分析化验所得的结果称如称量、度量、计数或分析化验所得的结果称为观测值。为观测值。观测值是试验指标的调查结果。观测值是试验指标的调查结果。 调查调查20个主推玉米品种的穗行数；个主推玉米品种的穗行数； 调查调查15个主推水稻品种的分蘖数；个主推水稻品种的分蘖数； 调查某试验田有效磷的含量；调查某试验田有效磷的含量；简单效应：简单效应：在同一因素内两种水在同一因素内两种水 平间试验指标的差异平间试验指标的

12、差异。 交互作用交互作用：因素内：因素内简单效应的差异。简单效应的差异。某作物施用氮、磷两种肥料的实验某作物施用氮、磷两种肥料的实验结果结果的的数据模型数据模型P N水平水平 N1 N2 平平 均均 N2-N1 P1 10 16 13 6P2 18 24 21 6平均平均 14 20 6P2-P1 8 8 8 0, 0/2=0因素因素之一之一N1 N2302010 0P2P1互作效应：互作效应：两个简单效应两个简单效应差数的平均值。差数的平均值。主要效应：主要效应：因素内各简单因素内各简单效应的平均值效应的平均值因素因素 NP水平水平 N1 N2 平平 均均 N2-N1P1 10 16 13

13、6P2 18 28 23 10平均平均 14 22 8P2-P1 8 12 10 4, 4/2=2之二N1 N2302010 0P2P1之三因素因素 N水平水平 N1 N2 平平 均均 N2-N1P1 10 16 13 6P2 18 20 19 2平均平均 14 18 4P2-P1 8 4 6 -4, -4/2=-2PN1 N2302010 0P2P1平均平均 14 15 1P2-P1 8 -2 3 -10,-10/2=-5 水平水平 N1 N2 平平 均均 N2-N1P1 10 16 13 6P2 18 14 16 -4因素因素 NP之四N1 N2302010 0P1P2单因素试验单因素试验

14、-简单效应；简单效应；多因素试验多因素试验-简单效应，交互作用；简单效应，交互作用；一级互作：两个因素间的互作。一级互作：两个因素间的互作。二级互作：三个因素间的互作二级互作：三个因素间的互作。一个因素，如果是不可控制的（在田一个因素，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，就不能成为试验因素或处的水平的，就不能成为试验因素或处理因素。理因素。 试验因素必须是：可控的；在试验因素必须是：可控的；在数量上或质量上具有不同等级或水平数量上或质量上具有不同等级或水平的。的。下一张下

15、一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 例如：测定某例如：测定某2 2个大豆品种的蛋白质含量。个大豆品种的蛋白质含量。 随机误差，系统误差，试验效应（处理效应）随机误差，系统误差，试验效应（处理效应）下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 控制土壤差异的主要措施：控制土壤差异的主要措施： (1) 选择土壤质地和肥力均匀的试验；选择土壤质地和肥力均匀的试验； (2) 采用适当的小区技术；采用适当的小区技术； (3) 应用正确的

16、试验设计和相应的统计应用正确的试验设计和相应的统计 分析方法。分析方法。 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 例如，某研究需了解5个品种的生产能力，设3次重复。如仅考虑重复和随机的原则，田间排列的方式有哪些？如果重复、随机和局部控制3个原则都考虑则田间排列方式又会是怎样？

17、土壤肥力梯度方向肥瘦区组1区组2区组3重复重复随机排列随机排列局部控制局部控制降低试验误差降低试验误差无偏估计试验误差无偏估计试验误差 田间试验设计的三个基本原则的关系和作用田间试验设计的三个基本原则的关系和作用下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 一批外引玉米品种能否在四川表现高产？当地骨干品种作对照一批外引玉米品种能否在

18、四川表现高产？当地骨干品种作对照下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 3 3、综合性试验、综合性试验提示：综合试验在生产当中很有用，但在本门课程中所提示：综合试验在生产当中很有用，但在本门课程中所涉及到的所有例子都为全面试验，包括试验设计和后面涉及到的所有例子都为全面试验，包括试验设计和后面的统计分析。的统计分析。下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一

19、张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 （六）按试验进程分类（六）按试验进程分类 预备试验 正式试验 示范试验小区试验小区试验 大区试验大区试验下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 【例如】对A1、 A2、 A3三个品种（A）进行不同种植密度的比较试验， 种植密度（B）设高B1、中B2、低B3三个水平，该试验的比较项目有： A1B1、 A1B2、 A1B3; A2B1、 A2B2、 A2B3; A3B1、 A3B2、 A3B3; 这9个水平组合就是该试验的试验方案。 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下

20、一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 除了处理因素除了处理因素设置不同的水平外，其余因素或其它所设置不同的水平外，其余因素或其它所有条件均应保持一致，有条件均应保持一致，下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 完全随机设计随机区组设计拉丁方设计裂区设计下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 设计时先将每盆水稻（试验单位）随机编号设计时先将每盆水稻（试验单位）随机编号1、 2、3、 、24 ；然后用抽签法从所有编

21、号中随机抽取然后用抽签法从所有编号中随机抽取4个编号作个编号作 为实施第为实施第1处理的处理的4盆盆 ；再从余下的再从余下的20个编号中随机抽取个编号中随机抽取4个编号作为实个编号作为实 施第施第2处理的处理的4盆；盆；如此进行下去，直到确定出实施第如此进行下去，直到确定出实施第6处理的处理的4盆。盆。第第1处理：处理：13、2、7、22第第2处理：处理：5、18、24、12第第3处理：处理：17、20、11、1第第4处理：处理：10、3、15、19第第5处理：处理：4、16、9、14第第6处理：处理：21、23、6、8需要注意的是需要注意的是: :同样的试验，不同设计者会有不同的设计方案同样

22、的试验，不同设计者会有不同的设计方案和排列方式！和排列方式！下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 区组数重复数；区组数重复数； 区组的走向与土壤肥力梯度相垂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，直；区组内的差异尽可能的小， 区组间的差异尽可能的大。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；小区的长边与土壤肥力梯度平行；3.3.处理的设置处理的设置区组内每一个小区随机安排一个处理，各区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；组内的随机独立进行；4.4.区组的设置区组的设置不同的区组

23、可以设置在不同的地段上，而同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。一区组内的各个小区必须设置在同一地段上。2.2.小区的划分小区的划分小区数处理数；小区数处理数；假定有假定有A A、B B、C C、D D、E E五个处理，五个处理，每个处理重复每个处理重复3 3次，采用随机完全区组设次，采用随机完全区组设计，则田间排列为：计，则田间排列为：肥瘦ABCDECBAEDECDAB下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退

24、退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 ABCBCACAB 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 选择标准方选择标准方设某试验，有设某试验，有4 4个处理，分别以个处理，分别以1 1、2 2、3 3、4 4表示，已知试验地存在双向表示，已知试验地存在双向肥力差异肥力差异 试做拉丁方设计。试做拉丁方设计。列随机列随机用随机的方法得到随机数字用随机的方法得到随机数字2 2、4 4、1 1、3 3，按随，按随机数字的顺序把标准方的列做相应的调整。机数字的顺序把标准方的列做相应的调整。行随机行随机用随

25、机的方法得到随机数字用随机的方法得到随机数字3 3、2 2、4 4、1 1，把，把列随机得到的拉丁方列随机得到的拉丁方 ，按随机数字进行调，按随机数字进行调整，得到拉丁方整，得到拉丁方.处理随机处理随机若得随机数字为若得随机数字为4 4、3 3、1 1、2 2，表示，表示A=4,B=3,C=1,D=2.A=4,B=3,C=1,D=2.将将4 4个处理代入，个处理代入，得到拉丁方得到拉丁方。下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 A B C D EB A E C DC D A E BD E B A CE C D B A（1）下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 1 3

26、2 4 5A B C D EA C B D EB A E C DB E A CC D A E BC A D E BD E B A CD B E A CE C D B AE D C B A（1）（2）下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 1 3 2 4 5A B C D EA C B D E3 C A D E BB A E C DB E A C5 E D C B AC D A E BC A D E B4 D B E A CD E B A CD B E A C2 B E A C DE C D B AE D C B A1 A C B D E（1）（2）（3）下一张下一张 主主 页页 退

27、退 出出 上一张上一张 1 3 2 4 5A B C D EA C B D E3 C A D E B丁丁乙乙甲甲丙丙戊戊B A E C DB E A C5 E D C B A丙丙甲甲丁丁戊戊乙乙C D A E BC A D E B4 D B E A C甲甲戊戊丙丙乙乙丁丁D E B A CD B E A C2 B E A C D戊戊丙丙乙乙丁丁甲甲E C D B AE D C B A1 A C B D E乙乙丁丁戊戊甲甲丙丙（1）（2）（3）（4）图图 55拉丁方设计拉丁方设计下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 下一张下一张 主主 页页 退退 出出 上一张上一张 在多因素试验中，有时各考察在多因素试验中，有时各考察因素的重要性是不同的，希望对重因素的重要性是不同的，希望对重要因素的考察有较高的精确度。要因素的考察有较高的精确度。 例如，有一个关于例如，有一个关于品种品种与与施肥量施肥量两两因素试验，因素试验，品种品种是重点考察对象，是重点考察对象，精确度要求较高，精确度要求较高，施肥量施肥量是次要因是次要因素，精确度要求较低。在这种情况素，精