第二章 试验设计和实施

第二章

试验的设计与实施第一节田间试验特点和基本要求第二节试验误差第三节试验设计的基本原则第四节田间试验的小区技术第五节常用的生物试验设计

第一节田间试验特点和基本要求一、田间试验的特点1.试验的研究对象和材料是生物体本身，以农作物为主，包括昆虫、病菌、土壤微生物、杂草等，由农作物本身来直接检测试验的效果，这是农业试验的重要特点。由于自然界的生物体往往是一个具有多种遗传变异的群体，因而试验材料本身就存在产生试验误差的多种因素。2.田间试验是在开放的自然条件下进行的.包括土壤、气候、病虫等生物条件，它是多变的，再加上农作物试验周期长，在田间自然条件下全过程，导致试验产生试验误差。包括系统误差和随机误差。

二、基本要求1.试验目的要明确试验条件要有代表性结果要可靠准确度：观察值与真实值的接近程度。精确度：观察值彼此接近的程度。4.试验结果要能够重演第二节试验误差与土壤差异一、误差来源1.试验材料固有的差异：2.测试方法3.仪器设备及试剂4.试验外界环境条件5.试验操作，农事操作和管理技术不一致引起的差异

二、试验误差的控制途径1.选择同质一致的试验材料改进操作和管理技术，使之标准化控制引起差异的外界主要因素三、试验地土壤差异1土壤差异概念及形成原因2土壤差异测定方法

（1）目测法（2）空白试验法3土壤差异的表现形式

（1）肥力高低变化较有规则,相邻单位土壤肥力最为近似（2）斑块状差异,分布无一定规则图2.1土壤肥力变异图四、试验地选择和培养1、试验地的土壤肥力要均匀一致2、选择的田块要有土地利用的历史纪录3、最好选择平地4、位置要适当5、最好进行空白试验6、采用轮换制8试验的规划与设计围绕检验假说而开展的试验，需要全面、仔细地规划与设计。试验所涉及的范围要覆盖假说涉及的各个方面，以便对待检验的假说作出无遗漏的判断。试验设计三个要素：实验对象、实验因素、试验效应试验设计三（六）原则：随机、对照、重复、平衡、弹性、经济“重演性、重复性”及比较试验中的“唯一差异性原则”。在试验条件相当的情况下，重复试验应得到相同的试验结果。除需要比较的因素以外，其余的因素必须保持在同一水平。

第三节试验设计的基本原则试验设计的基本原则一、重复试验设计一、重复原则重复：试验中同一处理试验的次数叫重复。设置重复的作用有以下几个方面：1.估计试验误差2.降低试验误差3.有利于准确地估计处理效应

二、随机化排列重复

I重复

IIbcdefgck2ckckheabcfgdaabcdefghckckabcgedf利用查表或产生随机数的方法进行设计ck2abcdefck三、局部控制（对照）原则

就是将整个试验环境分成若干个相对均匀一致的小环境，然后在小环境内设置成套处理，使它对试验各处理的影响达到最大程度的一致田间试验设计三个基本原则的关系和作用重复随机局部控制（对照）无偏的试验误差估计降低试验误差田间试验设计三个基本原则的关系和作用设置重复随机化排列局部控制消除系统误差，无偏试验误差估计估计和降低随机误差与随机化结合分离系统误差降低随机误差提高准确度和精确度保证统计推断的可靠性一、基本概念

第四节试验方案二、效应三、试验种类四、试验方案的拟定五、试验计划的拟定试验方案：是根据试验目的和要求所拟定的一组试验处理或处理组合的总称。1.试验指标：在试验中用来判断试验处理效果好坏的标准称为试验指标（简称指标indicator），有定性指标和定量指标。试验指标：用于衡量试验效果的指示性状称试验指标。或者把它叫做观察项目。它是一种判据。例如可以把株高作为判断灌水有无促进植物生长的依据，那么株高就是反映灌水作用的指标。试验观察指标必须选得准，因为它关系到试验结果能否回答所研究的问题。2.试验因子factor：对试验指标有影响，在试验中需加以考察的条件，要进行比较的一组试验条件叫试验因素，简称因素或因子，否则称非试验因素或非试验条件。例如：施肥量、密度等是影响产量的条件，自然因素如光、温、湿、气、土、病、虫等；而有些则是栽培条件如肥料、水分、生长素、农药、除草剂等。

一、试验设计中的基本概念指标定性指标定量指标显示观察对象的属性如：施药后个体反映出有效与无效、受害与未受害、死亡与存活等定性资料定量资料显示观察对象的量如产量、株高、茎粗、土壤容量、含水量等3.试验水平：是指试验因素的质的不同状态或不同的数、量级别，简称水平，level。4.处理组合treatment：在复因素试验时，处理则是指各单个因素的水平的组合，叫处理（组合）。在完全实施的试验中，处理数等于各因素的水平数的乘积。在单因素试验时，处理和水平的概念是等价的。5.试验方案：是根据试验目的和要求所拟定的进行比较的一组试验处理的总称。具体就是指试验指标、试验因素和水平、重复次数、对照以及设计方法的确定等等。水平定性水平定量水平具有质的区别，如不同品种，果实颜色等称为质量水平等间距如小麦田喷施N肥，分0、5、10g/小区三个水平不等间距

如玉米田喷施2甲4氯，分0、10、20、40、80g/小区五个水平等称为数量水平二、因子的效应因子效应effect：试验因子对试验指标增进或降低的作用。类型有3种简单效应：一个因素的水平相同，另一因素不同水平间指标的差异属于简单效应。同一因素内两种水平间试验指标的相差属简单效应。主效应：一个因子内各简单效应的平均值。互作效应：不同因子相配合产生的效应。其值是简单效应差数的平均值。两个因素简单效应间的平均差异。由表N1-N0看：在无Ｐ肥时每小区施N肥与不施氮肥的效应为20kg，在有Ｐ肥时施N肥与不施氮肥的效应为30kg，这20和30kg就是施N与不施N相比的效应，叫N肥的简单效应。而这20+30=50kg叫N肥的总效应。简单效应的平均值就是因素的主效应，

N肥主效应=（20+30）/2=25kgP肥主效应=（10+20）/2=15kg再看互作：上面的20和30kg是N肥的简单效应，可见N肥的简单效应是不固定的，而是随着施P肥水平的提高面增加。同样，P肥的简单效应为10和20kg，也是不固定的，是随着N肥水平的提高而增加。这说明存在互作效应，其值为

Xnp=(30-20)/2=(20-10)/2=5ＮＰN0N1（不施氮）（施氮）d=N1-N0P0（不施磷）P1（施磷）80100901202030d=P1-P01020磷肥、钾肥试验结果如表（22

）P2P1N1N2P2P1N1N2P2P1N1N2P2P1N1N2无互作负互作正互作负互作互作存在3种1、互作值＞0N和P混施有促进作用2、互作值＝0N和P单施和混施无区别3、互作值=负数N和P有拮抗作用，不能混施，必须单独施用三、试验种类（1）单因素试验：在同一试验中只研究某一因素的若干处理称为单因素试验。（2）多因素试验：在同一试验中同时研究两个或两个以上的因素，各个因素都分为不同水平。（3）综合性试验：综合试验方案是把若干因素的不同水平组在合在一起，构成一个整体，形成一个综合因子，由此构成一项试验处理，与另外一个综合因子进行比较的试验。

四、试验方案的拟定1.力求简洁明确，避免繁杂2.试验方案中各处理间要遵守唯一差异原则3.试验因素的水平之间的级差要适当4.试验方案中应设置比较的基准对照（CK)拟定试验方案时应对所研究的问题进行考察与调研：拟定试验方案时应对研究课题的历史与现状有所了解。哪些问题已解决，哪些问题尚未解决。同时还应估计到所研究的课题的预期效果，做到心中有数。

五、试验计划的拟定

1.课题名称：

2.目的及其依据：

3.方案：

4.单元的数量和要求

5.设计方法：

6.观察和记载的项目与方法：预先制表格

7.结果的统计分析方法：

8.所需的条件、设备和经费：

9.时间、地点及工作人员：

10.预期结果以及成果的鉴定：六、试验设计中应掌握的原则（一）各类不同的试验应采用不同的试验设计园艺植物种类较多，栽培方法差异较大，试验性质有所不同，因此各类不同的试验应有不同的试验设计。（二）试验设计应简单化、小型化在不影响试验正确性的原则下，应使试验设计简单化、小型化，但小型试验必须是试验材料一致性强，环境条件也应一致。（三）试验设计应该突出试验因子的试验效果除了试验因素以外，应控制非试验因素尽可能一致，才能使试验因素的本质差异正确地反映出来，从而突出试验因素个处理的试验效果。（四）试验结果便于统计分析进行试验设计时，就应该考虑到将来的试验结果便于数理统计分析。因此应合理地运用小区的随机排列、设置重复、局部控制试验设计的基本原理，以便得出正确的试验结果。第五节小区技术

小区：试验中安排一个处理的小块地段。一试验小区的面积

变异系数与小区面积大小的关系

（根据两个水稻空白试验的产量数据）一般变动范围6-60m2.示范性小区面积不小于330m2。1

试验的种类2作物的类别3试验地土壤差异的程度与形式4育种工作的不同阶段5试验地的面积6试验过程的取样需要7边际效应和生长竞争二、小区的形状1

小区形状的概念2狭长形小区和方形小区3重视边际效应试验中小区形状三、重复次数1重复次数越多越好吗？2多少重复较合适？（1）小区面积较小时（2）小区面积较大时（3）进行面积较大的对比试验时四、对照区的设置1对照的标准(CK)：当地推广的良种或最广泛应用的栽培技术措施。2设置对照的目的

（1）作为衡量品种或处理优劣的标准（2）用以估计和矫正试验田的土壤差异五、保护行的设置1、作用

(1)保护试验材料不受外来因素如人，畜的践踏和损害。（2）防止靠近试验田四周的小区受到空旷地的特殊影响即边际效应，使处理间能正确的比较。六、重复区和小区的排列1、区组；完全区组;不完全区组将整个试验空间分成各自相对均匀的局部来控制非处理因素，这个局部-------区组每一区组或重复包含全套处理——完全区组一个重复安排在几个区组上，每个区组只安排部分处理------不完全区组2、重复内小区排列方式顺序排列

随机排列第六节常用的田间试验设计一顺序排列的试验设计

1、对比法设计（contrastdesign）

设计特点是：①每个处理排在对照两旁②对照太多要占1/3面积，土地利用率不高③相邻小区，特别是狭长形小区之间，土壤肥力有相似性，因此处理和对照相比，能达到一定的精确度；④各重复可排列成多排，一个重复内排列是顺序的，重复多时，不同重复也可采用逆向式或阶梯式。

常用于少数处理试验及示范性试验，其试验单元排列特点是处理单元直接排列在对照区旁