田间试验设计课件

1、第二章 田间试验的设计与实施,第一节 田间试验的特点和要求 第二节 田间试验的误差与土壤差异 第三节 田间试验设计的原则 第四节 控制土壤差异的小区技术 第五节 常用的田间试验设计 第六节 田间试验的布置与管理 第七节 田间试验的观察记载和测定 第八节 温室与实验室的试验,第一节 田间试验的特点和要求,一、田间试验的特点 二、田间试验的基本要求,一、田间试验的特点 (1) 由农作物或其他生物体本身的反应来直接检测试验 的效果，这是田间试验的重要特点。试验材料本身便存在产 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，因而田间试 验的环境条件也存在着导致试验产生试验误差，包括系统误 差和随机误差的多种可能性。,二、田间试验的基本要求,(1) 试验目的要明确 (2) 试验条件要有代表性 (3) 试验结果要可靠 (4) 试验结果要能够重演 (5)体现唯一差异原则,第二节 田间试验的误差与土壤差异,一、田间试验的误差 二、试验地的土壤差异 三、试验地选择和培养,一、田间试验的误差,(一) 田间试验的误差来源,(1)试验材料固有的差异 (2)试验时农事操作和管理技术的不一致

2、所引起的差异 (3)进行试验时外界条件的差异,(二) 控制田间试验误差的途径,(1)选择同质一致的试验材料 (2) 改进操作和管理技术，使之标准化 (3) 控制引起差异的外界主要因素,选择肥力均匀的试验地； 试验中采用适当的小区技术； 应用良好的试验设计和相应的统计分析。,二、试验地的土壤差异,试验地的土壤差异来源,（1）由于土壤形成的基础不同，历史原因造成土壤的物理性质与化学性质方面有很大差异； （2）由于在土地利用上的差异，如种植不同作物，以及在耕作、栽培、施肥等农业技术上的不一致等。,土壤差异集中地表现为土壤肥力的差异。以往研究证明， 土壤差异具有持久性。,测定土壤差异程度的方法,最简单的方法是目测法，即根据前茬作物生长的一致情况加以评定。 更精细地测定土壤肥力差异，可采用空白试验或均一性试验。,空白试验(blank test)即在整个试验地上种植单一品种的作物， 这种作物以植株较小而适于条播的谷类作物为好。在整个作物生长过程中，从整地到收获，采用一致的栽培和管理措施，并对作物生长情况作仔细观察，遇有特殊情况如严重缺株、病虫害等，应注明地段、行数以作为将来分析时的参考。收获时，将

3、整个试验地划分为面积相同的大量单位小区，依次编号，分开收获，得到产量数据。根据各单位小区的数据，可以画成产量连续面积图或等肥线图(图2.1）。,图2.1 土壤肥力变异图,土壤差异通常有两种表现形式： 一种形式是肥力高低变化较有规则，即肥力从大田的一边到另一边逐渐改变，这是较为普通的肥力梯度形式； 另一种形式是斑块状差异，即田间有较为明显的肥力差异的斑块，面积可大可小，分布亦无一定的规则。,三、试验地选择和培养,(1)试验地的土壤肥力要比较均匀一致。 (2) 选择的田块要有土地利用的历史记录。 (3) 试验地最好选平地，在不得已的情况下，可采用同 一方向倾斜的缓坡地，但都应该是平整的。 (4) 试验地的位置要适当。 (5) 对拟选作试验用的田块，特别是在建立固定的试验地 时，除掌握整个试验地的土壤一般情况及土地利用历史外， 若有可能，最好还要进行空白试验。 (6) 试验地采用轮换制，试验单位至少应有二组以上试验 地，一组田块进行试验，另一组的田块则进行匀田种植，以 备轮换。,第三节 田间试验设计的原则,田间试验设计(field experiment design),广义-是指整个试验研究

4、课题的设计，包括确定试验处理的方案，小区技术，以及相应的资料搜集、整理和统计分析的方法等；,狭义-专指小区技术，特别是重复区和试验小区的排列方法。,科学田间试验设计的三个基本原则,1.重复(replication) 2.随机 (random) 3.局部控制(local control),1.重复(replication) 试验中同一处理种植的小区数即为重复次数。 重复的作用: 估计试验误差 试验误差是客观存在的，但只能由同一处理的几个重复小区间的差异估得。同一处理有了二次以上重复，就可以从这些重复小区之间的产量(或其它性状)的差异估计误差。 降低试验误差 数理统计学已证明误差的大小与重复次数的平方根成反比。重复多，则误差小，有四次重复的试验，其误差将只有二次重复的同类试验的一半。此外，通过重复也能更准确地估计处理效应。,2.随机 (random) 随机是指一个区组中每一处理都有同等的机会设置在任何一个试验小区上，避免任何主观成见。 进行随机排列的方法: 抽签法 计算器(机)产生随机数字法 利用随机数字表(附表1)。,3.局部控制(local control) 局部控制就是将整个试验环境

5、分成若干个相对最为一致的小环境，再在小环境内设置成套处理，即在田间分范围分地段地控制土壤差异等非处理因素，使之对各试验处理小区的影响达到最大程度的一致。因为在较小地段内，试验环境条件容易控制一致。这是降低误差的重要手段之一。,重 复,随 机,局部控制,无偏的试验 误差估计,降低试验误差,图2.2 田间试验设计三个基本原则的关系和作用,第四节 控制土壤差异的小区技术,一、试验小区的面积 二、小区的形状 三、重复次数 四、对照区的设置 五、保护行的设置 六、重复区(或区组)和小区的排列,一、试验小区的面积,小区( plot ) - 在田间试验中，安排一个处理的小块地段称试验小区,简称小区(plot)。,试验小区面积的大小，一般变动范围为660m2。而示范性试验的小区面积通常不小于330m2。,可以从以下各方面考虑确定一个具体试验的小区面积：,试验种类： (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) 试验地面积 (6) 试验过程中的取样需要 (7) 边际效应和生长竞争,图2.3 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）,二、

6、小区的形状,小区的形状是指小区长度与宽度的比例。 适当的小区形状在控制土壤差异提高试验精确度方面也有相当作用。,小区的长宽比可为(310)1，甚至可达201，试验 地形状和面积以及小区多少和大小等调整决定。,在通常情形下，长方形尤其是狭长形小区，容易调匀土壤差异，使小区肥力接近于试验地的平均肥力水平。亦便于观察记载及其农事操作。而在边际效应值得重视的试验中，方形小区是有利的。,三、重复次数,重复次数即每一处理的试验小区数，试验设置重复次数越多，试验误差越小。多于一定的重复次数，误差的减少很慢，精确度的增进不大，而人、物力的花费大大增加，并不经济。,重复次数的多少，一般应根据试验所要求的精确度、试验地土壤差异大小、试验材料如种子的数量、试验地面积、小区大小等而具体决定。对精确度要求高的试验，重复次数应多些。试验田土壤差异较大的，重复次数应多些，土壤差异较为一致的可少些。,四、对照区(check，以CK表示)的设置,作为处理比较的标准 ，设置对照区的目的是 ：,(1)便于在田间对各处理进行观察比较时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。通常在一个试验中只有一

7、个对照，有时为了适应某种要求，可同时用两个各具不同特点的处理作对照。,五、保护行的设置,在试验地周围设置保护行(guarding row)的作用是：,保护试验材料不受外来因素如人、畜等的践踏和损害； 防止靠近试验田四周的小区受到空旷地的特殊环境影响即边际效应，使处理间能有正确的比较。,保护行的数目视作物而定，如禾谷类作物一般至少应种植4行以上的保护行。,六、重复区(或区组)和小区的排列,区组( block ) -将全部处理小区分配于具有相对同质的一块 土地上，这称为一个区组(block) 完全区组 -一般试验须设置34次重复，分别安排在34个区组上，这时重复与区组相等，每一区组或重复包含有全套处理，称为完全区组。 不完全区组- 少数情况下，一个重复安排在几个区组上，每个区组只安排部分处理，称为不完全区组。,小区在各重复内的排列方式： 顺序排列或随机排列 顺序排列-可能存在系统误差，不能作出无偏的误差估计。 随机排列-是各小区在各重复内的位置完全随机决定，可避免系统误差，提高试验的准确度，还能提供无偏的误差估计,第五节 常用的田间试验设计,一、顺序排列的试验设计 二、随机排列的试验设计,

8、一、顺序排列的试验设计,(一) 对比法设计(contrast design) (二) 间比法设计(interval contrast design),(一) 对比法设计(contrast design),这种设计的排列特点是每一供试品种均直接排列于对照区旁边，使每一小区可与其邻旁的对照区直接比较。,图2.5 8个品种3次重复对比排列(阶梯式),(二) 间比法设计(interval contrast design),间比法设计的特点是，在一条地上，排列的第一个小区和末尾的小区一定是对照(CK)区，每二对照区之间排列相同数目的处理小区，通常是4或9个，重复24次。,各重复可排成一排或多排式。排成多排时，则可采用逆向式(图2.6)。,如果一条土地上不能安排整个重复的小区，则可在第二条土地上接下去，但是开始时仍要种一对照区，称为额外对照(Ex. CK)如图2.7。,图2.6 20个品种3次重复的间比法排列，逆向式,（、代表重复；1、2、3代表品种；CK代表对照）,图2.7 16个品种3次重复的间比排列，两行排3重复及Ex. CK的设置 （、代表重复；1、2、3代表品种；CK代表对照；Ex. C

9、K代表额外对照）,二、随机排列的试验设计,(一) 完全随机设计(completely random design) (二) 随机区组设计(randomized blocks design) (三) 拉丁方设计(latin square design) (四) 裂区设计(split-plot design) (五) 再裂区设计(split-split plot design) (六) 条区设计(strip blocks design),(一) 完全随机设计(completely random design),完全随机设计将各处理随机分配到各个试验单元(或小区)中，每一处理的重复数可以相等或不相等，这种设计对试验单元的安排灵活机动，单因素或多因素试验皆可应用。,这类设计分析简便，但是应用此类设计必须试验的环境因素相当均匀，所以一般用于实验室培养试验及网、温室的盆钵试验。,例:要检验三种不同的生长素，各一个剂量，测定对小麦苗高的效应，包括对照(用水)在内，共4个处理，若用盆栽试验每盆小麦为一个单元，每处理用4盆，共16盆。 随机排列时将每盆标号1，2，16; 然后查用随机数字表或抽签法或计算机(器)随机数字发生法得第一处理为(14，13，9，8)，第二处理为(12，11，6，5)，第三处理为(2，7，1，15)，余下(3，4，10，16)为第四处理。,(二) 随机区组设计(randomized blocks design) 亦称完全随机区组设计(random complete block design),特点: 根据“局部控制”的原则，将试验地按肥力程度划分为 等于重复次数的区组，一区组亦即一重复，区组内各 处理都独立地随机排列。,优点：（1）设计简单，容易掌握； （2）富于伸缩性，单因素、多因素以及综合性的试 验都可应用； （3）能提供无偏的误差估计，并有效地减少单向的 肥力差异，降低误差； （4）对试验地的地形要求不严，必要时，不同区组 亦可分散设置在不同地段上。,小区的随机可借助于附表1随机数字表、抽签或计算机(器)随机数字发生法。以随机数字法为例说明如下： 例如有一包

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