第一章田间试验方法概要

第一章第一章 田间试验田间试验第一节第一节 田间试验概述田间试验概述第二节第二节 试验误差及其控制途径试验误差及其控制途径第三节第三节 田间试验方案田间试验方案第四节第四节 常用的田间试验设计方法常用的田间试验设计方法 第五节第五节 田间试验的实施步骤田间试验的实施步骤第六节第六节 田间试验的抽样方法田间试验的抽样方法本章主要内容和难点本章主要内容和难点l常用田间试验术语常用田间试验术语;l试验误差的概念及其特点试验误差的概念及其特点,与精确度和准确度的与精确度和准确度的关系关系;l试验误差的来源及控制途径试验误差的来源及控制途径;l试验方案试验方案,怎样制定试验方案怎样制定试验方案;l常用的田间试验设计方法及特点常用的田间试验设计方法及特点,l试验设计的三个基本原则试验设计的三个基本原则;l怎样抽样才能使样本对总体具有很好的代表性怎样抽样才能使样本对总体具有很好的代表性;l本章难点本章难点:试验误差概念试验误差概念,重复、随机、局部控重复、随机、局部控制在试验设计中的运用以及怎样控制试验误差制在试验设计中的运用以及怎样控制试验误差。第一节第一节 田间试验概述田间试验概述 一、田间试验的意义、任一、田间试验的意义、任 务与要求务与要求 二、田间试验的特点二、田间试验的特点 三、田间试验常用术语三、田间试验常用术语一、田间试验的一、田间试验的意义、任务与要求意义、任务与要求 田田间试验间试验(field experiment)是指是指在田间土壤、自然气候等环境条件下栽在田间土壤、自然气候等环境条件下栽培作物，并进行与作物有关的各种科学培作物，并进行与作物有关的各种科学研究的试验。研究的试验。农业科学试验形式多种多样，除田间试验外，还实验室试验、温室试验等。（一）（一）意义意义 在在非非常常接接近近大大田田生生产产条条件件下下，对对新新成成果果、新新技技术术进进行行田田间间试试验验，以以明明确确其其是是否否增增产产显显著著，是是否否具具有有推推广广应应用用前前景景。因因此此，田田间间试试验验在在解解决决农农业业生生产产实实际际问问题题中中占占有有重要的和不可替代的地位。重要的和不可替代的地位。因因此此，田田间间试试验验是是农农业业科科学学研研究究的的主主要要形形式式，是是验验证证新新成成果果或或新新技技术术的的必必要要手手段段，是是大大田田推推广广的的准准备备阶阶段段，是是联联系系农农业业科科学学理理 论论 与与 生生 产产 实实 践践 的的 桥桥 梁梁。（二）任务（二）任务1 1、促进农业生产和农业科学向前发展。、促进农业生产和农业科学向前发展。2 2、担负着农业科学研究与生产实践相结合、担负着农业科学研究与生产实践相结合 的任务。的任务。3 3、研究各项新技术、新品种及推广应用前、研究各项新技术、新品种及推广应用前景，使其尽快转化为生产力。景，使其尽快转化为生产力。(三三)田间试验的田间试验的基本要求基本要求：1.试验试验目的要明确目的要明确(objective)(objective)提出的试验项目要有明确目的提出的试验项目要有明确目的;对试对试验预期结果和作用要心中有数验预期结果和作用要心中有数;立项要有立项要有发展的观点和以生产为本的观点。发展的观点和以生产为本的观点。2.2.要有代表性要有代表性(representative)(representative)和先进性和先进性 包括生物学和自然条件、农业生产条件两包括生物学和自然条件、农业生产条件两方面的代表性。代表性既要考虑当前情况又方面的代表性。代表性既要考虑当前情况又要预见未来发展。要预见未来发展。3.3.试验结果要正确试验结果要正确 一一是是避避免免人人为为错错误误;二二是是降降低低试试验验误误差差，提提 高高 试试 验验 的的 准准 确确 度度(accuracy)(accuracy)和和 精精 确确 度度(precision)(precision)。准准确确度度是是指指试试验验中中某某一一性性状状(小小区区产产量量或或其其它它性性状状)的的观观察察值值与与其其相相应应真真值值(true(true value)value)的接近程度。的接近程度。精精确确度度是是指指试试验验中中同同一一性性状状重重复复观观察察值值彼彼此接近的程度。此接近的程度。4.试验结果能够试验结果能够重复重复(replication)指田间试验的结果必须经受得起重复指田间试验的结果必须经受得起重复试验的检验。这就是田间试验结果能够运试验的检验。这就是田间试验结果能够运用于大田生产的保证，只有把握了试验的用于大田生产的保证，只有把握了试验的正确性和代表性，才能确保试验结果的重正确性和代表性，才能确保试验结果的重复性。复性。二、二、田间试验的特点田间试验的特点 田田间间试试验验是是在在大大田田自自然然环环境境条条件件下下进进行行的的,其其多多样样性性和和不不断断变变化化性性造造成成了了田田间试验具有以下特点间试验具有以下特点:1、进行试验的、进行试验的复杂性复杂性;2、具有、具有地区性和季节性地区性和季节性;3、存在、存在试验误差试验误差。在在进进行行试试验验的的全全过过程程中中，必必须须遵遵循循唯唯一一差差异异原原则则.即即除除了了将将所所研研究究的的因因素素有有意意识识地地分分成成不不同同处处理理外外，其其它它条条件件及及一一切切管管理理措措施都施都应应尽可能一致尽可能一致(consistency)。从从试试验验技技术术，材材料料的的选选择择，取取样样技技术术等等方方面面入入手手，尽尽量量减减少少试试验验误误差差;用用统统计计方方法法正正确确估估计计误误差差，从从而而对对处处理理效效应应做做出出可可靠靠结结论论。三、三、田间试验常用术语田间试验常用术语1、试验指标试验指标(experimental index)：衡量试验处理效果优劣的标准称为试衡量试验处理效果优劣的标准称为试验指标。试验中具体测定的性状或观察项验指标。试验中具体测定的性状或观察项目即为试验指标，如产量、株高等。目即为试验指标，如产量、株高等。2、试验因素试验因素(factor)：试试验验中中需需要要考考察察,可可引引起起试试验验指指标标发发生生变变化化的各种条件或原因。的各种条件或原因。例如，品种、氮肥等。例如，品种、氮肥等。试试 验验 又又 分分 单单 因因 素素 试试 验验(single factor experiment)和和 多多 因因 素素 试试 验验（poly factor experiment）。）。3 3、水水平平(level)(level)：试试验验因因素素内内所所设设定定的的质质的的不同状态或量的不同等级称为水平。不同状态或量的不同等级称为水平。4、处处理理（treatment）：试试验验中中具具体体比比较较项项目目叫叫处处理理。单单因因素素试试验验每每一一个个水水平平就就是是一一个个处处理理。多多因因素素试试验验每每一一个个水水平平组组合合就就是是一个处理。一个处理。品品 种种 A1 A2 A3施氮肥施氮肥 B1 B2 B1 B2 B1 B2处处 理理 A1 A1 A2 A2 A3 A3 B1 B2 B1 B2 B1 B25、试试验验小小区区（experimental plot）：安安排排一一个个试试验验处处理理的的小小块块地地段段称称为为试试验验小小区区，简称小区。简称小区。6、试试验验单单位位（experimental unit）：亦亦称称试试验验单单元元，是是指指施施加加一一个个试试验验处处理理的的材材料料单单位位。如如一一个个小小区区，也也可可以以是是一一穴穴、一一株株、一一穗穗、一一个个器器官官等等。从从一一个个试试验验单单位位可以获得一个具有独立随机误差的观察值。可以获得一个具有独立随机误差的观察值。输入输入（处理）（处理）试验单元试验单元 输出输出（试验指标）（试验指标）随随机机干干扰扰 输入输入（i）Xij=(i,ij)输出输出（xij）ij 7、效应效应(effect)(effect)：因素内不同水平使得因素内不同水平使得试验指标试验指标(产量、株高产量、株高)产生的变化称为效产生的变化称为效应。应。施氮量施氮量(/亩亩)10 15 增施增施5 氮的效应氮的效应产产 量量(/亩亩)350 450 100单单因素因素试验试验的的这这种效种效应应或多因素或多因素试验试验同同一因素水平下另一因素不同水平一因素水平下另一因素不同水平间间的差异称的差异称为简单为简单效效应应（simple effect）。）。8、主主效效(main effect)：在在多多因因素素试试验验中中，一一个个因因素素内内各各简简单单效效应应的的平平均均数数称称平平均均效效应应(average effect)，也也称称主主要要效效应应，简简称主效。称主效。施肥处理施肥处理 0 N P NP N的主效的主效小区产量小区产量 10 20 16 30 =（10+14）/2 N的简单效应的简单效应 N-0=10 NP-P=14 =12?P的简单效应及主效应的简单效应及主效应,NP互作效应互作效应9 9、互互作作(interaction)：在在多多因因素素试试验验中中，因因素素内内简简单单效效应应间间的的平平均均差差异异称称为为交交互互作作用用，简简称称互互作作。它它反反映映一一个个因因素素的的各各水水平平在在另另一一个因素的不同水平中反应不一致的现象。个因素的不同水平中反应不一致的现象。10、观察值观察值(observed value)和和变量变量(variate)对对试试验验单单元元的的试试验验指指标标的的观观察察、测测定定值值称为观察值。称为观察值。表表现现出出变变异异的的一一组组观观察察值值总总称称为为变变量量或或随机变量（随机变量（random variate）。）。1111、总总体体（populationpopulation）：根根据据试试验验研研究究目目的的确确定定的的同同类类事事物物或或对对象象的的全全体体称称为为总总体体(population)(population)。其其中中的的一一个个研研究究单单位位称称为为个个体体(individual)(individual)。个个体体是是统统计计分分析析中中的的最最基基本本单单位位，根根据据研研究究目目的的，它它可可以以是是一一株株植植物物，一一个个稻稻穗穗，也也可可以以是是一一种种作作物物，一一个个作作物物品品种等。种等。有限有限总总体（体（finite population）无限无限总总体（体（infinite population）1212、样本样本（samplesample）：）：从总体中抽取的一部分供观察测定的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。个体组成的集合，称为样本。由由样样本特征来推断其本特征来推断其总总体性体性质质是是统计统计分分析的基本手段，因此，析的基本手段，因此，样样本必本必须须具有具有较较好好的代表性，即抽的代表性，即抽样应样应随机和独立随机和独立进进行。行。1313、样本容量样本容量（sample size）：）：样本所样本所包含的个体数目称为样本容量，常记为包含的个体数目称为样本容量，常记为n。n 30为为大大样样本，本，n30的的为为小小样样本。本。练 习用上述专业术语解释转基因黄金大用上述专业术语解释转基因黄金大米米胡萝卜素含量是否比普通大米显胡萝卜素含量是否比普通大米显著提高的对比试验，试设计此试验。著提高的对比试验，试设计此试验。第二节第二节 试验误差及其控制途径试验误差及其控制途径一、试验误差一、试验误差二、土壤差异与试验地的选择二、土壤差异与试验地的选择三、田间试验设计的基本原则三、田间试验设计的基本原则四、控制土壤差异的小区技术四、控制土壤差异的小区技术一、一、试验误差试验误差1、概念、概念 由由于于非非处处理理因因素素的的影影响响，使使试试验验的的实实际际观观测测值值与与处处理理真真值值之之间间产产生生的的差差异异称称为为试试验验误误差差（experiment error）,简简称称误差误差(error)。(1)(1)系统误差系统误差(systematic error):(systematic error):是由观测器具不准，工作习惯和偏向等是由观测器具不准，工作习惯和偏向等原因引起的误差。原因引起的误差。产生原因是可追究和产生原因是可追究和避免的，特点是引起观察值偏大或偏小。避免的，特点是引起观察值偏大或偏小。影响试验的影响试验的准确性准确性。(2)(2)随机误差随机误差(random error):(random error):由多种偶然的、无法控制的因素引起的由多种偶然的、无法控制的因素引起的误差。产生原因是无法控制和误差。产生原因是无法控制和难以消除难以消除的，特点是随机波动的的，特点是随机波动的。影响试验的。影响试验的精精确性确性。统计上的试验误差是指随机误差。统计上的试验误差是指随机误差。2、试验误差的来源、试验误差的来源1）试试验验材材料料固固有有的的差差异异。各各供供试试材材料料遗遗传传上上的不纯和发育状况的差异。的不纯和发育状况的差异。2）试试验验实实施施的的不不一一致致性性。包包括括栽栽培培管管理理上上的的不一致性和观察测量上的不一致性。不一致性和观察测量上的不一致性。3）外外界界条条件件的的差差异异。指指自自然然环环境境的的差差异异，具具有随机性，难以控制，特别是土壤差异。有随机性，难以控制，特别是土壤差异。3、控制误差的途径、控制误差的途径1 1）选择）选择同质同质的试验材料。的试验材料。2 2）统一统一操作和管理技术。使时间上的差异和操作和管理技术。使时间上的差异和 因人的差异以区组的划分而得以控制。因人的差异以区组的划分而得以控制。3 3）努力控制引起差异的外界主要因素，特别）努力控制引起差异的外界主要因素，特别是是土壤差异土壤差异的控制。选肥力均匀的试验地；的控制。选肥力均匀的试验地；采用适当的小区技术；运用正确的试验设计采用适当的小区技术；运用正确的试验设计和统计分析方法。和统计分析方法。二、土壤差异与试验地的选择二、土壤差异与试验地的选择1、土壤差异表现：梯度差异和斑块差异。、土壤差异表现：梯度差异和斑块差异。2、土土壤壤差差异异的的估估测测：目目测测或或空空白白试试验验，按按划划分分的的若若干干相相同同面面积积单单元元分分开开收收获获计计产产，通通过过计计算算误误差差并并进进行行比比较较，发发现现相相邻邻单单元元土壤肥力最为相似。土壤肥力最为相似。3 3、试验地的选择和培养：、试验地的选择和培养：1 1）试验地要有代表性；）试验地要有代表性；2 2）土壤质地均匀、肥力一致；）土壤质地均匀、肥力一致；3 3）地势平整、位置适当；）地势平整、位置适当；4 4）有土地利用的历史记录；）有土地利用的历史记录；5 5）空白试验；）空白试验；6 6）采用轮换制。）采用轮换制。三、田间试验设计的基本原则三、田间试验设计的基本原则田间试验设计田间试验设计（field experimental design）广义是指整个试验研究课题的设计，）广义是指整个试验研究课题的设计，包括试验处理方案、小区技术以及资料整理和包括试验处理方案、小区技术以及资料整理和统计分析方法等；狭义上专指小区技术，特别统计分析方法等；狭义上专指小区技术，特别是重复区和试验小区的排列方法。是重复区和试验小区的排列方法。为什么要进行试验设计为什么要进行试验设计 前前已已述述及及，试试验验设设计计就就是是小小区区技技术术，小小区区上上的的试试验验单单元元是是提提供供处处理理的的一一个个具具有有独独立立随随机机误误差差的的观观察察值值的的单单元元，如如果果试试验验单单元元间间存存在在系系统统性性偏偏差差，会会导导致致观观察察值值出出现现系系统统误误差差，引引起起处处理理真真值值与与系系统统误误差差混混淆淆，使试验得不出正确结论。使试验得不出正确结论。因因此此，为为了了做做好好试试验验，需需对对试试验验单单元元的的设置和排列进行设计。设置和排列进行设计。试验设计的主要作用试验设计的主要作用：避免系统误差，缩小随机误差，以保证避免系统误差，缩小随机误差，以保证试验的准确度和精确度。试验的准确度和精确度。1、重复重复（replication）如果试验没有系统误差，只有随机误差，则如果试验没有系统误差，只有随机误差，则可用该处理多次重复观察值的参差不齐程度来估可用该处理多次重复观察值的参差不齐程度来估计随机误差。只有一个重复则无法估计随机误差。计随机误差。只有一个重复则无法估计随机误差。同一处理的多次观察值的平均值，是处理真同一处理的多次观察值的平均值，是处理真值的最好估计值。因为随机误差时高时低、时正值的最好估计值。因为随机误差时高时低、时正时负，平均起来在统计学上假定为零。时负，平均起来在统计学上假定为零。如果如果x是每次观察值的误差，则用该处理的是每次观察值的误差，则用该处理的n次观察平均值作为处理真值估计时的误差如下。次观察平均值作为处理真值估计时的误差如下。重复的作用如下：重复的作用如下：1）估计试验误差估计试验误差；2）降低试验误差降低试验误差。因此若两个处理进行比较，都用其平均因此若两个处理进行比较，都用其平均数比较，数比较，n合理大时，均数误差就足够小，合理大时，均数误差就足够小，这样两个处理比较主要就是真值估计值间这样两个处理比较主要就是真值估计值间比较，结论会客观可靠。比较，结论会客观可靠。2 2、随机随机（randomrandom）随随机机是是指指试试验验中中的的不不同同处处理理都都有有同同等等机机会会设设置置在在任任何何一一个个试试验验小小区区上上，即即重重复复中中的的某某一一处处理理究究竟竟安安排排在在哪哪一一小小区区，不不能能有有主主观观成成见见，完完全全用用随随机机的的办办法法确确定定。随随机是为了获得机是为了获得无偏的误差估计值。无偏的误差估计值。3、局部控制局部控制（local control）当当环环境境变变异异较较大大时时，仅仅实实行行随随机机和和重重复复，环环境境的的全全部部变变异异都都被被归归入入误误差差，使使试试验验误误差差变变大，试验灵敏度降低。大，试验灵敏度降低。在在田田间间试试验验中中，实实施施局局部部控控制制，就就是是将将整整个个试试验验环环境境分分成成若若干干个个最最为为一一致致的的小小环环境境，称称为为区区组组（block）。每每一一区区组组再再按按处处理理数数目目划划分分小区，一个小区随机安排一个处理。小区，一个小区随机安排一个处理。三原则的作用和关系图解三原则的作用和关系图解重复重复局部控制局部控制有效降有效降低误差低误差随机排列随机排列无偏估无偏估计误差计误差这三个基本原则是试验设计创始人首次提出，因这三个基本原则是试验设计创始人首次提出，因此也称此也称Fisher试验设计原理。试验设计原理。四、控制土壤差异的小区技术四、控制土壤差异的小区技术小小区区技技术术是是根根据据田田间间试试验验设设计计的的基基本本原原则则，对对试试验验小区进行科学的设计和布置。小区进行科学的设计和布置。1、小小区区面面积积 一一定定范范围围内内增增大大小小区区面面积积可可以以减减少少误差。误差。边边际际效效应应(marginal effect)指指小小区区两两端端或或两两边边植植株株因占较大空间而表现的差异。因占较大空间而表现的差异。生生长长竞竞争争(growth competition)指指相相邻邻小小区区因因品品种种、株株高高或或生生长长期期等等不不同同，导导致致有有的的小小区区挤挤占占相相邻邻小小区区的的阳阳光、养分的现象。光、养分的现象。小区面积(研究性6-30m2;示范性300m2)大小不可硬性规定，可从以下几方面综合考虑。试验种类 作物类别 试验地面积与土壤差异程度及形式种类 育种工作的不同阶段 保证试验收获计产面积的需要 2、小区形状和方向、小区形状和方向适适当当小小区区形形状状在在控控制制土土壤壤差差异异方方面面具具有有相相当当作作用用（长长形形优优于于方方形形）。小小区区形形状状指指长长宽宽比比例例,小区方向指长方形小区长边所沿的方向。小区方向指长方形小区长边所沿的方向。1 4 6 2 5 3 7 肥力方向3、重复次数、重复次数4、设设置置对对照照 试试验验中中作作为为处处理理间间比比较较的的标标准准称称为为对对照照（check）。以以对对照照衡衡量量处理优劣处理优劣;估计和矫正土壤差异。估计和矫正土壤差异。5、设置保护行、设置保护行(guard row)重复次数重复次数平平均均数数误误差差6 6、重复区（区组）与试验小区的排列、重复区（区组）与试验小区的排列 区组的排列原则是区组内土壤肥力尽可区组的排列原则是区组内土壤肥力尽可能一致，土壤差异排列在区组之间。能一致，土壤差异排列在区组之间。小区在区组内的排列有顺序式和随机式。小区在区组内的排列有顺序式和随机式。随机式可提供无偏的误差估计值，顺序式有随机式可提供无偏的误差估计值，顺序式有可能产生系统误差，不能作出无偏的误差估可能产生系统误差，不能作出无偏的误差估计。计。第三节第三节 田间试验方案田间试验方案(自学自学)一、田间试验的种类一、田间试验的种类二、拟定试验方案的基本要求二、拟定试验方案的基本要求 三、拟定试验方案的方法三、拟定试验方案的方法一、田间试验的种类一、田间试验的种类（一）按试验因素的多少分类（一）按试验因素的多少分类1、单因素试验（、单因素试验（single-factor experiment）2、多因素试验（、多因素试验（multiple-factor experiment）3、综合性试验（、综合性试验（comprehensive experiment（二）根据试验的内容分类（二）根据试验的内容分类 1、品种试验、品种试验 2、栽培试验、栽培试验 3、品种和栽培相结合的试验、品种和栽培相结合的试验（三）按试验的年份分类（三）按试验的年份分类 1、一年试验、一年试验 2、多年试验、多年试验（四）按试验的地点分类（四）按试验的地点分类 1、单点试验、单点试验 2、多点试验、多点试验（五）按试验进程分类（五）按试验进程分类 1、预备试验、预备试验 2、主要试验、主要试验 3、示范试验、示范试验（六）按试验场所分类（六）按试验场所分类 1、田间试验、田间试验 2、温室试验、温室试验 3、实验室试验、实验室试验（七）按试验区的大小分类（七）按试验区的大小分类 小区试验与大区试验小区试验与大区试验 二、拟定试验方案的基本要求二、拟定试验方案的基本要求 试试验验方方案案（experimental scheme）是是指指根根 据据试试验验目目的的与与要要求求而而拟拟定定的的进进行行比比较较的的一组试验处理的总称。一组试验处理的总称。试试验验方方案案是是整整个个试试验验工工作作的的核核心心部部分分，它它在在很很大大程程度度上上反反映映了了研研究究水水平平的的高高低低，决定了能否取得完满的有价值的结果。决定了能否取得完满的有价值的结果。试验方案拟定要点：试验方案拟定要点：l（一）明确试验目的（一）明确试验目的 l（二）根据试验目的确定（二）根据试验目的确定参试因素参试因素 l（三）合理确定参试（三）合理确定参试因素的水平因素的水平 ：等差法：等差法 ，等比法，等比法 ，随机法，随机法 ，优选法，优选法 。l（四）应用唯一差异原则（四）应用唯一差异原则 l（五）设置对照（五）设置对照（checkcheck）l（六）正确处理试验因素与试验条件的关系（六）正确处理试验因素与试验条件的关系 l（七）对试验结果有所预测（七）对试验结果有所预测三、试验方案的种类三、试验方案的种类l（一）单因素试验方案（一）单因素试验方案 l（二）多因素试验方案（二）多因素试验方案 l（三）综合性试验方案（三）综合性试验方案 综合性试验方案综合性试验方案将若干因素的某些水平结合在一起作将若干因素的某些水平结合在一起作为处理，组成综合性试验方案。目的在于为处理，组成综合性试验方案。目的在于探索一系列供试因素某些水平组合的综合探索一系列供试因素某些水平组合的综合作用，不涉及个别因素的效应和因素间互作用，不涉及个别因素的效应和因素间互作。综合性方案属于不均衡方案。作。综合性方案属于不均衡方案。第四节第四节 常用田间试验设计方法常用田间试验设计方法 一、顺序排列设计法一、顺序排列设计法 优点优点：1）设计简单，）设计简单，2）可根据株高、）可根据株高、成熟期等性状进行排列，成熟期等性状进行排列，3）有利于田间作）有利于田间作业与比较观察。业与比较观察。缺点缺点：可能产生系统误差，理论上不：可能产生系统误差，理论上不能用统计分析进行显著性检验，只是计算能用统计分析进行显著性检验，只是计算百分数和排列位次。百分数和排列位次。1、对比设计对比设计（pairing design）l常用于少数品种的比较试验或示范试验。常用于少数品种的比较试验或示范试验。l每隔每隔2个处理设置一个个处理设置一个CK。l每个处理与临近每个处理与临近CK直接比较，因而比较直接比较，因而比较的精确度高。的精确度高。lCK所占小区数多。所占小区数多。CKCKCK54321CKCKCK54321CKCKCK54321设计特点设计特点l应用了重复和局部控制原则；应用了重复和局部控制原则；l处处理理与与对对照照比比较较依依据据是是相相邻邻土土壤壤肥肥力力差差异较小，结果准确可靠；异较小，结果准确可靠；l对照占地太多。对照占地太多。品种代号重 复总产量平均产量对相邻CK的%IIIIII15.55.75.616.85.60120.0CK4.74.54.814.04.6724.14.64.313.04.3392.934.54.34.313.14.3792.3CK4.94.64.714.24.7345.55.25.316.05.33112.754.24.44.613.24.4095.0CK4.64.74.613.94.6366.05.75.717.45.80125.274.94.74.514.14.7098.6CK5.04.64.714.34.7784.85.05.215.05.00104.9表11 油菜品种比较试验产量结果分析（单位：kg/20m2）2、间比设计间比设计(interval contrast design)在在一一块块试试验验地地上上，第第一一小小区区和和最最后后一一小小区区一一定定是是对对照照，每每两两个个对对照照间间排排列列相相同同数数目目的的处处理小区。一般用于育种初期（处理较多）。理小区。一般用于育种初期（处理较多）。CK12 3 4CK5 6 78CKCK87 6 5CK4 3 21CK逆向式逆向式CK12 3 4CK5 6 78CK设计特点设计特点l应用了重复和局部控制原则；应用了重复和局部控制原则；l每每几几个个处处理理两两侧侧都都有有对对照照，在在减减少少肥肥力力差异造成误差方面有一定作用；差异造成误差方面有一定作用；l可可方方便便安安排排大大量量处处理理，对对照照占占地地较较对对比比法少；法少；株系代号重 复总产量平均产量对两侧CK平均的%IIIIIIIVCK11.5211.7611.6311.1146.0211.505 11.5375112.2212.5813.2812.7250.8012.700110.1211.3511.9611.4811.2646.0511.51399.8310.4511.2612.2910.4544.4511.11396.3412.6713.1913.3413.8853.0813.270115.0CK11.8111.7811.3711.3246.2811.570 11.5175511.8311.9411.7411.8347.3411.835102.8614.3214.6215.0814.5458.5614.640127.1710.5210.3410.7110.0141.5810.39590.3811.5611.1311.6911.5645.9411.48599.7CK11.4611.6411.2011.5645.8611.465表表12 水稻株系鉴定试验产量结果分析（单位：水稻株系鉴定试验产量结果分析（单位：kg/10m2）二、随机排列设计二、随机排列设计各处理在重复区内的排列随机决各处理在重复区内的排列随机决定，每个处理占据任何一个小区的机定，每个处理占据任何一个小区的机会完全均等，可避免系统误差，因而会完全均等，可避免系统误差，因而可作精确的统计分析。可作精确的统计分析。1、完全随机设计完全随机设计(complete randomized design)将全部供试单元（将全部供试单元（N）随机分成）随机分成k组，组，每组有每组有ni个试验单元，然后按组给以不同个试验单元，然后按组给以不同处理。组内试验单元可等或不等。此设计处理。组内试验单元可等或不等。此设计运用了重复和随机两原则。是随机排列设运用了重复和随机两原则。是随机排列设计中最简单的一种设计方法。计中最简单的一种设计方法。品种品种A品种品种B品种品种C正常灌水正常灌水干旱处理干旱处理三三个个玉玉米米品品种种耐耐旱旱性性比比较较试试验验2、随机区组设计随机区组设计(randomized block design)将将整整个个试试验验地地划划分分成成与与试试验验重重复复数数相相等等的的若若干干区区组组，每每一一区区组组划划分分成成 k k 个个小小区区，随随机机布布置置 k k 个个处处理理，即即每每一一区区组组包包括括全全部部的的试试验验处处理理小小区区。且且每每一一区区组组各各处处理理的的随随机排列都必须独立进行。机排列都必须独立进行。若若 A1=20，A2=24，二二者者差差异异为为4，若若第第区区组组总总观观察察值值与与第第区区组组总总观观察察值值平平均均差差异异为为2，则则A1、A2的的试试验验误误差差仅仅为为2。如如果果采采用用完完全全随随机机试试验验设设计计，则则A1、A2的的试试验验误误差差为为4。因因此此采采用用局局部部控控制制可可有有效效降低降低试验误试验误差。差。DBECAADCBEDCAEB五个处理三次重复的随机区组设计肥力3、拉丁方设计拉丁方设计(Latin square design)从从行行和和列列两两个个方方向向对对试试验验环环境境条条件件进进行行局局部部控控制制，使使每每一一行行和和每每一一列列都都成成为为区区组组，每每一一区区组组内内随随机机安安排排全全部部处处理理。因因此此有有：处处理理数数=重重复复数数=行区组数行区组数=列区组数列区组数。如如用用5 5头头奶奶牛牛检检验验5 5种种饲饲料料对对泌泌乳乳量量的的影影响响，由由于于5 5头头牛牛的的泌泌乳乳力力不不太太一一致致，且且泌泌乳乳期期有有差差异异，因而可用拉丁方设计。因而可用拉丁方设计。当当处处理理数数少少于于5 5，为为了了使使误误差差项项自自由由度度不不小小于于1212，可采用复拉丁方设计。，可采用复拉丁方设计。ACEBDAAAA列列 区区 组组行行 区区 组组五五个个处处理理的的拉拉丁丁方方设设计计 在多因素随机区组试验中，由于在多因素随机区组试验中，由于情况特殊不能在区组内将所有处理完情况特殊不能在区组内将所有处理完全随机排列，就产生了随机区组设计全随机排列，就产生了随机区组设计的一些推广设计，如裂区设计和条区的一些推广设计，如裂区设计和条区设计。设计。4、裂区设计裂区设计(split plot design)在在多多因因素素试试验验中中，如如果果希希望望对对某某个个重重要要因因素素的的考考察察有有较较高高的的精精确确度度，可可考考虑虑用用裂裂区设计。区设计。重重复复数数区区组组数数，每每一一区区组组内内的的主主区区数数主主区区因因素素的的水水平平数数，每每一一主主区区内内的的副副区区数副区因素的水平数。数副区因素的水平数。副副区区（secondary plot）或或裂裂区区(split plot)里里随随机机安安排排副副处处理理。对对副副处处理理来来讲讲，一一个个主主区区就就是是一一个个区区组组，而而对对整整个个试试验验来来讲讲，主主区区仅仅是是一一个个不不完完全全区区组组。裂裂区区设设计计可可估估计计主主区区和和副副区区两两个个试试验误差。验误差。例：肥料和品种两因素裂区设计。例：肥料和品种两因素裂区设计。A1A3A2B4B3B2B1B3B1B4B2 B1B2B3B4A1A3A2A4B1B2B3上：主、副区均为随机区组设计；下：主区为拉丁方设计，副区随机排列。设计特点设计特点l试试验验因因素素重重要要性性不不同同。随随机机区区组组各各因因素素同同等等重重要要，而裂区中各因素有主次之分。而裂区中各因素有主次之分。l小小区区面面积积不不同同，有有主主副副区区之之分分。随随机机区区组组各各小小区区面面积积相相同同，而而裂裂区区设设计计主主区区因因素素各各水水平平占占据据面面积积大大，副区因素各水平面积小。副区因素各水平面积小。l试试验验因因素素精精确确度度要要求求不不同同。随随机机区区组组各各因因素素各各水水平平重重复复数数相相同同，裂裂区区中中副副区区各各水水平平重重复复数数多多于于主主区区各各水水平平，因因此此副副区区各各水水平平间间比比较较及及其其与与主主区区因因素素的的互互作效应比较精确度高于主区各水平间的比较。作效应比较精确度高于主区各水平间的比较。l试试验验误误差差估估计计不不同同。随随机机区区组组只只估估计计一一个个误误差差，而而裂区可分别估计主区误差和副区误差。裂区可分别估计主区误差和副区误差。5、条区设计条区设计(strip plot design)条条区区设设计计是是裂裂区区设设计计的的一一种种衍衍生生设设计计。即即A、B互互为为主主、副副因因素素。能能估估计计三三种种试试验验误误差差(A*R、B*R、A*B*R)，分分别别用用以以测测验验两两因因素素的的主主效效及及其其交交互互作作用用，但但两两个个主主效效应估计值精确度较差，互作效应精确度高。应估计值精确度较差，互作效应精确度高。A1 A2 A4 A3B2B1B3重复第五节第五节 田间试验的实施步骤田间试验的实施步骤(自学自学)田田间间试试验验的的实实施施就就是是要要正正确确、及及时时把把试试验验处处理理，按按试试验验设设计计要要求求实实施施到到试试验验田田块块；严严格格正正确确执执行行各各项项管管理理措措施施，以以保保证证试试验验作作物物正正常常生生长长；通通过过田田间间观观察察记记载载或或室室内内考考种种掌掌握握试试验验作作物物生生长长发发育育过过程程中中的的发发展展动动态态并并获得可靠的试验数据。获得可靠的试验数据。一、田间试验计划的制订一、田间试验计划的制订（一）田间试验计划的内容（一）田间试验计划的内容（1）试验名称；）试验名称；（2）试验目的及其依据，预期试验效果；）试验目的及其依据，预期试验效果；（3）试验时间和地点；）试验时间和地点；（4）试验地的基本情况；）试验地的基本情况；（5）试验处理等；）试验处理等；（6）试验设计；）试验设计；（7）田间管理要求；）田间管理要求；（8）田间观察记载项目及方法标准；）田间观察记载项目及方法标准；（9）试验取样和收获计产方法；）试验取样和收获计产方法；（10）试验资料的统计分析方法和要求；）试验资料的统计分析方法和要求；（11）试试验验所所需需的的土土地地面面积积、经经费费、人人工工 及主要仪器设备；及主要仪器设备；（12）田间种植图、观察、考种记载表；）田间种植图、观察、考种记载表；（13）计划制订人、执行人。）计划制订人、执行人。（二）种植计划书的编制（二）种植计划书的编制 编编制制种种植植计计划划书书的的目目的的是是为为了了把把试试验验处处理理种种植植到到大大田田，并并可可作作为为试试验验记记载载本本用用。它它包包括括试试验验名名称称、年年份份与与地地点点、田田间间种种植植图图、种种植植行行号号和和区区号号、处处理理名名称称或或代代号号以以及田间记载项目等。及田间记载项目等。2004年耐旱试验年耐旱试验,4 4月月月月5 5号播种号播种号播种号播种,多营多营多营多营 区号品种ASI穗粒数有效穗数 籽粒产量101川单21102成单14103雅玉2号104川单13105农大108201雅玉2号202川单13203成单14204农大108205川单21保护行走道保 护 行保护行走道走道2.67m区2组3I647185 走区7组2II486513小区走道5m区4组8125376道区1组6275348走道（宽0.50m）小区面积=2.675=13.35(m2)保 护 行（宽2.00m）图111 小麦品种比较试验田间种植图（I、II、III、IV表示区组（重复），1、2、3、8表示处理）（三）田间种植图（三）田间种植图 二、试验地准备与区划二、试验地准备与区划l试验地是实施田间试验的场所。试验地试验地是实施田间试验的场所。试验地在进行区划之前，必须做好充分的准备，在进行区划之前，必须做好充分的准备，以保证各处理获得尽可能一致的试验环以保证各处理获得尽可能一致的试验环境条件。境条件。l先按照田间种植图所标示的整个试验区先按照田间种植图所标示的整个试验区长度和宽度，规划试验区，然后再划分长度和宽度，规划试验区，然后再划分区组、小区、走道和保护行等。区组、小区、走道和保护行等。第一边第三边第第四四边边图112 试验区田间区划示意图第三边第三边第第二二边边第一边图图112 试验区田间区划示意图试验区田间区划示意图三、种子准备三、种子准备l田间试验用的种子遗传背景和种子来源都应田间试验用的种子遗传背景和种子来源都应相同，并且经过精选去杂，以保证其纯度。相同，并且经过精选去杂，以保证其纯度。l种子准备最重要的任务就是确定播种量。种子准备最重要的任务就是确定播种量。l种子准备应按照种植计划书的顺序进行，避种子准备应按照种植计划书的顺序进行，避免发生错误。免发生错误。l所有种子分装完成后，应按种植计划书上的所有种子分装完成后，应按种植计划书上的排列顺序校对一遍，贮备待播。排列顺序校对一遍，贮备待播。四、播种或移栽四、播种或移栽l开沟、打窝开沟、打窝；l根据田间种植计划在各小区首行插上写有根据田间种植计划在各小区首行插上写有区组和小区编号（或行号）的木排（或竹区组和小区编号（或行号）的木排（或竹排），经检查无误后分发种子袋。排），经检查无误后分发种子袋。l按区组一区一区播种（或一行），需进行按区组一区一区播种（或一行），需进行检查，发现错误，立即纠正，然后进行盖检查，发现错误，立即纠正，然后进行盖种。种。l 所有试验播种完成后，再用同类作物早熟所有试验播种完成后，再用同类作物早熟品种播种保护行。品种播种保护行。五、栽培管理五、栽培管理l栽培管理是保证田间试验的准确性和精栽培管理是保证田间试验的准确性和精确性的重要环节之一，除了试验方案所确性的重要环节之一，除了试验方案所规定的处理间差异外，其它栽培管理措规定的处理间差异外，其它栽培管理措施均应力求质量一致，以免对各处理造施均应力求质量一致，以免对各处理造成不同的影响，增大试验误差。成不同的影响，增大试验误差。l试验地的任何一项栽培管理措施最好能试验地的任何一项栽培管理措施最好能在一天内完成，至少同一区组要在一天在一天内完成，至少同一区组要在一天内完成。内完成。六、田间观察记载和测定六、田间观察记载和测定1、气候条件的观察记载、气候条件的观察记载 2、试验地农事操作的记载、试验地农事操作的记载 3、作物生育动态的观察记载。、作物生育动态的观察记载。4、不正常现象的观察记载。、不正常现象的观察记载。七、收获、脱粒和室内考种七、收获、脱粒和室内考种l要及时、细致、准确，决不能发生差错。要及时、细致、准确，决不能发生差错。l先熟先收、后熟后收。先熟先收、后熟后收。l及时翻晒，注意防止霉烂和虫害，并尽快及时翻晒，注意防止霉烂和虫害，并尽快脱粒。脱粒。l田间试验经过上述步骤，取得了大量的数田间试验经过上述步骤，取得了大量的数据资料。试验数据资料的整理和分析方法，据资料。试验数据资料的整理和分析方法，将在以后各章介绍。将在以后各章介绍。第六节第六节 田间试验的抽样方法田间试验的抽样方法 田间试验的观察记载、室内考种和田间试验的观察记载、室内考种和分析测定中，往往不可能或没有必要对分析测定中，往往不可能或没有必要对整个试验小区的所有植株进行全面调查，整个试验小区的所有植株进行全面调查，而是通过抽样的方法而是通过抽样的方法，对样本进行调查。，对样本进行调查。抽样调查主要涉及三方面问题：抽样调查主要涉及三方面问题：（1）抽样单位抽样单位的大小，即一个试验单位的大小，即一个试验单位（如试验小区）应划分成多少个抽样单位；（如试验小区）应划分成多少个抽样单位；（2）样本容量样本容量的大小，即为保证抽样调查的大小，即为保证抽样调查结果有预定的精确度，应抽取多少个抽样结果有预定的精确度，应抽取多少个抽样单位；单位；（3）抽样方法抽样方法 抽样单位的配置，即如何抽样单位的配置，即如何确定抽样单位在试验单位中的具体位置。确定抽样单位在试验单位中的具体位置。l试验单位上由一个或多个个体组成并能试验单位上由一个或多个个体组成并能获得一个调查数据的集合，称为获得一个调查数据的集合，称为抽样单抽样单位位。l样本容量样本容量（sample size）也称样本含量，）也称样本含量，是指一个样本所包含的抽样单位数。是指一个样本所包含的抽样单位数。常用的抽样方法常用的抽样方法 l典型抽样典型抽样（typical sampling）又称代表）又称代表性抽样性抽样 根据研究目的有意识地抽取一定数根据研究目的有意识地抽取一定数量具有代表性的抽样单位构成样本的抽量具有代表性的抽样单位构成样本的抽样方法。样方法。依赖于调查者的知识和经验，结果依赖于调查者的知识和经验，结果很不稳定，而且不符合随机原理，无法很不稳定，而且不符合随机原理，无法估计抽样误差。估计抽样误差。l顺序抽样顺序抽样（ordinal sampling）又称机械抽）又称机械抽样、系统抽样或等距抽样。样、系统抽样或等距抽样。按照某种既定的顺序抽取一定数量的抽按照某种既定的顺序抽取一定数量的抽样单位构成样本的抽样方法。如每隔一定株样单位构成样本的抽样方法。如每隔一定株数（或行数）或长度抽取一个抽样单位。数（或行数）或长度抽取一个抽样单位。该方法简便，易行，抽样单位在试验小该方法简便，易行，抽样单位在试验小区内分布比较均匀，样本代表性较好，一般区内分布比较均匀，样本代表性较好，一般情况下抽样误差较小。但若存在趋势变异，情况下抽样误差较小。但若存在趋势变异，可能出现偏性，难以无偏估计抽样误差。所可能出现偏性，难以无偏估计抽样误差。所以，只有在试验单位内个体性状表现相当一以，只有在试验单位内个体性状表现相当一致时采用。致时采用。三三点点式式五五点点式式对对角角线线式式棋棋盘盘式式分分行行式式平平行行线线式式“Z”字字式式图图113 田田间试验顺间试验顺序抽序抽样样的几种方式的几种方式l随机抽样随机抽样（random sampling）又称等概）又称等概率抽样或概率抽样。率抽样或概率抽样。指所有抽样单位都有同等机会（相同指所有抽样单位都有同等机会（相同概率）被抽取进入样本的抽样方法。概率）被抽取进入样本的抽样方法。随机抽样的优点是样本的代表性强，随机抽样的优点是样本的代表性强，能无偏地估计抽样误差；缺点是比较麻能无偏地估计抽样误差；缺点是比较麻烦。烦。田间试验常用的随机抽样方法田间试验常用的随机抽样方法l简简单单随随机机抽抽样样：先先将将试试验验单单位位内内的的所所有有抽抽样样单单位位按按特特征征编编号号，然然后后用用随随机机方方法法抽取一定数量的抽样单位构成样本。抽取一定数量的抽样单位构成样本。l分分层层随随机机抽抽样样：先先将将试试验验单单位位按按某某特特征征分分成成相相对对一一致致的的若若干干部部分分，然然后后在在每每一一部部分分用用随随机机法法抽抽取取一一定定数数量量的的抽抽样样单单位位构成样本；构成样本；l整群随机抽样：先分群，再随机；整群随机抽样：先分群，再随机；l多级随机抽样：逐级抽样法。多级随机抽样：逐级抽样法。l成片抽样成片抽样（zonal sampling）是指抽取的抽样单位在试验单位（如是指抽取的抽样单位在试验单位（如试验小区）内不作随机分布或均匀分布试验小区）内不作随机分布或均匀分布而连成一片的抽样方法。而连成一片的抽样方法。此方法一般用于破坏性抽样。但边此方法一般用于破坏性抽样。但边际效应又影响计产面积，所以，如试验际效应又影响计产面积，所以，如试验需要破坏性抽样，最好多按排需要破坏性抽样，最好多按排1-2个重复，个重复，这样不至于影响计产面积。这样不至于影响计产面积。本章要点本章要点l田间试验常用术语田间试验常用术语:试验指标、因素、水试验指标、因素、水平、处理、效应、主效、互作、变量平、处理、效应、主效、互作、变量。l田间试验设计的三个基本原则及各自的田间试验设计的三个基本原则及各自的作用：作用：重复、随机、局部控制。重复、随机、局部控制。l试验误差、精确度、准确度试验误差、精确度、准确度的概念。的概念。l小区技术：面积、形状、重复数、对照、小区技术：面积、形状、重复数、对照、保护行、重复区排列。保护行、重复区排列。l几种常用田间试验设计方法的特点。几种常用田间试验设计方法的特点。