1、2022-3-20第一章第一章 植物保護試驗設計概述植物保護試驗設計概述科學研究與科學試驗科學研究與科學試驗植保試驗計劃與方案植保試驗計劃與方案試驗誤差及其控制試驗誤差及其控制常用田間試驗設計常用田間試驗設計田間試驗的布置與管理田間試驗的布置與管理溫室與實驗室的試驗溫室與實驗室的試驗2022-3-20第一節第一節 科學研究與科學試驗科學研究與科學試驗一、農業和生物學領域的科學研究一、農業和生物學領域的科學研究 自然科學自然科學 理論科學理論科學 實驗科學實驗科學 抽樣調查抽樣調查 科學試驗科學試驗 一般是指利用科研手段和裝備，為了認識客觀事物的內在本質和運動規律而進行的調查研究、實驗、試制等一

2、系列的活動。為創造發明新產品和新技術提供理論依據。科學研究的基本任務就是探索、認識未知。我國國家教育部定義是：“科學研究是指為了增進知識包括關于人類文化和社會的知識以及利用這些知識去發明新的技術而進行的系統的創造性工作美國資源委員會對科學研究的定義是：“科學研究工作是科學領域中的檢索和應用包括對已有知識的整理、統計以及對數據的搜集、編輯和分析研究工作2022-3-20二、科學研究的基本過程二、科學研究的基本過程 科學研究的目的在于探求新的知識、理論、科學研究的目的在于探求新的知識、理論、方法、技術和產品：方法、技術和產品：(1) (1) 對所研究的命題形成一種認識或假說對所研究的命題形成一種認

3、識或假說(2) (2) 根據假說安排相斥性的試驗或抽樣調查根據假說安排相斥性的試驗或抽樣調查(3) (3) 根據試驗結果進行推理，肯定或否定或修根據試驗結果進行推理，肯定或否定或修 改假說改假說從而形成結論，或開始新一輪的試驗以驗證修改完善后的假說，如此循環發展，使所獲得的認識或理論逐步發展、深化。科學研究是指“反復探索”的意思，英文叫“re-search”。其中前綴re是“反復”的意思，search是“探索”的意思。科學研究的內涵包含整理、繼承知識和創新、發展知識兩部分2022-3-201. 1. 選題選題2. 2. 文獻文獻3. 3. 假說假說 4. 4. 假說的檢驗假說的檢驗 5. 5.

4、 試驗的規劃與設計試驗的規劃與設計 三、科學研究的基本方法三、科學研究的基本方法 科研課題的選擇是整個研究工作的第一步。試驗課程包括科研課題的選擇是整個研究工作的第一步。試驗課程包括國家或企業指定課題和自選課題目：國家或企業指定課題和自選課題目：選題時應注意以下幾點：實用性、先進性、創新性、可行選題時應注意以下幾點：實用性、先進性、創新性、可行性性2022-3-20第二節第二節 試驗設計概述試驗設計概述 一、試驗設計的基本概念一、試驗設計的基本概念廣義理解是指試驗研究課題設計，也就是廣義理解是指試驗研究課題設計，也就是整個試驗計劃的擬定。整個試驗計劃的擬定。包含課題名稱、試驗目的，研究包含課題

5、名稱、試驗目的，研究依據、內容及預期達到的效果，試驗方案，供試單位的選取、依據、內容及預期達到的效果，試驗方案，供試單位的選取、重復數的確定、試驗單位的分組，試驗的記錄項目和要求，試重復數的確定、試驗單位的分組，試驗的記錄項目和要求，試驗結果的分析方法，經濟效益或社會效益的估計驗結果的分析方法，經濟效益或社會效益的估計 , 已具備的條已具備的條件件 , 需要購置的儀器設備，參加研究人員的分工，試驗時間、需要購置的儀器設備，參加研究人員的分工，試驗時間、地點、進度安排和經費預算，成果鑒定，學術論文撰寫等內容。地點、進度安排和經費預算，成果鑒定，學術論文撰寫等內容。2022-3-20n生物統計中的

6、試驗設計主要指狹義的試驗設計。生物統計中的試驗設計主要指狹義的試驗設計。試驗設計的目的是盡量避免系統誤差，控制、降試驗設計的目的是盡量避免系統誤差，控制、降低偶然誤差，無偏估計處理效應，從而對樣本所低偶然誤差，無偏估計處理效應，從而對樣本所在總體做出可靠、正確的推斷。在總體做出可靠、正確的推斷。狹義的理解是指試驗單位的選取、重復數目狹義的理解是指試驗單位的選取、重復數目的確定及試驗單位的分組。的確定及試驗單位的分組。2022-3-20二、植物保護試驗的任務二、植物保護試驗的任務在于研究在自然或人為控制條件（生產或接在于研究在自然或人為控制條件（生產或接近生產條件）下，病、蟲、雜草等有害生物及食

7、近生產條件）下，病、蟲、雜草等有害生物及食用菌、資源昆蟲、有害生物的天敵等有益生物的用菌、資源昆蟲、有害生物的天敵等有益生物的發生規律，探索對有益生物的充分保護利用和對發生規律，探索對有益生物的充分保護利用和對有害生物科學有效的綜合治理技術措施，以便進有害生物科學有效的綜合治理技術措施，以便進一步推廣應用到生產實踐中去，為我國高速度發一步推廣應用到生產實踐中去，為我國高速度發展的可持續農業生產服務。展的可持續農業生產服務。2022-3-20三、植保試驗的特點與要求三、植保試驗的特點與要求（一）植保試驗的特點（一）植保試驗的特點1. 1. 試驗干擾因素多試驗干擾因素多 2. 2. 試驗具有復雜性

8、試驗具有復雜性 3. 3. 試驗周期長試驗周期長2022-3-20（二）植保試驗的基本要求（二）植保試驗的基本要求 1. 1. 試驗要有代表性試驗要有代表性2. 2. 試驗結果要可靠試驗結果要可靠3. 3. 試驗要有重演性試驗要有重演性植保試驗的代表性包括生物學和環境條件兩植保試驗的代表性包括生物學和環境條件兩個方面的代表性。個方面的代表性。包括試驗的準確性和精確性。包括試驗的準確性和精確性。2022-3-20第三節第三節 試驗誤差及其控制試驗誤差及其控制 在科學研究中，試驗處理常常受到各種非處在科學研究中，試驗處理常常受到各種非處理因素的影響，使試驗處理的效應不能真實地反理因素的影響，使試驗

9、處理的效應不能真實地反映出來，也就是說，試驗所得到的觀測值，不但映出來，也就是說，試驗所得到的觀測值，不但有處理的真實效應，而且還包含其它因素的影響，有處理的真實效應，而且還包含其它因素的影響，這就出現了實測值與真值的差異，這種差異在數這就出現了實測值與真值的差異，這種差異在數值上的表現稱為試驗誤差。值上的表現稱為試驗誤差。 一、試驗誤差及其控制途徑一、試驗誤差及其控制途徑1. 1. 誤差的概念誤差的概念 將每次所取樣品測定的結果稱為一個將每次所取樣品測定的結果稱為一個觀察觀察值值，以，以y 表示。理論值或真值，以表示。理論值或真值，以 表示，表示，則則 ，即觀察值，即觀察值=真值真值+誤差，

10、每一誤差，每一觀察值都有一誤差觀察值都有一誤差 ，可正，可負，可正，可負 。y y2022-3-20v系統誤差系統誤差(systematic error)(systematic error)由非研究的因素所形成的實驗結果朝一由非研究的因素所形成的實驗結果朝一個方向的偏差，它有規律性，其大小和符號個方向的偏差，它有規律性，其大小和符號基本相同。基本相同。準確性2. 2. 誤差的種類誤差的種類一般而言，系統誤差可以排除一般而言，系統誤差可以排除2022-3-20v偶然誤差偶然誤差(random error)(random error)主要由于偶然因素引起的誤差，其大小和正主要由于偶然因素引起的誤差

11、，其大小和正負方向不定，完全決定于機會。又稱為隨機誤差負方向不定，完全決定于機會。又稱為隨機誤差(random error)精確性 控制偶然誤差的方法：增加重復次數、選控制偶然誤差的方法：增加重復次數、選用均勻一致的實驗單元、在試驗中進行合理的用均勻一致的實驗單元、在試驗中進行合理的分組。分組。隨機誤差的規律性隨機誤差的規律性-3-2-132195.45%68.27%0 隨機誤差的分布模式)(f 以大豆品種蛋白質含量的測以大豆品種蛋白質含量的測定為例，若從一批種子中抽取定為例，若從一批種子中抽取100份樣品，分別進行蛋白質含份樣品，分別進行蛋白質含量的測定，若無系統偏差的干量的測定，若無系統偏

12、差的干擾，則所獲擾，則所獲100個數據，將其平個數據，將其平均數當作理論真值均數當作理論真值 ，根據，根據 y 可計算出可計算出100個誤差值。這個誤差值。這100個誤差值有個誤差值有“”有有“”，平均起來正負相抵消等于，平均起來正負相抵消等于0。若將其畫成坐標圖，。若將其畫成坐標圖，接近于一個對稱的鐘形圖，在靠近接近于一個對稱的鐘形圖，在靠近0的、范圍內出現的的、范圍內出現的誤差次數多，越遠離誤差次數多，越遠離0出現的次數越少。出現的次數越少。2022-3-20n隨機誤差和其他隨機事件一樣，在整體上具有統隨機誤差和其他隨機事件一樣，在整體上具有統計規律，若觀測次數足夠的多，各誤差值圍繞平計規

13、律，若觀測次數足夠的多，各誤差值圍繞平均誤差值為零而變化，大的誤差具有較少的頻次，均誤差值為零而變化，大的誤差具有較少的頻次，小的誤差出現的頻數較多，等大的正向和負向的小的誤差出現的頻數較多，等大的正向和負向的誤差具有同樣多的頻數。因而隨機誤差的頻數分誤差具有同樣多的頻數。因而隨機誤差的頻數分布呈對稱性。一般把這樣的對稱性分布叫做正態布呈對稱性。一般把這樣的對稱性分布叫做正態誤差分布或者叫高斯誤差分布。誤差分布或者叫高斯誤差分布。 隨機誤差的層次性隨機誤差的層次性 仍以大豆品種蛋白質含量測定為例，可以看到大仍以大豆品種蛋白質含量測定為例，可以看到大豆蛋白質測定中抽取樣品時，因為取樣過程的隨機性

14、豆蛋白質測定中抽取樣品時，因為取樣過程的隨機性存在取樣的隨機誤差，對于同一份樣品，由于測定過存在取樣的隨機誤差，對于同一份樣品，由于測定過程中的隨機因素導致存在隨機誤差，兩者雖都是隨機程中的隨機因素導致存在隨機誤差，兩者雖都是隨機誤差，但發生的時段或層次不一樣，因此，隨機誤差誤差，但發生的時段或層次不一樣，因此，隨機誤差具有層次性。這里前一階段的是取樣誤差，后一階段具有層次性。這里前一階段的是取樣誤差，后一階段的是測定過程誤差。此時，觀測值可表示為：的是測定過程誤差。此時，觀測值可表示為： y2022-3-20準確性和精確性準確性和精確性 準確性準確性(accuracy)也叫準確度，指在調查或

15、試驗中也叫準確度，指在調查或試驗中某一試驗指標或性狀的觀測值與其真值接近的程度。某一試驗指標或性狀的觀測值與其真值接近的程度。 精確性精確性(precision)也叫精確度，指調查或試驗中也叫精確度，指調查或試驗中同一試驗指標或性狀的重復觀測值彼此接近的程度。同一試驗指標或性狀的重復觀測值彼此接近的程度。 2022-3-20設某一試驗指標的真值為設某一試驗指標的真值為 ，觀察值為，觀察值為 ，觀察，觀察值的平均數為值的平均數為 ，根據準確性和精確性的定義，根據準確性和精確性的定義，有有 越小，準確性越高，越小，準確性越高， 越小，越小，精確性越高。精確性越高。)(ixx)( xxi準確性與精確

16、性示意圖準確性與精確性示意圖ix2022-3-203.3.田間田間誤差的來源誤差的來源試驗誤差的來源主要有下列幾種：試驗誤差的來源主要有下列幾種：試驗材料固有的差異試驗材料固有的差異試驗實施的不一致性試驗實施的不一致性外界條件的差異外界條件的差異 (1) 由農作物或其他生物由農作物或其他生物體本身的反應來直接檢測體本身的反應來直接檢測試驗的效果，這是田間試試驗的效果，這是田間試驗的重要特點。試驗材料驗的重要特點。試驗材料本身便存在產生試驗誤差本身便存在產生試驗誤差的多種因素。的多種因素。 (2) 田間試驗是在開放的田間試驗是在開放的自然條件下進行的，因而自然條件下進行的，因而田間試驗的環境條件

17、也存田間試驗的環境條件也存在著導致試驗產生試驗誤在著導致試驗產生試驗誤差，包括系統誤差和隨機差，包括系統誤差和隨機誤差的多種可能性。誤差的多種可能性。2022-3-20選擇同質的試驗材料；選擇同質的試驗材料；4. 4. 控制誤差的途徑控制誤差的途徑控制引起差異的外界主要因素：控制引起差異的外界主要因素：改進操作和管理技術，使之標準化；改進操作和管理技術，使之標準化； 選擇肥力均勻的試驗地；選擇肥力均勻的試驗地； 試驗中采用適當的小區技術；試驗中采用適當的小區技術； 應用良好的試驗設計和相應的統計分析。應用良好的試驗設計和相應的統計分析。 2022-3-201. 1. 土壤差異的表現土壤差異的表

18、現二、土壤差異與試驗地的選擇二、土壤差異與試驗地的選擇（1）由于土壤形成的基礎不同，歷史原因造成土壤的）由于土壤形成的基礎不同，歷史原因造成土壤的物理性質與化學性質方面有很大差異；物理性質與化學性質方面有很大差異；（2）由于在土地利用上的差異，如種植不同作物，以）由于在土地利用上的差異，如種植不同作物，以及在耕作、栽培、施肥等農業技術上的不一致等。及在耕作、栽培、施肥等農業技術上的不一致等。 土壤差異集中地表現為土壤肥力的差異。以往土壤差異集中地表現為土壤肥力的差異。以往研究證明，土壤差異具有持久性研究證明，土壤差異具有持久性。 2022-3-20 2. 2. 土壤差異的估測土壤差異的估測空白

19、試驗：空白試驗：blank test即在整個試驗地上種即在整個試驗地上種植單一品種的作物：植單一品種的作物：以植株較小而適于條播的谷類作物為好以植株較小而適于條播的谷類作物為好目測：即根據前茬作物生長的一致情況加目測：即根據前茬作物生長的一致情況加以評定。以評定。土土壤壤肥肥力力變變異異圖圖2022-3-203. 3. 試驗地的選擇與培養試驗地的選擇與培養土壤質地均勻，肥力一致；土壤質地均勻，肥力一致；有土地利用的歷史記錄；有土地利用的歷史記錄；地勢平整；地勢平整；位置適當；位置適當；進行空白試驗；進行空白試驗；采用輪換制；采用輪換制；2022-3-20 三、田間試驗的基本原則三、田間試驗的基

20、本原則1. 1. 重復重復 估計試驗誤差估計試驗誤差 降低試驗誤差降低試驗誤差田間試驗的重復次數是指試驗中同一田間試驗的重復次數是指試驗中同一 個處理所種植的小區數。個處理所種植的小區數。重復的作用：重復的作用： 指每一個處理至少要有兩個試驗單元。指每一個處理至少要有兩個試驗單元。2022-3-202. 2. 隨機隨機 指試驗中的不同處理都有同等的機會設置在任指試驗中的不同處理都有同等的機會設置在任何一個試驗小區上，即重復中的某一個處理究竟何一個試驗小區上，即重復中的某一個處理究竟安排在哪一個小區，不要有主觀成見，完全由隨安排在哪一個小區，不要有主觀成見，完全由隨機的方法確定機的方法確定隨機的

21、作用隨機的作用 獲得無偏的試驗誤差估計值獲得無偏的試驗誤差估計值2022-3-203. 3. 局部控制局部控制在試驗中，當試驗環境或試驗單位差異較大時，在試驗中，當試驗環境或試驗單位差異較大時，僅根據重復和隨機化兩原則進行設計不能將試驗環僅根據重復和隨機化兩原則進行設計不能將試驗環境或試驗單位差異所引起的變異從試驗誤差中分離境或試驗單位差異所引起的變異從試驗誤差中分離出來，因而試驗誤差大，試驗的精確性與檢驗的靈出來，因而試驗誤差大，試驗的精確性與檢驗的靈敏度低。敏度低。為解決這一問題，在試驗環境或試驗單位差異大為解決這一問題，在試驗環境或試驗單位差異大的情況下，可將整個試驗環境或試驗單位分成若

22、干的情況下，可將整個試驗環境或試驗單位分成若干個小環境或小組，在小環境或小組內使非處理因素個小環境或小組，在小環境或小組內使非處理因素盡量一致，這就是局部控制。盡量一致，這就是局部控制。 2022-3-20每一區組再按試驗處理數目劃分小區每一區組再按試驗處理數目劃分小區（plotplot），一個小區隨機安排一個處理。），一個小區隨機安排一個處理。實施：實施：將整個試驗環境分成若干個最為一致將整個試驗環境分成若干個最為一致的小環境，稱為區組（的小環境，稱為區組（blockblock）。）。2022-3-20過過 道道比較不同水稻品種對稻田節肢動物群落的影響（比較不同水稻品種對稻田節肢動物群落的影

23、響（6 6個品種，設個品種，設3 3次重復）次重復）2022-3-20n局部控制主要用于控制土壤差異（田間試驗）。局部控制主要用于控制土壤差異（田間試驗）。室內試驗也可以用局部控制。室內試驗也可以用局部控制。n例如，在室內比較例如，在室內比較5 5種農藥的殺蟲效果，包括空白種農藥的殺蟲效果，包括空白對照共對照共6 6個處理，每個處理重復個處理，每個處理重復3 3次。次。n在準備試蟲時發現蟲齡大小不一致，如果采用隨在準備試蟲時發現蟲齡大小不一致，如果采用隨機分組，可以降低誤差，但如果采用局部控制可機分組，可以降低誤差，但如果采用局部控制可以得到更好的精度。以得到更好的精度。n實施：將蟲齡一致的試

24、蟲分為一組，共實施：將蟲齡一致的試蟲分為一組，共3 3組。每組組。每組分成分成6 6小組（小組（3030頭左右），頭左右），6 6個小組分別用個小組分別用5 5種農藥種農藥及空白對照處理。及空白對照處理。2022-3-20重重 復復 隨隨 機機 局部控制局部控制 無偏的試驗無偏的試驗誤差估計誤差估計 降低試驗誤差降低試驗誤差 田間試驗設計三個基本原則的關系和作用田間試驗設計三個基本原則的關系和作用2022-3-20四、控制土壤差異的小區技術四、控制土壤差異的小區技術1.1.小區面積小區面積在田間試驗中，安排一個處理的小塊地在田間試驗中，安排一個處理的小塊地段稱為試驗小區（段稱為試驗小區（plo

25、tplot）。）。試驗小區面積的大小，一般變動范圍為試驗小區面積的大小，一般變動范圍為660m2。而。而示范性試驗的小區面積通常不小于示范性試驗的小區面積通常不小于330m2。可以從以下各方面考慮確定一個具體試驗的小可以從以下各方面考慮確定一個具體試驗的小區面積：區面積： 試驗種類：試驗種類：(2) 作物的類別作物的類別 (3) 試驗地土壤差異的程度與形式試驗地土壤差異的程度與形式 (4) 試驗地面積試驗地面積 (5) 試驗過程中的取樣需要試驗過程中的取樣需要 (6) 邊際效應和生長競爭邊際效應和生長競爭 變異系數與小區面積大小的關系（根據兩個水變異系數與小區面積大小的關系（根據兩個水稻空白試

26、驗的產量數據）稻空白試驗的產量數據）2022-3-202.2.小區的形狀和方向小區的形狀和方向小區的方向專指長方形小區而言，指小區的方向專指長方形小區而言，指 長方形小區長邊的方向。長方形小區長邊的方向。小區的形狀有長方形和正方形兩種：小區的形狀有長方形和正方形兩種： 小區的長寬比可為小區的長寬比可為(3(310):110):1，甚至可達，甚至可達20:120:1。邊際效應、生長競爭強烈的情況，土壤差異型不邊際效應、生長競爭強烈的情況，土壤差異型不清，方形小區是有利的。清，方形小區是有利的。 2022-3-202022-3-20A長邊方向與土壤肥力、坡向平行長邊方向與土壤肥力、坡向平行 肥力梯

27、度肥力梯度2022-3-20B如果試驗地有兩種茬口，那么長邊方向占如果試驗地有兩種茬口，那么長邊方向占有兩個茬地有兩個茬地 甲茬甲茬乙茬乙茬2022-3-203.3.重復次數重復次數100 80 60 40 20 00 20 40 60 80 100 120重復次數重復次數平均數的誤差試驗設置重復次試驗設置重復次數越多，試驗誤數越多，試驗誤差越小。但在實差越小。但在實際運用時，并非際運用時，并非重復越多越好。重復越多越好。 重復次數的多少，一般應根據試驗所要求的精確度、試驗地土重復次數的多少，一般應根據試驗所要求的精確度、試驗地土壤差異大小、試驗材料如種子的數量、試驗地面積、小區大小等而壤差異

28、大小、試驗材料如種子的數量、試驗地面積、小區大小等而具體決定。對精確度要求高的試驗，重復次數應多些。試驗田土壤具體決定。對精確度要求高的試驗，重復次數應多些。試驗田土壤差異較大的，重復次數應多些，土壤差異較為一致的可少些。差異較大的，重復次數應多些，土壤差異較為一致的可少些。 2022-3-204.4.設置對照區設置對照區作為試驗中處理間比較標準的處理稱做對作為試驗中處理間比較標準的處理稱做對照（照（checkcheck），以），以CKCK表示。表示。設置對照的目的：設置對照的目的：在田間對各處理進行比較時，有利于在田間對各處理進行比較時，有利于 作為衡量處理優劣的標準作為衡量處理優劣的標準；

29、利用對照區估計和矯正試驗地的土壤差異利用對照區估計和矯正試驗地的土壤差異2022-3-205.5.設置保護行設置保護行試驗地和試驗小區四周種植的非試驗處理區試驗地和試驗小區四周種植的非試驗處理區域稱為保護行（域稱為保護行（guard rowguard row）。）。保護行的作用：保護行的作用：保護試驗材料不受外來因素的損害保護試驗材料不受外來因素的損害防止靠近試驗田四周的小區受到空曠地防止靠近試驗田四周的小區受到空曠地 的特殊環境的影響，即減少邊際效應；的特殊環境的影響，即減少邊際效應； 保護行的數目視作物而定，如禾谷類作物一般至少應種植保護行的數目視作物而定，如禾谷類作物一般至少應種植4行以

30、上的保護行。行以上的保護行。 2022-3-206.6.重復區重復區( (區組區組) )與試驗小區的排列與試驗小區的排列 將全部處理排列于土壤肥力相對一致的一個區將全部處理排列于土壤肥力相對一致的一個區域內，是控制土壤差異最簡單而有效的方法之一，域內，是控制土壤差異最簡單而有效的方法之一，這個區域就稱作重復區（區組）。這個區域就稱作重復區（區組）。 重復區可排成一排，也可排成兩排或多排重復區可排成一排，也可排成兩排或多排 2022-3-20同一重復或區組內的土壤肥力應盡可能同一重復或區組內的土壤肥力應盡可能 一致，試驗地的土壤差異盡可能排列在一致，試驗地的土壤差異盡可能排列在 重復區之間。重復

31、區之間。區組間的差異大，并不增大試驗誤差；區組間的差異大，并不增大試驗誤差； 而區組內的差異小，卻能有效的減少誤而區組內的差異小，卻能有效的減少誤 差，因而可提高試驗的精確度。差，因而可提高試驗的精確度。2022-3-20小區在各重復內的排列方式有：小區在各重復內的排列方式有：隨機排列：隨機排列： 各小區在各重復內的位置完全隨機決定各小區在各重復內的位置完全隨機決定順序排列順序排列： 將小區在個重復內按照同一次序排列；將小區在個重復內按照同一次序排列；2022-3-20ABCDDCBACADBBDCA2022-3-20（一）（一）試驗方案試驗方案 （Protocol）根據試驗目的和要求所擬進行

32、比較）根據試驗目的和要求所擬進行比較的一組試驗處理的總稱，包括研究的因素、水平的的一組試驗處理的總稱，包括研究的因素、水平的確定、具體的研究方法、實施等。確定、具體的研究方法、實施等。 試驗方案是全部試驗工作的核心！試驗方案是全部試驗工作的核心！五、試驗方案的擬定五、試驗方案的擬定 2022-3-20（二）試驗設計的要點（二）試驗設計的要點1. 明確試驗要解決的關鍵問題。明確試驗要解決的關鍵問題。 在實踐中，要將問題擺明并變為可接受的提法并不容易，要弄在實踐中，要將問題擺明并變為可接受的提法并不容易，要弄清有關試驗目的的全部想法，清晰的問題提法對更好地理解現象清有關試驗目的的全部想法，清晰的問

33、題提法對更好地理解現象和最終求得問題解答有重要的幫助。和最終求得問題解答有重要的幫助。 2. 因素和水平的選擇。因素和水平的選擇。（1）水平的數目要適當）水平的數目要適當 （2）水平間的差異要合理）水平間的差異要合理 試驗者必須確定在試驗中準備讓其變化的因素，即試驗因素，明試驗者必須確定在試驗中準備讓其變化的因素，即試驗因素，明確這些因素變化的范圍，并進而對這些因素規定試驗水平。要做確這些因素變化的范圍，并進而對這些因素規定試驗水平。要做到這一點，需要學習前人的經驗，也要自身實踐經驗和理論理解到這一點，需要學習前人的經驗，也要自身實踐經驗和理論理解的結合。的結合。 2022-3-203. 觀察

34、、評價指標的選擇。觀察、評價指標的選擇。在選擇指標時，應確信這一指標對所研究的結果能提供有用在選擇指標時，應確信這一指標對所研究的結果能提供有用的信息。這里要考慮可測量性（包括測量誤差）。如果儀表的信息。這里要考慮可測量性（包括測量誤差）。如果儀表性能差，則要有相對大的因素效應才能通過試驗檢測出來，性能差，則要有相對大的因素效應才能通過試驗檢測出來，或者需要做附加的重復試驗。或者需要做附加的重復試驗。4. 試驗設計方法的選擇。試驗設計方法的選擇。選擇設計方法應考慮重復次數，確定是否劃分區組，是否涉選擇設計方法應考慮重復次數，確定是否劃分區組，是否涉及其他隨機化約束。重要的是，思想上總要想著試驗

35、的目的。及其他隨機化約束。重要的是，思想上總要想著試驗的目的。主要的試驗設計類型有完全隨機設計、主要的試驗設計類型有完全隨機設計、 隨機區組設計、隨機區組設計、 拉拉丁方設計、丁方設計、 裂區設計及正交回歸設計等。在植保田間試驗中裂區設計及正交回歸設計等。在植保田間試驗中一般是采用隨機區組設計。一般是采用隨機區組設計。2022-3-205. 試驗的實施。試驗的實施。進行試驗時，認真監測試驗過程，確保每個步驟都按計劃做進行試驗時，認真監測試驗過程，確保每個步驟都按計劃做好。這個過程中，試驗處理的錯誤通常會破壞試驗的有效性。好。這個過程中，試驗處理的錯誤通常會破壞試驗的有效性。計劃在先是成功的關鍵

36、。計劃在先是成功的關鍵。6. 數據分析方法的選擇。數據分析方法的選擇。進行試驗數據分析是完成整個試驗設計的最后的關鍵環節。進行試驗數據分析是完成整個試驗設計的最后的關鍵環節。目前國內外目前國內外 數據處理系統計算機軟件提供了各種統計分析方數據處理系統計算機軟件提供了各種統計分析方法可供選擇。這一點在試驗設計時就應加以考慮。法可供選擇。這一點在試驗設計時就應加以考慮。作業：閱讀一篇文獻，仔細體會實驗設計方案作業：閱讀一篇文獻，仔細體會實驗設計方案 ，如生態學報如生態學報2022-3-20第四節第四節 常用田間試驗設計常用田間試驗設計一、順序排列設計法一、順序排列設計法1.1.對比設計對比設計(c

37、ontrast design)(contrast design)每隔每隔2 2個供試處理設一個對照區，使每一個小區個供試處理設一個對照區，使每一個小區與其相鄰的對照直接比較。與其相鄰的對照直接比較。2022-3-20ckck1 12 2ckck3 34 4ckck5 55 5ckck4 43 3ckck2 21 1ckckckck5 54 4ckck3 32 2ckck1 12022-3-20ckck4 43 3ckck2 21 1ckck5 5ckck5 54 4ckck3 32 2ckck1 1ckck3 32 2ckck1 15 5ckck4 42022-3-202022-3-202.

38、2. 間比設計間比設計(interval contrast design) 在一條地上，排列的第一個小區和最末尾在一條地上，排列的第一個小區和最末尾的小區一定是對照區，每兩個對照區之間的小區一定是對照區，每兩個對照區之間排列相同數目的處理小區。排列相同數目的處理小區。2022-3-20ckck8 87 76 65 5ckck4 43 32 21 1ckckckck1 12 23 34 4ckck5 56 67 78 8ckckckck8 87 76 65 5ckck4 43 32 21 1ckck 方案方案1 18 8個處理個處理3 3次重復的間比設計次重復的間比設計2022-3-20ckck

39、4 43 32 21 1ckck8 87 76 65 5ckck4 43 32 21 1ckckckck5 56 67 78 8ckck1 12 23 34 4ckck5 56 67 78 8ckck 方案方案2 28 8個處理個處理3 3次重復的間比設計次重復的間比設計2022-3-20二、隨機排列設計法二、隨機排列設計法 完全隨機隨機區組拉丁方設計裂區設計單因素試驗單因素試驗多因素試驗多因素試驗多因素試驗多因素試驗2022-3-20廣泛應用于環境變異較小的盆載試驗、溫室試廣泛應用于環境變異較小的盆載試驗、溫室試驗和實驗室試驗，而在田間試驗中很少應用。驗和實驗室試驗，而在田間試驗中很少應用。

40、完全隨機設計是將具有完全隨機設計是將具有n n次重復的次重復的k k個處理個處理 完全隨機的布置到各個試驗單元中去的試完全隨機的布置到各個試驗單元中去的試 驗方法。驗方法。應用了重復和隨機兩個原則應用了重復和隨機兩個原則（一）完全隨機設計（一）完全隨機設計(completely random (completely random design)design)2022-3-20【例如例如】假定有假定有A A、B B、C C、D D四個處理，每四個處理，每個處理重復個處理重復3 3次，采用完全隨機設計，則次，采用完全隨機設計，則田間排列為：田間排列為：A AD DB BD DB BC CC CA

41、AD DC CB BA A2022-3-20要檢驗三種不同的生長素，各一個劑量，測定對小麥苗要檢驗三種不同的生長素，各一個劑量，測定對小麥苗高的效應，包括對照高的效應，包括對照(用水用水)在內，共在內，共4個處理，若用盆栽個處理，若用盆栽試驗每盆小麥為一個單元，每處理用試驗每盆小麥為一個單元，每處理用4盆，共盆，共16盆。盆。隨機排列時將每盆標號隨機排列時將每盆標號1，2，16;然后查用隨機數字表或抽簽法或計算機然后查用隨機數字表或抽簽法或計算機(器器)隨機數字隨機數字發生法得第一處理為發生法得第一處理為(14，13，9，8)，第二處理為，第二處理為(12，11，6，5)，第三處理為，第三處理

42、為(2，7，1，15)，余下，余下(3，4，10，16)為第四處理。為第四處理。 2022-3-20（二）隨機區組設計（二）隨機區組設計將整個試驗地按肥力變化垂直的方面分成與將整個試驗地按肥力變化垂直的方面分成與重復數相等的區組，然后把每一個區組劃分成與重復數相等的區組，然后把每一個區組劃分成與處理數相等的小區，同一區組內各處理隨機排列。處理數相等的小區，同一區組內各處理隨機排列。這是隨機排列設計中最常用最基本的設計。這是隨機排列設計中最常用最基本的設計。 應用了重復、隨機和局部控制應用了重復、隨機和局部控制3 3個原則個原則2022-3-20實施步驟：實施步驟：1.1.劃分區組劃分區組區組數

43、重復數；區組數重復數；區組的走向與土壤肥力梯度相垂直；可區組的走向與土壤肥力梯度相垂直；可使區組內的差異盡可能的小，區組間雖然使區組內的差異盡可能的小，區組間雖然有差異，但是在統計時可以將其扣除，對有差異，但是在統計時可以將其扣除，對試驗結果沒有影響。試驗結果沒有影響。2022-3-20小區的長邊與土壤肥力梯度平行；小區的長邊與土壤肥力梯度平行；3.3.處理的設置處理的設置區組內每一個小區隨機安排一個處理，各區區組內每一個小區隨機安排一個處理，各區組內的隨機獨立進行；組內的隨機獨立進行；4.4.區組間的位置關系區組間的位置關系不同的區組可以設置在不同的地段上，而同一不同的區組可以設置在不同的地

44、段上，而同一區組內的各個小區必須設置在同一地段上。區組內的各個小區必須設置在同一地段上。2.2.小區的劃分小區的劃分小區數處理數；小區數處理數；2022-3-20【例如例如】假定有假定有A A、B B、C C、D D、E E五個處理，每個五個處理，每個處理重復處理重復3 3次，采用隨機區組設計，則田間排列次，采用隨機區組設計，則田間排列為：為：肥肥瘦瘦A AB BC CD DE EC CB BA AE ED DE EC CD DA AB B2022-3-20隨機區組設計的主要優點隨機區組設計的主要優點：設計簡單，容易掌握。設計簡單，容易掌握。符合試驗設計的三條基本原則，能提供無偏符合試驗設計的

45、三條基本原則，能提供無偏 的誤差估計，并能有效地減少單向土壤肥力的誤差估計，并能有效地減少單向土壤肥力 差異的影響，提高試驗的精確度。差異的影響，提高試驗的精確度。靈活性大，單因素、多因素試驗都可應用。靈活性大，單因素、多因素試驗都可應用。2022-3-20容易分析，如果由于某種偶然事故而損失容易分析，如果由于某種偶然事故而損失 某一處理或某一區組時，可以將該試驗看某一處理或某一區組時，可以將該試驗看 成本來就沒有這個處理或區組，仍可進行成本來就沒有這個處理或區組，仍可進行 分析。分析。對試驗地的地形要求不嚴，平地或山地均對試驗地的地形要求不嚴，平地或山地均 可采用，必要時不同區組可分散設置在

46、不可采用，必要時不同區組可分散設置在不 同地段上。同地段上。2022-3-20隨機區組設計的主要缺點隨機區組設計的主要缺點：只能控制一個方向的土壤差異，試驗精只能控制一個方向的土壤差異，試驗精 確度沒有拉丁方設計高。確度沒有拉丁方設計高。不允許處理數太多，如果處理數目不允許處理數太多，如果處理數目k k過大，過大， 區組內的環境變異就會增加，于是區組區組內的環境變異就會增加，于是區組 就會喪失局部控制的功能，使誤差增大。就會喪失局部控制的功能，使誤差增大。2022-3-20隨機數字表的應用隨機數字表的應用n完全隨機設計和隨機區組設計都需要將處理有機完全隨機設計和隨機區組設計都需要將處理有機排列

47、在試驗單元內。排列在試驗單元內。n試將試將1、2、3、4、5五個數字隨機排列五個數字隨機排列第一步第一步 在隨機數字表（附表在隨機數字表（附表1）中任意指定一行）中任意指定一行的某一數字；的某一數字；第二步第二步 從指定的數字開始往下，記錄一行數字，從指定的數字開始往下，記錄一行數字， 例如例如694720203640279212525769第三步第三步 將將0和大于和大于5以及重復的數字除掉以及重復的數字除掉得得423152022-3-20如果需要排列的處理數目超過如果需要排列的處理數目超過10如何處理？如何處理？n試排列試排列1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12第一步第一步

48、 在隨機數字表中任意指定一行的某一數字；在隨機數字表中任意指定一行的某一數字；第二步第二步 從指定的數字開始往下，記錄一行數字，從指定的數字開始往下，記錄一行數字， 例例如如694720203640279212525769第三步第三步 每次讀二位，得：每次讀二位，得：69 47 20 20 36 40 27 92第四步第四步 將將00，97，98，99去掉，剩余的數被除以去掉，剩余的數被除以12得余數，再把重復的數和得余數，再把重復的數和0去掉即得隨機排列。去掉即得隨機排列。Rand(); Randbetween(1,N) 隨機區組在田間布置時，應考慮到試驗精確度與隨機區組在田間布置時，應考慮

49、到試驗精確度與工作便利等方面，以前者為主。工作便利等方面，以前者為主。 在通常情況下，采用方形區組和狹長形小區能提在通常情況下，采用方形區組和狹長形小區能提高試驗精確度。在有單向肥力梯度時，亦是如此，但高試驗精確度。在有單向肥力梯度時，亦是如此，但必須注意使區組的劃分與梯度垂直，而區組內小區長必須注意使區組的劃分與梯度垂直，而區組內小區長的一邊與梯度平行。這樣既能提高試驗精確度，同時的一邊與梯度平行。這樣既能提高試驗精確度，同時亦能滿足工作便利的要求。如處理數較多，為避免第亦能滿足工作便利的要求。如處理數較多，為避免第一小區與最末小區距離過遠，可將小區布置成兩排。一小區與最末小區距離過遠，可將

50、小區布置成兩排。 742113173685487321645248875665328個品種個品種4 4個重復的隨機區組排列個重復的隨機區組排列 肥力梯肥力梯 3811071514961341611212516個品種個品種3個重復的隨機區組，小區布置成兩排個重復的隨機區組，小區布置成兩排2022-3-20（三）拉丁方設計（三）拉丁方設計 從行和列兩個方向上排列成區組，而從行和列兩個方向上排列成區組，而每一處理在每一行或列都只占有一個重每一處理在每一行或列都只占有一個重復，處理在各區組的排列是隨機的。復，處理在各區組的排列是隨機的。試驗處理數試驗處理數=橫行單位組數橫行單位組數=直列單位組數直列單

51、位組數=試驗處理的重復數試驗處理的重復數 2022-3-20n在對拉丁方設計試驗結果進行統計分析時，由在對拉丁方設計試驗結果進行統計分析時，由于能將橫行、直列二個單位組間的變異從試驗于能將橫行、直列二個單位組間的變異從試驗誤差中分離出來，因而拉丁方設計的試驗誤差誤差中分離出來，因而拉丁方設計的試驗誤差比隨機單位組設計小，試驗精確性比隨機單位比隨機單位組設計小，試驗精確性比隨機單位組設計高。組設計高。 2022-3-20CABEDEDCBADCEABABDCEBEADC 行區組行區組列列 區區 組組5X5 5X5 拉丁方拉丁方2022-3-20 選擇標準方選擇標準方CBADBADCADCBDCB

52、A【例如例如】設某一試驗，有設某一試驗，有4個處理，分別以個處理，分別以1、 2、3、4表示，試做拉丁方設計。表示，試做拉丁方設計。2022-3-20CBADBADCADCBDCBA將任何兩橫行或豎行對換可以派生出多個拉丁方將任何兩橫行或豎行對換可以派生出多個拉丁方CBDABACDADBCDCABCBADADCBBADCDCBA2022-3-20 列隨機列隨機用隨機的方法得到隨機數字用隨機的方法得到隨機數字2、4、1、3，按隨機數字的順序把標準方的列做相應按隨機數字的順序把標準方的列做相應的調整。的調整。CBADBADCADCBDCBABDCAACBDDBACCADB1 2 3 42 4 1

53、32022-3-20 行隨機行隨機用隨機的方法得到隨機數字用隨機的方法得到隨機數字3、2、4、1，把列隨機得到的拉丁方把列隨機得到的拉丁方，按隨機數字進行按隨機數字進行的調整，得到拉丁方的調整，得到拉丁方.CADBBDCADBACACBDBDCAACBDDBACCADB123432412022-3-20 處理隨機處理隨機將處理代號將處理代號1,2,3,41,2,3,4進行隨機，若得隨機進行隨機，若得隨機數字為數字為4 4、3 3、1 1、2 2，表示，表示A=4, B=3, C=1, A=4, B=3, C=1, D=2.D=2.將將4 4個處理代入，得到拉丁方個處理代入，得到拉丁方。1423

54、321423414132CADBBDCADBACACBD2022-3-20拉丁方設計的特點：拉丁方設計的特點：處理數處理數= =重復數重復數= =行區組數行區組數= =列區組數；列區組數；精確度高；精確度高；試驗結果分析簡便；試驗結果分析簡便；2022-3-20拉丁方設計的缺點：拉丁方設計的缺點：缺乏伸縮性缺乏伸縮性 缺乏隨機區組設計的靈活性缺乏隨機區組設計的靈活性 2022-3-20（四）裂區設計（四）裂區設計裂區設計是雙因素試驗的一種設計形式。在裂區設計是雙因素試驗的一種設計形式。在多因素試驗中，如果處理組合不太多，而各個多因素試驗中，如果處理組合不太多，而各個因素的效應等同重要時，采用隨

55、機區組設計；因素的效應等同重要時，采用隨機區組設計；如處理組合較多而又有一些特殊要求時，往往如處理組合較多而又有一些特殊要求時，往往采用裂區設計。采用裂區設計。2022-3-20n1. 將試驗因素分為主、副處理；將試驗因素分為主、副處理；n2. 在每個區組內，先按主處理水平數劃分小在每個區組內，先按主處理水平數劃分小區區主區，將主處理的各水平隨機排列于主區，將主處理的各水平隨機排列于各主區之中（同隨機區組設計）；然后分別各主區之中（同隨機區組設計）；然后分別在每一主區中按副處理的水平數劃分小區在每一主區中按副處理的水平數劃分小區副區（裂區），將副處理的各水平隨機排副區（裂區），將副處理的各水平

56、隨機排列于各副區中；列于各副區中；2022-3-203. 每一區組內的各主處理和每一主區中的各每一區組內的各主處理和每一主區中的各副處理的隨機排列都是獨立進行的；副處理的隨機排列都是獨立進行的；4. 同一區組各小區之間的非處理條件應一致，同一區組各小區之間的非處理條件應一致，區組之間允許有差異。區組之間允許有差異。 2022-3-20n例如，試作裂區設計例如，試作裂區設計n三次重復三次重復 、品種品種、施肥量施肥量水平水平因素因素2022-3-20哪個因素作主處理的決定標準哪個因素作主處理的決定標準1. 若一個因素的各個處理比另一因素需要更大的若一個因素的各個處理比另一因素需要更大的面積，則作

57、為主處理，排列在主區。如肥料、面積，則作為主處理，排列在主區。如肥料、灌溉等因素作為主處理，品種常作為副處理。灌溉等因素作為主處理，品種常作為副處理。2. 試驗中某一因素的主效比另一因素的主效更重試驗中某一因素的主效比另一因素的主效更重要而需要更高的精度時，將要求高的因素作為要而需要更高的精度時，將要求高的因素作為副處理，排列在副區。副處理，排列在副區。2022-3-20A1A2A3A3A1A2A2A3A1A1A2A3A3A1A2A2A3A1第一步第一步 劃分主區劃分主區(方法同隨機區組設計方法同隨機區組設計)第二步第二步 將各主區劃分成與副處理數相等的副區將各主區劃分成與副處理數相等的副區2

58、022-3-20n裂區試驗田間排列圖如下：A1B2A1B4A1B1A1B3A2B3A2B4A2B1A2B2A3B2A3B1A3B3A3B4A3B4A3B2A3B3A3B1A1B1A1B2A1B4A1B3A2B4A2B3A2B1A2B2A2B2A2B3A2B1A2B4A3B2A3B4A3B3A3B1A1B3A1B2A1B4A1B1A3B3A3B4A1B3A1B1A2B4A2B2A3B1A3B2A1B4A1B2A2B3A2B1A1B4A1B3A2B2A2B4A3B1A3B2A1B1A1B2A2B3A2B1A3B4A3B3A2B2A2B3A3B4A3B2A1B3A1B2A2B1A2B4A3B3A3B

59、1A1B4A1B12022-3-20n裂區法設計的特點：裂區法設計的特點： 1.就主處理而言，每個區組為一個單因素隨機就主處理而言，每個區組為一個單因素隨機區組；而每一主區又是副處理的一個隨機排列。區組；而每一主區又是副處理的一個隨機排列。2.主、副處理相比較而言，主處理的效應估計主、副處理相比較而言，主處理的效應估計精度較低，副處理的效應估計精度較高。精度較低，副處理的效應估計精度較高。 2022-3-20應用裂區法的幾種情況：應用裂區法的幾種情況：1.各因素對土地面積要求不同的試驗；各因素對土地面積要求不同的試驗；2.各因素對精度要求不同的試驗；各因素對精度要求不同的試驗；2022-3-2

60、0三、正交設計三、正交設計正交設計是利用正交表來安排與分析多因素試正交設計是利用正交表來安排與分析多因素試驗的一種設計方法。它利用從試驗的全部水平組驗的一種設計方法。它利用從試驗的全部水平組合中，挑選部分有代表性的水平組合進行試驗，合中，挑選部分有代表性的水平組合進行試驗，通過對這部分試驗結果的分析了解全面試驗的情通過對這部分試驗結果的分析了解全面試驗的情況，找出最優的水平組合。況，找出最優的水平組合。2022-3-202022-3-202022-3-20正交設計方法正交設計方法 在進行飼料配方試驗中，考察在進行飼料配方試驗中，考察A、B、C 3個因素，每個因素，每個因素都有個因素都有3個水平