田间试验与统计方法--第二章-田间试验.ppt
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1、第二章第二章 田间试验田间试验第一节第一节 田间试验的特点和要求田间试验的特点和要求田间试验田间试验是指在是指在田间自然田间自然的土壤气候条件下进行的的土壤气候条件下进行的生物试验生物试验。一、田间试验的一、田间试验的特点特点 (1)研究对象和材料是研究对象和材料是生物体生物体 u由生物体本身的反应来检测试验的效果由生物体本身的反应来检测试验的效果u生物体具有遗传变异性。生物体具有遗传变异性。(2)在开放的在开放的自然条件自然条件下进行的下进行的 u土壤、气候等,是多变的,再加上农作物试验周期长土壤、气候等,是多变的,再加上农作物试验周期长 因而,存在产生试验误差的多种因素和条件因而,存在产生
2、试验误差的多种因素和条件二、田间试验的基本要求二、田间试验的基本要求(1)试验试验目的要明确目的要明确(预期结果)(预期结果)(2)(2)试验条件要有试验条件要有代表性代表性 品种推广品种推广(3)试验结果要具有试验结果要具有可靠性可靠性(准确度和精确度)(准确度和精确度)(4)试验结果要能够试验结果要能够重演重演(重现性)(重现性)(1)防止科研弄虚作假防止科研弄虚作假(5)体现体现唯一差异唯一差异原则原则第二节第二节 田间试验的误差与土壤差异田间试验的误差与土壤差异一、一、田间试验的误差田间试验的误差二、二、试验地的土壤差异试验地的土壤差异三、三、试验地选择和培养试验地选择和培养 一、田间
3、试验的误差一、田间试验的误差(一一)田间试验的田间试验的误差来源误差来源(1)试验试验材料材料固有的差异固有的差异 生物:基因型、种子活力、秧苗素质生物:基因型、种子活力、秧苗素质(2)试验时农事试验时农事操作和管理操作和管理技术的不一致所引起的差异技术的不一致所引起的差异 生长周期长:整地、施肥、浇水、观测时间、人员、仪器等生长周期长:整地、施肥、浇水、观测时间、人员、仪器等(3)进行试验时进行试验时外界条件外界条件的差异的差异 土壤差异:影响大,难以控制土壤差异:影响大,难以控制 不确定因素:病虫害、雨雪灾害、人畜践踏等不确定因素:病虫害、雨雪灾害、人畜践踏等注意:注意:试验误差与错误试验
4、误差与错误错误不允许发生,系统误差可以控制,但随机误差却难以避错误不允许发生,系统误差可以控制,但随机误差却难以避免免降低误差,提高试验的准确性和精确性降低误差,提高试验的准确性和精确性田间试验误差包括:系统偏差和随机误差。田间试验误差包括:系统偏差和随机误差。(1 1)选择选择选择选择同质一致同质一致同质一致同质一致的试验材料的试验材料的试验材料的试验材料试验材料的试验材料的基因型一致基因型一致;生长发育不一致采取生长发育不一致采取适当的安排适当的安排:如分类后安排在同一:如分类后安排在同一区组的各处理小区,或按比例混合分配于各处理区组的各处理小区,或按比例混合分配于各处理(二二)控制田间试
5、验误差的途径(根据误差来源)控制田间试验误差的途径(根据误差来源)(2 2)操作和管理操作和管理操作和管理操作和管理标准化标准化标准化标准化总的原则总的原则:态度认真,:态度认真,各种操作尽可能完全一样各种操作尽可能完全一样局部控制局部控制:各种操作以:各种操作以区组区组为单位进行为单位进行 例如:例如:整个试验的某种操作如不能在一天内完成,则至少要完成一个区组内所有小区整个试验的某种操作如不能在一天内完成,则至少要完成一个区组内所有小区的工作。的工作。数人同时操作,最好一人完成一个或若干个区组,不宜分配两人到同一区组。数人同时操作,最好一人完成一个或若干个区组,不宜分配两人到同一区组。(3
6、3)控制引起差异的控制引起差异的控制引起差异的控制引起差异的外界外界外界外界主要因素主要因素主要因素主要因素 土壤差异土壤差异是最主要的又是较难控制的是最主要的又是较难控制的通常采用的有以下三种措施:通常采用的有以下三种措施:(1)选择肥力均匀的试验地;选择肥力均匀的试验地;(2)试验中采用适当的小区技术;试验中采用适当的小区技术;(3)应用良好的试验设计和相应的统计分析。应用良好的试验设计和相应的统计分析。二、试验地的土壤差异二、试验地的土壤差异试验地的土壤差异试验地的土壤差异来源来源 (1)形成基础不同)形成基础不同 (2)土地利用上的差异)土地利用上的差异 土壤差异集中地表现为土壤肥力的
7、差异土壤差异集中地表现为土壤肥力的差异 土壤差异具有持久性土壤差异具有持久性。测定土壤差异程度的方法测定土壤差异程度的方法l目测法目测法:作物生长情况:作物生长情况l测定法测定法:可采用空白试验或均一性试验。:可采用空白试验或均一性试验。具体做法:种植单一品种的作物具体做法:种植单一品种的作物 采用一致的栽培和管理措施采用一致的栽培和管理措施 仔细观察作物生长情况并详细记录仔细观察作物生长情况并详细记录 分小块收获分小块收获 画产量连续面积图或等值图画产量连续面积图或等值图空白试验的应用:空白试验的应用:由空白试验的数据可以计算单位小区的由空白试验的数据可以计算单位小区的变异程度变异程度,用以
8、表示,用以表示该试验地土壤肥力变异的一般情况。该试验地土壤肥力变异的一般情况。变异系数说明土壤差异的程度,其数值越大,土壤差异越大,变异系数说明土壤差异的程度,其数值越大,土壤差异越大,反之,土壤差异就小。反之,土壤差异就小。合并小区,通过变异程度找出最适的小区形状及大小合并小区,通过变异程度找出最适的小区形状及大小因此空白试验又称为探索试验。因此空白试验又称为探索试验。三、试验地选择和培养(三、试验地选择和培养(代表性代表性)(1)土壤肥力要均匀一致土壤肥力要均匀一致(匀田种植)(匀田种植)(2)最好最好进行空白试验进行空白试验(3)要有土地利用的历史记录要有土地利用的历史记录(4)最好最好
9、选平地(局部控制)选平地(局部控制)(5)试验地的位置要适当试验地的位置要适当 (6)试验地采用轮换制:一组田块进行试验,一组的田试验地采用轮换制:一组田块进行试验,一组的田块块 则进行匀田种植,以备轮换。则进行匀田种植,以备轮换。第三节第三节 田间试验设计的原则田间试验设计的原则田间试验设计田间试验设计(field experiment design)广义广义-是指整个试验研究课题的设计是指整个试验研究课题的设计 狭义狭义-专指小区技术专指小区技术P18P17科学田间试验设计的三个基本原则科学田间试验设计的三个基本原则1.重复重复(replication)2.随机随机(random)3.局部
10、控制局部控制(local control)避免系统误差,缩小随机误差,以保证试验的准确避免系统误差,缩小随机误差,以保证试验的准确度和精确度。度和精确度。第四节第四节 控制土壤差异的小区技术控制土壤差异的小区技术一、一、试验小区的面积试验小区的面积二、二、小区的形状小区的形状三、三、重复次数重复次数四、四、对照区的设置对照区的设置五、五、保护行的设置保护行的设置六、六、重复区重复区(或区组或区组)和小区的排列和小区的排列 一、试验小区的面积一、试验小区的面积 在在一一定定范范围围内内,小小区区面面积积增增加加,试试验验误误差差减减少少,但但减减少少不不是是等比例的。等比例的。小区增大到一定程度
11、后,误差的降低就较不明显。小区增大到一定程度后,误差的降低就较不明显。试验精确度的提高程度往往落后于试验精确度的提高程度往往落后于小区面积的增大程度。小区面积的增大程度。对于一定面积的试验田,增大小区面积,重复次数必然要减对于一定面积的试验田,增大小区面积,重复次数必然要减少。少。精确度是由于增大小区面积而提高,但随着减少重复次数而精确度是由于增大小区面积而提高,但随着减少重复次数而有所损失。有所损失。试验小区面积的大小,一般变动范围为试验小区面积的大小,一般变动范围为6-60m2。而示范性试。而示范性试验的小区面积通常不小于验的小区面积通常不小于330m2。在确定一个具体试验的小。在确定一个
12、具体试验的小区面积时,可以从以下各方面考虑:区面积时,可以从以下各方面考虑:(1)试验种类试验种类 如机械化栽培试验,灌溉试验等的小区应大些,而品种试验则可如机械化栽培试验,灌溉试验等的小区应大些,而品种试验则可小些。小些。(2)作物的类别作物的类别 种植密度大的作物如稻麦等的试验小区可小些;种植密度小的大种植密度大的作物如稻麦等的试验小区可小些;种植密度小的大株作物如棉花、玉米、甘蔗等应大些。稻、麦品比试验,小区面株作物如棉花、玉米、甘蔗等应大些。稻、麦品比试验,小区面积变动范围一般为积变动范围一般为5-15m2;玉米品比试验为;玉米品比试验为15-25m2,可供参考。,可供参考。(3)试验
13、地土壤差异试验地土壤差异 土壤差异大,小区面积应相应大些;土壤差异较小,小区可相应小些。土壤差异大,小区面积应相应大些;土壤差异较小,小区可相应小些。(4)育种的不同阶段育种的不同阶段 新品种选育的过程中,品系数由多到少,种子数量由少到多,对精确度新品种选育的过程中,品系数由多到少,种子数量由少到多,对精确度的要求从低到高,因此在各阶段所采用的小区面积是从小到大。的要求从低到高,因此在各阶段所采用的小区面积是从小到大。(5)试验地面积试验地面积 有较大的试验地时,小区可适当大些。有较大的试验地时,小区可适当大些。(6)试验过程中的取样需要试验过程中的取样需要 取样会影响小区四周植株的生长,亦影
14、响取样小区最后的产量测定,因取样会影响小区四周植株的生长,亦影响取样小区最后的产量测定,因此要相应增大小区面积,以保证所需的收获面积。此要相应增大小区面积,以保证所需的收获面积。(7)边际效应和生长竞争边际效应和生长竞争 边际效应指小区两边或两端的植株,因占有较大空间而表现的差异。边际效应指小区两边或两端的植株,因占有较大空间而表现的差异。边际效应大的,应相应增加小区面积边际效应大的,应相应增加小区面积 生长竞争指相邻小区种植不同品种或施用不同肥料,由于株高、分蘖力生长竞争指相邻小区种植不同品种或施用不同肥料,由于株高、分蘖力和生长期不同,通常有一行或多行受到影响。和生长期不同,通常有一行或多
15、行受到影响。一般,小区每边可除去一般,小区每边可除去1-2行,两端去除行,两端去除0.3-0.5m 二、小区的形状二、小区的形状P20通常,长方形通常,长方形尤其是狭长形小区,尤其是狭长形小区,容易调匀土壤差异容易调匀土壤差异,减小,减小小区间的土壤差异。亦便于观察记载及其农事操作。小区间的土壤差异。亦便于观察记载及其农事操作。例,例,小麦试验的分区统计资料表明,在小区面积不变情况下,小麦试验的分区统计资料表明,在小区面积不变情况下,长宽比例由长宽比例由1:1增加到增加到3:1时,小区间土壤变异系数由时,小区间土壤变异系数由20.35降到降到3.46。由于土壤局部差异,长方形小区有利于均分它,
16、而正方形小由于土壤局部差异,长方形小区有利于均分它,而正方形小区可能独占它区可能独占它 例如图例如图2-3,某试验地下面有暗沟,它对长方形各处理小区,某试验地下面有暗沟,它对长方形各处理小区影响不同。因此,在一般情况下,小区的理想形状为长方形。影响不同。因此,在一般情况下,小区的理想形状为长方形。不不论论是是呈呈梯梯度度或或呈呈斑斑块块状状的的土土壤壤肥肥力力差差异异,采采用用狭狭长长小小区区均均能较全面地包括不同肥力的土壤。能较全面地包括不同肥力的土壤。如如已已知知试试验验田田呈呈肥肥力力梯梯度度时时,小小区区的的方方向向是是使使长长的的一一边边与与肥肥力力变变化化最最大大的的方方向向平平行
17、行,使使区区组组方方向向与与肥肥力力梯梯度度方方向向垂垂直直(图图2.4)2.4),这样可提供较高的精确度,这样可提供较高的精确度。小区的长宽比可为(3-10):1甚至 20:1,依试验地的形状、面积大小和小区多少大小而定。考虑播种工具,播种机等在在边际效应边际效应值得重视的试验中,方形小区是有利的。值得重视的试验中,方形小区是有利的。进行肥料试验,如采用狭长形小区,处理效应往往会扩及邻进行肥料试验,如采用狭长形小区,处理效应往往会扩及邻区,采用方形或近方形的小区就较好。区,采用方形或近方形的小区就较好。土壤差异表现的形式确实不知时,用方形小区较妥。因为虽土壤差异表现的形式确实不知时,用方形小
18、区较妥。因为虽不如用狭长小区那样获得较高的精确度,但亦不会产生最大不如用狭长小区那样获得较高的精确度,但亦不会产生最大的误差。的误差。三、重复次数三、重复次数重复次数越多,误差越小重复次数越多,误差越小;误差大小与重复次数平方根成反比;误差大小与重复次数平方根成反比一定范围内,增加重复次数比增大小区面积更有效地降低试一定范围内,增加重复次数比增大小区面积更有效地降低试验误差,从而可以提高精确度。验误差,从而可以提高精确度。重复次数过多,误差的减少很慢,精确度的增加不大重复次数过多,误差的减少很慢,精确度的增加不大试验重复次数的确定:试验重复次数的确定:精确度要求精确度要求 试验田土壤差异试验田
19、土壤差异 育种阶段,种子数量育种阶段,种子数量试验地面积试验地面积小区面积小区面积试验的处理数:试验的处理数:根据经验作法:要求方差分析时误差自由度不要小于根据经验作法:要求方差分析时误差自由度不要小于10,这一,这一点可以作为确定重复次数的一般性参考依据。点可以作为确定重复次数的一般性参考依据。四、对照区的设置四、对照区的设置设置对照区的目的:设置对照区的目的:(1)田间对各处理进行观察比较时作为田间对各处理进行观察比较时作为衡量的标准衡量的标准;(2)用以估计和矫正试验田的土壤差异。用以估计和矫正试验田的土壤差异。通常只有一个对照,有时多个通常只有一个对照,有时多个例,如品种比较试验中,可
20、设早、晚熟二个品种作对例,如品种比较试验中,可设早、晚熟二个品种作对照。照。五、保护行的设置五、保护行的设置(guarding row)设置保护行的作用是:设置保护行的作用是:(1)试验不受外来因素如人、畜等的践踏和损害;试验不受外来因素如人、畜等的践踏和损害;(2)防止边际效应。防止边际效应。保护行的数目:保护行的数目:P21保护行的品种:保护行的品种:六、重复区六、重复区(或区组或区组)和小区的排列和小区的排列区组区组(block):P21 完全区组完全区组不完全区组不完全区组例如一具例如一具10个处理的不完全区组设计:个处理的不完全区组设计:重复或区组可排成一排,亦可两排或多排,重复或区
21、组可排成一排,亦可两排或多排,这决定于试验地的形状、地势等,特别要考虑土壤差异情况。这决定于试验地的形状、地势等,特别要考虑土壤差异情况。原则原则:同一重复或区组内的土壤肥力应尽可能相对一同一重复或区组内的土壤肥力应尽可能相对一致,而不同重复之间可存在差异。致,而不同重复之间可存在差异。区组间的差异大,区组间的差异大,并不增大试验误差,因可通过统计并不增大试验误差,因可通过统计分析扣除其影响;而分析扣除其影响;而区组内的差异小区组内的差异小,能有效地减少,能有效地减少试验误差,因而可增加试验的精确度。试验误差,因而可增加试验的精确度。设置区组是控制土壤差异最简单有效的方法之一。设置区组是控制土
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