试验设计概述.ppt

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1、试验设计概述现在学习的是第1页，共25页教学内容教学内容第一章第一章 试验设计概述试验设计概述第二章第二章 SAS软件简介及应用软件简介及应用第三章第三章 单、复因素试验设计及统计分析单、复因素试验设计及统计分析第四章第四章 正交设计及统计分析正交设计及统计分析第五章第五章 相关分析和回归分析相关分析和回归分析第六章第六章 回归设计及统计分析回归设计及统计分析第七章第七章 均匀设计及统计分析均匀设计及统计分析第八章第八章 协方差分析协方差分析第九章第九章 多元统计分析案例多元统计分析案例现在学习的是第2页，共25页第一章第一章 试验设计概述试验设计概述n第一节 试验设计的基本概念n第二节 试验

2、设计的基本原理n第三节 试验设计的程序与试验计划的制定现在学习的是第3页，共25页&1.1 试验的基本概念试验的基本概念一、总体和样本一、总体和样本1.总体：据研究目的确定的研究对象的全体总体：据研究目的确定的研究对象的全体个体：总体中的一个研究单位称个体。个体：总体中的一个研究单位称个体。总体分：有限总体和无限总体。总体分：有限总体和无限总体。.样本：总体的一部分称为样本。样本：总体的一部分称为样本。样本容量：样本中所包含的个体数目叫样本容量（记为样本容量：样本中所包含的个体数目叫样本容量（记为n）样本是集团的缩影，但不等于集团，抽样是一种手段。样本是集团的缩影，但不等于集团，抽样是一种手段

3、。现在学习的是第4页，共25页随机样本1 2 3 4无穷个样本总体现在学习的是第5页，共25页二、二、试验指标、因素、水平、处理试验指标、因素、水平、处理1.1.试验指标：试验指标：试验指标：试验指标：衡量试验处理效果的指示性状。衡量试验处理效果的指示性状。衡量试验处理效果的指示性状。衡量试验处理效果的指示性状。2.2.试验因素：试验因素：试验因素：试验因素：指试验中对试验指标有影响，在试验中需要加指试验中对试验指标有影响，在试验中需要加指试验中对试验指标有影响，在试验中需要加指试验中对试验指标有影响，在试验中需要加以考察的各种条件，简称为因素或因子。以考察的各种条件，简称为因素或因子。以考察

4、的各种条件，简称为因素或因子。以考察的各种条件，简称为因素或因子。3.3.水平：水平：水平：水平：因素内的不同状态或者数量等级称为因素内的不同状态或者数量等级称为因素内的不同状态或者数量等级称为因素内的不同状态或者数量等级称为水平水平水平水平。4.4.试验处理试验处理试验处理试验处理：指事先设计好的实施在试验单位上的一种具：指事先设计好的实施在试验单位上的一种具：指事先设计好的实施在试验单位上的一种具：指事先设计好的实施在试验单位上的一种具体措施或试验中的具体比较项目叫做处理。体措施或试验中的具体比较项目叫做处理。体措施或试验中的具体比较项目叫做处理。体措施或试验中的具体比较项目叫做处理。5.

5、5.试验单位试验单位试验单位试验单位：提供一个处理所用的具有随机误差的一个观提供一个处理所用的具有随机误差的一个观提供一个处理所用的具有随机误差的一个观提供一个处理所用的具有随机误差的一个观察值的独立单位或施加处理的材料单位，称为一个察值的独立单位或施加处理的材料单位，称为一个察值的独立单位或施加处理的材料单位，称为一个察值的独立单位或施加处理的材料单位，称为一个试验单试验单试验单试验单元元元元（或小区）。（或小区）。（或小区）。（或小区）。现在学习的是第6页，共25页试验指标（响应变量）试验指标（响应变量）只有一个响应变量的统计分析称为只有一个响应变量的统计分析称为单变元统计分析单变元统计分

6、析，含有，含有两个以上响应变量的统计分析方法称为两个以上响应变量的统计分析方法称为多元统计分析多元统计分析。试验的结果往往是以数据的形式表达的，我们将衡量试验的结果往往是以数据的形式表达的，我们将衡量试验结果好坏的指标或性状称为响应变量。试验结果好坏的指标或性状称为响应变量。其中能够以数值表示的性状称为定量的响应变量其中能够以数值表示的性状称为定量的响应变量,如橡胶树的株高、如橡胶树的株高、茎围、胶乳量、干胶含量等。茎围、胶乳量、干胶含量等。当试验的结果呈现属性变化，不能用测量或称量的方法表示，而当试验的结果呈现属性变化，不能用测量或称量的方法表示，而只能分门别类处理所得的数据称为定性数据只能

7、分门别类处理所得的数据称为定性数据,如橡胶树死皮的级别、如橡胶树死皮的级别、风害程度等。风害程度等。现在学习的是第7页，共25页试验因子（因素）试验因子（因素）如橡胶树抗风性试验中，品种是试验的因子。同样在橡胶苗圃肥料试验中，肥料是试验的因子，如果考虑施用氮、磷、钾三种不同的肥料，则试验的因子有三个。影响试验结果的因子往往很多，但在试验时仅能挑选少数的几个可控可控因子进行试验。试验因子的挑选，一是可以借鉴已有试验的结果；其次可依据专业知识背景；三是把试验分为不同的阶段进行，在试验的初始阶段可进行探索性试验（如正交试验），从中挑选出主要的因子，然后再做进一步的试验。注注 意意现在学习的是第8页，

8、共25页试验设计试验设计指对试验因素作合理的、有效的安排指对试验因素作合理的、有效的安排,最大限度地最大限度地减少试验减少试验误差误差,使之达到高效、快速、准确、可靠和经济使之达到高效、快速、准确、可靠和经济的目的。的目的。试验设计可根据试验中因子的个数分为单因子试验和复因子试试验设计可根据试验中因子的个数分为单因子试验和复因子试验验.现在学习的是第9页，共25页【例如例如】研究不同品种在不同氮肥施用量下的产量表现：研究不同品种在不同氮肥施用量下的产量表现：研究不同品种在不同氮肥施用量下的产量表现：研究不同品种在不同氮肥施用量下的产量表现：品种：品种：品种：品种：A A A A1 1 1 1、

9、A A A A2 2 2 2、A A A A3 3 3 3 施氮等级：施氮等级：施氮等级：施氮等级：B B B B1 1 1 1、B B B B2 2 2 2该试验就会有六种水平组合（处理）：该试验就会有六种水平组合（处理）：该试验就会有六种水平组合（处理）：该试验就会有六种水平组合（处理）：A A A A1 1 1 1B B B B1 1 1 1、A A A A1 1 1 1B B B B2 2 2 2、A A A A2 2 2 2B B B B1 1 1 1、A A A A2 2 2 2B B B B2 2 2 2、A A A A3 3 3 3B B B B1 1 1 1、A A A A3

10、 3 3 3B B B B2 2 2 2【例如例如】研究研究研究研究 A A A A1 1 1 1、A A A A2 2 2 2、A A A A3 3 3 3、A A A A4 4 4 4、A A A A5 5 5 5 不同品种的产量表不同品种的产量表不同品种的产量表不同品种的产量表现。现。现。现。在单因素试中，每一个水平就是一个处理。在单因素试中，每一个水平就是一个处理。在单因素试中，每一个水平就是一个处理。在单因素试中，每一个水平就是一个处理。在多因素试验中，每一在多因素试验中，每一在多因素试验中，每一在多因素试验中，每一 个水平组合个水平组合个水平组合个水平组合(处理组合）是一处理组合）

11、是一处理组合）是一处理组合）是一个处理个处理个处理个处理。现在学习的是第10页，共25页单、复因子试验作用区别单、复因子试验作用区别:n单因子试验，解决该因子水平间的比较问题。单因子试验，解决该因子水平间的比较问题。n复因子试验不仅要了解各个因子自身水平间的比较问复因子试验不仅要了解各个因子自身水平间的比较问题，还要了解因子之间的相互作用问题，找出最有效题，还要了解因子之间的相互作用问题，找出最有效的措施，且精度较高的优点。的措施，且精度较高的优点。现在学习的是第11页，共25页 在试验的过程中在试验的过程中,难免会遇到诸如土壤肥力梯度的不同、风力难免会遇到诸如土壤肥力梯度的不同、风力走向和原

12、料批次走向和原料批次等环境因素的影响等环境因素的影响。此外，有针对因子和水平数较多的正交设计、回归设计、此外，有针对因子和水平数较多的正交设计、回归设计、优化设计和均匀设计等试验设计方法。优化设计和均匀设计等试验设计方法。依据试验中环境控制因子的数目，可分为单方向控制、双方向控依据试验中环境控制因子的数目，可分为单方向控制、双方向控制和多方向控制试验，如随机区组设计、拉丁方设计、双向随机区组制和多方向控制试验，如随机区组设计、拉丁方设计、双向随机区组设计、希腊拉丁方设计、系统分组设计等。根据区组中包括处理数目设计、希腊拉丁方设计、系统分组设计等。根据区组中包括处理数目分为完全区组设计和不完全区

13、组设计。分为完全区组设计和不完全区组设计。现在学习的是第12页，共25页第二节第二节 试验设计的基本原理试验设计的基本原理一、重复（一、重复（replication)(1)重复重复:指每一个处理有两个或两个以上试验单元。指每一个处理有两个或两个以上试验单元。(2)重复数重复数:指试验中同一个处理所占的小区数。指试验中同一个处理所占的小区数。(3)重复的作用重复的作用：a.估计试验误差。估计试验误差。当因子诸水平或若干因子的诸水平组当因子诸水平或若干因子的诸水平组合的效应之间的差异超过误差时合的效应之间的差异超过误差时,才能对它们的优劣做出才能对它们的优劣做出比较和选择。比较和选择。b.减少试验

14、误差减少试验误差。现在学习的是第13页，共25页二、二、随机化（随机化（randomization）（1）随机化：随机化：是指试验中每一个处理都有同等的机会实施安排在任何一个试验单元上，即试验所用的仪器、试验材料、试验操作人员以及试验单元等的执行顺序都要随机地确定。(2)随机排列的作用随机排列的作用:在于正确估计试验误差。在于正确估计试验误差。随机化是试验设计所得数据使用统计方法进行分析的基石随机化是试验设计所得数据使用统计方法进行分析的基石现在学习的是第14页，共25页三、局部控制三、局部控制局部控制（局部控制（local controllocal control）亦称区组化（）亦称区组化（

15、blockingblocking）：）：是将试验单元按环境控制因子进行区组划分，实行局部控制，使同一区组内的试验单元间环境因子保持一致，以保证同一区组中局部范围内单元间误差的同质性。试验材料的不同批次、不同地点、不同时间以及不同的操作人员等都可以看成是区组。局部控制能排除试验材料间等非处理引起的变异，同时可减少试验误差，增加处理效应估计的精度。作用：进一步减少试验误差作用：进一步减少试验误差区组化原则：区组化原则：要求同一区组内环境条件一致，即同质性；不同区组允许有异质的差异。现在学习的是第15页，共25页局部控制根据试验的地点和试验的目的而有所变化 如在坡岭地带进行橡胶试验，如果试验的目的是

16、比较不同品系的产量，则图11所示的区组设计是错误的区组设计.坡 顶处理1处理a处理2处理2处理2处理a坡 底处理a处理1处理1区组区组区组 图11 橡胶品系产量比较试验错误的区组设计现在学习的是第16页，共25页图12所示的区组设计是正确的区组设计坡 顶处理1处理2处理a区组处理2处理a处理1区组坡 底处理a处理1处理2区组 图12 橡胶品系产量比较试验正确的区组设计现在学习的是第17页，共25页判断下面判断下面2设计图，？正确设计图，？正确处理1处理a处理2处理2处理2处理a处理a处理1处理1风 向区组区组区组 图13 橡胶品系抗风性比较试验的区组设计处理1处理2处理a区组处理2处理a处理1

17、区组风 向处理a处理1处理2区组 图14 橡胶品系抗风性比较试验的区组设计试试验验的的目目的的要要比比较较不不同同橡橡胶胶品品系系的的抗抗风风性性现在学习的是第18页，共25页例：有一例：有一6品种、重复品种、重复3次的产量比较试验，欲在一块土壤肥力南北走向的试验地次的产量比较试验，欲在一块土壤肥力南北走向的试验地进行，如何合理安排小区。进行，如何合理安排小区。土土壤壤肥肥力力梯梯度度方方向向肥肥瘦瘦区组区组1 1区组区组2 2区组区组3 3 A C D E B F F A E D C B D B E A F C现在学习的是第19页，共25页*三者关系：重复是是基本、随机排列最重要，三者关系：

18、重复是是基本、随机排列最重要，要做好田要做好田间试验间试验必必须贯彻须贯彻三原三原则则。重重 复复随随 机机局部控制局部控制无偏的无偏的试验试验误误差估差估计计降低降低试验误试验误差差图图2.2 2.2 田田间试验设计间试验设计三个基本原三个基本原则则的关系和作用的关系和作用现在学习的是第20页，共25页 试验程序可分为初级试验阶段、高级试验阶段和生产性试验阶段,它意味着由浅入深,由试验逐步到推广的几个阶段。第三节第三节 试验设计的程序与试验计划的制定试验设计的程序与试验计划的制定一、试验设计的程序一、试验设计的程序 初级试验阶段是对某些品种或处理进行探索性试验，其特点是品种或处理数多，小区参

19、试株数少，重复次数也少。主要有对照试验、比较试验、筛选试验等，其目的是在众多的因素中明确关键因素或优良水平。由于初级试验设计粗放、重复次数少，因此试验误差较大，精度不高，而只是探索其优劣趋势而已。1初级试验阶段 现在学习的是第21页，共25页 高级试验阶段是经初级试验后筛选出来的品系或处理继续进行的比较精密的一种试验，这一阶段主要是多因子的析因试验和优化试验，以深入分析主要因子的效应、交互作用以及寻找最佳的试验措施。2高级试验阶段 3生产性试验阶段 生产性试验是试验到大面积生产的过渡，是高级试验的继续和补充，是扩大试验规模，增加试验代表性的重要途径。通过生产上广泛的小规模试验，多点重复，反复验

20、证，就能更有把握地推广试验结果，直接用于指导生产。现在学习的是第22页，共25页 在开始试验之前要提出所研究的问题,确定研究的对象和目标.二、试验方案的制定与实施二、试验方案的制定与实施 提出问题之后,接着要了解各种因子对试验结果的影响,分析因子的主次轻重,从中挑选出试验的关键因子与水平.要确定试验的总次数，首先要明确试验中必须包括哪些水平组合，其次要考虑试验所处环境因素的影响，最后要兼顾试验材料、人力、试验时间的长短等诸多因素。1明确试验目的与任务明确试验目的与任务2确定试验因子与水平确定试验因子与水平3确定试验的总次数确定试验的总次数现在学习的是第23页，共25页 要根据试验目的、试验的条件、试验的环境等因素来决定采用什么样的试验设计方法进行试验,同时要明确试验按怎么样的顺序进行,采用怎样随机化的方法,在进行试验时要严格监控使试验计划的要求得到实现,并准确记录试验的结果.4挑选试验设计 5分析试验结果 在分析试验结果之前，有时需要对试验数据作适当的整理.统计分析之后，要对分析的结果作出科学而又符合实际的解释，写出试验报告并提出建议。现在学习的是第24页，共25页现在学习的是第25页，共25页