田间试验的设计与实施20132.pptx

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1、会计学1田间试验的设计与实施田间试验的设计与实施201322Reviewn n什么是田间试验设计？n n概念概念n n按照试验的目要求和试验地的具体条件，将各个处按照试验的目要求和试验地的具体条件，将各个处理的试验小区在试验地上进行最合理的设置和排列理的试验小区在试验地上进行最合理的设置和排列n n手段手段n n重复、随机排列、局部控制重复、随机排列、局部控制n n目的目的n n减少、排除非试验因子的干扰，提高田间试验的精减少、排除非试验因子的干扰，提高田间试验的精确度确度第1页/共42页3Reviewn n处理与小区有何联系？处理与小区有何联系？n n小区是实施处理（组合）的场所小区是实施处

2、理（组合）的场所n n控制土壤差异的小区技术有哪些？控制土壤差异的小区技术有哪些？n n小区面积、形状、对照、保护行、重复、随机排列等小区面积、形状、对照、保护行、重复、随机排列等n n处理、重复、区组有何内在联系？处理、重复、区组有何内在联系？n n区组包含一次重复内的全部处理（完全区组）区组包含一次重复内的全部处理（完全区组）n n区组等于重复次数（完全区组）区组等于重复次数（完全区组）第2页/共42页42.5 常用的田间试验设计常用的田间试验设计 常用的田间试验设计常用的田间试验设计顺序排列的试验设计顺序排列的试验设计随机排列的试验设计随机排列的试验设计第3页/共42页52.5 常用的田

3、间试验设计常用的田间试验设计 顺序排列的试验设计顺序排列的试验设计对比法设计对比法设计Contrast design间比法设计间比法设计Interval contrast design第4页/共42页62.5 常用的田间试验设计常用的田间试验设计 n n对比法设计(contrast design)n n特点是每一供试品种均直接排列特点是每一供试品种均直接排列于对照区旁边，使每一小区可与于对照区旁边，使每一小区可与其邻旁的对照区直接比较其邻旁的对照区直接比较1CK23CK45CK67CK87CK81CK23CK45CK65CK67CK81CK23CK4 8个品种3次重复对比排列(阶梯式)第5页/

4、共42页72.5 常用的田间试验设计常用的田间试验设计 n n对比法设计(contrast design)n n优点优点n n相临对照，精确度较高相临对照，精确度较高n n直观性强，便于比较直观性强，便于比较n n方法简单，易于掌握方法简单，易于掌握n n缺点：缺点：n n对照过多，占地过多对照过多，占地过多n n相临对照，竞争误差相临对照，竞争误差n n不能进行试验误差的无偏估计，不不能进行试验误差的无偏估计，不适于统计分析适于统计分析第6页/共42页82.5 常用的田间试验设计常用的田间试验设计 n n对比法设计(contrast design)：这种设计常用于少数品种的比较试验及示范试验

5、1 CK 23 CK 45 CK 61 CK 23 CK 45 CK 67 CK1CK 34 CK 56 CK 72CK第7页/共42页1 CK 23 CK 41 CK 23 CK 41 CK 23 CK 4GGGGIIIIII单排式（三次重复）单排式（三次重复）1 CK 23 CK 45 CK 61 CK 23 CK 45 CK 6GGGG6 CK 54 CK 32 CK 16 CK 54 CK 32 CK 1IIIIVIII逆向双排式（四次重复）逆向双排式（四次重复）第8页/共42页102.5 常用的田间试验设计常用的田间试验设计n n间比法设计(interval contrast des

6、ign)n n在试验地上，排列的第一个小区和末尾的小区在试验地上，排列的第一个小区和末尾的小区一定是对照区一定是对照区(CK)(CK)n n每二对照区之间排列相同数目的处理小区，通每二对照区之间排列相同数目的处理小区，通常是常是4 4或或9 9个，重复个，重复2 24 4次次第9页/共42页11IIICK 1 2 3 4 CK 5 6 7CK89 10 11 12CKGGGGCK12 11 10 9 CK 8 7 6CK54 3 2 1 CK逆向双排式（二逆向双排式（二 次重复）次重复）间比法设计间比法设计第10页/共42页122.5 常用的田间试验设计常用的田间试验设计n n顺序排列的试验设

7、计n n试验实施方便、简单试验实施方便、简单n n常用在处理数量大、精确度要求不高、不需要常用在处理数量大、精确度要求不高、不需要做早期推论的早期试验或预备试验做早期推论的早期试验或预备试验n n引种试验引种试验n n杂种自交分离后代的早期选择等。杂种自交分离后代的早期选择等。第11页/共42页13随机排列的试验设计随机排列的试验设计n n完全随机设计(completely random design)n n将各处理随机分配到各个试验单元将各处理随机分配到各个试验单元(或小区或小区)中中n nNN个处理，个处理，k k次重复，随机分配到次重复，随机分配到nknk个试验小区个试验小区中去中去第1

8、2页/共42页14完全随机设计完全随机设计 1 23 4 5678910111213141516GGGGn n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(用水用水)在内，共在内，共4 4个处理，若用盆栽试验每盆小麦为一个单元，每处理用个处理，若用盆栽试验每盆小麦为一个单元，每处理用4 4盆，盆，共共1616盆盆第13页/共42页15完全随机设计完全随机设计n n没有采用局部控制，在土壤肥力差异大时，增没有采用局部控制，在土壤肥力差异大时，增加了试验误差加了试验误差n n适合在土壤肥力均匀，小区在适合在土壤

9、肥力均匀，小区在2020个左右的试验个左右的试验n n适合于实验室、温室和食用菌等试验适合于实验室、温室和食用菌等试验第14页/共42页162.5 常用的田间试验设计常用的田间试验设计n n随机区组设计(randomized blocks design)n n采用采用“局部控制局部控制”的原则的原则n n将试验地按肥力程度划分为等于重复次数的区将试验地按肥力程度划分为等于重复次数的区组，一区组亦即一重复组，一区组亦即一重复n n区组内各处理都独立地随机排列。区组内各处理都独立地随机排列。第15页/共42页742113173685487321645248875665328个品种个品种4 4个重复

10、的随机区组排列个重复的随机区组排列 肥力梯度 高高低低第16页/共42页1,2施肥1,3品种水平因素试验方案：A1B1,A1B2,A2B1,A2B2,A3B1,A3B2A3B1A1B1A2B2A1B2A2B1A3B2A1B2A2B2A2B1A3B1A3B2A1B1A3B2A1B2A3B1A2B1A1B1A2B2例，试验因素水平表非非试试验验因因子子差差异异第17页/共42页19随机区组设计的主要优点：随机区组设计的主要优点：随机区组设计的主要优点：随机区组设计的主要优点：n n设计简单，容易掌握；设计简单，容易掌握；n n伸缩性强，应用广泛，单因子试验和多因子试伸缩性强，应用广泛，单因子试验和

11、多因子试验均可采用；验均可采用；n n符合试验设计的三条基本原则，能提供无偏的符合试验设计的三条基本原则，能提供无偏的误差估计，并能有效地减少单向土壤肥力差异误差估计，并能有效地减少单向土壤肥力差异的影响，降低试验误差，提高试验的精确度；的影响，降低试验误差，提高试验的精确度；n n对试验地的地形要求不严，平地或山地均可采对试验地的地形要求不严，平地或山地均可采用，必要时不同区组可分散设置在不同地段上用，必要时不同区组可分散设置在不同地段上第18页/共42页20随机区组设计的主要缺点随机区组设计的主要缺点随机区组设计的主要缺点随机区组设计的主要缺点n n不允许处理数太多，如果处理数目不允许处理

12、数太多，如果处理数目k k过大，区组过大，区组内的环境变异就会增加，于是区组就会丧失局内的环境变异就会增加，于是区组就会丧失局部控制的功；部控制的功；n n只能控制一个方向的土壤差异，试验精确度没只能控制一个方向的土壤差异，试验精确度没有拉丁方设计高有拉丁方设计高第19页/共42页21拉丁方设计拉丁方设计n n每一个处理在纵横每一个处理在纵横两个方向排列为区两个方向排列为区组，且出现的次数组，且出现的次数相等（一般相等（一般1 1次）次）n n处理数、重复数，处理数、重复数，直行数和横行数均直行数和横行数均相同相同n n比随机区组多一个比随机区组多一个方向进行局部控制方向进行局部控制54321

13、54321DCBAECBAEDBAEDCAEDCBEDCBA55拉丁方拉丁方第20页/共42页22拉丁方设计拉丁方设计n n标准方n n第一直行和第一横行均为顺序排列的拉丁方第一直行和第一横行均为顺序排列的拉丁方n n将每个标准方的横行和直行进行调换，可以化将每个标准方的横行和直行进行调换，可以化出许多不同的拉丁方出许多不同的拉丁方第21页/共42页23拉丁方设计拉丁方设计n n标准方的变换n n根据处理数根据处理数 k k 查表或写出一个查表或写出一个标准方标准方n n对标准方进行随机排列对标准方进行随机排列n n在行随机的基础上，再进行列向的随机排列在行随机的基础上，再进行列向的随机排列第

14、22页/共42页24拉丁方设计拉丁方设计n n例如，5 处理（1、2、3、4、5）（k5）试验n n首先选择首先选择5555的标准方（的标准方（p25p25，表，表2.12.1）12345A B C D E1B A E C D 2C D A E B 3D E B A C 4E C D B A 5取随机数字，去掉取随机数字，去掉0和和5的的数字，假设为数字，假设为4、1、5、3、2，为横行随机，则标准，为横行随机，则标准拉丁方变为：拉丁方变为：12345DEBAC4ABCDE1ECDBA5CDAEB3BAECD2第23页/共42页55 Latin Square第24页/共42页烟叶毒素病不同毒素

15、浓度诱病试验，由于不同植株和同烟叶毒素病不同毒素浓度诱病试验，由于不同植株和同一植株上不同部位的叶片（老、嫩）对毒素病的抵抗力一植株上不同部位的叶片（老、嫩）对毒素病的抵抗力有所不同，产生两种实验误差，针对这两种实验误差采有所不同，产生两种实验误差，针对这两种实验误差采用拉丁方设计，如下图所示：用拉丁方设计，如下图所示：第25页/共42页27拉丁方设计拉丁方设计n n优点优点n n可以从两个方向控制土壤肥力差异，精确度较高可以从两个方向控制土壤肥力差异，精确度较高n n通常用于单因子试验，也可以用于试验因子或水平不多的复因子试验通常用于单因子试验，也可以用于试验因子或水平不多的复因子试验n n

16、缺点缺点n n重复数必等于处理数，灵活性不强。处理少时重复数必等于处理数，灵活性不强。处理少时,精确度降低精确度降低n n要求土地平整，具有或接近正方形，缺乏随机区组设计具有的灵活性。要求土地平整，具有或接近正方形，缺乏随机区组设计具有的灵活性。第26页/共42页28裂区设计裂区设计(split-plot design)n n在多因素试验中,处理组合数较多而又有一些特殊要求时，往往采用裂区设计n n主区主区(main plot)(main plot)n n按主处理所划分的小区称为主区，亦称整区按主处理所划分的小区称为主区，亦称整区n n副区副区n n主区内按各副处理所划分的小区称为副区，亦称裂

17、主区内按各副处理所划分的小区称为副区，亦称裂区区(split-plot)(split-plot)。第27页/共42页高 低 中低 中 高高 中 低例如：例如：6个品种个品种16，有，有3种施肥量种施肥量（高、中、低），（高、中、低），3次重复的裂区设计为：次重复的裂区设计为：第28页/共42页30裂区设计裂区设计(split-plot design)n n裂区设计的设计要点裂区设计的设计要点n n在每个区组内，先按在每个区组内，先按主处理主处理主处理主处理水平数划分小区水平数划分小区主区，将主处理的各水主区，将主处理的各水平随机排列于各主区之中平随机排列于各主区之中n n然后分别在每一主区中按

18、然后分别在每一主区中按副处理副处理副处理副处理的水平数划分小区的水平数划分小区副区，将副处理副区，将副处理的各水平随机排列于各副区中的各水平随机排列于各副区中n n每一区组内的各主处理和每一主区中的各副处理的随机排列都是独立进每一区组内的各主处理和每一主区中的各副处理的随机排列都是独立进行的行的n n同一区组各小区之间的非处理条件应一致，区组之间允许有差异同一区组各小区之间的非处理条件应一致，区组之间允许有差异第29页/共42页例：如有例：如有6 6个品种，以个品种，以1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6表示，有表示，有3 3种施肥量，种施肥量，以高、中、低表示，重复以高、中、低表示

19、，重复3 3次，按裂区设计次，按裂区设计1 5 2 5 4 1 2 4 36 5 3 2 3 1 1 6 32 4 6 5 3 2 1 4 26 3 4 3 6 2 6 5 11 4 2 4 6 5 2 5 41 3 5 4 6 1 6 5 3高高低低中中低低中中高高高高中中低低施肥量与品种二因素试验的裂区设计（施肥量为主区，品种为副区；、代表重复）第30页/共42页32裂区设计裂区设计n n优点：优点：n n主处理分设在主区，副处理设在副区。副区之间比主区之间更为接近，主处理分设在主区，副处理设在副区。副区之间比主区之间更为接近，因此，统计分析时，可分别估计主区和副区的试验误差因此，统计分析

20、时，可分别估计主区和副区的试验误差n n副区的试验误差常小于主区的试验误差，即副区的比较比主区的比较更副区的试验误差常小于主区的试验误差，即副区的比较比主区的比较更为精确。为精确。n n缺点：缺点：n n试验设计、田间排列和统计分析复杂，容易出错试验设计、田间排列和统计分析复杂，容易出错第31页/共42页33裂区设计裂区设计n n以下情况可以考虑应用裂区设计n n一个因素的各处理比另一因素的处理可能需要一个因素的各处理比另一因素的处理可能需要更大的面积（如施肥、灌溉等）更大的面积（如施肥、灌溉等）n n试验中某一因素的主效比另一个因素的主效更试验中某一因素的主效比另一个因素的主效更为重要，且要

21、求更精确的比较为重要，且要求更精确的比较n n两个因素的交互作用比其主效是更为重要的研两个因素的交互作用比其主效是更为重要的研究对象，将要求更高精确度的因素作为副处理究对象，将要求更高精确度的因素作为副处理n n某一个因素效应比另一些因素的效应更大某一个因素效应比另一些因素的效应更大第32页/共42页34再裂区设计再裂区设计split-split plot designn n裂区设计若再引进第三个因素的试验，可以进一步做成再裂区裂区设计若再引进第三个因素的试验，可以进一步做成再裂区n n即在裂区内再划分为更小单位的小区，称为即在裂区内再划分为更小单位的小区，称为再裂区再裂区（splitspli

22、tsplit plot split plot）n n然后将第三个因素的各个处理随机排列于再裂区内，这种设计称为然后将第三个因素的各个处理随机排列于再裂区内，这种设计称为再裂再裂区设计区设计（SSP design SSP design）。）。第33页/共42页35再裂区设计再裂区设计n n例：n n3 3种肥料（主区）用量种肥料（主区）用量A1A1、A2A2、A3A3，重复，重复3 3次次n n4 4个园艺品种（副区）个园艺品种（副区）B1B1，B2B2，B3B3和和B4B4n n2 2种种植密度（副副区）种种植密度（副副区）C1C1，C2C2n n进行再裂区试验设计进行再裂区试验设计第34页/

23、共42页B2C1B2C2B4C2B4C1B3C2B3C1B1C1B1C2B3C1B3C2B2C2B2C1B4C2B4C1B1C1B1C2B2C2B2C1B1C2B1C1B3C1B3C2B4C2B4C1A1A1A2A2A1A1A3A3A3A3A2A2A1A1A3A3A2A2第35页/共42页37条区设计条区设计strip-blocks designstrip-blocks designn n是裂区设计的一种衍生设计是裂区设计的一种衍生设计n n如果在所研究的两个因素都需要较大的小区面如果在所研究的两个因素都需要较大的小区面积，且便于管理和观察记载，积，且便于管理和观察记载，n n可以将每个区组先

24、划成若干个纵向长条形小区，安可以将每个区组先划成若干个纵向长条形小区，安排第一个因素的各个处理排第一个因素的各个处理n n再将各区组划分为若干横向长条形小区，安排第二再将各区组划分为若干横向长条形小区，安排第二个的各个处理，这种设计方式称为条区设计。个的各个处理，这种设计方式称为条区设计。第36页/共42页 假定第一因素假定第一因素(A因素因素)有有4个处理，第二因素个处理，第二因素(B因素因素)有有3个个处理，其处理，其3个重复的条区设计如图个重复的条区设计如图2.14所示。所示。A3A1A4A2A4A3A1A 2A1A3A2A4B3B2B3B1B3B1B2B1B2A因素四个因素四个处理、理

25、、B因素三个因素三个处理的条区理的条区设计第37页/共42页39作业作业n n根据自己的阅历和专业知识背景设想几个适合用完全随机、随机根据自己的阅历和专业知识背景设想几个适合用完全随机、随机区组、拉丁方设计、裂区设计实施的试验。区组、拉丁方设计、裂区设计实施的试验。n n要求要求n n确定因素（至少确定因素（至少2 2因素）、水平因素）、水平n n说明试验实施的环境条件说明试验实施的环境条件n n画出完整的田间种植图画出完整的田间种植图n n说明你的理由说明你的理由第38页/共42页40SummaryErrorCharacteristicsResultsHow to minimize itRa

26、ndom errorRandom,occasional,Distribution in bell shapeDecreasing precision repeatSystematic errorA fixed tendency Decreasing accuracycontrolMistakes are not acceptable!第39页/共42页41Reviewn n试验设计的原则是什么，各原则之间有何关系？n n控制土壤差异的小区技术有哪些？n n小区面积、重复和误差有何联系？n n局部控制、区组和重复之间有何联系？第40页/共42页42Summaryn n老子老子道德经道德经 n n一生二、二生三，三生万物一生二、二生三，三生万物一生二、二生三，三生万物一生二、二生三，三生万物 误差误差误差误差系系统统差差误误随随机机误误差差随随机机重重 复复局部控制局部控制完全随机完全随机随机区组随机区组拉丁方拉丁方。第41页/共42页