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第二章田间试验的设计与实施田间试验的特点和要求田间试验的误差与土壤差异田间试验设计的原则控制土壤差异的小区技术常用的田间试验设计第一节田间试验的特点和要求1、田间试验的研究对象和材料是生物体本身,由农作物或其他生物体本身的反应来直接检测试验的效果,这是田间试验的重要特点2、田间试验是在开放的自然条件下进行的，因而田间试验的环境条件存在着导致试验产生试验误差二、田间试验的基本要求1、试验目的要明确2、试验条件要有代表性3、试验结果要可靠4、试验结果具有重演性一、田间试验的特点第二节田间试验的误差与土壤差异一、田间试验的误差（一）试验误差1、定义：试验误差：由于偶然性因素或其它不可控制的环境条件造成的观测值偏离处理真值的部分。2、试验误差的分类（1）系统误差：在一次试验中某个处理或某几个处理的观测值重复定向出现偏高或偏低的现象。影响试验的准确性，可以消除。（2）偶然误差：偶然性的找不出确切原因的误差。影响试验的精确性，只能降低，不能消除。3、试验误差的衡量（1）准确性：观察值与其理论真值的符合程度。（2）精确性：试验中同一性状重复观察值间的符合程度。（二）田间试验的误差来源1.试验材料固有的差异2.试验时农事操作和管理技术的不一致所引起的差异3.进行试验时外界条件的差异（三）控制田间试验误差的途径1.选择同质一致的试验材料2.改进操作和管理技术，使之标准化3.控制引起差异的外界主要因素田间试验过程中引起差异外界因素主要是土壤差异造成的，通常采用以下三种措施来降低由于土壤差异引起的试验误差(1)选择肥力均匀的试验地(2)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二、试验地的土壤肥力差异二)土壤肥力差异的产生1、土壤在形成过程中造成的差异2、土壤利用过程中造成的土壤肥力差异三）土壤肥力差异的种类1、趋向式肥力差异2、斑块式肥力差异四）减少土壤差异的措施1、均地播种或绿肥掩青2、试验地轮换使用一)土壤肥力差异的测定测定方法：空白试验高低三、试验地的选择1、要有代表性，能够代表将来准备推广试验结果地区的自然条件和生产条件。2、土壤肥力均匀，地势平坦。3、位置适当，避开树木、高在建筑物、交通要道、容易受人畜禽糟蹋的地方。第三节田间试验设计的原则一、重复原则(replication)试验中同一处理种植的小区数即为重复次数2、重复的作用（1）估计试验误差（2）降低试验误差，提高试验精确度（3）估计处理效应3、重复次数的确定田间试验：3-4次为宜实验室实验：5-6次为宜1、定义：二、随机排列原则是指一个处理或处理组合被安排在哪一个试验小区靠随机方法确定，而不受人的主观影响2、随机排列的作用（1）避免系统误差（2）与重复相结合可以进行试验误差无偏估值3、随机排列的方法（1）随机数字表法（2）抽签法1、定义：（3）计算机或计算器三、局部控制原则指分范围分地段控制非处理因素，使这些非处理因素对处理的影响能够最大限度趋向一致将试验地划分成等于重复数的区组，各处理在一个区组内只出现一次，区组内的小区数等于处理数划分区组时应使区组的长边应与肥力梯度垂直，小区的长边应与肥力梯度平行可有效降低试验误差，提高试验准确性1、定义：2、局部控制方法：3、局部控制的作用高低注意：第四节控制土壤差异的小区技术一、试验小区的面积1、试验小区（experimentalplot）：在田间试验中，安排一个处理的小块地段称试验小区，简称小区(plot)2、小区面积与试验误差的关系CV小区面积试验误差随着小区面积的增加而减小，但面积增加到一定程度误差减少的幅度变小，因此，小区面积不能无限增大。二、小区的形状是指小区长度与宽度的比例长方形小区、正方形小区3-10:1长方形小区正方形小区1、小区的形状：2、小区的种类：3、长方形小区的长宽比：三、重复次数ACKBCCKD试验次数的确定依据：试验次数多少根据试验所要求的精确度、试验地土壤差异大小、试验材料如种子的数量、试验地面积、小区大小等具体情况而定。一般情况下田间试验重复3-4次四、对照区的设置对照是处理的比较标准，以CK表示1、设置对照的目的（1）衡量处理的优劣（2）估计和矫正试验单位的差异2、设置对照的方法（1）顺序式（2）随机式DCKCBCKA对照顺序排列CECKADBDCAEBCK对照随机排列五、保护行的设置1、设置保护行的目的（1）保护试验材料免受人畜损害（2）减少边际效应的影响2、设置保护行原则（1）保护行需设置4行以上，太少达不到预期目的（2）成熟期应早于处理，这样保护行可提前收获，减少混杂，同时也可减少鸟类危害六、区组的排列1、定义：指安排全部处理小区的相对同质的一块土地2、区组排列的原则：同一区组内土壤肥力尽可能相对一致，区组间土壤肥力可以有差异3、区组的排列方式：可排成一排也可排成两排或多排，这要依据试验地的地形及肥力差异情况而定第五节常用的田间试验设计一、顺序排列的试验设计一）对比试验设计二）间比试验设计二、随机排列的试验设计一）完全随机试验设计二）随机区组试验设计三）裂区试验设计一、顺序排列的试验设计（一)对比法设计(contrastdesign)1、设计特点：每一供试处理的小区均直接按某种顺序排列于对照区的旁边，即每隔两个处理小区有一对照区，重复间的小区排列有阶梯式和逆向式两种排列方法现有6个小麦品种进行预试试验，我们依据株高进行编号为1、2、3、4、5、6、对照为CK案例：41ck23ck54ck6保护行保护行保护行保护行5ckckck6123走道保护行保护行保护行保护行1ck23ck54ck66ckckck54321走道2、对比试验设计优缺点每一处理均于对照相邻，这样易于观察比较，且精确度高，设计简单缺点：（1）CK的小区太多，增加了土地使用面积（2）处理的排列不随机，没有满足田间试验的随机原则，所以不能正确地估计出试验误差，从而无法应用统计分析进行显著性测验3、应用范围：多应用于少数品种的预试比较试验和生产示范试验（二)间比法设计(intervalcontrastdesign)1、设计特点：首尾两个小区为CK，每两个CK之间排列数目相同的处理小区（4个或9个）；若不能将所有处理安排在同一条地块上，需设置额外对照（EXCK），不同重复的排列可用逆向式或阶梯式案例：现有8个玉米品种作预试试验，对照品种为郑单958，采用间比试验设计分析：按品种的生育期对品种进行编号，分别用1、2、3、4、5、6、7、8表示对照用CK表示优点：2、对比试验设计的优缺点优点：设计简单，相对于对比法可容纳更多的处理缺点：没有满足田间试验设计的随机原则，无法正确地估计试验误差3、应用范围：主要用于育种的前期阶段，材料较多而精确度要求相对较低，如鉴定圃CK12345678CKCK保护行保护行CK87654321CKCK保护行保护行走道走道间比试验田间种植图二、随机排列的试验设计（一)完全随机设计(completelyrandomdesign)1、设计特点：划分小区，小区数=处理数（或处理组合）ⅹ重复数，把处理或处理组合随机地安排在试验小区内案例：现有A、B、D、C、E5个小麦品种进行产量比较试验，重复3次（2）给每品种进行编号：A（1）,A（2）,A（3）,B（4）,B（5）,B（6）,C（7）C（8）,C（9）,D（10）,D（11）,D（12），E（13）,E（14）,E（15）（3）采用随机数字表法或摸球法产生随机数字（1）划分小区：小区数=5X3=15案例分析：AAABBBCCCDDDEEE9511513147832101211642、完全随机试验设计的优缺点优点：完全随机设计中各处理或处理组合的重复数可以相等，也可以不等，方便灵活缺点：由于没有设置区组，所以就没有局部控制，不能效地控制试验误差3、完全随机试验设计的应用范围：此种设计适用于各试验单位的性质各试验条件均匀一致的试验中，如：盆栽试验，室内实验（二）随机区组试验设计现有一试验：有A、B、C、D、E5个小麦新品种，需比较它们在产量上是否存在显著差异，重复3次，试验地具有趋向式肥力差异，试采用合适的田间试验设计案例：1、设计步骤：（1）划分区组：区组的个数等于重复次数，区组长边走向与肥力变化方向垂直（2）划分小区：小区数等于处理数，小区的长边与肥力变化方向平行（3）随机排列：所有处理分别在每一区组内随机排列EBDACEBDACDCABE保护行保护行保护行保护行保护行保护行走道走道高低保护行保护行河南省小麦区域试验随机区组试验设计保护行处理区组走道2、随机区组试验设计的优点（1）设计简单，易于掌握；（2）富有弹性，可适用于单因素、多因素试验；（3）可以控制单向肥力差异引起的试验误差；（4）该试验设计采用了田间试验设计的三个原则（5）对试验地的性状要求不太严格，必要时不同区组可以设置在不同地段上。3、随机区组试验设计的缺点（1）处理数不宜过多，一般不超过20个；（2）不能控制双向土壤差异。4、随机区组试验设计的适用范围对试验精确度要求较高，处理数在15个左右的单因素和多因素试验均适用。（三)裂区试验设计(split-plotdesign)1、裂区试验设计的步骤把试验地划分成区组，区组数等于重复数，区组之间设置走道，区组两端及四周设置保护行在每一区组内划分主区，主区等于主处理数；在每一主区内划分副区，副区等于副处理数主处理在每一区组内的主区内随机排列，副处理在每一主区内的副区内随机排列注意：在裂区设计中由于副区之间的试验条件比主区之间更为接近，因此，副区的试验误差小于主区的试验误差，所以我们常把研究因素中比较重要的那个因素放在副区内称为副处理。案例：为研究小麦新品种豫农202的高产栽培措施，现设置一试验，其中密度设置3个水平分别为A1、A2、A3灌水量设置3个水平，分别为B1、B2、B3，要求重复3次，试设计一个合理的田间试验（1）划分区组：（2）划分主区和副区：（3）随机排列主处理和副处理：案例分析：本试验中灌水对周围影响较大，为减少因此而造成的试验误差需设置较大小区面积，所以应采用裂区试验设计，把灌水的各处理放在主区内，把密度的各处理放在副区内第一步：划分3个区组，区组之间设置走道，并在区组两端及四周设置走道和保护行第二步：因为主处理有3个，所以在每个区组内划分3个主区第三步：因为有3个副处理，所以在每一主区内划分3个副区第四步：主处理在每一重复的主区内随机排列，副处理在每一主区内的副内随排列高低B3B1B2B3B2B1B1B2B3A2A1A3A1A3A2A2A3A1A2A3A1A2A3A1A1A3A2A3A1A2A1A2A3A2A3A1走道走道保护行保护行保护行保护行保护行保护行保护行保护行2、裂区试验设计的优缺点优点：（1）当二因素试验中有一个因素的处理要求比另一个因素的处理更精确时，此设计可满足（2）满足田间试验设计的三个基本原则，能够较为精确地估计出试验差缺点：设计比较复杂3、裂区试验设计的应用范围（1）二因素试验中若一个因素比另一个因素需要更大的面积时，应采用裂区试验设计（2）若一个因素的处理要求比另一个因素的处理更精确时，宜采用裂区试验设计（3）若一个因素较另一个因素的效应更大时，应采用裂区试验设计（4）在单因素随机区组试验的基础上再增加一个试验因素时，可采用裂区设计本章小结重点掌握内容1、两个概念：试验误差，系统误差2、田间试验误差的来源及其控制措施3、土壤肥力差异的测验方法，土壤肥力差异的表现形式4、田间试验设计的原则及其作用5、常用的5种田间试验设计方法思考题1、采取哪些综合措施可以有效降低田间试验误差和消除系统误差？2、针对不同的试验如何选择合理的田间试验设计，依据是什么？作业：P34页，2.6；2.7