任务1-2-制定试验方案(精)

12nxxS)(全国作物生产技术专业教学资源建设协作组《田间试验与分析》课程开发团队职业教育作物生产技术专业教学资源库《田间试验与分析》作物生产技术专业/教学资源库田间试验与分析《田间试验与分析》教学单元1设计与实施试验任务1-2制定试验方案《田间试验与分析》任务1-2制定试验方案【能力目标】能依据不同试验要求进行试验方案设计【学习内容】试验的种类；制定试验方案的要点及方法；《田间试验与分析》【学习性任务单】任务名称制定试验方案编号任务1-2学习目标〖知识目标〗常用试验方案设计要点和方法。〖能力目标〗能依据不同试验要求进行试验方案设计。阅读资料试验资料学习过程查阅资料→了解任务→资讯学习→完成任务→评价讨论与交流在网上或图书馆查阅一些试验资料，并简要描述每个试验的方案设计（处理设置）情况。作业根据当地生产中实际情况或由教师的指定一个试验目的，设计一个试验方案学习心得《田间试验与分析》问题：试验方案包括哪些内容？《田间试验与分析》7讨论与思考时间：25～30分钟在网上或图书馆查阅一些试验资料，并简要描述每个试验的方案设计（处理设置）情况。如何制订试验方案？试验方案包括哪些内容？《田间试验与分析》子任务1描述《田间试验与分析》子任务2描述《田间试验与分析》子任务3描述《田间试验与分析》资讯1-2-1试验方案设计要点资讯1-2-2试验方案设计案例资讯导航任务1-2制定试验方案小结与练习《田间试验与分析》资讯1-2-1试验方案设计要点试验方案概念：处理的总称；——设计试验方案，即设置试验的处理。制订试验方案是试验实施的前提和基础。一、确定试验因素二、正确划分各试验因素的水平三、确定适宜的处理数四、设置对照《田间试验与分析》13确定试验因素——明确试验目的试验要解决什么问题？如何解决？能单因素绝不做复因素、能两因素绝不做三因素，要尽可能地把握住解决问题的关键——尽可能用最少的试验因素资讯1-2-1试验方案设计要点一、确定试验因素《田间试验与分析》14根据各试验因素的不同特点，可以把试验因素分为两类，即数量化因素与质量化因素。对不同的试验因素，划分不同水平的要求是不同的：资讯1-2-1试验方案设计要点二、正确划分各试验因素的水平《田间试验与分析》151．数量化因素的水平划分数量化因素是指因素水平可以用数量等级的形式来表现的因素，如在施肥技术中，施肥量、施用时期（用时间表示）等。在划分数量化因素水平时应注意：①水平的全距（范围）要符合生产实际并有一定的预见性；②水平的间距要适当且相等。③通常可不设置对照或以0水平为对照。资讯1-2-1试验方案设计要点二、正确划分各试验因素的水平《田间试验与分析》0123456图2-1不同水平间距效果图水平处理效应理论最佳水平值实际最佳水平值实际最佳水平值实际最佳水平值过大间距，容易丢失最佳处理间距过小，虽利于寻找最佳处理效应，但易造成试验规模过大，不便于试验实施适宜的水平间距有利于用最少的处理数尽可能接近最佳水平《田间试验与分析》【案例】南校18号种植密度试验方案玉米种植密度（因素）在生产上一般为3000-5500株/亩。南校18号属半紧凑型品种，密度应在4000-5000株/亩（全距）。水平：4000、4100、4200、4300、……间距过小，不便操作，同时试验规模也会过大；水平：4000、5000，间距过大，容易丢失最佳处理。水平：4000、4300、4600、4900；或4000、4500、5000；较好《田间试验与分析》2．质量化因素的水平划分质量化因素是指因素水平不能够用数量等级的形式来表现的因素，如在施肥技术中的施肥种类、施用时期（用生育期表示）、施用方式等。在划分因素水平时，应该尽可能把最能反映该项技术水平的新成果、新技术列入因素水平中。质量化因素一般都需要设置对照。资讯1-2-1试验方案设计要点二、正确划分各试验因素的水平《田间试验与分析》案例：2006年全国北方春大豆中早熟组东部区试验计划《田间试验与分析》要根据不同试验的特点确定适宜的处理数。如田间小区试验，由于受到环境条件及试验地面积的制约，处理数不宜太多；而对于较容易控制环境影响的室内试验，则可以适当安排多一些处理。资讯1-2-1试验方案设计要点三、确定适宜的处理数《田间试验与分析》21栽培、植保试验：4～6个处理；品种试验：不超过15个品种（处理）；复因素试验：一般2～3个因素、最好不超过20个处理。室内试验最好不超过30个处理。资讯1-2-1试验方案设计要点三、确定适宜的处理数《田间试验与分析》22对照——CK一般应以生产上推广应用面积较大的常规技术、成果作为CK。肥料试验或药效试验中，常需增设不施肥或不喷药剂的处理(0水平)作为空白对照；一个试验中通常只有一个对照，有时为了适应某种要求，可设两个对照。资讯1-2-1试验方案设计要点四、正确设置对照返回资讯目录《田间试验与分析》23资讯1-2-2试验方案设计案例按试验因素多少试验方案设计可分为：一、单因素试验方案设计二、复因素试验方案设计三、部分实施的复因素试验方案设计《田间试验与分析》24资讯1-2-2试验方案设计案例单因素试验方案一般由试验因素的若干水平加上适当对照处理即可，其设计目的是要确定该试验因素的最佳水平。单因素试验中：处理=水平一、单因素试验方案设计《田间试验与分析》25【案例】了解氮肥施用量对水稻免耕抛秧栽培的影响。【分析】可设计一个单因素试验。根据水稻栽培学原理，氮肥施用量全距大约为0～250kg纯N/hm2，间距以30～75kg纯N/hm2为宜，以0水平即氮肥用量0kg纯N/hm2作对照。设间距为45kg纯N/hm2，处理的设计安排如下（表2-1）：《田间试验与分析》26氮肥施用量对水稻免耕抛秧栽培影响的单因素试验方案处理(水平)编号1(CK)23456氮肥用量(kg纯N/hm2)04590135180225折合尿素用量(kg/hm2)098196293391489《田间试验与分析》27资讯1-2-2试验方案设计案例复因素试验方案是由两个或两个以上试验因素的不同水平相互配合构成水平组合，其设计目的一方面是要确定各试验因素的最佳水平，更重要的是了解不同因素间的相互作用，并从中选出最佳水平组合。复因素试验的一个处理即为一个水平组合，处理数为各因素水平数的乘积。二、复因素试验方案设计《田间试验与分析》28【案例】对某地甜玉米生产情况进行调查，发现影响甜玉米产量和品质的主要因素是种植密度与氮肥施用量，设计一个试验方案。【分析】可设计一个两因素试验。根据玉米栽培学原理和当地种植特点，种植密度设3水平、氮肥施用量设5水平。设密度全距为60000～75000株/hm2、间距为7500株/hm2；氮肥用量全距为0～400kg纯N/hm2、间距为100kg纯N/hm2。《田间试验与分析》甜玉米种植密度与氮肥施用量两个试验因素水平划分水平因素1：种植密度水平因素2：氮肥用量编号种植密度(株/hm2)行株距(cm×cm)编号施氮量(kg纯N/hm2)折合尿素用量(kg/hm2)16000070.0×23.8100210021726750070.0×21.23200435430065237500070.0×19.05400870对两个因素的各水平进行组合，得到：3×5=15个水平组合即15个处理。《田间试验与分析》甜玉米种植密度与氮肥施用量的两因素试验方案30400300200100075000750007500075000750001514131211400300200100067500675006750067500675001098764003002001000600006000060000600006000054321氮肥用量(kg纯N/hm2)种植密度(株/hm2)处理号《田间试验与分析》31资讯1-2-2试验方案设计案例复因素试验方案的优点是因素水平能均衡搭配，能全面了解因素间的互作。但如果试验因素过多、水平划分太细，试验规模将迅速扩大，往往难以全面实施复因素试验方案。假设某试验有10个试验因素，每个因素有2个水平，共有个处理210二、复因素试验方案设计《田间试验与分析》32资讯1-2-2试验方案设计案例因此，复因素试验的因素不宜超过3个，每个因素的水平不宜超过5个，处理数最好控制在20个以内。二、复因素试验方案设计《田间试验与分析》33资讯1-2-2试验方案设计案例由复因素试验方案的一部分处理构成的试验方案，称为不完全实施的复因素试验方案。不完全实施方案可采用正交设计、正交回归设计、旋转回归设计、最优设计等设计方法来制订。下面以正交设计为例介绍不完全实施的复因素试验方案的制订：三、部分实施的复因素试验方案设计《田间试验与分析》34资讯1-2-2试验方案设计案例正交试验是借助正交表进行的一种均衡的不完全实施的复因素试验方案。当试验需要研究的因素较多时，采用正交设计既可减少处理数，又能保持试验方案的均衡性，同时还可通过对正交试验结果的分析了解全面试验的情况，找出各因素的最优的水平组合。三、部分实施的复因素试验方案设计《田间试验与分析》35资讯1-2-2试验方案设计案例正交表是正交试验方案设计的基本工具，它是根据均衡分布的思想，运用组合数学理论构造的一种数学表格。它主要由三部分构成。通常用Lk（mp）表示。其中L代表正交表；k为正交表的行数，表示该正交表规定的处理(水平组合)数；p为正交表的列数，表示最多可以安排的因素数目，或者最多可以考察的效应数目(包括主效和互作)；m表示每个因素(列)的水平数。三、部分实施的复因素试验方案设计《田间试验与分析》资讯1-2-2试验方案设计案例正交试验方案设计的基本步骤如下：（1）列出因素水平表。从影响试验指标的诸多因素中，通过因果分析筛选出需要考察的试验因素。试验因素确定后，应正确划分每个因素的水平，尽可能把水平值取在理想区域。一般以2～4个水平为宜，对主要考察的试验因素，可以多取水平，但最好不超过6个水平。三、部分实施的复因素试验方案设计《田间试验与分析》37资讯1-2-2试验方案设计案例（2）选择合适的正交表。正交表的选择是高效、合理设计正交试验方案的关键。k值太小，试验因素可能安排不下；k值过大，处理数增多，操作难度大、试验效率不高。正交表选择的原则是在能够安排试验因素和交互作用的前提下，尽可能选用较小的正交表，以减少处理数。试验因素（包括交互作用）的个数不能大于正交表的列数，水平数应等于正交表中的水平数。三、部分实施的复因素试验方案设计《田间试验与分析》38资讯1-2-2试验方案设计案例（3）表头设计。表头设计就是指将试验因素和交互作用合理地安排到所选正交表的各列中去的过程。若试验因素间无交互作用，各因素可以任意安排；若要考察因素间的交互作用，各因素应按相应的正交表中交互作用列表来进行安排，以防止设计“混杂”。三、部分实施的复因素试验方案设计《田间试验与分析》39资讯1-2-2试验方案设计案例（4）编制试验方案，按方案进行试验并记录试验结果。根据因素水平表、正交表及其表头设计编制试验方案，并根据各处理内容实施试验，记录试验结果。三、部分实施的复因素试验方案设计《田间试验与分析》40资讯1-2-2试验方案设计案例【案例】为了明确某植物组织培养中继代增殖培养基的最佳配方，拟考察细胞分裂素（6-BA）、生长素（NAA）和蔗糖的浓度等3个因素（每个因素均分3水平，即m=3）对增殖培养的影响。〖分析〗若实施完全试验方案，则有3×3×3=27个处理。由于试验的主要目的是考察这三个因素的效应与筛选最佳水平组合，为简化试验，可采用L9（34）正交表进行试验方案设计。其方法步骤如下：三、部分实施的复因素试验方案设计《田间试验与分析》根据专业知识分析列出各因素的水平并进行表头设计继代增殖培养基配方的因素水平表水平编号因素6-BA浓度（mg/L）NAA浓度（mg/L）蔗糖浓度（g/L）10.50.052021.50.103032