第一章_田间试验方法.

第一章田间试验第一节田间试验概述第二节试验误差及其控制途径第三节田间试验方案第四节常用的田间试验设计方法第五节田间试验的实施步骤第六节田间试验的抽样方法本章主要内容和难点常用田间试验术语;试验误差的概念及其特点,与精确度和准确度的关系;试验误差的来源及控制途径;试验方案,怎样制定试验方案;常用的田间试验设计方法及特点,试验设计的三个基本原则;怎样抽样才能使样本对总体具有很好的代表性;本章难点:试验误差概念,重复、随机、局部控制在试验设计中的运用以及怎样控制试验误差。第一节一、田间试验的意义、任务与要求二、田间试验的特点三、田间试验常用术语一、田间试验的意义、任务与要求田间试验(fieldexperiment)是指在田间土壤、自然气候等环境条件下栽培作物，并进行与作物有关的各种科学研究的试验。农业科学试验形式多种多样，除田间试验外，还实验室试验、温室试验等。（一）意义在非常接近大田生产条件下，对新成果、新技术进行田间试验，以明确其是否增产显著，是否具有推广应用前景。因此，田间试验在解决农业生产实际问题中占有重要的和不可替代的地位。因此，田间试验是农业科学研究的主要形式，是验证新成果或新技术的必要手段，是大田推广的准备阶段，是联系农业科学理论与生产实践的桥梁。（二）任务1、促进农业生产和农业科学向前发展。2、担负着农业科学研究与生产实践相结合的任务。3、研究各项新技术、新品种及推广应用前景，使其尽快转化为生产力。(三)田间试验的基本要求：1.试验目的要明确(objective)提出的试验项目要有明确目的;对试验预期结果和作用要心中有数;立项要有发展的观点和以生产为本的观点。2.要有代表性(representative)和先进性包括生物学和自然条件、农业生产条件两方面的代表性。代表性既要考虑当前情况又要预见未来发展。3.试验结果要正确一是避免人为错误;二是降低试验误差，提高试验的准确度(accuracy)和精确度(precision)。准确度是指试验中某一性状(小区产量或其它性状)的观察值与其相应真值(truevalue)的接近程度。精确度是指试验中同一性状重复观察值彼此接近的程度。4.试验结果能够重复(replication)指田间试验的结果必须经受得起重复试验的检验。这就是田间试验结果能够运用于大田生产的保证，只有把握了试验的正确性和代表性，才能确保试验结果的重复性。二、田间试验的特点田间试验是在大田自然环境条件下进行的,其多样性和不断变化性造成了田间试验具有以下特点:1、进行试验的复杂性;2、具有地区性和季节性;3、存在试验误差。在进行试验的全过程中，必须遵循唯一差异原则.即除了将所研究的因素有意识地分成不同处理外，其它条件及一切管理措施都应尽可能一致(consistency)。从试验技术，材料的选择，取样技术等方面入手，尽量减少试验误差;用统计方法正确估计误差，从而对处理效应做出可靠结论。三、田间试验常用术语1、试验指标(experimentalindex)：衡量试验处理效果优劣的标准称为试验指标。试验中具体测定的性状或观察项目即为试验指标，如产量、株高等。2、试验因素(factor)：试验中需要考察,可引起试验指标发生变化的各种条件或原因。例如，品种、氮肥等。试验又分单因素试验(singlefactorexperiment)和多因素试验（polyfactorexperiment）。3、水平(level)：试验因素内所设定的质的不同状态或量的不同等级称为水平。4、处理（treatment）：试验中具体比较项目叫处理。单因素试验每一个水平就是一个处理。多因素试验每一个水平组合就是一个处理。品种A1A2A3施氮肥B1B2B1B2B1B2处理A1A1A2A2A3A3B1B2B1B2B1B25、试验小区（experimentalplot）：安排一个试验处理的小块地段称为试验小区，简称小区。6、试验单位（experimentalunit）：亦称试验单元，是指施加一个试验处理的材料单位。如一个小区，也可以是一穴、一株、一穗、一个器官等。从一个试验单位可以获得一个观察值。7、效应(effect)：因素内不同水平使得试验指标(产量、株高)产生的变化称为效应。施氮量(㎏/亩)1015增施5㎏氮的效应产量(㎏/亩)350450100单因素试验的这种效应或多因素试验同一因素水平下另一因素不同水平间的差异称为简单效应（simpleeffect）。8、主效(maineffect)：在多因素试验中，一个因素内各简单效应的平均数称平均效应(averageeffect)，也称主要效应，简称主效。施肥处理0NPNPN的主效小区产量10201630=（10+14）/2N的简单效应N-0=10NP-P=14=12?P的简单效应及主效应,NP互作效应9、互作(interaction)：在多因素试验中，因素内简单效应间的平均差异称为交互作用，简称互作。它反映一个因素的各水平在另一个因素的不同水平中反应不一致的现象。10、观察值(observedvalue)和变量(variate)对试验单元的试验指标的观察、测定值称为观察值。表现出变异的一组观察值总称为变量或随机变量（randomvariate）。11、总体（population）：根据试验研究目的确定的同类事物或对象的全体称为总体(population)。其中的一个研究单位称为个体(individual)。个体是统计分析中的最基本单位，根据研究目的，它可以是一株植物，一个稻穗，也可以是一种作物，一个作物品种等。有限总体（finitepopulation）无限总体（infinitepopulation）12、样本（sample）：从总体中抽取的一部分供观察测定的个体组成的集合，称为样本。由样本特征来推断其总体性质是统计分析的基本手段，因此，样本必须具有较好的代表性，即抽样应随机和独立进行。13、样本容量（samplesize）：样本所包含的个体数目称为样本容量，常记为n。n30为大样本，n＜30的为小样本。第二节试验误差及其控制途径一、试验误差二、土壤差异与试验地的选择三、田间试验设计的基本原则四、控制土壤差异的小区技术一、试验误差1、概念由于非处理因素的影响，使试验的实际观测值与处理真值之间产生的差异称为试验误差（experimenterror）,简称误差(error)。(1)系统误差(systematicerror):是由观测器具不准，工作习惯和偏向等原因引起的误差。产生原因是可追究和避免的，特点是引起观察值偏大或偏小。影响试验的准确性。(2)随机误差(randomerror):由多种偶然的、无法控制的因素引起的误差。产生原因是无法控制和难以消除的，特点是随机波动的。影响试验的精确性。统计上的试验误差是指随机误差。2、试验误差的来源1）试验材料固有的差异。各供试材料遗传上的不纯和发育状况的差异。2）试验实施的不一致性。包括栽培管理上的不一致性和观察测量上的不一致性。3）外界条件的差异。指自然环境的差异，具有随机性，难以控制，特别是土壤差异。3、控制误差的途径1）选择同质的试验材料。2）统一操作和管理技术。使时间上的差异和因人的差异以区组的划分而得以控制。3）努力控制引起差异的外界主要因素，特别是土壤差异的控制。选肥力均匀的试验地；采用适当的小区技术；运用正确的试验设计和统计分析方法。二、土壤差异与试验地的选择1、土壤差异表现：梯度差异和斑块差异。2、土壤差异的估测：目测或空白试验，按划分的若干相同面积单元分开收获计产，通过计算误差并进行比较，发现相邻单元土壤肥力最为相似。3、试验地的选择和培养：1）试验地要有代表性；2）土壤质地均匀、肥力一致；3）地势平整、位置适当；4）有土地利用的历史记录；5）空白试验；6）采用轮换制。三、田间试验设计的基本原则田间试验设计（fieldexperimentaldesign）广义是指整个试验研究课题的设计，包括试验处理方案、小区技术以及资料整理和统计分析方法等；狭义上专指小区技术，特别是重复区和试验小区的排列方法。田间试验设计的主要作用：控制、降低试验误差，提高试验的精确性，获得试验误差的无偏估计值，从而对试验处理进行正确而有效的比较。1、重复（replication）即每个处理至少要有两个试验单元。田间试验的重复次数是指试验中同一处理种植的小区数。重复的作用如下：1）估计试验误差；2）降低试验误差。因为单一小区所得的观察值易受较高或较低的土壤肥力影响，多次重复可调匀处理所受的综合环境，因而能更准确估计处理效应。nssx2、随机（random）随机是指试验中的不同处理都有同等机会设置在任何一个试验小区上，即重复中的某一处理究竟安排在哪一小区，不能有主观成见，完全用随机的办法确定。随机是为了获得无偏的误差估计值。3、局部控制（localcontrol）当环境变异较大时，仅实行随机和重复，环境的全部变异都被归入误差，使试验误差变大，试验灵敏度降低。在田间试验中，实施局部控制，就是将整个试验环境分成若干个最为一致的小环境，称为区组（block）。每一区组再按处理数目划分小区，一个小区随机安排一个处理。三原则的作用和关系图解重复局部控制有效降低误差随机排列无偏估计误差四、控制土壤差异的小区技术小区技术是根据田间试验设计的基本原则，对试验小区进行科学的设计和布置。1、小区面积一定范围内增大小区面积可以减少误差。边际效应(marginaleffect)指小区两端或两边植株因占较大空间而表现的差异。生长竞争(growthcompetition)指相邻小区因品种、株高或生长期等不同，导致有的小区挤占相邻小区的阳光、养分的现象。小区面积(研究性6-30m2;示范性300m2)大小不可硬性规定，可从以下几方面综合考虑。试验种类作物类别试验地面积与土壤差异程度及形式种类育种工作的不同阶段保证试验收获计产面积的需要2、小区形状和方向适当小区形状在控制土壤差异方面具有相当作用（长形优于方形）。小区形状指长宽比例,小区方向指长方形小区长边所沿的方向。ⅡⅠⅢ1462537肥力方向3、重复次数4、设置对照试验中作为处理间比较的标准称为对照（check）。以对照衡量处理优劣;估计和矫正土壤差异。5、设置保护行(guardrow)重复次数平均数误差6、重复区（区组）与试验小区的排列区组的排列原则是区组内土壤肥力尽可能一致，土壤差异排列在区组之间。小区在区组内的排列有顺序式和随机式。随机式可提供无偏的误差估计值，顺序式有可能产生系统误差，不能作出无偏的误差估计。第三节田间试验方案(自学)一、田间试验的种类二、拟定试验方案的基本要求三、拟定试验方案的方法一、田间试验的种类（一）按试验因素的多少分类1、单因素试验（single-factorexperiment）2、多因素试验（multiple-factorexperiment）3、综合性试验（comprehensiveexperiment（二）根据试验的内容分类1、品种试验2、栽培试验3、品种和栽培相结合的试验（三）按试验的年份分类1、一年试验2、多年试验（四）按试验的地点分类1、单点试验2、多点试验（五）按试验进程分类1、预备试验2、主要试验3、示范试验（六）按试验场所分类1、田间试验2、温室试验3、实验室试验（七）按试验区的大小分类小区试验与大区试验二、拟定试验方案的基本要求试验方案（experimentalscheme）是指根据试验目的与要求而拟定的进行比较的一组试验处理的总称。试验方案是整个试验工作的核心部分，它在很大程度上反映了研究水平的高低，决定了能否取得完满的有价值的结果。试验方案拟定要点：（一）明确试验目的（二）根据试验目的确定参试因素（三）合理确定参试因素的水平：等差法，等比法，随机法，优选法。（四）应用唯一差异原则（五）设置对照（check）（六）正确处理试验因素与试验条件的关系（七）对试验结果有所预测三、试验方案的种类（一）单因素试验方案（二）多因素试验方案（三）综合性试验方案综合性试验方案