第一章 田间试验

第一章田间试验第一节试验设计原则第二节控制土壤差异的小区技术第三节田间试验方案第四节常用的田间试验设计第五节田间试验的实施步骤第六节田间试验的抽样方法（自学）止境学无试验设计试验实施观测抽样试验方案设计小区技术设计试验实施管理田间区划布置抽样观测记载获取数据信息田间试验的基本内容第一节试验设计原则科学试验设计的三个基本原则1.重复(replication)2.随机(random)3.局部控制(localcontrol)1.重复(replication)是指在一个试验中同一处理设置的试验单位数即为重复次数。重复的作用:估计试验误差试验误差是客观存在的，但只能由同一处理的几个重复小区间的差异估得。同一处理有了二次以上重复，就可以从这些重复小区之间的产量(或其它性状)的差异估计误差。降低试验误差数理统计学已证明误差的大小与重复次数的平方根成反比。重复多，则误差小，有四次重复的试验，其误差将只有二次重复的同类试验的一半。此外，通过重复也能更准确地估计处理效应。2.随机(randomassortment)随机排列是指试验方案所规定的每一个处理都有同等的机会设置在任何一个试验小区上，避免任何主观成见。随机有3个含义：分组随机（试验单位分到各组中的机会均等）、抽样随机（个体被抽到的机会均等）、顺序随机（单位接受处理的机会均等）。进行随机排列的方法:抽签法计算器(机)产生随机数字法利用随机数字表。3.局部控制(localcontrol)局部控制就是分范围、分地段地控制非试验因素（试验条件），使之各试验处理所受的影响趋于最大程度的一致。在田间试验中就是将要比较的试验处理设置在土壤较均匀的局部地段内，以便控制土壤差异等试验条件，使之减少试验误差，因为在较小地段内，试验环境条件容易控制一致。又称为划分区组（block）。然后在各个区组上实行重复和随机排列。图2.2试验设计三个基本原则的关系和作用第二节控制土壤差异的小区技术一、试验小区的面积二、小区的形状三、重复次数四、对照区的设置五、保护行的设置六、重复区(或区组)和小区的排列一、试验小区的面积小区(plot)----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)。试验小区面积的大小，一般变动范围为6—60m2。而示范性试验的小区面积通常不小于300m2。可以从以下各方面考虑确定一个具体试验的小区面积：(1)试验种类：如机械化栽培试验，灌溉试验等的小区应大些，而品种试验则可小些。(2)作物的类别种植密度大的作物的试验小区可小些；种植密度小的大株作物应大些。(3)试验地土壤差异的程度与形式试验地大、土壤差异程度大要适当大(4)育种工作的不同阶段在新品种选育的过程中，品系数由多到少，种子数量由少到多，对精确度的要求从低到高，因此在各阶段所采用的小区面积是从小到大。(5)试验地面积：有较大的试验地，小区可适当大些。(6)试验过程中的取样需要在试验的进行中需要进行各种测定，取样会影响小区四周植株的生长，也会影响小区最后的产量。因此要相应增大小区面积，以保证所需的收获面积。(7)边际效应和生长竞争边际效应(marginaleffect):是指小区两边或两端的植株因占有较大空间和土地而表现的生长优势。生长竞争(growthcompetition):是指当相邻小区种植不同品种或施用不同肥料时，由于株高、分蘖力等性状表现的不同，通常将有一行或更多的边行受到影响，即一方受到抑制，一方获得生长优势。一般小区的每一边可除去1～2行，两端各除去0.3－0.5m左右，减少误差。二、小区的形状小区的形状是指小区长度与宽度的比例。适当的小区形状在控制土壤差异提高试验精确度方面也有相当作用。小区的长宽比一般为3﹕1至5﹕1，有时可达20∶1，试验地形状和面积以及小区多少和大小等调整决定。在通常情况下，长方形尤其是狭长形小区，容易调匀土壤差异，使小区肥力接近于试验地的平均肥力水平。亦便于观察记载及其农事操作。而在边际效应值得重视的试验中，方形小区是有利的。三、重复次数重复次数即每一处理的试验小区数，试验设置重复次数越多，试验误差越小。多于一定的重复次数，误差的减少很慢，而人、物力的花费大大增加，并不经济。实际研究工作中，常采用3—5次重复。重复次数的多少，一般应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、小区大小等而具体决定。对精确度要求高的试验，重复次数应多些。试验田土壤差异较大的，重复次数应多些，土壤差异较为一致的可少些。四、对照区(check，以CK表示)的设置作为处理比较的标准，设置对照区的目的是：(1)便于在田间对各处理进行观察比较时作为衡量品种或处理优劣的标准；(2)用以估计和矫正试验地的土壤差异。通常在一个试验中只有一个对照，有时为了适应某种要求，可同时用两个各具不同特点的处理作对照。五、保护行的设置在试验地周围设置保护行(guardingrow)的作用是：保护试验材料不受外来因素如人、畜等的践踏和损害；防止靠近试验田四周的小区受到空旷地的特殊环境影响即边际效应，使处理间能有正确的比较。保护行一般宽1－2m，不少于试验材料的平均高度，最好种植早熟、抗倒伏和外形易于识别的品种。如禾谷类作物一般至少应种植4行以上的保护行。保护行通常用英文字母“G”表示。六、重复区(或区组)和小区的排列区组(block)----将全部处理小区分配于具有相对同质的一块土地上，这称为一个区组(block)完全区组----一般试验须设置3～4次重复，分别安排在3～4个区组上，这时重复与区组相等，每一区组或重复包含有全套处理，称为完全区组。不完全区组----少数情况下，一个重复安排在几个区组上，每个区组只安排部分处理，称为不完全区组。区组的排列，当小区数不太多时，每一区组可排成一行，试验地呈长方形；试验地为正方形而长度摆设不下整个区组时，一个区组也可分为二排，相邻在一起。区组排列的原则：区组内各小区的土壤差异应尽可能小，区组间的差异可以大些。试验地平坦而靠近坡地时，区组的排列最好与坡平行；试验地本身为坡地时，同一区组的各小区设置在同一等高线上；当肥力呈梯度变化时，区组要与肥力变化方向垂直，即同一区组的各小区设置在同一肥力水平带。小区在各区组内的排列有顺序式和随机式。一、几个基本概念1、试验因素:(experimentalfactor)可以人为改变并在试验中研究其变化对试验结果产生影响的试验条件，简称为因素或因子。2、水平(level)：因素的数量等级或质量类别。具有质的区别，称为质量水平；具有量的差异，称为数量水平。第三节田间试验方案3、处理(treatment)对于单因素试验来说，试验因素的某一水平即为一个处理(treatment)，对于多因素试验来说，每个因素任意某个水平的组合为一个处理。为了区别与单因素试验的处理，多因素试验的处理常称为处理组合（treatmentcombination）。4.试验方案：是根据试验目的与要求所拟定的进行比较的一组试验处理的总称。二、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）单因素试验是指整个试验中只研究一个因素的试验。单因素试验设计简单，试验目的明确，试验结果容易分析。其局限性在于不能了解几个因子的相互关系。进行包含所有水平组合的多因素全面试验不仅可以考察不同因素的简单效应和主效，还可探索因素间的交互作用，以确定各试验因素的最优水平组合。2、多因素试验（multiple-factorexperiment）是指在同一试验中同时研究两个或两个以上试验因素的试验，各因素的不同水平相互组成平衡的水平组合。多因素试验的效率高于多个单因素试验的效率。多因素全面试验的主要不足，是当试验因素和水平数较多时，组成的水平组合数太多，在进行试验时，人力、物力、财力、土地等都难以承受，试验误差也不易控制。因而多因素全面试验宜在因素个数和水平数都较少时应用。多因素试验的目的在于考查因素及之间的效应。3、综合性试验也是一种多因素试验，综合性试验是将试验因素的某些水平组合在一起形成少数几个水平组合。这种试验的目的在于探讨试验因素中某些水平组合的综合作用，而不在于考察各试验因素对试验指标的影响和交互作用。目的在于找到几个因素水平的最佳组合。综合性试验的前提是已知几个因素的效应及互作。综合性试验是针对起主导作用、且相互关系已基本清楚的因素设置的试验，它的水平组合就是一系列经过实践初步证实的优良水平的组装配套。（二）根据试验的内容分类1、品种试验：一般做单因素试验设计2、栽培试验：通常做多因素试验设计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（≤60㎡）大区试验（＞60㎡）二、拟定试验方案的基本要求试验方案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。单因素试验方案就是该因素各水平的总称。多因素试验方案就是各因素水平组合的总称。在拟定试验方案时，应注意以下几点：（一）明确试验目的（二）根据试验目的确定合理的试验方案（三）确定合理的水平数和水平间距田间试验中，根据试验因素的特性，各因素水平间的间距一般可采用等差法（即等间距法）、等比法、随机法、优选法等确定。1、等差法各相邻两个水平数量之差相等。水稻全生育期的尿素用量可设3个水平，分别为20、40、60（kg/666.7m2）。玉米种植密度可设3500、4000、4500（株/666.7m2）。2、等比法各相邻两个水平的数量比值相同。油菜喷施不同浓度硼肥的各水平分别为7.5、15、30、60（mg/kg），相邻两水平之比为1:2。3、随机法用随机的方法确定因素内的数量水平。例如把喷施调节剂的浓度随机设定为0，0.5，2，6，9（mg/kg）。先选出因素水平的两个端点值，再以G＝（最大值－最小值）×0.618为水平间距，用（最小值＋G）和（最大值－G）的方法确定因素水平。4、选优法例如上述喷施调节剂浓度试验，把因素水平的两个端点值定为0和5（mg/kg），则水平间距G=(5－0)×0.618＝3.090＋3.09=3.095-3.09=1.91于是，喷施调节剂浓度试验用选优法确定的因素水平为：0（对照），1.91，3.09，5（mg/kg）。（四）贯彻唯一差异原则为保证试验结果的严格可比性，在试验中进行处理间比较时，除了处理因素设置不同的水平外，其余因素或其它所有条件均应保持一致，以排除非试验因素对试验结果的干扰，才能使处理间的比较结果可靠。如进行一个喷施叶面肥的试验，如果设置两个叶面肥浓度，对照应为喷施等量清水。除需要比较的因素以外，其余的因素必须保持在同一水平。（五）设置对照有比较才有鉴别，所以要设对照。对照实际上是试验的一个特别的处理。问题在于如何设对照。农业试验中常以大面积推广使用的农艺措施为标准对照，来检验新措施或新技术的优劣。进行喷施植物生长调节剂的试验，喷施生长调节剂的为处理，喷水（不加生长调节剂）的为对照，这样的对照为空白对照。若进行几个生长调节剂浓度的比较试验，各个处理可互为对照，不必再设对照。在对作物某生育期进行生理生化指标测定时，所得数据是否异常应与作物的正常值作比较，作物的正常值就是所谓的标准对照。在杂交试验中，要确定杂交优势的大小，必须以亲本作对照，这就是亲本对照。对作物进行某种处理前与处理后的比较，属于自身对照。在肥料效应试验中，以不施肥处理作为空白对照。研究磷肥效果时，可在施用氮、钾肥的基础上，比较施磷肥与否的产量差异，这时单施氮、钾肥的处理就称为肥底对照。（六）正确处理试验因素及试验条件间交互作用三、拟定试验方案的方法（一）单因素试验方案单因素试验方案由试验因素的所有水平构成。关键在于确定几个水平，水平间距是多少，水平的上下限如何设置。（二）多因素试验方案多因素试验方案由该试验的所有试验因素