生物统计与田间试验：第二章 田间试验的设计与实施-2
第二章 田间试验的设计与实施
5.设置保护行（guard row）
➢ 保护行：对试验区周边或小区间、区组间作而 不作观察记录的作物行。
➢保护行的作用： A．防止外来因素的损害（人、畜） B．减少边际效应 C．防渗透
6.重复区(区组)与试验小区的排列
同一重复或区组内的土壤肥力应尽可能 一致，试验地的土壤差异尽可能排列在 重复区之间。
区组间的差异大，并不增大试验误差； 而区组内的差异小，却能有效的减少误差， 因而可提高试验的精确度。
小区在各重复内的排列方式有：
顺序排列： 将小区在各重复内按照同一次序排列； 随机排列： 各小区在各重复内的位置完全随机决定
A
B
C
D
D
C
B
A
A
C
D
B
B
D
A
C
&2.5 试验误差及其控制途径
一、 试验误差及类型 1. 误差的概念
在试验中实际观察值与其相应真值的偏差称为试验误差
2. 误差类型 试验中发生的误差有两种：系统误差和偶然误差(机误)
误差按来源分类：
准确性
(1)系统误差(systematic error)
由于在观测中因仪器不准，工作者的习惯和偏向等原
因所引起的观察值偏大或偏小的差异。
特点: 有一定方向性
系统误差不能用数理统计分析方法来消除，只能用试 验设计来避免，如选择同质一致的试验材料、标准化操 作技术和对试验的外界条件的一致性控制（如试验地、 测试仪器等）。
【例如】有一氮肥肥效试验，其处理有： O(不施氮肥)； N(施氮肥)；
则：氮的简单效应=N产量-O产量=N-O
在多因素试验中，一个因素的相同水平下 ， 另一因素不同水平间的产量(或其它性状)差异仍 称为简单效应。
01田间试验设计
1A 2D 3C 4B
5B 6A 7B 8D
9C 10 C 11 D 12 A
16
【例如】假定有A、B、C、D四种肥料， 每个处理重复3次，采用完全随机设计， 则田间排列为：
1A 5B 9C 2 D 6 A 10 C 3 C 7 B 11 D 4 B 8 D 12 A
17
㈡随机区组设计
设计方法
将试验地按肥力程度划分为等于重复次数的 区组，一区组安排一重复，区组内各处理都 独立随机排列。
结果能重现
结果重演性
27
衡量结果好坏 常用术语
常用产量
试验指标
研究对象
试验因素
常用术语
质单或因量差素异试验：水平即因处素理水平
多因素试验：水平组合即处理
小区上实施的 具体项目
试验处理
28
单因素简单 多因素效率高
试验种类
综合性为推广 品种 栽培
按因素多少
肥料 农药
按试验内容
小区为研究
大区试为验推种广 类
划分为K个
小区
D
A
D
E
E
A
③处理在区
组内随机排
C
D
B
列
肥
瘦
19
设计示例
8个处理，4次重复，共32个小区。
Байду номын сангаас
I
II
III
2
5
6
5
1
4
1
4
5
4
2
3
8
8
7
3
6
2
7
7
1
6
3
8
肥力梯度
IV
4 5 2 4 1 3 7 8
田间统计试题
第一章科学研究与科学试验（包括绪论）一、概念：生物统计学、实验、试验、试验因素、试验水平、试验处理、试验指标、试验效应、简单效应、平均效应、交互效应、试验误差（误差）、准确性、精确性、比较试验的“唯一差异”原则。
二、填空题1、自然科学包括_______科学和_______科学两大类。
2、试验设计必须遵循原则。
3、试验水平有水平和水平之分。
4、试验方案按其供因子数多少可将试验分为、和三类。
5、用于衡量试验效果的指示性状称为_____________。
6、试验因素对试验指标所起的增加或减少的作用称为。
7、试验效应包括:_____________、______________和______________。
8、在同一因素内两种水平间试验指标的差异称为效应。
9、在多因素试验中，一个因素内各简单效应的平均数为效应。
10、在多因素试验中，一个因素内各简单效应的平均差异为效应。
11、观测值与其理论真值间的符合程度称为。
12、观测值间的符合程度称为。
13、误差影响数据的准确性；误差影响数据的精确性。
14、生物统计学的功用：_____________________________、________________________、___________________________、___________________________（每空1.5分）15、一小麦氮肥试验，N1水平小区产量为15kg，N2水平小区产量为25kg，问氮（N）的简单效应为________kg。
16、一小麦磷肥试验，P1水平小区产量为10kg，P2水平小区产量为20kg，问磷（P）的简单效应为________kg。
17、一小麦NP二因素试验，其产量结果见表1。
其N的平均效应为________kg，P的平均效应为________kg，NP的交互效应为_____kg。
（每空1.5分）表1 小麦NP二因素试验结果N水平N1 N2P 水平P1 10 15 P2 13 20第二章田间试验的设计与实施一、概念1、田间试验设计、重复、随机排列、局部控制、试验小区、边际效应、生长竞争、对照、区组、完全区组、不完全区组、完全随机设计、随机区组设计。
生物统计与田间试验设计课程教学大纲
生物统计与田间试验设计课程教学大纲一、基本概况课程名称：生物统计与田间试验设计（Field trial design and biostatistics）课程代码：231010030课程类别：专业基础课学时/学分：60/3.5（其中理论46学时，实验14学时）需预修课程：概率论、高等数学适用专业：适用农学、植保、生物技术、种子科学与工程、动植物检验检疫等专业的本科教学。
课程简介生物统计学是生物学与数学相结合，用数理方法对生物群体内个体间的变异性及观察过程中的误差进行研究分析，并解释各种生物现象的一门学科，它以数学原理为基础, 以生物学为研究对象, 以试验设计与统计分析为研究方法,以“抽样调查”为手段, 由“部分推断全体”为研究目的,用得出的较为客观的结论来解释生物界的数量变化规律,是生物学科各专业的专业基础课。
本课程主要研究试验资料的整理、特征数的计算、概率和概率分布，着重介绍平均数和频率的估计及假设检验、方差分析、直线回归与相关分析、试验设计的原理和常用试验设计方法及其统计分析。
二、教学目标学生通过本课程的学习，在知识和能力等方面达到以下要求：1.理论、知识目标：掌握各种统计分析分析方法的基本知识，掌握抽样分布，假设检验，区间估计，卡方检验，方差分析，回归分析的方法，掌握试验设计的的原理及不同试验设计方法及数据分析方法。
2.能力目标：培养学生进行试验设计及数据分析能力。
3.达成目标：本课程对应农学专业和种子科学与工程专业人才培养方案中毕业要求的要求2，即掌握与种子科学与工程专业素质提高密切相关的数学基础知识，能够独立进行试验方案设计，并对相关数据进行分析，为从事科研工作奠定一定基础。
三、教学内容及教学要求第一章绪论（讲课2学时；实验0学时）教学内容：1.生物统计学的概念及其含义；2.生物统计学发展史；3.几个常见的统计学术语介绍；4.生物统计学的内容与作用。
教学要求：通过概念讲解及发展历史，促使学生初步了解《生物统计及试验设计》的主要研究内容及应用前景，理解《生物统计及试验设计》与其它课程的关系，培养学生对本门课程学习的兴趣，并为后续学习打下基础。
《试验设计与生物统计》作业一及参考答案
《试验设计与生物统计》作业一（第一到二章）1、什么是田间试验？田间试验的主要特点是什么？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。
田间试验有两个特点：（1）研究对象和材料是生物体本身，由农作物和其它生物体本身的反应来直接检测试验的效果，试验材料本身便存在产生试验误差的多种因素；（2）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导致试验产生误差。
2、对田间试验的要求有哪些？（1）试验目的要明确在大量阅读文献与社会调查的基础上，明确选题，制订合理的试验方案。
对试验的预期结果及其在农业生产和科学实验中的作用要做到心中有数。
（2）试验条件要有代表性：试验条件应能代表将来准备推广试验结果的地区的自然条件(如试验地土壤种类、地势、土壤肥力、气象条件等)与农业条件(如轮作制度、农业结构、施肥水平等)。
（3）试验结果要可靠：在田间试验中准确度是指试验中某一性状(小区产量或其它性状)的观察值与其理论真值的接近程度；越是接近，则试验越准确。
精确度是指试验中同一性状的重复观察值彼此接近的程度，即试验误差的大小，它是可以计算的。
试验误差越小，则处理间的比较越为精确。
（4）试验结果要能够重演：所谓重演性是指在相同条件下，再次进行试验或实验，应能获得与原试验相同的结果。
3、简述田间试验误差的来源田间试验的误差来源：1）试验材料固有的差异：包菜苗子大小、壮弱。
2）试验时农事操作和管理技术的不一致性所引起的差异：追肥不匀、浇水不均。
3）进行试验的外界条件的差异：如土壤肥力不均4、控制土壤差异的小区技术有哪些方面？（1）试验小区的面积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330 m2。
（2）小区的形状 :在通常情形下，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。
（3）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。
田间试验设计技术ppt课件
第三节 田间试验的基本要求
一、代表性 代表性是指试验区的条件，应该能够代表该项成果将来应 用地区的自然条件、生产条件和经济状况。
二、正确性
正确性是指试验结果正确可靠，能够把品 种或处理间的差异真实地反映出来。
三、重演性
重演性是指通过田间试验所获得的试验结 果，在相同或类似的条件下进行重复试验或 大面积生产时，可以获得相同或相似的试验 结果。
根据变异系数的大小以及各测量小区产量 高低及 分布情况来估计土土壤肥力差异及分布状况，单 位间变异系数大，则说明土壤差异大，否则反之。 通常认为，当空白试验测定的变异系数小于10% 或15%时，才符合试验地对土壤肥力均匀一致的 基本要求。
（二）选择同质一致的试验材料。
（三）改进操作和管理技术，使之标准化。
1
组合起来，即处理组合。例如有两个因素的试验A因 素有3个水平，B因素3个水平，则处理共有9个。
2.不完全实施方案 的多因素处理： 如果进行多因
素试验时，若完全实施，则处理数太多，难以实施， 往往采用部分实施方案，例如采用正交设计方法， 只将全部处理组合中的一部分处理用来进行试验。
四、试验设计过程中应注意的问题 （一）防止不注意试验设计，随心所欲地进行试验。 （二）注意试验设计的针对性和灵活性。 （三）试验设计要周到、细致、全面地用文字固定 下来。 （四）在进行试验设计时，应使其设计具有一定的 可塑性。 （五）在进行处理设计时，处理间的级别要适当。 （六）在进行试验设计时，应特别注意设置对照。 （七）恰当处理试验设计的繁简程度。
完全随机设计优缺点：
优点：设计简单，统计分析简便；重复次数 富有弹性。各处理的重复次数可以相等，也可以 不等，可不进行缺区估计；估计试验误差的自由 度增至最大，而对检验显著性要求的临界Ｆ之减 到最小，因而提高了试验的灵敏度。
田间试验与统计方法课程设计 (2)
田间试验与统计方法课程设计
课程设计背景
农业是一个重要产业，在实际生产过程中，田间试验和统计方法是必不可少的
工具。
田间试验可以帮助农民对主产区进行考察，确定适当的品种、肥料、农药、播种密度等，从而提高农产品产量和质量。
统计方法则可以对采集的数据进行分析，多角度探究存在问题及其根本原因，为农民提供决策依据。
设计目的
本课程设计旨在帮助学生了解田间试验的方法和步骤，以及统计分析的方法和
技巧，提高其对农业生产的理论和实践能力。
设计对象
本课程设计适合学习农业专业的本科生、研究生，以及从事田间实践和统计工
作的专业人士。
课程内容
第一章田间试验
1.1 田间试验的定义和意义
1.2 田间试验的原则和步骤
1.3 试验设计的要点和方法
1.4 试验数据的记录和分析
第二章统计方法
2.1 统计学概述
1。
生物统计与田间试验：第二章 田间试验的设计与实施-2
阶梯式田间排列图
顺序排列设计可按品种成熟期、株高等排列，能 减少边际效应和生长竞争。
(二) 间比法设计(interval contrast design)
间比法设计的特点是，在一条地上，排列的第一个小 区和末尾的小区一定是对照(CK)区，每二对照区之 间排列相同数目的处理小区，通常是4或9个，重复2—4
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) 试验结果要能够重演 (5) 体现唯一差异原则
二、试验地的土壤差异
➢试验地的土壤差异来源
（1）由于土壤形成的基础不同，历史原因造成 土壤的物理性质与化学性质方面有很大差异；
（2）由于在土地利用上的差异，如种植不同作 物，以及在耕作、栽培、施肥等农业技术上的不一 致等。
4 5 ck 6 Ⅰ
6 ck 5 4 ck 3 2 ck 1 Ⅱ
1 ck 2 3 ck 4 5 ck 6 Ⅲ
例２，９处理（其中一个ＣＫ）的试验
Ⅰ １ ck 2 3 ck 4 5 ck 6 7 ck 8
Ⅱ 3 ck 4 5 ck 6 7 ck 8 1 ck 2
前提？
1.将8头猪编号为1，2，3，….. ，8。
2.查随机数字表，如从pp352附表1的第40行开始， 可得4，9，0，8，3，8，6，7，2，1，5（弃 去0、9和重复的数字）。
3.可以将数字分配给3种饲料： 4，8，3， 6，7，2， 1，5
A
B
C
设计要点：将试验各处理随机分配到各供试单元。
1.3 什么是试验方案，如何制订一个正确的试 验方案？试结合所学专业举例说明之。
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长方形尤其是狭长形小区 方形小区
已知存在肥力 （水分、坡度等） 梯度时，小区的 长边与肥力变化 最大的方向平行， 使区组方向与肥 力等梯度方向垂 直。
图2.4
三、重复次数
重复次数即每一处理的试验小区数。
1.处理数；
2.试验条件；
3.试验精度要求；
4.试验地的土壤ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ异。
一次试验一般以3～6次重复为宜。 尽量多！！！
土壤差异集中地表现为土壤肥力的差异。以往研 究证明，土壤差异具有持久性。
➢测定土壤差异程度的方法
目测法，即根据前茬作物生长的一致情况加以评定。 精细地测定土壤肥力差异，可采用空白试验或均一性试
验。
空白试验(blank test): 在整个试验地上种植单一品种的作物， 以植株较小而适于条播的谷类作物为好。采用一致的栽培和管
理措施。 收获时，将整个试验地划分为面积相同的大量单位小区，依次
编号，分开收获，得到产量数据。根据各单位小区的数据，可 以画成产量连续面积图或等肥线图(图2.1）。
二、试验地的土壤差异
图2.1 土壤肥力变异图
第三节 田间试验设计的原则
田间试验设计(field experiment design)
误 差
s s
x
n
0 10 20 30
重复次数
五、保护行的设置
在试验地周围设置保护行(guarding row)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。
保护行的数目视作物而定，如禾谷类作物一般至少应 种植4行以上的保护行。
广义----是指整个试验研究课题的设计， 包括确定试验处理的方案，小区技术，以及相 应的资料搜集、整理和统计分析的方法等；
狭义----专指小区技术，特别是重复区 和试验小区的排列方法。
第三节 田间试验设计的原则
1.重复(replication) 2.随机 (random) 3.局部控制(local control)
1.3 什么是试验方案，如何制订一个正确的试 验方案？试结合所学专业举例说明之。
1.4 什么是试验指标？为什么要在试验过程中 进行一系列的观察记载和测定？为什么观察和测 定要求有统一的标准和方法？
1.5 什么是试验误差（系统误差、随机误差）？试验 误差与试验的准确度、精确度及试验处理间比较 的可靠性有什么关系？
重复
随机
局部控制
无偏的试验 误差估计
降低试验误差
图2.2 田间试验设计三个基本原则的关系和作用
CV%
14
12
试 验 田甲
10 0
试 验 田乙
m2
5
10
15
20
25
30
35
40
图2.3 变异系数与小区面积大小的关系（根据两个水稻空白试验的产量数据）
二、小区的形状
小区的形状是指小区长度与宽度的比例。
1.6 试验误差有哪些来源，如何控制？
1.7 名词解释 唯一差异原则 因素、水平、水平组合、处理 主效、互作效应
统计学是一门关于数据资料的收集、整理、分析 和推断的科学。
第二章 田间试验的设计与实施
第一节 田间试验的特点和要求 第二节 田间试验的误差与土壤差异 第三节 田间试验设计的原则 第四节 控制土壤差异的小区技术 第五节 常用的田间试验设计 第六节 田间试验的布置与管理 第七节 田间试验的观察记载和测定 第八节 温室与实验室的试验 第九节 常用抽样方法
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) 试验结果要能够重演 (5) 体现唯一差异原则
二、试验地的土壤差异
➢试验地的土壤差异来源
（1）由于土壤形成的基础不同，历史原因造成 土壤的物理性质与化学性质方面有很大差异；
（2）由于在土地利用上的差异，如种植不同作 物，以及在耕作、栽培、施肥等农业技术上的不一 致等。
生长竞争与边际效应
生长竞争：当相邻小区种 植不同品种或相邻小区 施用不同肥料时，由于 株高、分蘖力或生长期 的不同，通常将有一行 或更多行受到影响。
边际效应：小区两边或两 端的植株，因占较大空 间而表现的差异，小区 面积应考虑边际效应大 小，边际效应大的相应 需增大小区面积。 pp19
设置方式：
设置保护行应考虑的因素： 1.试验种类； 2.试验材料和土地的多少； 3.小区面积大小。
✓同一重复或区组 内的土壤差异应尽 可能相对一致，不 同重复间可存在差 异。
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。
❖ 小区在各重复内的排列方式： 顺序排列 随机排列
顺序排列----可能存在系统误差，不能作 出无偏的误差估计。
优点：设计简单，田间排列规则，操作方便。
缺点：违反随机原则，易产生系统误差，不能得 到无偏估计值。
一般用于试验精度要求不高的，处理数多的单因 素试验。
(一) 对比法设计(contrast design) 这种设计的排列特点是每一供试品种均直接排列于对
照区旁边，使每一小区可与其邻旁的对照区直接比较。 Ⅰ 1 ck 2 3 ck 4 5 ck 6 7 ck 8
随机排列----是各小区在各重复内的位置 完全随机决定，可避免系统误差，提高试验 的准确度，还能提供无偏的误差估计
第五节 常用的田间试验设计
一、顺序排列的试验设计 二、随机排列的试验设计
一、顺序排列的试验设计
(一) 对比法设计(contrast design) (二) 间比法设计(interval contrast design)
第一章 绪论—科学试验及其误差控制
第一节 科学研究与科学试验 第二节 试验方案 第三节 试验误差及其控制 第四节 试验统计学的发展和本课程的主
要内容
1.1 农业和生物学领域中进行科学研究的目的 是什么？简述研究的基本过程和方法。
1.2 何谓试验因素和试验水平？何谓简单效应、 主要效应和交互作用效应？举例说明之。