第一章田间试验设计方法(2013)
第一章田间试验设计方法(2013)
自然科学
理论科学
实验科学
我国国家教育部定义是： “科学研究是指为了增 进知识包括关于人类文 化和社会的知识以及利 用这些知识去发明新的 技术而进行的系统的创 造性工作
抽样调查
科学试验
一般是指利用科研手段和装备，为了认识客观事物的内在本质和运动规律而 进行的调查研究、实验、试制等一系列的活动。为创造发明新产品和新技术 2提02供0/8理/12论依据。科学研究的基本任务就是探索、认识未知。
有“－”，平均起来正负相抵消等于0。若将其画成坐标图，
接近于一个对称的钟形图，在靠近0的＋、－范围内出现的
误差次数多，越远离0出现的次数越少。
随机误差和其他随机事件一样，在整体上具有统 计规律，若观测次数足够的多，各误差值围绕平 均误差值为零而变化，大的误差具有较少的频次， 小的误差出现的频数较多，等大的正向和负向的 误差具有同样多的频数。因而随机误差的频数分 布呈对称性。一般把这样的对称性分布叫做正态 误差分布或者叫高斯误差分布。
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第三节 试验误差及其控制
一、试验误差及其控制途径 1. 误差的概念
在科学研究中，试验处理常常受到各种非处 理因素的影响，使试验处理的效应不能真实地反 映出来，也就是说，试验所得到的观测值，不但 有处理的真实效应，而且还包含其它因素的影响， 这就出现了实测值与真值的差异，这种差异在数 值上的表现称为试验误差。
，观察值为
x
，观察
i
值的平均数为 x ，根据准确性和精确性的定义，
有 (xi ) 越小，准确性越高，(xi x) 越小，
精确性越高。
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3.田间误差的来源
试验误差的来源主要有下列几种：
•试验材料固有的差异 •试验实施的不一致性 •外界条件的差异
01田间试验设计
1A 2D 3C 4B
5B 6A 7B 8D
9C 10 C 11 D 12 A
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【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
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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
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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
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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
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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
第一章田间试验方法-精品
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) 。
（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。
（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。
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(marginal effect) 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(growth competition)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。
制在试验设计中的运用以及怎样控制试验误差。
第一节
2013年四大作物品种试验方案
2013年垦区四大农作物品种试验方案一、试验方法（一）田间设计1、生产试验玉米、大豆、水稻、小麦采用大区对比法，不设重复，面积不少于200平方米。
水稻、小麦小区宽6米以上；大豆不少于8行区；玉米8行区；2、区域试验玉米、大豆、水稻、小麦区域试验田间设计采用随机区组法，3次重复。
玉米小区行长10米，6行区；大豆小区行长10米，4行区；水稻小区面积不少于20平方米，不少于8行区；小麦小区行距0.15米，10行区，小区面积15平方米，各品种间间隔0.3米。
3、注意事项(1)区域试验各重复间相同品种不得排在同一条直线上，不得捆绑式排列。
小区排列方向应与土地肥力趋势和坡向垂直。
各重复间应留步道1.5～2.0米。
(2)试验区周围必须设保护带，玉米、大豆保护行不少于4行，保护头不少于3米；小麦保护行不少于6行，保护头不少于3米；水稻保护行不少于6行，不设保护头。
(3)同一试验点同一作物同一试验类别播种垄数应一致。
(4)区域试验品种少于3份的可采用对比法，3次重复。
（二）保苗密度1、玉米：普通玉米1～4区保苗密度为4200株/亩；6～8区保苗密度为5000株/亩；9～11区保苗密度为5500株/亩；青贮玉米保苗密度为4000株/亩。
2、大豆：1～3区保苗密度不低于25万株/公顷，4区保苗密度不低于28万株/公顷，5、6区保苗密度不低于30万株/公顷。
3、水稻：每一试验点各品种的株、行距必须一致，密度与当地生产相同。
4、小麦：保苗密度650万株/公顷，并根据各品种芽率和千粒重适当调整种植密度。
二、试验要求1、品种试验应严格按《黑龙江省农作物品种试验管理办法》、《黑龙江省农作物品种试验技术操作规程》操作。
2、试验地应安排在地势平整、肥力较好、排灌方便、合理轮作、前茬一致、无检疫性病虫害的地块。
3、根据当地实际情况及时播种。
播种方式用开沟或扎眼两种，播种时各市（地）种子管理部门需到现场监督指导，要求足墒播种，播种深浅一致，确保一次全苗定苗。
田间试验法介绍
（三）试验处理 是指试验因素的不同状态或不同的数量 级别，简称处理，也叫水平。
（四）处理组合 在单因素试验时，处理和水平的概念是 等价的，但在复因素试验时，处理则是指各个因素水平的
四、按试验小区面积大小的分类 （一）小区试验（二）大区试验
五、按试验年限、地点及场所分类 一年试验和多年试验，单点试验和多点试验， 设施试验和露地试验 。 第三节 田间试验的基本要求 田间试验必须满足代表性、正确性和重演性这三个基本要求。 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、
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。
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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
组合，叫处理组合。在完全实施的试验中，处理组合数等于各因素水平数的 乘积。
（五）试验方案 是根据试验目的和要求所拟定的进行比较的一组试验处理 的总称。具体就是指试验指标、试验因素和处理、重复次数、对照以及设计 方法的确定等等。
二、试验设计的应掌握的原则
（一）各类不同的试验应采用不同的试验设计
园艺植物种类较多，栽培方法差异较大，试验性质有所不同，因此各类
在数量性差异的单因子处理设计中，中心处理的选定不是随机的，通常 选取预备试验中较好的水平或是前人报道的较为适当的水平作为中心处理。 处理间距要适当，不可过大或过小。
田间试验概述
第一章田间试验概述第一节田间试验的任务和要求一、田间试验的任务田间试验（field experiment），在田间进行的农业科学试验。
基本任务：在田间环境条件下考察各种农业科学研究成果的实际表现，并据此客观地评价其推广价值和应用范围。
主要包括：１．品种试验考察新育成或引进品种的丰产性、品质、抗病和适应性等。
２．丰产试验考察新的丰产栽培技术的可行性和效果。
3．植保试验考察新的农药使用及植物病虫害、杂草的各种防治技术效果。
４．土肥试验考察新的肥料和施肥技术的实际效果。
田间试验是农业科学试验的主要形式。
这是因为农业科学的主要研究对象──各种作物都是复杂的高等有机体，它们在整个生活过程中随时都在与环境进行复杂的联系，环境条件的任何变化都将或多或少地影响其生长发育乃至最终的产量和品质。
作物生产主要在田间进行，因此，只有在与作物的实际生产条件相近的田间进行的试验中，表现优良的农业科学研究成果，才有可能在生产实践中得到推广应用，发挥其增产增收的作用。
也就是说农业科学试验只有在田间进行才有实际意义，才能对农业生产实践起到指导作用。
农业科学试验也可以在实验室、温室乃至人工气候室中进行。
但是，这些试验方法尚不能取代田间试验，因为其试验条件与田间的实际生产条件不同。
这些方法的主要优点是能较严格地控制某些在田间难以控制的环境条件，如温度、湿度、日照强度和日照长度、空气的成份等，因而特别适合研究一些理论问题。
例如，作物生长发育的规律，某些环境条件的变化对生长发育的影响规律，器官、组织、细胞、染色体乃至分子水平的遗传规律等。
对于主要面向农业生产实践的农业科学来说它们都是有效的辅助性试验方法。
二、田间试验任务的来源田间试验任务的来源主要有：1．从当时当地的农业生产实践中提取农业科学试验特别是田间试验是直接为农业生产服务的，因此，当时当地农业生产中急需解决的问题是田间试验任务的首要来源。
例如，干旱地区需要开展选育抗旱品种和节水灌溉的研究，土壤瘠薄地区需要进行改土培肥的研究等。
田间试验设计方案(一)
田间试验设计方案(一)田间试验设计方案资料一、背景介绍田间试验设计是农业科研领域中非常重要的一环，通过科学合理的试验设计可以获得可靠的实验结果，为农业生产提供科学依据。
本方案旨在介绍田间试验设计的基本原则和步骤，以及提供一些常用的设计方法和统计分析技巧。
二、田间试验设计的基本原则•随机化：合理地随机分配试验单位，避免产生偏倚，提高实验结果的可靠性。
•重复性：同一处理组合进行多次重复，以减小误差的影响，增加实验结果的可信度。
•均衡性：控制试验设计的各因素水平，保持处理间的均衡，提高结果的可重复性和代表性。
•正交性：追求处理间的相互独立，减少因素之间的相互干扰，确保实验结果的准确性。
三、田间试验设计的步骤1.确定试验目的和研究问题。
2.确定试验因素和水平。
3.设计试验布局，包括块设计、区组设计等。
4.制定随机化方案。
5.安排实验要求的样本量。
6.实施实验，记录数据。
7.进行统计分析，检验和推断结论。
8.撰写试验报告。
四、常用的田间试验设计方法1. 三重因素的随机区组设计•每个处理组合只重复一次。
•处理组合随机分配到每个区块中。
2. 完全随机化设计•每个处理组合在整个试验区域内随机分配。
•不设区块和常均区的概念。
3. 拉丁方设计•每个处理组合只出现一次。
•每个处理在整个试验区域内只出现一次。
4. 二因素随机区组设计•分别进行两个因素的随机区组设计，结合起来进行分析。
五、统计分析技巧1.方差分析：用于分析因素之间的差异是否显著。
2.LSD多重比较法：用于比较不同处理组合的差异性。
3.相关分析：用于分析不同因素之间的相关程度。
4.回归分析：用于建立因变量和自变量之间的数学模型。
5.主成分分析：用于提取主要影响因素，并进行综合评价。
六、总结田间试验设计是农业科研的重要环节，合理的试验设计和统计分析有助于获得可靠和真实的实验结果，并为农业生产提供科学依据。
通过遵循随机化、重复性、均衡性和正交性等原则，选择合适的设计方法和统计分析技巧，可以提高实验效果和数据分析的准确性。
田间试验设计方案
田间试验设计方案田间试验设计方案资料概述田间试验设计是农业科研中一种重要的实验设计方法，通过合理设计实验方案，以田间试验的方式进行数据收集和验证，从而得出科学的结论。
本方案旨在介绍田间试验设计的基本原理和步骤，以及常用的设计方法。
设计原理田间试验设计的主要原理是在不同的处理组合下进行试验，观察不同处理对农作物生长和产量的影响，从而找到最优的处理组合。
其基本设计原则包括以下几点： - 随机化：为了减少误差，需要将试验区划分为随机化的处理组合，使得各处理在试验区内的分布均匀。
- 重复性：为了提高试验结果的可靠性，需要对每个处理组合进行多次重复，以减少偶然因素的影响。
- 控制：为了排除其他因素的影响，需要设置合适的对照组进行对比分析。
设计步骤田间试验设计的一般步骤如下： 1. 确定研究目的和问题：明确需要研究的农作物特性、处理变量以及研究目标。
2. 确定试验区域和时期：选择合适的试验地点和农作物生长季节，并考虑气候、土壤和其他环境因素。
3. 设计处理组合：根据研究目的和需要测试的处理变量，设计不同的处理组合。
应尽量考虑对照组和重复次数。
4. 随机化布局：将试验区域划分为随机化的小区块，使得每个处理组合在试验区内的分布均匀。
5. 实施试验：按照设计方案，在每个小区块内施加相应的处理，确保实验过程的准确性和可重复性。
6. 数据收集与分析：在适当的时期，收集各处理组合的数据，并进行统计分析，得出结论。
常用设计方法田间试验设计中常用的设计方法包括以下几种： - 完全随机设计（CRD）：处理组合随机分配在试验区域内，适用于处理间无明显差异的情况。
- 区组设计（RCBD）：将试验区域划分为若干个区组，每个区组内处理组合随机分配，适用于处理间存在差异的情况。
- 分组区组设计（Split-Plot）：将试验区域划分为若干个主区块和次区块，主区块中处理组合随机分配，次区块中子处理组合随机分配，适用于处理间和处理内存在差异的情况。
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➢科学研究与科学试验 ➢植保试验计划与方案 ➢试验误差及其控制 ➢常用田间试验设计 ➢田间试验的布置与管理 ➢温室与实验室的试验
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第一节 科学研究与科学试验
一、农业和生物学领域的科学研究
美国资源委员会对科 学研究的定义是： “科学研究工作是科 学领域中的检索和应 用包括对已有知识的 整理、统计以及对数 据的搜集、编辑和分 析研究工作
一般而言，系统误差可以排除
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精确性
❖偶然误差(random error)
主要由于偶然因素引起的误差，其大小和正 负方向不定，完全决定于机会。又称为随机误差 (random error)
控制偶然误差的方法：增加重复次数、选 用均匀一致的实验单元、在试验中进行合理的 分组。
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有“－”，平均起来正负相抵消等于0。若将其画成坐标图，
接近于一个对称的钟形图，在靠近0的＋、－范围内出现的
误差次数多，越远离0出现的次数越少。
随机误差和其他随机事件一样，在整体上具有统 计规律，若观测次数足够的多，各误差值围绕平 均误差值为零而变化，大的误差具有较少的频次， 小的误差出现的频数较多，等大的正向和负向的 误差具有同样多的频数。因而随机误差的频数分 布呈对称性。一般把这样的对称性分布叫做正态 误差分布或者叫高斯误差分布。
自然科学
理论科学
实验科学
我国国家教育部定义是： “科学研究是指为了增 进知识包括关于人类文 化和社会的知识以及利 用这些知识去发明新的 技术而进行的系统的创 造性工作
抽样调查
科学试验
一般是指利用科研手段和装备，为了认识客观事物的内在本质和运动规律而 进行的调查研究、实验、试制等一系列的活动。为创造发明新产品和新技术 2提02供0/8理/12论依据。科学研究的基本任务就是探索、认识未知。
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将每次所取样品测定的结果称为一个观察
值，以y 表示。理论值或真值，以 表示， 则 y ，即观察值=真值+误差，每一
观察值都有一误差 ，可正，可负 。
y
2. 误差的种类
准确性
❖系统误差(systematic error)
由非研究的因素所形成的实验结果朝一 个方向的偏差，它有规律性，其大小和符号 基本相同。
y
准确性和精确性
➢准确性(accuracy)也叫准确度，指在调查或试验中 某一试验指标或性状的观测值与其真值接近的程度。 ➢ 精确性(precision)也叫精确度，指调查或试验中 同一试验指标或性状的重复观测值彼此接近的程度。
2020/及其控制途径 1. 误差的概念
在科学研究中，试验处理常常受到各种非处 理因素的影响，使试验处理的效应不能真实地反 映出来，也就是说，试验所得到的观测值，不但 有处理的真实效应，而且还包含其它因素的影响， 这就出现了实测值与真值的差异，这种差异在数 值上的表现称为试验误差。
随机误差的规律性
以大豆品种蛋白质含量的测
定为例，若从一批种子中抽取 100份样品，分别进行蛋白质含
f ( ) 68.27%
量的测定，若无系统偏差的干
95.45%
扰，则所获100个数据，将其平
-3
-2
-1
0
1
2
3
随机误差的分布模式
均数当作理论真值 ˆ ，根据
y ˆ 可计算出100个误差值。这100个误差值有“＋”
➢ 选题时应注意以下几 点：实用性、先进性、 创新性、可行性
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第二节 试验设计概述
一、试验设计的基本概念
广义理解是指试验研究课题设计，也就是 整个试验计划的拟定。包含课题名称、试验目的，研究
依据、内容及预期达到的效果，试验方案，供试单位的选取、 重复数的确定、试验单位的分组，试验的记录项目和要求，试 验结果的分析方法，经济效益或社会效益的估计 , 已具备的条 件 , 需要购置的仪器设备，参加研究人员的分工，试验时间、 地点、进度安排和经费预算，成果鉴定，学术论文撰写等内容。
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三、植保试验的特点与要求 （一）植保试验的特点
1. 试验干扰因素多 2. 试验具有复杂性 3. 试验周期长
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（二）植保试验的基本要求
1. 试验要有代表性
植保试验的代表性包括生物学和环境条件两 个方面的代表性。
2. 试验结果要可靠
包括试验的准确性和精确性。
3. 试验要有重演性
科学研究是指“反复探索”的意思，英文叫“re-search”。其中前缀re是“反复”的意思， 202s0e/a8r/c1h2是“探索”的意思。科学研究的内涵包含整理、继承知识和创新、发展知识两部分
三、科学研究的基本方法
1. 选题 2. 文献 3. 假说 4. 假说的检验 5. 试验的规划与设计
➢ 科研课题的选择是整 个研究工作的第一步。 试验课程包括国家或 企业指定课题和自选 课题目：
二、科学研究的基本过程
科学研究的目的在于探求新的知识、理论、 方法、技术和产品：
(1) 对所研究的命题形成一种认识或假说
(2) 根据假说安排相斥性的试验或抽样调查
(3) 根据试验结果进行推理，肯定或否定或修
改假说
从而形成结论，或开始新一轮的试验以验证修改完善后的假说， 如此循环发展，使所获得的认识或理论逐步发展、深化。
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随机误差的层次性
仍以大豆品种蛋白质含量测定为例，可以看到大 豆蛋白质测定中抽取样品时，因为取样过程的随机性 存在取样的随机误差，对于同一份样品，由于测定过 程中的随机因素导致存在随机误差，两者虽都是随机 误差，但发生的时段或层次不一样，因此，随机误差 具有层次性。这里前一阶段的是取样误差，后一阶段 的是测定过程误差。此时，观测值可表示为：
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狭义的理解是指试验单位的选取、重复数目 的确定及试验单位的分组。
生物统计中的试验设计主要指狭义的试验设计。 试验设计的目的是尽量避免系统误差，控制、降 低偶然误差，无偏估计处理效应，从而对样本所 在总体做出可靠、正确的推断。
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二、植物保护试验的任务
在于研究在自然或人为控制条件（生产或接 近生产条件）下，病、虫、杂草等有害生物及食 用菌、资源昆虫、有害生物的天敌等有益生物的 发生规律，探索对有益生物的充分保护利用和对 有害生物科学有效的综合治理技术措施，以便进 一步推广应用到生产实践中去，为我国高速度发 展的可持续农业生产服务。