农作物田间试验设计

田间试验设计

内容要点提示：

试验设计属于科学试验方法论的范畴，学习时①要注意将试验误差和前一章作为随机变量介绍的误差联系起来，进一步区分田间试验研究和抽样分析的不同点；②了解试验研究的程序和试验方案的内容，重点掌握试验误差的控制办法，特别是试验地土壤差异的控制技术；③要在充分认识随机区组设计和拉丁方设计的田间排列、优势及其缺陷的基础上，理解其它各种试验设计与它们的联系和区别；

④对于正交设计，要熟悉正交表的类与型，熟练正交表的使用方法（因素上列，处理成行）以及由正交拉丁方构造部分正交表的原理。

第一节试验概述

一、试验研究的基本知识

1、试验研究在科研中的地位。

（1）科学研究的基本过程。

科研活动是人类认识世界，能动地改造世界的过程，任何一个领域的科研活动都不可能一下子全部完结，但对一个具体的研究课题而言，都是一个有始有终的过程，这个过程对于自然科学来讲，大体上包括以下四个阶段：

调查研究试验研究解释或表达

选题假说形成假说验证科技写作

什么叫“假说”？

用已有的事实材料和科学原理为依据，对未知事物的猜测或假定性解释。

假说及其形成作为科研活动的阶段之一，标志着科研方法的进步和完善，其价值在于研究工作可以它为基点，把研究方向朝四面八方铺开，尽可能地将它应用于各种具体情况而引伸出许多预期结果，来和客观实际结果作比较，从而提出试验或观察方法，恩格斯在《自然辩证法》中有过这样一句名言：“只要自然科学还在思维着，它的发展形式就是假说”。

哥伦布发现美州大陆就是为验证“地球是球体”这样一个假说而得到的意外发现。

狭义相对论的提出，就是迈克尔逊等人为验证，光的传播介质是“以太”这样一个假说而导出了洛仑兹变换，这一变换经爱因斯坦的头脑就成了新的发现线索。

所以科研工作就以“假说形成”为时间界限分为前后两个阶段。假说形成前是科研工作的准备阶段，其方法主要调查研究。假说形成后的阶段是试验或观测阶段，这一阶段主要是试验研究，因此，实践检验真理在科研工作中就表现为试验验证假说。

（2）什么叫试验研究？

在尽可能排除外界影响，突出主要因素，并能细腻地观察到各种现象之间相互关系的条件下，使

某种过程重演，以观察未知事实，验证假说。

农业和生物学领域的试验研究方法有两类。

田间试验——

以差异对比法为基础，在田间自然条件下，突出试验因素，排除次要因素，以观察比较不同试验处理的反应和效果。

试验室或温室试验——

与田间试验相比，能够严格地控制一些在田间条件下难以控制的试验条件，如光照、温湿度、土壤环境等，因而有助于深入研究作物的生长发育规律。

2、试验研究与统计学

统计学最主要的应用领域有两个：工农业生产和社会经济领域。田间试验的适当的设计与统计分析，是统计方法在农业中应用的直接形式。由于农业试验周期长，环境因素变异大，如不对试验的设计安排作精心考虑，并使用有力的统计分析方法，则得不出什么有用的结论，所以试验设计及其统计分析的发展，始自农业和生物方面的应用。尤其是试验设计的基本思想和方法，最初都是从田间试验开始发展起来的。

如在Australia的一些较大的科研单位和试验站所进行的农业试验研究，大多较为庞杂，且耗时多年、试验设计与数据分析工作做得非常严肃、认真。程序是：

交计划任务定研究方案

课题主持人生统局统计专家工人或试验员

报告分析结果按时邮寄数据

这样严格的分工使研究人员集中精力从事自己的课题研究：熟悉自己研究范围内的基础知识及其更新和发展情况。统计学家则专门从事生物统计方面的学习和研究，并在各州农业厅设专门机构——生物统计局，订有世界各国出版的与生物统计有关的杂志，每年还派人参加世界性的生统会议，也常有外国专家和学者去他们那里讲课或交流经验。

我国统计学管理机构尚处于学会团体性质的阶段，如中国现场统计学会，定期开展学术活动，主办刊物《数理统计与管理》。

3、农业试验研究的一般程序

选题————→计划————→实施————→总结

（1）选定研究课题

①当前生产提出的实际问题；②生产进一步发展需要解决的理论和技术问题；

③推广国内外先进经验；④科学发展上需要解决的理论问题。

要求：第一，要深入生产实际，抓主要矛盾（找瓶颈）；第二，要广泛搜集国内外有关资料。

（2）拟订试验计划

按统计学原理，设计和确定完成试验任务的方法和步骤。具体包括：

①设计试验方案；②确定试验设计种类；③制订管理措施；

④拟订观察项目、记载方法及标准。

要求：第一，符合试验任务要求的精确度；第二，照顾需要和可能，做到多、快、好、省。

（3）实施试验计划

也就获取试验数据的过程。

①根据方案做好准备工作；②科学布置田间试验；

③有始有终地做好管理工作；④完成计划规定的观察记载任务。

要求：贯彻单一差异原则，减少误差，杜绝差错。

（4）对试验数据进行统计分析，作出科学结论。

首先是对所有数据进行整理，发现错误设法更正，无法更正又证明确是错误的观察值应剔除，其次是对所有数据按统计学原理进行分析，找出规律并确定可靠程度，最后作出总结，写出试验研究报告，如果学术价值较高还须进一步撰写学术论文，这就是“科技写作”。

二、试验方案

1、试验方案的内容：

试验方案指试验中进行比较的一组试验处理的总称。试验方案是全部试验工作的核心，它是围绕研究课题，根据试验的目的和要求制订的，其内容包括试验因素、试验水平、试验指标和试验处理。分别介绍如下：

试验因素——

在控制影响试验结果的其它条件的情况下，人为变动的一个或几个试验条件。如品比试验、密度试验中的品种、密度即是。

试验指标——

衡量试验因素效应的指示性状，如比较两个品种优劣的试验，试验指标就可以是产量或者是收获物中某一种经济性状。

试验指标对试验（处理）因素效应的定量表达就是试验数据。

试验水平——

试验因素从质或量的方面分成不同的等级，其中的每一个等级就是一个水平，如品比试验中的每一个品种就是从质的方面来策划分水平的，密度试验中的密度就是从量的方面来划分水平的。

试验处理——

如试验中仅一个因素，则该因素的每一个水平就是一个试验处理；如果试验中包括两个或两个以上的因素，则试验处理就是这些因素各个水平的组合，简称组合或水平组合。

例如有一特早熟扁豆栽培试验方案，A因素为追肥，分花前追肥与对照（不追肥）两个水平，B 因素为品种，分红花一号，白花二号，C因素为密度，设四种株距（行距为1.5M）即45cm、70cm、95cm、120cm，重复2次，则水平组合数为2×2×4＝16个。