《試驗設(shè)計與分析》課件-第1章 緒論

試驗設(shè)計與分析第1節(jié)試驗概述第2節(jié)試驗方案的制訂資訊導(dǎo)航第一章緒論—科學(xué)試驗及其誤差控制第1節(jié)試驗概述一、試驗的概念二、試驗的作用與任務(wù)三、試驗的基本要求四、試驗的基本術(shù)語返回資訊目錄一、試驗的概念科學(xué)研究的基本過程第1節(jié)試驗概述假說根據(jù)本人的觀察(生產(chǎn)調(diào)研)或前人的觀察(通過文獻(xiàn))對所研究的命題形成一種認(rèn)識或假說試驗根據(jù)假說所涉及的內(nèi)容安排相斥性的試驗或抽樣調(diào)查結(jié)論根據(jù)試驗或調(diào)查所獲的資料進(jìn)行推理，肯定或否定或修改假說，從而形成結(jié)論一、試驗的概念什么是試驗？

農(nóng)業(yè)試驗要解決什么問題呢？試驗是如何去解決這些問題的呢？第1節(jié)試驗概述示范試驗案例：一、試驗的概念第1節(jié)試驗概述小區(qū)試驗預(yù)備試驗案例：小麥育種鑒定圃一、試驗的概念第1節(jié)試驗概述水稻不同栽培模式(SRI與常規(guī)拋秧)對比試驗試驗案例：一、試驗的概念SRI模式常規(guī)拋秧第1節(jié)試驗概述春石斛溫室栽培試驗案例：溫室試驗激素C激素B激素A一、試驗的概念第1節(jié)試驗概述組織培養(yǎng)試驗不同配方的組織培養(yǎng)效果比較案例：一、試驗的概念第1節(jié)試驗概述食用菌試驗不同培養(yǎng)料的栽培效果比較案例：一、試驗的概念第1節(jié)試驗概述一、試驗的概念試驗就是通過比較以判斷哪一種措施更好的方法什么是試驗？第1節(jié)試驗概述《辭?！丰屃x：【實驗】設(shè)計來檢驗一個理論或證實一種假設(shè)是否正確而進(jìn)行的一系列操作或?qū)嵺`活動。【試驗】為了解某物的性能或某事的結(jié)果而進(jìn)行的嘗試性活動。一般而論，實驗可理解為實際驗證，其結(jié)果基本上是可以預(yù)測的，其工作多為機械重復(fù)操作；而試驗則為嘗試驗證，其結(jié)果存在較多不確定因素，其工作具有創(chuàng)新性和探索性的特點。根本區(qū)別在于是否有“比較”、有“選擇”試驗與實驗的區(qū)別一、試驗的概念返回資訊第1節(jié)試驗概述試驗是農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣的基礎(chǔ)。試驗是科學(xué)研究的延續(xù)，是對即將推廣的技術(shù)成果的再創(chuàng)造，是農(nóng)業(yè)推廣必不可少的重要環(huán)節(jié)。試驗技能是農(nóng)業(yè)推廣人員的一項最基本的、最重要的也是最常用的技能。二、試驗的作用與任務(wù)返回資訊第1節(jié)試驗概述1．試驗?zāi)康囊鞔_2．試驗條件要有代表性3．試驗結(jié)果要有可靠性4．試驗結(jié)果要有重演性三、試驗的基本要求返回資訊第1節(jié)試驗概述四、試驗的基本術(shù)語試驗方案——是根據(jù)試驗?zāi)康囊笏鶖M進(jìn)行比較的一組試驗處理的總稱；試驗因素——試驗中所研究的且由人為控制變動的可能影響試驗結(jié)果的因子，如品種、密度、施肥量、農(nóng)藥種類、藥劑濃度等；試驗條件——在全試驗過程中被保持相對固定一致的影響試驗結(jié)果的因子第1節(jié)試驗概述四、試驗的基本術(shù)語水平：一個試驗因素所劃分的具體的、可操作的不同等級或狀態(tài)；如不同的品種、不同的密度、不同的施肥量等；試驗因素設(shè)定了幾種狀態(tài)或劃為幾個數(shù)量等級，其就有幾個水平。每個試驗因素至少有2個水平的差異。只有一個水平的稱之為試驗條件（非試驗因素、非處理因素）。第1節(jié)試驗概述四、試驗的基本術(shù)語試驗指標(biāo)——指度量試驗結(jié)果的標(biāo)志，如作物產(chǎn)量、病情指數(shù)、某些物質(zhì)的含量等；試驗效應(yīng)——試驗因素的不同水平對試驗指標(biāo)所起的增加或減少的作用如某水稻施氮肥量試驗，畝施氮10kg，畝產(chǎn)量為350kg，畝施氮15kg，畝產(chǎn)量為450kg；則在畝施氮10kg的基礎(chǔ)上增施5kg的效應(yīng)即為450-350=100(kg/畝)試驗就是要通過比較指標(biāo)的不同效應(yīng)來判斷試驗因素中哪一種措施最好第1節(jié)試驗概述四、試驗的基本術(shù)語處理——一個試驗單元內(nèi)的水平的總稱；單因素試驗中，試驗因素的每一個水平就是一個試驗處理；多因素試驗中，不同因素的水平相互組合構(gòu)成一個試驗處理。有關(guān)處理設(shè)置在制訂試驗方案中詳述第1節(jié)試驗概述四、試驗的基本術(shù)語試驗單元——試驗中能接受不同處理的試驗載體，也叫試驗單位；試驗單元的形式是多種多樣的，它可以是一個試驗小區(qū)、一株樹，也可以是一盆植物等等。在試驗結(jié)果的統(tǒng)計分析中，通常一個試驗單元要有一個數(shù)據(jù)參與統(tǒng)計計算。第1節(jié)試驗概述四、試驗的基本術(shù)語田間試驗的試驗單元稱為小區(qū)。小區(qū)——用于安排不同水平的一小塊地段；第1節(jié)試驗概述統(tǒng)一施肥量其它管理措施：選擇同一品種四、試驗的基本術(shù)語【案例】玉米密度試驗處理措施間應(yīng)該有差異非處理措施間不能有差異?。∷剑?/p>

3500株/畝4000株/畝4500株/畝同時播種同樣進(jìn)行中耕除草…………

試驗因素處理：

農(nóng)業(yè)和生物學(xué)試驗中供試的一組處理間的差異是在一定的試驗條件下在供試材料身上體現(xiàn)出來的，因而要確切暴露出處理間或供試因子、級別間的差異，必須嚴(yán)格控制供試材料及試驗條件的一致性；在多個因子的試驗時還要將所比較的那個因子以外的因子控制在相同的水平上。這是比較試驗的“唯一差異”原則返回資訊第2節(jié)試驗方案的制訂試驗方案概念：處理的總稱；

——設(shè)計試驗方案，即設(shè)置試驗的處理。制訂試驗方案是試驗實施的前提和基礎(chǔ)。一、試驗方案制訂要點二、試驗方案制訂案例返回資訊目錄一、試驗方案制訂要點制訂試驗方案的基本要點：（一）確定試驗因素（二）正確劃分各試驗因素的水平（三）確定適宜的處理數(shù)（四）設(shè)置對照第2節(jié)試驗方案的制訂返回資訊確定試驗因素——明確試驗?zāi)康脑囼炓鉀Q什么問題？如何解決？將可能對問題解決有幫助的措施作為試驗因素注意：能單因素絕不做復(fù)因素、能兩因素絕不做三因素，要盡可能地把握住解決問題的關(guān)鍵——盡可能用最少的試驗因素一、試驗方案制訂要點（一）確定試驗因素第2節(jié)試驗方案的制訂返回知識點根據(jù)各試驗因素的不同特點，可以把試驗因素分為兩類，即數(shù)量化因素與質(zhì)量化因素。對不同的試驗因素，劃分不同水平的要求是不同的：一、試驗方案制訂要點（二）正確劃分各試驗因素的水平第2節(jié)試驗方案的制訂1．?dāng)?shù)量化因素的水平劃分?jǐn)?shù)量化因素是指因素水平可以用數(shù)量等級的形式來表現(xiàn)的因素，如在施肥技術(shù)中，施肥量、施用時期（用時間表示）等。在劃分?jǐn)?shù)量化因素水平時應(yīng)注意：①水平的全距（范圍）要符合生產(chǎn)實際并有一定的預(yù)見性；一、試驗方案制訂要點（二）正確劃分各試驗因素的水平第2節(jié)試驗方案的制訂②水平的間距要適當(dāng)且相等。過大間距，容易丟失最佳處理間距過小，雖利于尋找最佳處理效應(yīng)，但易造成試驗規(guī)模過大，不便于試驗實施適宜的水平間距有利于用最少的處理數(shù)盡可能接近最佳水平0123456圖1-1-1不同水平間距效果圖水平處理效應(yīng)理論最佳水平值實際最佳水平值實際最佳水平值實際最佳水平值第2節(jié)試驗方案的制訂1．?dāng)?shù)量化因素的水平劃分?jǐn)?shù)量化因素是指因素水平可以用數(shù)量等級的形式來表現(xiàn)的因素，如在施肥技術(shù)中，施肥量、施用時期（用時間表示）等。在劃分?jǐn)?shù)量化因素水平時應(yīng)注意：①水平的全距（范圍）要符合生產(chǎn)實際并有一定的預(yù)見性；②水平的間距要適當(dāng)且相等。③通?？刹辉O(shè)置對照或以0水平為對照。一、試驗方案制訂要點（二）正確劃分各試驗因素的水平第2節(jié)試驗方案的制訂③通?？刹辉O(shè)置對照或以0水平為對照。2．質(zhì)量化因素的水平劃分質(zhì)量化因素是指因素水平不能夠用數(shù)量等級的形式來表現(xiàn)的因素，如在施肥技術(shù)中的施肥種類、施用時期（用生育期表示）、施用方式等。在劃分因素水平時，應(yīng)該盡可能把最能反映該項技術(shù)水平的新成果、新技術(shù)列入因素水平中。質(zhì)量化因素一般都需要設(shè)置對照。一、試驗方案制訂要點（二）正確劃分各試驗因素的水平第2節(jié)試驗方案的制訂例：2006年全國北方春大豆中早熟組東部區(qū)試驗計劃

一、試驗方案制訂要點（二）正確劃分各試驗因素的水平第2節(jié)試驗方案的制訂對照返回知識點要根據(jù)不同試驗的特點確定適宜的處理數(shù)。如田間小區(qū)試驗，由于受到環(huán)境條件及試驗地面積的制約，處理數(shù)不宜太多；而對于較容易控制環(huán)境影響的室內(nèi)試驗，則可以適當(dāng)安排多一些處理。一、試驗方案制訂要點（三）確定適宜的處理數(shù)第2節(jié)試驗方案的制訂栽培、植保試驗：4～6個處理；品種試驗：不超過15個品種（處理）；復(fù)因素試驗：一般2～3個因素、最好不超過20個處理。室內(nèi)試驗最好不超過30個處理。一、試驗方案制訂要點（三）確定適宜的處理數(shù)第2節(jié)試驗方案的制訂返回知識點對照——CK一般應(yīng)以生產(chǎn)上推廣應(yīng)用面積較大的常規(guī)技術(shù)、成果作為CK。肥料試驗或藥效試驗中，常需增設(shè)不施肥或不噴藥劑的處理(0水平)作為空白對照；一個試驗中通常只有一個對照，有時為了適應(yīng)某種要求，可設(shè)兩個對照。一、試驗方案制訂要點（四）正確設(shè)置對照第2節(jié)試驗方案的制訂返回知識點二、試驗方案設(shè)計案例按試驗因素多少試驗方案設(shè)計可分為：（一）單因素試驗方案設(shè)計（二）復(fù)因素試驗方案設(shè)計（三）部分實施的復(fù)因素試驗方案設(shè)計第2節(jié)試驗方案的制訂返回資訊二、試驗方案設(shè)計案例單因素試驗方案一般由試驗因素的若干水平加上適當(dāng)對照處理即可，其設(shè)計目的是要確定該試驗因素的最佳水平。單因素試驗中：處理=水平（一）單因素試驗方案設(shè)計第2節(jié)試驗方案的制訂【案例】了解氮肥施用量對水稻免耕拋秧栽培的影響?！痉治觥靠稍O(shè)計一個單因素試驗。根據(jù)水稻栽培學(xué)原理，氮肥施用量全距大約為0～250kg純N/hm2，間距以30～75kg純N/hm2為宜，以0水平即氮肥用量0kg純N/hm2作對照。

設(shè)間距為45kg純N/hm2，處理的設(shè)計安排如下（表1-1-2）：二、試驗方案設(shè)計案例（一）單因素試驗方案設(shè)計第2節(jié)試驗方案的制訂試驗因素表1-1-2氮肥施用量對水稻免耕拋秧栽培影響的單因素試驗方案處理(水平)編號1(CK)23456氮肥用量(kg純N/hm2)04590135180225折合尿素用量(kg/hm2)098196293391489二、試驗方案設(shè)計案例第2節(jié)試驗方案的制訂返回知識點二、試驗方案設(shè)計案例復(fù)因素試驗方案是由兩個或兩個以上試驗因素的不同水平相互配合構(gòu)成水平組合，其設(shè)計目的一方面是要確定各試驗因素的最佳水平，更重要的是了解不同因素間的相互作用，并從中選出最佳水平組合。復(fù)因素試驗：處理=水平組合處理數(shù)=各因素水平數(shù)的乘積（二）復(fù)因素試驗方案設(shè)計第2節(jié)試驗方案的制訂【案例】對某地甜玉米生產(chǎn)情況進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)影響甜玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的主要因素是種植密度與氮肥施用量，設(shè)計一個試驗方案。【分析】可設(shè)計一個兩因素試驗。根據(jù)玉米栽培學(xué)原理和當(dāng)?shù)胤N植特點，種植密度設(shè)3水平、氮肥施用量設(shè)5水平。設(shè)密度全距為60000～75000株/hm2、間距為7500株/hm2；氮肥用量全距為0～400kg純N/hm2

、間距為100kg純N/hm2。二、試驗方案設(shè)計案例（二）復(fù)因素試驗方案設(shè)計第2節(jié)試驗方案的制訂試驗因素試驗因素試驗指標(biāo)甜玉米種植密度與氮肥施用量兩個試驗因素水平劃分水平因素1：種植密度水平因素2：氮肥用量編號種植密度(株/hm2)行株距(cm×cm)編號施氮量(kg純N/hm2)折合尿素用量(kg/hm2)16000070.0×23.8100210021726750070.0×21.23200435430065237500070.0×19.05400870對兩個因素的各水平進(jìn)行組合，得到：3×5=15個水平組合即15個處理。二、試驗方案設(shè)計案例（二）復(fù)因素試驗方案設(shè)計第2節(jié)試驗方案的制訂甜玉米種植密度與氮肥施用量的兩因素試驗方案400300200100075000750007500075000750001514131211400300200100067500675006750067500675001098764003002001000600006000060000600006000054321氮肥用量(kg純N/hm2)種植密度(株/hm2)處理號二、試驗方案設(shè)計案例復(fù)因素試驗方案的優(yōu)點是因素水平能均衡搭配，能全面了解因素間的互作。但如果試驗因素過多、水平劃分太細(xì)，試驗規(guī)模將迅速擴大，往往難以全面實施復(fù)因素試驗方案。假設(shè)某試驗有10個試驗因素，每個因素有2個水平，共有個處理210（二）復(fù)因素試驗方案設(shè)計第2節(jié)試驗方案的制訂二、試驗方案設(shè)計案例因此，復(fù)因素試驗的因素不宜超過3個，每個因素的水平不宜超過5個，處理數(shù)最好控制在20個以內(nèi)。（二）復(fù)因素試驗方案設(shè)計第2節(jié)試驗方案的制訂返回知識點二、試驗方案設(shè)計案例由復(fù)因素試驗方案的一部分處理構(gòu)成的試驗方案，稱為不完全實施的復(fù)因素試驗方案。不完全實施方案可采用正交設(shè)計、正交回歸設(shè)計、旋轉(zhuǎn)回歸設(shè)計、最優(yōu)設(shè)計等設(shè)計方法來制訂。下面以正交設(shè)計為例介紹不完全實施的復(fù)因素試驗方案的制訂：（三）部分實施的復(fù)因素試驗方案設(shè)計第2節(jié)試驗方案的制訂二、試驗方案設(shè)計案例正交試驗是借助正交表進(jìn)行的一種均衡的不完全實施的復(fù)因素試驗方案。當(dāng)試驗需要研究的因素較多時，采用正交設(shè)計既可減少處理數(shù)，又能保持試驗方案的均衡性，同時還可通過對正交試驗結(jié)果的分析了解全面試驗的情況，找出各因素的最優(yōu)的水平組合。（三）部分實施的復(fù)因素試驗方案設(shè)計第2節(jié)試驗方案的制訂47二、試驗方案設(shè)計案例正交表是正交試驗方案設(shè)計的基本工具，它是根據(jù)均衡分布的思想，運用組合數(shù)學(xué)理論構(gòu)造的一種數(shù)學(xué)表格。它主要由三部分構(gòu)成。通常用Lk（mp）表示。其中L代表正交表；k為正交表的行數(shù)，表示該正交表規(guī)定的處理(水平組合)數(shù)；p為正交表的列數(shù)，表示最多可以安排的因素數(shù)目，或者最多可以考察的效應(yīng)數(shù)目(包括主效和互作)；m表示每個因素(列)的水平數(shù)。（三）部分實施的復(fù)因素試驗方案設(shè)計第2節(jié)試驗方案的制訂二、試驗方案設(shè)計案例正交試驗方案設(shè)計的基本步驟如下：（1）列出因素水平表從影響試驗指標(biāo)的諸多因素中，通過因果分析篩選出需要考察的試驗因素。試驗因素確定后，應(yīng)正確劃分每個因素的水平，盡可能把水平值取在理想?yún)^(qū)域。一般以2～4個水平為宜，對主要考察的試驗因素，可以多取水平，但最好不超過6個水平。（三）部分實施的復(fù)因素試驗方案設(shè)計第2節(jié)試驗方案的制訂49二、試驗方案設(shè)計案例（2）選擇合適的正交表正交表的選擇是高效、合理設(shè)計正交試驗方案的關(guān)鍵。k值太小，試驗因素可能安排不下；k值過大，處理數(shù)增多，操作難度大、試驗效率不高。正交表選擇的原則是在能夠安排試驗因素和交互作用的前提下，盡可能選用較小的正交表，以減少處理數(shù)。試驗因素（包括交互作用）的個數(shù)不能大于正交表的列數(shù)，水平數(shù)應(yīng)等于正交表中的水平數(shù)。（三）部分實施的復(fù)因素試驗方案設(shè)計第2節(jié)試驗方案的制訂50二、試驗方案設(shè)計案例（3）表頭設(shè)計表頭設(shè)計就是指將試驗因素和交互作用合理地安排到所選正交表的各列中去的過程。若試驗因素間無交互作用，各因素可以任意安排；若要考察因素間的交互作用，各因素應(yīng)按相應(yīng)的正交表中交互作用列表來進(jìn)行安排，以防止設(shè)計“混雜”。（三）部分實施的復(fù)因素試驗方案設(shè)計第2節(jié)試驗方案的制訂51二、試驗方案設(shè)計案例（4）編制試驗方案，按方案進(jìn)行試驗并記錄試驗結(jié)果。根據(jù)因素水平表、正交表及其表頭設(shè)計編制試驗方案，并根據(jù)各處理內(nèi)容實施試驗，記錄試驗結(jié)果。（三）部分實施的復(fù)因素試驗方案設(shè)計第2節(jié)試驗方案的制訂52二、試驗方案設(shè)計案例【案例】為了明確某植物組織培養(yǎng)中繼代增殖培養(yǎng)基的最佳配方，擬考察細(xì)胞分裂素（6-BA）、生長素（NAA）和蔗糖的濃度等3個因素（每個因素均分3水平，即m=3）對增殖培養(yǎng)的影響?！挤治觥饺魧嵤┩耆囼灧桨?，則有3×3×3=27個處理。由于試驗的主要目的是考察這三個因素的效應(yīng)與篩選最佳水平組合，為簡化試驗，可采用L9（34）正交表進(jìn)行試驗方案設(shè)計。其方法步驟如下：（三）部分實施的復(fù)因素試驗方案設(shè)計第