页数:67页文件大小:496.5 KB来源: 生物统计与田间试验ppt课件
本课件系统讲解田间试验的特点与基本要求,分析田间试验误差来源与土壤差异的表现形式,阐述重复、随机、局部控制三原则和控制土壤差异的小区技术,并介绍对比法、间比法、完全随机、随机区组、拉丁方、裂区与条区等常用设计。
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
一、田间试验的特点
二、田间试验的基本要求
第二节田间试验的误差与土壤差异
一、田间试验的误差
(一) 田间试验的误差来源
(二)控制田间试验误差的途径
选择肥力均匀的试验地
试验中采用适当的小区技术
应用良好的试验设计和相应的统计分析
二、试验地的土壤差异
试验地的土壤差异来源
图2.1)
测定土壤差异程度的方法
最简单的方法是目测法,即根据前茬作物生长的一致情况加以评定
更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)即在整个试验地上种植单一品种的作物,这种作物以植株较小而适于条播的谷类作物为好。在整个作物生长过程中,从整地到收获,采用一致的栽培和管理措施,并对作物生长情况作仔细观察,遇有特殊情况如严重缺株、病虫害等,应注明地段、行数以作为将来分析时的参考。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)
图2.1 土壤肥力变异图
土壤差异通常有两种表现形式
一种形式是肥力高低变化较有规则,即肥力从大田的一边到另一边逐渐改变,这是较为普通的肥力梯度形式
另一种形式是斑块状差异,即田间有较为明显的肥力差异的斑块,面积可大可小,分布亦无一定的规则
三、试验地选择和培养
第三节田间试验设计的原则
科学田间试验设计的三个基本原则1.重复
科学田间试验设计的三个基本原则
第三节田间试验设计的原则(续)
1.重复(replication)试验中同一处理种植的小区数即为重复次数。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
第三节田间试验设计的原则(续)
2.随机(random)随机是指一个区组中每一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。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(附表1)
第三节田间试验设计的原则(续)
3.局部控制(local control)局部控制就是将整个试验环境分成若干个相对最为一致的小环境,再在小环境内设置成套处理,即在田间分范围分地段地控制土壤差异等非处理因素,使之对各试验处理小区的影响达到最大程度的一致。因为在较小地段内,试验环境条件容易控制一致。这是降低误差的重要手段之一
图2.2 田间试验设计三个基本原
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
第四节控制土壤差异的小区技术
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330m2
试验小区的面积小区(续)
可以从以下各方面考虑确定一个具体试验的小区面积
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。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。小区的长宽比可为(3~10)∶1,甚至可达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。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,精确度的增进不大,而人、物力的花费大大增加,并不经济。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
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
六、重复区
小区在各重复内的排列方式
第五节常用的田间试验设计
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)
(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。ⅠⅡⅢ 图2.5 8个品种3次重复对比排列(阶梯式)
(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次。各重复可排成一排或多排式。排成多排时,则可采用逆向式(图2.6)。如果一条土地上不能安排整个重复的小区,则可在第二条土地上接下去,但是开始时仍要种一对照区,称为额外对照(Ex. CK)如图2.7
图2.6 20个品种3次重复的间
ⅠCK 图2.6 20个品种3次重复的间比法排列,逆向式(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代表重复;1、2、3…代表品种;CK代表对照)CK →Ⅱ→CK ←Ⅲ←图2.7 16个品种3次重复的间比排列,两行排3重复及Ex. CK的设置(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代表重复;1、2、3…代表品种;CK代表对照;Ex. CK代表额外对照)
二、随机排列的试验设计
(一) 完全随机设计(completely random design)(二) 随机区组设计(randomized blocks design)(三) 拉丁方设计(latin square design)(四) 裂区设计(split-plot design)(五) 再裂区设计(split-split plot design)(六) 条区设计(strip blocks design)
(一)完全随机设计
(completely random design)完全随机设计将各处理随机分配到各个试验单元(或小区)中,每一处理的重复数可以相等或不相等,这种设计对试验单元的安排灵活机动,单因素或多因素试验皆可应用。这类设计分析简便,但是应用此类设计必须试验的环境因素相当均匀,所以一般用于实验室培养试验及网、温室的盆钵试验
例:要检验三种不同的生长素,各一个剂量
例:要检验三种不同的生长素,各一个剂量,测定对小麦苗高的效应,包括对照(用水)在内,共4个处理,若用盆栽试验每盆小麦为一个单元,每处理用4盆,共16盆
随机排列时将每盆标号1,2,…,16;
然后查用随机数字表或抽签法或计算机(器)随机数字发生法得第一处理为(14,13,9,8),第二处理为(12,11,6,5),第三处理为(2,7,1,15),余下(3,4,10,16)为第四处理
(二)随机区组设计
(randomized blocks design)亦称完全随机区组设计(random complete block design)特点:根据“局部控制”的原则,将试验地按肥力程度划分为等于重复次数的区组,一区组亦即一重复,区组内各处理都独立地随机排列。优点
随机区组设计(续)
小区的随机可借助于附表1随机数字表、抽签或计算机(器)随机数字发生法。以随机数字法为例说明如下:例如有一包括8个处理的试验
将处理分别给以1、2、3、4、5、6、7、8的代号
从随机数字表任意指定一页中的一行,去掉0和9即可得8个处理的排列次序。如在该表2页第68行数字次序为 , ,……
去掉0和9以及重复数字而得到 ,即为8个处理在区组内的排列
如有第二重复,则可再从表查另一行或一列随机数字,作为8个处理在第二区组内的排列次序
多于9个处理的试验,可同样查随机数字表
多于9个处理的试验,可同样查随机数字表。如有12个处理
可查得任何一页的一行,去掉00、97、98、99后即得12个处理排列的次序。例如该表第4页第79行,每次读两位,得97、39、24、89、90、89、86、49、15、18、25、43、80、74、30、41、67、36、43、58、42、07、04、25、17、54、60、88、49、34、42
在这些随机数字中,除了将97等数字除去外,其余凡大于12的数均被12除后得余数,将重复数字划去,所得随机排列为3、12、5、6、2、1、7、8、10、4、9、11,最后一个数字乃随机查出11个数字后自动决定的
图2.8)
随机区组在田间布置时,应考虑到试验精确度与工作便利等方面,以前者为主。在通常情况下,采用方形区组和狭长形小区能提高试验精确度。在有单向肥力梯度时,亦是如此,但必须注意使区组的划分与梯度垂直,而区组内小区长的一边与梯度平行(图2.8)。这样既能提高试验精确度,同时亦能满足工作便利的要求。如处理数较多,为避免第一小区与最末小区距离过远,可将小区布置成两排(图示2.9)
图2.8 8个品种4个重复的随机
ⅠⅡⅢⅣ 图2.8 8个品种4个重复的随机区组排列肥力梯度
图2.9 16个品种3个重复的随
ⅠⅡⅢ 图2.9 16个品种3个重复的随机区组,小区布置成两排
(三)拉丁方设计
(latin square design)拉丁方设计将处理从纵横二个方向排列为区组(或重复),使每个处理在每一列和每一行中出现的次数相等(通常一次),所以它是比随机区组多一个方向局部控制的随机排列的设计。如图2.10所示为5×5拉丁方。CDAEBECDBABAECDBACDEDEBAC图2.10 5×5拉丁方优点:精确度高缺点:缺乏伸缩性
拉丁方设计(续)
拉丁方设计的通常应用范围只限于4—8个处理。当在采用4个处理的拉丁方设计时,为保证鉴别差异的灵敏度,可采用复拉丁方设计,即用2个(4×4)拉丁方。第一直行和第一横行均为顺序排列的拉丁方称标准方。拉丁方甚多,但标准方较少。如3×3只有一个标准方。A B CB C AC A B将每个标准方的横行和直行进行调换,可以化出许多不同的拉丁方。一般而论,每个k×k标准方,可化出个不同的拉丁方
不同处理数的拉丁方的随机略有不同
不同处理数的拉丁方的随机略有不同,一般按以下所示步骤进行
(4×4)拉丁方:随机取4个标准方中的一个,随机所有直行及第2、3、4横行,也可以随机所有横行和直行,再随机处理
(5×5)及更高级拉丁方:随机所有直行、横行和处理
图2.11)
设有5个品种分别以1、2、3、4、5代表,拟用拉丁方排列进行比较试验。•取上面所列的(5×5)选择标准方。•从随机数字表中,以铅笔尖任意落于一行,查随机数字,将0和大于5的数字去掉,得1、4、5、3、2,即为直行的随机。•再点一行,如得5、1、2、4、3,即为横行的随机。•再点一行,得2、5、4、1、3,即为品种随机。•将(5×5)选择标准方按上面三个随机步骤,就得到所需的拉丁方排列(图2.11)
图2.11)(续)
(四)裂区设计
(split-plot design)裂区设计是多因素试验的一种设计形式。在多因素试验中,处理组合数较多而又有一些特殊要求时,往往采用裂区设计。主区( main plot )按主处理所划分的小区称为主区,亦称整区. 副区主区内按各副处理所划分的小区称为副区,亦称裂区(split-plot)。在裂区设计时先按第一个因素设置各个处理(主处理)的小区;然后在这主处理的小区内引进第二个因素的各个处理(副处理)的小区.
通常在下列几种情况下,应用裂区设计
通常在下列几种情况下,应用裂区设计:
图2.12
下面以品种与施肥量两个因素的试验说明裂区设计。如有6个品种,以1、2、3、4、5、6表示,有3种施肥量,以高、中、低表示,重复3次,则裂区设计的排列可如图2.12。图中先对主处理(施肥量)随机,后对副处理(品种)随机,每一重复的主、副处理随机皆独立进行。裂区设计在小区排列方式上可有变化,主处理与副处理亦均可排成拉丁方,这样可以提高试验的精确度。尤其是主区,由于其误差较大,能用拉丁方排列更为有利。
主、副区最适于拉丁方排列的多因素组合有5×2、5×3、5×4、6×2、6×3、7×2、7×3等
图2.12 施肥量与品种二因素试
ⅠⅡⅢ 高低中低中高高中低图2.12 施肥量与品种二因素试验的裂区设计(施肥量为主区,品种为副区;Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代表重复)
(五)再裂区设计
(split-split plot design)裂区设计若再需引进第三个因素的试验,可以进一步做成再裂区,即在裂区内再划分为更小单位的小区,称为再裂区( split-split plot design ),然后将第三个因素的各个处理(称为副副处理),随机排列于再裂区内,这种设计称为再裂区设计。举例说明再裂区设计设计步骤设有3种肥料用量以A
再裂区设计(续)
图2.13 小麦肥料用量
ⅠⅡⅢB 图2.13 小麦肥料用量(A)、品种(B)和密度(C)的再裂区设计
(六)条区设计
(strip blocks design)条区设计是属裂区设计的一种衍生设计,如果所研究的两个因素都需要较大的小区面积,且为了便于管理和观察记载,可将每个区组先划分为若干纵向长条形小区,安排第一因素的各个处理(A因素);再将各区组划分为若干横向长条形小区,安排第二因素的各个处理(B因素),这种设计方式称为条区设计
图2.14所示
假定第一因素(A因素)有4个处理,第二因素(B因素)有3个处理,其3个重复的条区设计如图2.14所示。A 图2.14 A因素四个处理、B因素三个处理的条区设计
第六节田间试验的布置与管理
一、田间试验计划的制订
(一) 田间试验计划的内容一般包含以下项目
(二)编制种植计划书
种植计划书把试验处理安排到试验小区作为试验记载簿之用。内容
肥料、栽培、品种、药剂比较等试验的种植计划书:处理种类(或代号)、种植区号(或行号)、田间记载项目等
育种工作各阶段(除品种比较)的试验:今年种植区号(或行号)、去年种植区号(或行号)、品种或品系名称(或组合代号)、来源(原产地或原材料)以及田间记载项目等
不论哪种试验,都应按其应包括的项目依上述次序划出表格
二、试验地的准备和田间区划
图2.15 小麦品种比较试验田间种植图NG小麦良种G区组Ⅰ623415区组Ⅱ 道繁育区G46153区组Ⅳ214653区组Ⅲ2G路G道路
三、种子准备
在品种试验及栽培或其它措施的试验中,须事先测定各品种种子的千粒重和发芽率
按照种植计划书(即田间记载本等)的顺序准备种子,避免发生差错
需要药剂拌种以防治苗期病虫害的,应在准备种子时作好拌种,以防止苗期病虫害所致的缺苗断垄
准备好当年播种材料的同时,须留同样材料按次序存放仓库,以便遇到灾害后补种时应用
四、播种或移栽
播种时应力求种子分布均匀,深浅一致
如要进行移栽,取苗时要力求挑选大小均匀的秧苗,以减少试验材料的不一致
整个试验区播种或移栽完毕后,应立即播种或移栽保护行
五、栽培管理试验田的
栽培管理措施可按当地丰产田的标准进行,在执行各项管理措施时除了试验设计所规定的处理间差异外,其它管理措施应力求质量一致,使对各小区的影响尽可能没有差别
六、收获及脱粒最好能将小区产量折算成标准湿度下的产量
折算公式如下
第七节田间试验的观察记载和测定
田间试验中常采用的观察项目
二、田间
试验中的取样测定取样测定的要点
第八节温室与实验室的试验
设计参考
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