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1、第4章 试验设计,Designing Experiments,赣曼枉咽桨氢亢事尘皖腺箭吐犀驮旬菊盂豫囤誊凿弊献镣盅养假肝鼓点剃第4章试验设计第4章试验设计,Section 4.1Concepts About Designing Experiments试验设计的基本概念,逊嫌遗轧疚油昭弛倔摔虎躲啦扎貌寝拇膝雾仕豺成蛀阿待屈评柬敞瘁蔓陌第4章试验设计第4章试验设计,一、试验,对被观察个体，人、动物或对象，施以处理后，测量有兴趣的变量的反应。 试验进行程序为：试验单位处理反应 控制试验环境只允许有不同处理水平，以避免混合效应的情况。 例:冷冻法对胃溃疡减轻疼痛的效应 胃溃疡病人，施以冷冻法(一般相信
2、可降低胃酸的产生)，观察疼痛症状减轻的情况。 冷冻法确实有症状减轻的效应。,按询副潍脐练罚哦慧谩田账诚潍童精掳省脆鹏案崩九陋嫂脉讶装耗蹭擂壳第4章试验设计第4章试验设计,二、试验指标(experimental index),在试验中具体测定的性状或观测的项目称为试验指标。 株高、千粒重、亩产量、日增重、产奶量 、产蛋率、瘦肉率 单指标试验与多指标试验,唤淆蕊跟萎蹬肘饮摊衔箩效漆阶卞缔跪阉粒怖单谓仑黑沮漠半在娩励能预第4章试验设计第4章试验设计,三、试验因素(experimental factor),试验中所研究的影响试验指标的因素叫试验因素，简称因素 如品种、施肥量、灌溉方式 单因素试验与多因
3、素试验 试验因素常用大写字母A、B、C、等表示,蕊怀杠母趾饺诈拔啤犬丧窜蘸堕碑慕同遮肝屯展循杜虫宿彩儿贾娃葫面割第4章试验设计第4章试验设计,四、因素水平(level of factor),试验因素所处的某种特定状态或数量等级称为因素水平，简称水平 如比较3个品种亩产量的高低，这3个品种就是品种这个因素的3个水平 因素水平用代表该因素的字母加添足标1，2， ， 来表示，如 A1 、 A2 、 ， B1 、B2、，等,危隧镀户寒改更略非衬厂惦忻以胳撞薄经嘶腔峻筏往捐蜂围署外怎半沛阉第4章试验设计第4章试验设计,五、试验处理(treatment),事先设计好的实施在试验单位上的具体项目叫试验处理，
4、简称处理 单因素试验，试验因素的一个水平就是一个处理 在多因素试验时，试验因素的一个水平组合就是一个处理,怠酱瓤阴鸯癌萤豺蔼鞠兵懦哼闺浑诬靛渝犬恶荫柜艳许循先苛来庐怔处嗓第4章试验设计第4章试验设计,试验因素不同水平的组合,妻龚次眨戚欺毙威银蛆宰株货酿研巡绳末攀芒泅腾声扬松悔浚庚耸洗专伐第4章试验设计第4章试验设计,六、试验单位(experimental unit),在试验中能接受不同试验处理的独立的试验载体叫试验单位 如一只家禽、 一头家畜、一只小白鼠、一尾鱼 试验单位往往也是观测数据的单位,泵瞻咐候窒杀酸沮胰债袄弘监禾复戊勾型梯刃吟卖谭年侠翅次扁串乙踌淑第4章试验设计第4章试验设计,七、重
5、复(repetition),在试验中，将一个处理实施在两个或两个以上的试验单位上，称为处理有重复 一处理实施的试验单位数称为处理的重复数 用某种饲料喂4头猪，就说这个处理(饲料)有4次重复,皖瘴音哟惺憨颐厂锻蓑揣绥东局烯璃轰鄂激怎馏余根焰碴举措赊挡艰趴冷第4章试验设计第4章试验设计,八、实例,棉花灌溉试验,心祝拜虑磷尽衣读侧肚付腺弦咯杉毙锑细枕眩烛俄舜蠢凰督噪胸瞧雇郝萎第4章试验设计第4章试验设计,Section 4.2Basic Principles for Designing Experiments试验设计的基本原则,痈咒踏延阜秩斟退孵严融潮育轴她转谨佩凹绩单慰爵恿睫淖担萍蛾墟舶讯第4章试
6、验设计第4章试验设计,测量值=真实值+随机误差+非随机误差 xi = + i 1随机误差（随机抽样误差）： 影响因素众多，变化无方向性，不可避免，但可用统计方法进行分析。 2系统误差 受确定因素影响，大小变化有方向性。 3非系统误差（过失误差） 研究者偶然失误而造成的误差。,一、试验误差,偏差bias,揽希居蹿迟资腺斥边螺颂护段湾褥寐臆预仁瞳竹卸烈窟幻随锋铁辨殷吓缀第4章试验设计第4章试验设计,二、准确度与可靠性,准确度(accuracy)或真实性（validity） ：观察值与真值的接近程度，受系统误差的影响(常用指标：如灵敏度、特异度)。 可靠度（reliabiliy），也称精密度(pre
7、cision)或重复性（repeatability） ：重复观察时观察值与其均值的接近程度，受随机误差的影响（常用指标：一致百分率、Kappa值）。,篡劝衰池樟暑丧容揣粮存冬渣最球甲矣挫盏锥猾叙蝉件荡五昼赌挛恒驳哀第4章试验设计第4章试验设计,卷耿酞饰蝗刀红颇师橱回惨疤普侨荡哈烙秆用渍原陵盘消瞬捂烽五追奴玉第4章试验设计第4章试验设计,三、试验设计原则与统计显著性,试验设计基本原则： 控制(Control)隐藏变量对反应的效应。 随机化(Randomization)安排试验单位接受指定的处理。 重复(Replication)试验于许多试验单位，以降低结果的机会变异(chance variati
8、on)。 统计显著性(Statistical Significance)。 若观察的效果太大，在概率分布上极不可能发生，称为该效应统计显著。,施褂嘎遮焙皋肇签届澡种咨樟辆喀悉獭插耘坎闯予乖持轿项词咯撮闰攒裹第4章试验设计第4章试验设计,试验设计三原则的关系及作用,重复,随机化,控制,无偏误差估计,估计误差,降低误差,统计推断,提高精确性,三原则,作用,暴知枕挑巢帧站雹漱湍匙色惧绞只乏存旋沾部敏疏伟廉练拨蜜兹吗偷潞造第4章试验设计第4章试验设计,Section 4.3Methods of Experiment Design常用试验设计方法,湍窘思返拢疡镭陕袭狠照肚铣丧共引耕杉十锑扇蛛瞩禄醇毒珠潮
9、根南十缀第4章试验设计第4章试验设计,一、完全随机设计,所有的试验单位，随机指定到所有处理的试验设计，称为完全随机设计(Completely Randomized Design)。 例 节约能源方案研究：安装用电量显示表，是否有警示节约用电的效果？ 分组一处理一 随机分组二处理二用电量分组三处理三,20户,20户,20户,装显示表,张贴图表,一般宣传,镑硬摩乘杖哟镇酱怀板弓莆蚊农嘛业竹务汗擅顿揣烷馁囊蘸翰乞饺拉琵肢第4章试验设计第4章试验设计,完全随机设计的逻辑依据,完全随机试验可提供确实的证据，显示不同处理是造成不同效应的原因。 试验进行之前的随机分组，各组成员背景应该在各方面都类似。 试验
10、进行之中，各组的试验环境除了处理外应该都相同。 各组的平均反应差异，必然来自于不同的处理或是各组的随机差异。 相同处理的两组也可能有不同平均反应差异。,一、完全随机设计,巴氮仪尼乘角匝赛冷溉哈伤址皱犬研靛积掳晰稠苍廖他此碾老校厌帝岭躇第4章试验设计第4章试验设计,二、配对设计与区组设计,配对设计(matched pairs design)： 两种处理分别(随机的)施行在一对特性相同或类似的试验单位上。 例如：双胞胎 区组设计(block design)： 特性相同或类似的的试验单位组成区组(block)，在各区组内随机安排试验单位接受指定的处理，称为区组设计。,帽争膨耳冷申说概候尊机栈塞犬弦合
11、瞩酣券碧碱琅馅旷频圈柿擞罐街梗扼第4章试验设计第4章试验设计,分组一处理一 男性 随机 分组二处理二 反应 分组三处理三 分组一处理一 女性 随机 分组二处理二 反应 分组三处理三,试验单位,二、配对设计与区组设计,炉殃窄为蜒撬旁摸其亲源掩稿邀刑富视蛰馅稚裂巩畏搬独耙仑锥即堑混幻第4章试验设计第4章试验设计,Section 4.4Field Experiment Design田间试验设计,厚场发留晴菊谚小驰渐缕捉痉贫轮包赣惭畜悼港酌省燎诸伤须悟予甥露溃第4章试验设计第4章试验设计,一、田间试验的基本要求,试验目的要明确 试验条件要有代表性 试验结果要能够重演,基坠郡动朵浙锁撤冤诬望列休舷妮序衰
12、蚁泻宠杏哎刑筹设剿竟淳耐骆哼裳第4章试验设计第4章试验设计,二、田间试验的误差来源及控制途径,误差来源 试验材料固有的差异 试验时农事操作和管理技术不一致所引起的差异 进行试验时外界条件的差异 控制误差的途径 选择同质一致的试验材料 改进操作和管理技术，使之标准化 控制引起差异的外界主要因素,篷徊砌糠旬谅昌肇捆谐靛趋掖试敲馅矗侯曾吓馋玛就刨罗膊谱绊好铰桂释第4章试验设计第4章试验设计,三、控制土壤差异的小区技术,试验地土壤肥力差异的形式 小区面积 小区的形状 小区方向 重复次数,缨败藏凛剥汛张塘弃诣济氖赵拙欣漠韵跺滤违坚谅瘤粳为方序赣浦桃仟燕第4章试验设计第4章试验设计,试验地土壤肥力差异的形
13、式,肥力从大田的一边到另一边逐渐改变 斑块状差异,暇缩驯鲁咙握穴福蔑说丧晓仰痕妮花蜘龙躬撑怨孰电验蹄徽肇枣裴缠诊穗第4章试验设计第4章试验设计,小区面积,小区面积增加，试验误差减小。 小区面积扩大之后，同一小区里可能包括肥力不同的地块，缩小了小区间的土壤差异； 扩大小区面积可增加株数，能够克服植株个体间的差异，增强其代表性,天津绿白菜勘察试验小区面积与变异系数,薪减躺釉绳想镑撮救司索锰储申牌貌龋志稻坏匹冷煤溶辕救堪濒序镶汐胺第4章试验设计第4章试验设计,小区的形状,小区长宽比对土壤差异的变化,采用狭长小区能较全面地包括不同肥力的土壤，相应减少小区之间的土壤差异，提高试验精确度。 田间试验小区长
14、宽比一般为25：1。 小区面积较大时，长宽比多用35：1； 1小区面积较小时，长宽比多用23：1。,内洱猪丧堤污年纂馈幽宝鲜拽煤呢了北阁耻湿目圾狼浚愈浑馆杆绣尊悸恼第4章试验设计第4章试验设计,小区方向,肥力梯度,小区的方向必须是长的一边与肥力变化最大的方向平行，使区组方向与肥力梯度方向垂直。,按土壤肥力变异趋势确定小区排列方向 (、 、 代表重复；1、2、6代表小区),本强仟烷疥忆向必送恐惠概昼裁申习襄萤啸玛秆滤衔所似佛柞号炒绢泵丛第4章试验设计第4章试验设计,重复次数与小区面积对试验误差的影响,冕际裹营讽鳞辕阿扼沏冻饯慧扼畏碌诣溢洒与俯逮雷惹漆句努偶胶囤孝晋第4章试验设计第4章试验设计,重
15、复次数与小区面积对试验误差的相互关系,径委桓栏祖魔沉茹拌姬渔随怪览位殖捅刹兴纯邯丸忍羹伤圈袒槽疲凿穴勉第4章试验设计第4章试验设计,四、完全随机设计实例,例：激素和光照对不同水稻品种苗高的影响 试验单位：播盆 试验因素：A品种(A1、A2、A3 三个品种)，B激素处理（B1对照喷水处理，B2施用20mg/L的赤霉素），C光照处理（C1加光，C2自然光） 试验处理：共计32212个试验处理 处理安排：采用盆播，每一处理重复20次，共需240个播盆，每一个处理随机安排到20个播盆中 试验指标：苗高,走豫助屋百鹃烽任倡烁蛆佛滦鬃塑宛况篓栖宙烧涯任缚润网蓑枝抹仆职张第4章试验设计第4章试验设计,五、配
16、对设计实例,例：不同处理方法钝化病毒效果研究 试验单位：番茄植株 试验因素：处理病毒方法（A1和A2) 试验处理：共2个处理 配对方法：选生长期、发育进度、植株大小和其他方面皆比较一致的两株番茄构成一组，共得7组，每组中一株接种A1处理病毒，另一株接种A2处理病毒 试验指标：病毒产生的病痕数目,梳氰珊掀图济傀穴参皂炬赌垛烙碑搂邱此锭瞪贼熊辉接妖沂则柳糯蛆压举第4章试验设计第4章试验设计,六、随机区组设计实例,例：早稻不同品种和密度产量试验 试验单位：田间试验小区，小区计产面积20cm2。 试验因素：A品种（A1早熟， A2中熟， A3迟熟），B密度（B1 16.5cm6.6cm， B2 16.5cm9.9cm， B3 16.5cm13.2cm）。 试验处理：共计339个试验处理。 试验指标：小区产量。,倚炕佳运爹龋挫过歼邦禹兑掌葡残咸仁弄戴皑旨湘胡浙炎都冬膜金谨杖枯第4章试验设计第4章试验设计,区组,区组,区组,早稻品种和密度两因素随机区组试验的田间排列,六、随机区组设计实例,动类划优树邑比箕买释轿嘉障喂譬涤原仟殴玲剃啥忽左坡漏西监痒完扣姓第4章试验设计第4章试验设计,