第一章·田间试验 7 差异。如果能够有效地控制士壤差异，诚少土壤差异对试验结果的影响，就能有效地降 低田间试验误差，提高试验的正确性。控制土壤差异的主要措施有：①选择土壤质地和 肥力均匀的试验地：②采用适当的小区技术，③应用正确的试验设计和相应的统计分析 方法。 二、试验地的土壤差异与试验地的选择 (一)试验地的土壤差异 试验地是田间试验最重要的基础条件，土壤差异是田间试验误差的最主要、最普遍 的来源。田间试验设计、小区安排和试验实施过程中，许多减少试验误差的措施主要都 是针对控制土壤差异而采取的。 土壤差异的形成主要有两个原因： 一是土壤形成的基础即成土母质或地形地势的不 同，造成土壤的物理、化学性质方面的差异。土壤形成基础方面的差异往往是较大范围 的，通过选择试验地的适当位置，一般不会造成很大的试验误差；而且土壤形成基础产 生的差异往往是导致系统误差，只要了解土壤差异情况，合理安排试验小区，可以降低 其对试验结果的影响达到最小。土壤差异形成的第二个原因是由于土壤利用过程中产生 的差异。土壤利用的历史不同，前作种植的作物不同，种植作物的过程中土壤耕作、施 肥等技术措施上的不一致导致土壤差异，例如，在一块地的不同位置分别种植花生和玉 米（或红薯与大豆），由于作物的养分吸收与利用、根系分布、残留物的多少等方面的 差异，会使土壤的结构、肥力等特性产生差异，影响后季作物的生长，土壤差异三且形 成，会维持较长时间，短期内难以消除。因此，选择试验地时，应该了解其前作种植作 物及历史利用情况，这对降低田间试验误差、提高试验精确性有十分重要的意义。 土壤差异是可以测量的。最简单的办法是目测法，即根据前茬作物生长状况是否 致予以判断，更精细的测定土壤肥力差异可采用空白试验或匀田种植试验。空白试验是 指在整个试验地上种植一个植株个体较小的作物品种；从整地到收获的整个作物生长过 程中，采用一致的栽培管理措施；对作物生长状况做仔细观察，遇有特殊情况，如严重 缺株、病虫害等，注明地段、行数，以便将来分析时予以考虑收获时，将整个试验地 划分为若干个面积相同的小区，依次编号，分开收获，得到产量数据。根据各小区的产 量高低，就可获知试验地土壤差异情况。 土壤差异的表现形式大致可分为两种：一是肥力呈梯度变化，即肥力高低有规则地 从大田的一边到另一边逐渐变化：另一种形式是呈斑块状变化，有的地点肥，有的地点 瘦，变化无规则。针对这两种土壤差异的变化形式，布置小区时应有所区别。 (二)试验地的选择 正确地选择试验地是减小土壤差异、控制试验误差和提高试验精确性的重要措施。 除了试验地所在的自然条件和农业条件具有代表性以外，还应注意以下几点。 1,试验地的位置要适当 试验地的环境要有代表性，符合种植试验作物的要求， 地势、土质要能代表当地主要士壤情况。试验地应选择阳光充足，四周有较大空旷地的 位置，不宜靠近楼房、高树等屏障，以免遮荫影响或造成试验小区环境不一致，试验地
·8 田间试验与统计分析（第二版） 也应便于管理，周围有相同作物的田地，应与道路、村庄、牧场保持一定距离，避免 人、畜践踏。 2试验地最好选用平地 ,平地的土壤水分和养分等条件的均匀性一般优于坡地 产生的试验误差通常较小。如果试验地高低不平，就会造成其土壤水分、温度和养分的 较大差异，增大试验误差，也不便于田间管理。若没有平地，应选用沿一个方向倾斜的 缓坡地，并在布置小区时，尽可能使同一区组的各小区设置在同一等高线上。 3.试验地的土壤结构和肥力要均匀一致 如果试验处理数目较多，试验占地面 积较大，至少应做到一个区组的土壤结构和肥力尽可能均匀一致。如果土壤肥力差异较 大，要适当减少处理数目，使试验占地而积较小，土壤结构和肥力容易均匀出致。 “4.试验地应有土地利用的历记录 以往土壤利用的不同对肥力的分布、均匀 性甚至土壤结构都会有较大影响，因此应根据试验地土地利用的历史记录，选择近年来 在土地利用上相同或接近的田块。对不宜连作的作物，应避免选用多年连续种植该作物 的田块。 5.试验地采用轮换制 为了避免因前作试验处理造成的土壤肥力差异的影响， 使每年的试验能设置在土壤肥力较均匀一致的土地上，应对试验地采用轮换制经过不 同处理的试验后，尤其是在肥料试验后，由于不同小区施肥量甚至肥料种类不同，作物 生长状况也有一定差异，原试验地的土壤肥力的均匀性受到较大影响，在一定时间内难 以恢复，只能用作二般生产，以待试验地的土壤肥力逐渐恢复均匀性。 三、田间试验设计的基本原则 田间试验设计((field experimental design)的广义的理解是指从制定试验方案到资 料整理分析的整个试验研究课题的设计，包括确定试验方案，小区技术、资料搜集和整 理分析方法等。狭义的理解则专指小区技术，特别是重复区和小区的排列方法， 按照试验的目的要求和试验地的具体情况，将各试验小区在试验地上作最合理的设 置和排列，称为田间试验设计这样定义的田间试验设计是狭义理解的田间试验设计 田间试验设计的主要作用是控制，降低试验误差，提高试验的精确性，获得试验误差的 无偏估计，从而对试验处理进行正确、有效的比较。 田间试验设计应遵循以下三个基本原则。 (一)重复 重复(replication)是指试验中将同一试验处理设置在2个或2个以上的试验单位 上。同一试验处理所设置的试验单位数称为处理的重复数，当一个试验的每个处理都各 设置在1个试验单位上时，称为无重复试验：当一个试验部分处理各设置在1个试验单 位上、另一部分处理各设置在2个或2个以上试验单位上时，称为部分处理有重复的试 验：当一个试验的每个处理都各设置在2个试验单位上时，称该试验有2次重复，当 个试验的每个处理都各设置在3个试验单位上时，称该试验有3次重复：余类推。 重复的作用是： (1)估计试验误差，如果同一处理只设置在一个试验单位上，只能得到试验指标 (如产量)的一个观测值，无法估计试验误差的大小。只有当同一处理设置在2个或？
第一章田间试验 。9. 个以上的试验单位上，即同一处理有2次或2次以上重复，获得2个或2个以上试验指 标的观测值时，才可从试验指标重复观测值之间的差异来估计试验误差。 (2)降低试验误差。统计学已证明，样本平均数的标准误s与样本标准差5和样本 容量n之间的关系为5，=s/,√厅，即平均数抽样误差的大小与重复次数的平方根成反比。 适当增大重复次数可以降低试验误差，提高试验的精确性 (二)随机排列 试验研究中的随机有3个含义：一是分组随机，使每个试验单位有同等机会被分配 到各处理组：二是抽样随机，使总体中每个个体有同等机会被抽取，三是试验顺序随 机，使每个试验单位先后接受处理的机会相同，避免时间顺序的影响 ,田间试验的随机 排列(random assortment)是指试验的每一处理都有同等机会设置在-一个重复（区组） 中的任何一个试验小区土。随机排列和重复结合，就能获得试验误差的无偏估计。各试 验小区的随机排列可以采用抽签法、随机数字法进行， (三)局部控制 田间试验中，当试验小区数目较多、整个试验需要面积较大，而试验环境或试验小 区差异较大时，如果仅根据重复和随机两个原则进行试验设计，不能将试验环境或试验 小区差异所引起的变异从试验误差中分离出来，因而试验误差大，试验的精确性与检验 的灵敏度低。为解决这一问题，可将整个试验环境或试验小区划分成若干个小环境或区 组，在小环境或区组内使非处理因素尽可能一致，实现试验条件的局部一致性，这就是 局部控制(local control) 田间试验设置重复是为了降低试验误差， 但又因设置重复增加了试验地的面积而增 大全试验地的土壤差异，若将同一处理 各重复小区在全试验地完全随机排列， 重复 则因土壤差异增大而减少了重复降低误 差的作用。划分区组(block)进行局部 控制就能弥补这一不足。不同处理随机 随机排列 设置在同一区组（重复）的各试验小区 上，因同一区组的试验小区相邻在 起，土壤差异对试验处理的影响较小， 而受土壤差异影响较大的区组间的差异 无偏估计试验误差 降低试验误差 则可通过统计方法予以区分开来，因而 图-1田间试验设计的三个夺 试验误差仅受区组内较小土壤差异的影 基本原则的关系和作用 响，而与因设置重复扩大了试验面积无 关，所以局部控制能较好地降低试验误差。 →重复、随机排列和局部控制是田间试验设计中必须遵循的三个基本原则。采用这三 个基本原则进行田间试验设计，配合适当的统计分析方法，就能从试验结果中提取可靠 结论田间试验设计的三个基本原则的关系和作用见图1-1
·10· 田间试验与统计分析（第二版） 四、控制土壤差异的小区技术 利用合理的小区技术(plot technique),可以有效地控制士壤差异及田间操作管理 引起的差异，提高试验精确性。小区技术主要包括以下几个方面。 (一）小区面积 小区面积的大小对于减少土壤差异的影响和提高试验的精确性有密切关系。在一定 范围内增大小区面积，可以减少试验误差，因为小区面积太小，更有可能恰巧古有或大 部分占有土壤较瘦或较肥的部分，使小区之间差异增大：较大的小区同时包括肥瘦部分 的可能性要大些，小区间土壤差异的程度相应缩小，从而降低误差。 但小区面积增大的幅度与降低误差的效果不成比例，即小区面积增大到一定程度以 后，误差的降低就较不明显，试验误差减少的幅度小于小区面积增大的幅度。如果采用 很大的小区，由于整个试验地面积增大很多，不但工作量大幅度增加，多费人力物力 而且土壤差异也增大。当试验地的面积一定时，精确性因小区面积增大而提高，但随着 重复次数诚少而有所下降。增加重复次数比增大小区面积能更有效地降低试验误差，因 而试验小区面积与重复次数应综合考虑，在保证一定重复次数的基础上，适当增大小区 面积。 研究性试验小区面积一般在6~30m2,示范性试验的小区面积通常不小于300m 在确定一个具体试验的小区面积时，应考虑以下因素。 1款合中张 为了便于试验的实施，机械化试验、灌溉试验等的小区面积应大 些，而品种比较试验的小区面积可小些。 2.作物类别：依作物植株个体的大小、种植密度的大小确定小区面积。稻麦的 植株个体较小，种植密度较大，小区面积可小些，其品种比较试验的小区面积一般为 5~15m,棉花、玉米等植株个体较大，种植密度较小，小区面积应大些，其品种比较 试验的小区面积一般为15~25m 3.试验地面积与土城差异程度及形式 试验地的面积大时，可采用较大的小区 面积，土壤差异大的，小区面积应大些土壤差异小的，小区面积应小些土壤差异呈 现斑块状变化时，应采用较大的小区面积。 4。育种工作的不同阶 在新品种选育过程中，品系数由多到少，种子数量由 少到多，对精确性的要求从低到高，小区面积也应从小到大。 5.保证试验收获计产的准确性大多数作物田间试验都需要获得最终产量资料： 以说明各处理对作物产量及产量构成因子的作用，要保证试验最终产量的准确性，必须 考虑取样的需要、边际效应与生长竞争的影响。在田间试验进行的过程中，常常需要在 田间取样进行各种测定。取样可能影响其周围植株的生长，因而有可能影响最终小区产 量的准确性。考虑到取样的需要，应相应增大小区面积。边际效应是指小区两边或两端 植株的生长环境与小区中间植株的生长环境不一致面表现出差异小区的边行若与未科 植作物的田地相邻，由于占有较大的生长空间而表现出一定优势，产量偏高。生长竞争 是指当相邻小区种植不同作物或相邻小区进行不同肥料等处理时，由于株高、分枝分 力或生长期的不同，小区边际通常有一行或多行受到影响。这些影响因不同性状及其差
第一章田间试险 11. 异大小而不同。对边际效应与生长竟争影响的处理方法是，在小区上除去可能受到影响 的边行和两端，-般在小区的每一边除去1~2行，两端各除去30~50cm,考虑到取样 的需要、消除边际效应与生长竞争的影响，试验小区面积应大于小区计产面积。 (二)小区形状 适当的小区形状在控制土壤差异提高试验精确性方面也有相当作用。小区形状是指 长宽比例。一般情况下，长方形尤其是狭长形小区的试验误差比正方形小区的小。不论 土壤差异呈梯度变化或斑块状变化，狭长形小区均能较全面地包括不同肥力的土壤，狭 长形小区也使各小区更紧密相邻，减少小区之间的士壤差异。当已知土壤肥力呈梯度变 化时，一定要使小区的长边与肥力变化方向平行，使区组的长边与土壤肥力变化方向垂 直（图1-2），才能使试验误差最小。如果小区和区组排列方向与前述相反，则试验误 差就会最大。 32516 4 图12按土壤肥力变化趋势确定小区和区组排列方向计 (I,，Ⅲ表示区组：，名，“，6表示处现) 小区的长宽比依试验地形状、面积及小区多少、大小而定，二般以3：1至5：1为 宜。为了便于试验小区实现机械作业，小区的长宽比可大些，或依机械作业的宽度 而定。 小区的长宽比除了考虑土壤差异的分布状况外，还要考虑到边际效应、作物倒伏等 因素。 (三)重复次数 重复次数要根据试验所要求的精确度、土壤差异的大小、试验材料（如种子）的数 量、试验地面积、小区大小、处理数目的多少等具体情况决定。试验精确度要求较高、 土壤差异较大、试验材料较多、试验地面积较大、小区面积较小、处理数目较少时，重 复次数应多些。试验精确度要求不高、土壤差异较小、试验材料较少、试验地面积较 小、小区面积较大、处理数目较多时，重复次数可少些。田间试验一般设置3一4次 重复。 (四)保护行(guarding row)的设置 为了使各处理小区所处的环境条件尽可能一致，保护试验材料不受外来因素（如 人、畜践踏和损害)的影响，防止靠近试验地四周的小区受所处特殊空旷环境的影响