章 第二章试验设计基础及常用试验设计方法 课时 7 &2.1科学试验的特点和要求 2.2试验常用术语 表2.3田间式哈三原则 &2.4常用试验设计 2.5试验方案及实验步骤 掌握：1、试验设计的概念、特点和基本要求、试验方案的拟定： 教学 2、试验设计的基本原则、作用及其相互关系： 目的 3、完全随机试验设计、随机区组设计、拉丁方设计、裂区设计和正交 设计的概念及其方法、特点和应用 教学 试验中的常用术语、试验设计三原则的理解： 重点 掌握常用的试验设计的特点才会灵活应用。 教学 难点：试验指标、因素、处理及试验中各效应地理解及应用。 难点 常用的5种试验设计适用情况的理解。 相关素材（参考资料、指导学生阅读材料等）： 1. 《试验统计方法》，盖钧镫主编，中国农业出版社，2000。 2 《试验设计与统计分析》，金益主编，中国农业出版社，2007。 3. 《SAS统计分析教程》，唐燕琼主编，中国农业出版社，20O6。 4 《试验统计引论》，韩汉鹏主编，中国林业出版社，2006。 5. 《热带作物的试验设计与统计分析》，林德光著，华南热带农业大学，1985。 6. 《生物统计的数学原理》，林德光，辽宁人民出版社，1982。 7. 《试验设计与统计分析学习指导》，黄亚群主编，中国农业出版社，2008 8. 《果树试验设计与统计》，刘权主编，中国农业出版社，1997。 9. 《肥料试验及统计分析》，陶勤南主编，中国农业出版社，1997。 10.《食品试验设计与统计分析》，王钦德主编，中国农业出版社，2002。 11.《试验设计与分析》，袁志发主编，高等教育出版社，2000
1 章 第二章 试验设计基础及常用试验设计方法 课时 7 节 &2.1 科学试验的特点和要求 &2.2 试验常用术语 &2.3 田间试验三原则 &2.4 常用试验设计 &2.5 试验方案及实验步骤 教学 目的 掌握：1、试验设计的概念、特点和基本要求、试验方案的拟定； 2、试验设计的基本原则、作用及其相互关系； 3、完全随机试验设计、随机区组设计、拉丁方设计、裂区设计和正交 设计的概念及其方法、特点和应用。 教学 重点 试验中的常用术语、试验设计三原则的理解; 掌握常用的试验设计的特点才会灵活应用。 教学 难点 难点：试验指标、因素、处理及试验中各效应地理解及应用。 常用的 5 种试验设计适用情况的理解。 相关素材（参考资料、指导学生阅读材料等）： 1. 《试验统计方法》，盖钧镒主编，中国农业出版社，2000。 2. 《试验设计与统计分析》，金益主编，中国农业出版社，2007。 3. 《SAS 统计分析教程》，唐燕琼主编，中国农业出版社，2006。 4. 《试验统计引论》，韩汉鹏主编，中国林业出版社，2006。 5. 《热带作物的试验设计与统计分析》，林德光著，华南热带农业大学，1985。 6. 《生物统计的数学原理》，林德光，辽宁人民出版社,1982。 7. 《试验设计与统计分析学习指导》，黄亚群主编，中国农业出版社，2008。 8. 《果树试验设计与统计》，刘权主编，中国农业出版社，1997。 9. 《肥料试验及统计分析》，陶勤南主编，中国农业出版社，1997。 10. 《食品试验设计与统计分析》，王钦德主编，中国农业出版社，2002。 11. 《试验设计与分析》，袁志发主编，高等教育出版社，2000
教师授课思路、设问及讲解要点 一、引言 众所周知，科学研究常与数据相伴，科学研究方法分两大类：调查研究法与 试验研究法。本章主要学习科学试验的特点及要求：学习理解试验常用的术语： 试验设计的原则以及常用试验设计法：了解试验方案、实验步骤及注意事项。 二、教学内容正文（含讲课内容、提问设计、课堂练习等） 第一节科学试验的特点和要求 1、科学研究方法分类 两大类：调查研究法与试验研究法。 农业科学研究的基本过程(3个环节)： (1)提出假说： (2)确定试验设计方法或抽样调查方法： (3)根据试验或调查所获的资料进行推理，统计分析形成结论， 教 2、科学试验的任务 在大田自然环境条件下或人为控制的条件研究新的品种和新的生产技术，客 学 观的评定具有各种优良特性的品种及其适应区域，正确的鉴定最有效的增产技术 措施及其适应范围，使科研的成果能够合理地应用和推广，发挥其在农业增产上 过 地作用。 程 3.科学试验的特点 试验的复杂性：试验的地区性：试验的周期有长短：存在试验误差： 4.科学试验的要求 (1)试验的目的要明确 (2)试验条件要有代表性 (3)试验结果要能够重复 (4)试验的结果要正确 准确度(accuracy):指试验中某一性状的观察值与其相应真值(true value) 的接近程度。 精确度(precision)):指试验中同一性状重复观察值彼此接近程度，即试验误 差的大小，它是可以估计的。 5.试验误差及类型 1)误差的概念 在试验中实际观察值与其相应真值的偏差称为试验误差 2)误差类型 试验中发生的误差有两种：系统误差和偶然误差（机误）
2 教 学 过 程 教师授课思路、设问及讲解要点 一、引言 众所周知，科学研究常与数据相伴，科学研究方法分两大类：调查研究法与 试验研究法。本章主要学习科学试验的特点及要求；学习理解试验常用的术语； 试验设计的原则以及常用试验设计法；了解试验方案、实验步骤及注意事项。 二、教学内容正文（含讲课内容、提问设计、课堂练习等） 第一节 科学试验的特点和要求 1、科学研究方法分类 两大类：调查研究法与试验研究法。 农业科学研究的基本过程（3 个环节）： (1)提出假说； (2)确定试验设计方法或抽样调查方法； (3)根据试验或调查所获的资料进行推理，统计分析形成结论。 2 、科学试验的任务 在大田自然环境条件下或人为控制的条件研究新的品种和新的生产技术，客 观的评定具有各种优良特性的品种及其适应区域，正确的鉴定最有效的增产技术 措施及其适应范围，使科研的成果能够合理地应用和推广，发挥其在农业增产上 地作用。 3. 科学试验的特点 试验的复杂性;试验的地区性;试验的周期有长短；存在试验误差; 4.科学试验的要求 （1）试验的目的要明确 （2）试验条件要有代表性 （3）试验结果要能够重复 （4）试验的结果要正确 准确度(accuracy): 指试验中某一性状的观察值与其相应真值(true value) 的接近程度。 精确度(precision): 指试验中同一性状重复观察值彼此接近程度，即试验误 差的大小，它是可以估计的。 5. 试验误差及类型 1） 误差的概念 在试验中实际观察值与其相应真值的偏差称为试验误差 2） 误差类型 试验中发生的误差有两种：系统误差和偶然误差(机误)
误差按来源分类： (1)系统误差(systematic error)-一>准确性 由于在观测中因仪器不准，工作者的习惯和偏向等原因所引起的观察值偏大或偏 小的差异。 特点：有一定方向性 系统误差不能用数理统计分析方法来消除，只能用试验设计来避免，如选择 同质一致的试验材料、标准化操作技术和对试验的外界条件的一致性控制（如试 验地、测试仪器等)。 如：配药、光线、仪器等操作不一致，刻度不准、砝码末校正等。 (2)偶然误差(random error）)-一>精确性 随机误差（机误）：由许多无法控制的内在、外在的偶然因素所造成的偏差 主要由于试验地的土壤差异所引起，这是田间试验误差中最有影响也是最难 以控制的：其它因素如病虫害侵袭、人畜践踏、风雨影响等也会引起偶然误差。 偶然误差具有随机性，在试验过程及统计分析中常常把偶然误差称为试验误 差。它是衡量试验精确度的依据 在试验的设计与实施过程中，必须注意合理估计试验误差，并有效地降低试 验误差。 第二节科学试验常见术语 一、试验指标、因素、水平、处理 过 L.试验指标(experimental index):衡量试验处理效果的指示性状称为试验 程 指标，简称指标。 2.因素(factor):指在试验中对试验指标有影响，在试验中需要加以考察的 各种条件，简称为因素或因子。通常用大写字母A、B、C等来表示。 试验中可以人为地加发调节的因子叫可控因子，如品种、密度、施肥量、用 量等。而不能人为进行调节的因子叫作不可控因子。如：雨量、气候等。 田间试验一般只考虑可控因子。 3.水平(1evel)：因素内的不同状态或者数量等级称为水平 4.试验按因子数分类 (①)单因子试验：只包含一个因子的试验叫单因子试验。其任务是解决这个因 子的几个水平间的比较问题。 (②)复（多）因子试验：包含两个以上的因子的试验叫复因子试验 实例：例1.三种药剂的防治害虫试验(A、A2、A),目的是比较三种药 剂的防治效果有否不同。 例2，两种喷雾方法的比较试验(B、B,),目的是比较两方法的效果有 否不同。 例3：将以上两个例子合起来
3 教 学 过 程 误差按来源分类： (1)系统误差(systematic error)――＞准确性 由于在观测中因仪器不准，工作者的习惯和偏向等原因所引起的观察值偏大或偏 小的差异。 特点: 有一定方向性 系统误差不能用数理统计分析方法来消除，只能用试验设计来避免，如选择 同质一致的试验材料、标准化操作技术和对试验的外界条件的一致性控制（如试 验地、测试仪器等）。 如:配药、光线、仪器等操作不一致，刻度不准、砝码末校正等。 (2) 偶然误差(random error)――＞精确性 随机误差（机误）：由许多无法控制的内在、外在的偶然因素所造成的偏差。 主要由于试验地的土壤差异所引起，这是田间试验误差中最有影响也是最难 以控制的；其它因素如病虫害侵袭、人畜践踏、风雨影响等也会引起偶然误差。 偶然误差具有随机性，在试验过程及统计分析中常常把偶然误差称为试验误 差。它是衡量试验精确度的依据。 在试验的设计与实施过程中，必须注意合理估计试验误差，并有效地降低试 验误差。 第二节 科学试验常见术语 一、 试验指标、因素、水平、处理 1. 试验指标(experimental index):衡量试验处理效果的指示性状称为试验 指标，简称指标。 2.因素(factor) :指在试验中对试验指标有影响，在试验中需要加以考察的 各种条件，简称为因素或因子。通常用大写字母 A、B、C 等来表示。 试验中可以人为地加发调节的因子叫可控因子，如品种、密度、施肥量、用 量等。而不能人为进行调节的因子叫作不可控因子。如：雨量、气候等。 田间试验一般只考虑可控因子。 3.水平(level): 因素内的不同状态或者数量等级称为水平。 4.试验按因子数分类 (1)单因子试验：只包含一个因子的试验叫单因子试验。其任务是解决这个因 子的几个水平间的比较问题。 (2)复（多）因子试验：包含两个以上的因子的试验叫复因子试验。 实例：例１. 三种药剂的防治害虫试验（Ａ1、Ａ２、A3），目的是比较三种药 剂的防治效果有否不同。 例２. 两种喷雾方法的比较试验（Ｂ1、 Ｂ２）,目的是比较两方法的效果有 否不同。 例 3：将以上两个例子合起来
单、复因子试验作用区别 单因子试验，解决该因子水平间的比较问题。 复因子试验不仅要了解各个因子自身水平间的比较问题，还要了解因子之间 的相互作用问题，即摸清因子间相互促进或相互抑制或互不影响等情况，从而找 出最有效的措施，还有精度较高等统计上的优点。 (3)综合性试验 也是一种多因素试验，试验中各因素的各水平不构成平衡的处理组合，而是 将若干因素的某些水平结合在一起形成少数的几个处理组合。目的在于探讨一系 列供试因素某些处理组合的综合作用.而不在于检测因素的单独作用和相互作用 4.处理(treatment):指事先设计好的实施在试验单位上的一种具体措施或试 验中的具体比较项目叫做处理。 在单因素试中，每一个水平就是一个处理。 在多因素试验中，每一个水平组合（处理组合）是一个处理。 【例如】研究A、A2、A、A、A不同品种的产量表现。 【例如】 研究不同品种在不同氮肥施用量下的产量表现 品种：A、A、A 施氨等级：B、B 该试验就会有六种水平组合（处理）：AB、AB2、AB、AB、AB、AB2 一、试验单元(experimental unit) 试验单元：提供一个处理所用的具有随机误差的一个观察值的独立单位或能 过 加处理的材料单位，称为一个试验单元（或小区）。 三、试验效应(effect)(课本P5) 试验效应：试验因素对试验指标所起的增加或减少的作用称为试验效应。 简单效应：在某因素同一水平上，另一因素不同水平对试验指标的影响称为 简单效应，即是特殊水平组合间的差数。 主效应(main effect):一个因素内各简单效应的平均数称为主要效应，简 称主效。 互作(interaction),：两个因素简单效应间的平均差异称为交互作用效应， 简称互作，反映一个因素的各水平在另一因素的不同水平中反应不一致的现象。 【例如】对某水稻品种进行施肥试验， 每亩施氮10kg,亩产量为350kg,每亩施氮15kg,亩产量为450kg。 则在每亩施氮10kg的基础上增施5kg的效应即为450一350=100kg/亩。 效应：就是供试因素不同水平下的产量（或其它性状）差异 在单因素试验中，这一差异称作简单效应。 【例如】有一氨肥肥效试验，其处理有： O(不施氮肥)：N(施氮肥)： 则：氮的简单效应=N产量0产量=N-0 在多因素试验中，一个因素的相同水平下，另一因素不同水平间的产量（或其 它性状)差异仍称为简单效应
4 教 学 过 程 单、复因子试验作用区别: 单因子试验，解决该因子水平间的比较问题。 复因子试验不仅要了解各个因子自身水平间的比较问题，还要了解因子之间 的相互作用问题，即摸清因子间相互促进或相互抑制或互不影响等情况，从而找 出最有效的措施，还有精度较高等统计上的优点。 (3)综合性试验 也是一种多因素试验，试验中各因素的各水平不构成平衡的处理组合，而是 将若干因素的某些水平结合在一起形成少数的几个处理组合。目的在于探讨一系 列供试因素某些处理组合的综合作用。而不在于检测因素的单独作用和相互作用。 4.处理(treatment):指事先设计好的实施在试验单位上的一种具体措施或试 验中的具体比较项目叫做处理。 在单因素试中，每一个水平就是一个处理。 在多因素试验中，每一 个水平组合(处理组合）是一个处理。 【例如】 研究 A1、A2、A3、 A4、 A5 不同品种的产量表现。 【例如】 研究不同品种在不同氮肥施用量下的产量表现： 品种： A1、A2、A3 施氮等级： B1、B2 该试验就会有六种水平组合（处理）： A1B1、A1B2、 A2B1、A2B2、A3B1、A3B2 二、试验单元(experimental unit) 试验单元：提供一个处理所用的具有随机误差的一个观察值的独立单位或施 加处理的材料单位，称为一个试验单元（或小区）。 三、 试验效应(effect) （课本 P5） 试验效应：试验因素对试验指标所起的增加或减少的作用称为试验效应。 简单效应：在某因素同一水平上，另一因素不同水平对试验指标的影响称为 简单效应，即是特殊水平组合间的差数。 主效应(main effect) ：一个因素内各简单效应的平均数称为主要效应，简 称主效。 互作(interaction) ：两个因素简单效应间的平均差异称为交互作用效应， 简称互作，反映一个因素的各水平在另一因素的不同水平中反应不一致的现象。 【例如】对某水稻品种进行施肥试验， 每亩施氮 10kg，亩产量为 350kg，每亩施氮 15kg，亩产量为 450kg。 则在每亩施氮 10kg 的基础上增施 5kg 的效应即为 450－350＝100kg/亩。 效应：就是供试因素不同水平下的产量（或其它性状）差异。 在单因素试验中，这一差异称作简单效应。 【例如】有一氮肥肥效试验，其处理有： O(不施氮肥)； N(施氮肥)； 则：氮的简单效应=N 产量-O 产量=N-O 在多因素试验中，一个因素的相同水平下，另一因素不同水平间的产量(或其 它性状)差异仍称为简单效应
【例如】有一氨、磷肥肥效试验，其处理有：P(只施磷肥)：NP(同时施氨 肥和磷肥)： 则：氮肥的简单效应=NP产量一P产量=P-P 实例：某豆科植物2X2复因子试验，施用氮(N)、磷(P)的4种处理组合试 验结果的假定数据，以说明各种效应。 试验因素 N 水平 N. 平均 2-W 10 16 13 8 P 18 24 21 6 平均 14 20 P2-Pr 8 8 8 0,0/2=0 水平 平均 Na-Ni P 10 16 13 6 1 28 10 平均 14 22 8 粉 Pa-Pr 12 10 4,4/2=2 水平 N Nz 平均 N-Ni 6 3 P P2 18 20 19 2 平均 14 18 4 P2-P 6 -4,-4/2=-2 水平 N 平均 N2-N, 16 13 6 N 18 14 6 -4 平均 15 P2-PI 8 -2 3 -10.-10/2=-5 以上表中试验I、Ⅱ、Ⅲ、V分别为无互作、正互作、负互作、负互作
5 教 学 过 程 【例如】有一氮、磷肥肥效试验，其处理有: P(只施磷肥)； NP(同时施氮 肥和磷肥)； 则：氮肥的简单效应=NP 产量－P 产量=NP-P 实例:某豆科植物 2×2 复因子试验，施用氮（N）、磷（P）的 4 种处理组合试 验结果的假定数据，以说明各种效应。 以上表中试验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别为无互作、正互作、负互作、负互作。 Ⅰ 0 10 20 30 n n1 2 p2 p1 0 10 20 30 n n1 2 p2 p1 Ⅱ Ⅲ 0 10 20 30 n2 n1 p2 p1 0 10 20 30 n2 n1 p2 p1 Ⅳ 试验 因素 N Ⅰ P 水平 N1 N2 平均 N2-N1 P1 10 16 13 6 P2 18 24 21 6 平均 14 20 6 P2-P1 8 8 8 0，0/2=0 Ⅱ P 水平 N1 N2 平均 N2-N1 P1 10 16 13 6 P2 18 28 23 10 平均 14 22 8 P2-P1 8 12 10 4，4/2=2 Ⅲ P 水平 N1 N2 平均 N2-N1 P1 10 16 13 6 P2 18 20 19 2 平均 14 18 4 P2-P1 8 4 6 -4，-4/2=-2 Ⅳ P 水平 N1 N2 平均 N2-N1 P1 10 16 13 6 P2 18 14 16 -4 平均 14 15 1 P2-P1 8 -2 3 -10，-10/2=-5