第四章--田间试验设计技术

园艺科学研究的方法很多，有调查研究法、田间试验法、室内试验及盆栽试验等方式。其中以田间试验为最主要的方法，因为，不论是园艺植物的品种选育试验、栽培试验或植保等方面的试验，对我们所要研究的主要内容或提出的理论、假说等都必须在田间试验中验证其优劣或鉴定其实用价值，而田间试验是最接近于生产实践的试验活动，是科研工作和生产活动相联系的重要环节。第四章田间试验设计技术什么是田间试验？田间试验就是在半人为控制条件下进行试验处理，使非研究条件对试验的影响接近一致，突出主要研究内容，以差异对比法为基础，观测比较不同处理的反应和效果。第一节试验设计基础试验设计广义的讲是指整个课题（包括各个环节）的设计，狭义的讲专指小区技术。一、试验设计中的基本概念（一）试验指标（experimentalindex）在试验中用来判断试验处理效果好坏的标准称为试验指标（简称指标）。常用园艺植物的各种性状作指标。如产量、单果重、新梢长度、根系数目、果实含糖量、蛋白质含量、VC含量等。(二)试验因素（experimentalfactor）试验中，凡对试验指标可能产生影响的原因或要素，都称为因素。如园艺植物生产受到品种、种植密度、肥水条件、修剪措施、采摘方法，以及自然环境条件等诸方面的影响，这些方面就是影响园艺植物生产的因素。试验中所研究的影响试验指标的因素称为试验因素。把除试验因素以外其它所有对试验指标有影响的因素称为非试验因素，或非处理条件。例如，在不同品种的丰产性比较试验中，品种即为试验因素，除品种以外的其他栽培因素和环境因素均为非处理条件。（三）水平（level）把试验因素的不同状态或数量等级称为该因素的水平，简称水平。（四）水平组合（levelcombination）同一试验中各因素不同水平组合在一起而构成的技术措施（或条件）就叫做水平组合。（五）试验单元（experimentalunit）指试验中安排一个处理的最基本的试验单位，也叫试验单位。如一个试验小区（experimentalplot），一株树或几株树，一株树上的一枝大分枝，一盆植物，一个插床等等。（六）试验方案是根据试验目的和要求所拟定的进行比较的一组试验处理的总称。具体来说是指试验指标、试验因素和处理、重复次数、对照以及设计方法的确定等等。二、试验设计的应掌握的原则（一）各类不同的试验应采用不同的试验设计园艺植物种类较多，栽培方法差异较大，试验性质有所不同，因此各类不同的试验应有不同的试验设计。（二）试验设计应简单化、小型化在不影响试验正确性的原则下，应使试验设计简单化、小型化，但小型试验必须是试验材料一致性强，环境条件也应一致。（三）试验设计应该突出试验因子的试验效果除了试验因素以外，应控制非试验因素尽可能一致，才能使试验因素的本质差异正确地反映出来，从而突出试验因素中处理的试验效果。（四）试验结果便于统计分析进行试验设计时，就应该考虑到将来的试验结果便于数理统计分析。因此应合理地运用小区的随机排列、设置重复、局部控制试验设计的基本原理，以便得出正确的试验结果。三、处理的设计方法（一）单因子(因素)的处理设计在一次试验中，只对一个因子进行研究的试验叫单因子(因素)试验，把这个因子如何划分为若干个水平称为处理设计。１．质量性差异的单因子处理设计：这种单因子是不可分割的，只能按它固有的单位进行处理设计。如：品比试验２．数量性差异的单因子处理设计：这种单因子可以采用不同的方法分割成不同的等级，每个等级即为一个处理。如：不同浓度的2，4－D对月季花扦插苗生根的影响。分割常用的方法：(1)等差法：在选定中心处理之后，按照等差的差距向两端分别设置处理的方法。(2)等比法：在选定中心处理后，按照等比的差距向两端分设处理的方法。(3)随机法：处理划分没有一定规律的方法.在数量性差异的单因子处理设计中，中心处理的选定不是随机的，通常选取预备试验中较好的水平或是前人报道的较为适当的水平作为中心处理。处理间距要适当，不可过大或过小。如：研究青霉素溶液浸种对苦瓜种子萌发的影响。浓度分别为100mg•L-1，200mg•L-1，300mg•L-1，400mg•L-1，500mg•L-1（二）复因子（多因子）处理设计1.完全实施方案的复因素处理：通常是把各个单因子划分为若干个处理之后，再把各因子不同水平组合起来，即处理组合。例如有两个因素的试验A因素有3个水平，B因素3个水平，则处理共有9个。2.不完全实施方案的多因素处理：如果进行多因素试验时，若完全实施，则处理数太多，难以实施，往往采用部分实施方案，例如采用正交设计方法，只将全部处理组合中的一部分处理用来进行试验。11四、试验设计过程中应注意的问题（一）防止不注意试验设计，随心所欲地进行试验。（二）注意试验设计的针对性和灵活性。（三）试验设计要周到、细致、全面地用文字固定下来。（四）在进行处理设计时，处理间的级别要适当。（五）在进行试验设计时，应特别注意设置对照。（六）恰当处理试验设计的繁简程度。第二节田间试验的种类一、按试验的性质分类（一）品种试验主要是研究园艺植物选育和良种繁育过程中的问题。（二）栽培试验主要研究各种栽培措施及环境条件对园艺植物生长发育的影响。（三）植保试验主要研究园艺植物病虫害的发生规律,防治方法以及各种新农药的防治效果等。二、按试验阶段分类（一）预备试验（二）正式田间试验（三）生产试验三、按试验因子的数量分类（一）单因子（因素）试验是在其他因子相同条件下,只研究一个因子效应的试验。注意：整个试验中只变更、比较一个试验因素的不同水平，其它作为试验条件的因素均严格控制一致的试验。单因素试验方案由该试验因素的所有水平构成。这是最基本、最简单的试验方案。例1：菊花的耐热性试验。将盆栽的菊花分别置于45℃、40℃、35℃、30℃、25℃、20℃的条件下3小时，然后测量菊花叶片的电导率、脯氨酸等的含量。即构成6水平的单因素试验。（二）复因子试验在同一个试验中研究两个或两个以上因子效应的试验.注意：同一试验方案中包含两个或两个以上的试验因素，各个因素都分为不同水平，其它试验条件严格控制一致的试验。多因素试验方案一般由该试验的所有试验因素的水平组合（即处理）构成。多因素试验方案分为完全方案和不完全方案两类。（1）完全方案在列出因素水平组合（即处理）时，要求每一个因素的每个水平都要碰见一次，这时，水平组合（即处理）数等于各个因素水平数的乘积。例2：研究3个百合品种在3种基质上的生长情况。两个因素分别为百合品种（A）、基质（B）。百合品种（A）分为A1、A2、A3水平，基质（B）分为B1、B2、B3水平。共有A1B1、A1B2、A1B3、A2B1、A2B2、A2B3、A3B1、A3B2、A3B3共3×3=9个水平组合（处理）。在试验中，这9个水平组合（处理）被全面实施。即构成两个因素的试验。•根据完全试验方案进行的试验称为全面试验。•作用：•全面试验既能考察试验因素对试验指标的影响，也能考察因素间的交互作用，并能选出最优水平组合，从而能充分揭示事物的内部规律。•优缺点：多因素全面试验的效率高于多个单因素试验的效率。全面试验的主要不足是，当因素个数和水平数较多时，水平组合（处理）数太多，以至于在试验时，人力、物力、财力、场地等都难以承受，试验误差也不易控制。因而全面试验宜在因素个数和水平数都较少时应用。（2）不完全方案它是将试验因素的某些水平组合在一起形成少数几个水平组合。这种在全部水平组合中挑选部分水平组合获得的方案称为不完全方案。根据不完全方案进行的试验称为部分试验。综合性试验、正交试验都属于部分试验。这种试验方案的目的在于探讨试验因素中某些水平组合的综合作用，而不在于考察试验因素对试验指标的影响和交互作用。•综合性试验是针对起主导作用且相互关系已基本清楚的因素设置的试验，它的水平组合就是一系列经过实践初步证实的优良水平的配套。•正交试验是在全部水平组合中选出有代表性的部分水平组合设置的试验，具体内容见后。四、按试验小区面积大小的分类（一）小区试验（二）大区试验五、按试验年限、地点及场所分类一年试验和多年试验，单点试验和多点试验，设施试验和露地试验。第三节田间试验的基本要求►田间试验必须满足代表性、正确性和重演性这三个基本要求。一、代表性►代表性是指试验区的条件，应该能够代表该项成果将来应用地区的自然条件、生产条件和经济状况。二、正确性正确性是指试验结果正确可靠，能够把品种或处理间的差异真实地反映出来。为此，在进行试验的过程中，应严格执行各项试验要求，将非试验因素的干扰控制在最低水平，以避免系统误差，降低试验误差，提高试验的正确性。试验的正确性包括试验的准确性和试验的精确性。准确性（accuracy）也叫准确度，指在试验中某一试验指标或性状的观测值与其真值接近的程度。设某一试验指标或性状的真值为μ，观测值为x，若x与μ相差的绝对值|x－μ|小，则观测值x的准确性高；反之则低。精确性（precision）也叫精确度，指试验中同一试验指标或性状的重复观测值彼此接近的程度。若观测值彼此接近，即任意二个观测值xi、xj相差的绝对值|xi－xj|小，则观测值精确性高；反之则低。试验的准确性、精确性合称为正确性。由于真值μ常常不知道，所以准确性不易度量，但利用统计方法可度量精确性。三、重演性重演性是指通过田间试验所获得的试验结果，在相同或类似的条件下进行重复试验或大面积生产时，可以获得相同或相似的试验结果。第四节试验误差一、误差的概念►在田间试验所得到的观察值中，除了含有处理的真实效应外，还包含有其他非试验因素的干扰和影响，这样就使处理的真实效应不能完全反映出来，这种使观察值偏离试验处理真值的影响称试验误差，简称误差。一般可分为两种：(1)系统误差（systematicerror）是由处理以外的其他非试验条件的明显不一致所造成的。即有一定原因引起的误差，也称偏差(bias)。比如，土壤肥力梯度、测量工具的不准、试验管理操作不一致，以及操作者在观察记载时的某些习惯偏向等原因引起的试验误差。(2)偶然误差（randomerror）是指在严格控制非试验条件相对一致后仍不能消除的偶然误差，也叫随机误差。误差是衡量试验精确度的依据。试验误差与试验中发生的错误是完全不同的，误差是不可避免的，而避免错误发生是完全可以做到的。田间试验的正确性是非常重要的,但又难于满足要求.为了提高田间试验的正确性,必须尽一切方法减少试验误差.所以田间试验的主要任务是尽量排除非试验因子的干扰。二、误差的来源（一）土壤差异所引起的误差：包括土壤肥力差异和土壤理化性质方面的差异。土壤的差异是普遍存在,而且对试验的影响最大,且难于克服.田间试验设计就是围绕这一中心问题,而提出一系列技术措施.（二）试验材料的差异：这是指试验中各处理的供试材料在其遗传上和生长发育情况上存在着差异。（三）小气候差异造成的误差（四）作物群体间竞争引起误差（五）一些不易被人们所控制的、偶然性的原因造成的误差三、控制误差的途径（一）土壤差异的控制：可通过选择试验地、正确的小区设计技术和应用良好的田间试验设计方法来排除、减少和估计误差。试验地选择要求：(１)试验地要有代表性(２)试验地的肥力要均匀一致（3）选作试验地的田块最好要有土地利用的历史纪录（4）位置适当（5）地势要平坦土壤肥力判断方法：(１)目测法：观察拟作为试验地的地块上生长着的植物种类及其生长发育状况，如生长势和整齐程度来粗略判断肥力差异状况。（２）空白试验法：在整个试验地上种植单一品种的作物，在作物生长的整个过程中，从整地到收获，采用一致的栽培管理措施，并对作物生长情况作仔细观察。收获时将整个试验地划分为面积相等的若干单位，编号，分别计产，计算产量的变异系数，根据变异系数的大小以及各测量小区产量高低及分布情况来估计土壤肥力差异及分布状况，单位间变异系数大，则说明土壤差异大，否则反之。通常认为，当空白试验测定的变异系数小于10%或15%时，才符合试验地对土壤肥力均匀一致的基本要求。（二）选择同质一致的试验材料（三）改进操作和管理技术，使之标准化第五节试验设计的基本原