【正文】 第四章 田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)第一節(jié) 試驗(yàn)概述第二節(jié) 試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理（重復(fù)、隨機(jī)排列、局部控制）第三節(jié) 經(jīng)典試驗(yàn)設(shè)計(jì)（完全隨機(jī)、隨機(jī)區(qū)組、拉丁方等）第四節(jié) 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)*（正交表及其種類、表頭設(shè)計(jì)）本章內(nèi)容要點(diǎn)提示：試驗(yàn)設(shè)計(jì)屬于科學(xué)試驗(yàn)方法論的范疇，學(xué)習(xí)時(shí)①要注意將試驗(yàn)誤差和前一章作為隨機(jī)變量介紹的誤差聯(lián)系起來(lái)，進(jìn)一步區(qū)分田間試驗(yàn)研究和抽樣分析的不同點(diǎn)；②了解試驗(yàn)研究的程序和試驗(yàn)方案的內(nèi)容，重點(diǎn)掌握試驗(yàn)誤差的控制辦法，特別是試驗(yàn)地土壤差異的控制技術(shù)；③要在充分認(rèn)識(shí)隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)和拉丁方設(shè)計(jì)的田間排列、優(yōu)勢(shì)及其缺陷的基礎(chǔ)上，理解其它各種試驗(yàn)設(shè)計(jì)與它們的聯(lián)系和區(qū)別；④對(duì)于正交設(shè)計(jì)，要熟悉正交表的類與型，熟練正交表的使用方法（因素上列，處理成行）以及由正交拉丁方構(gòu)造部分正交表的原理。涉及教材內(nèi)容：第一章前三節(jié)，第二章前五節(jié)。作業(yè)布置：教材第二章第六、七、八節(jié)和第十三章第四節(jié)P285～P28P294內(nèi)容自習(xí)。教材P12 T T T T5；P34 T T T4。 第一節(jié) 試驗(yàn)概述一、 試驗(yàn)研究的基本知識(shí)試驗(yàn)研究在科研中的地位。（1） 科學(xué)研究的基本過(guò)程?？蒲谢顒?dòng)是人類認(rèn)識(shí)世界，能動(dòng)地改造世界的過(guò)程，任何一個(gè)領(lǐng)域的科研活動(dòng)都不可能一下子全部完結(jié)，但對(duì)一個(gè)具體的研究課題而言，都是一個(gè)有始有終的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程對(duì)于自然科學(xué)來(lái)講，大體上包括以下四個(gè)階段： 調(diào)查研究 試驗(yàn)研究 解釋或表達(dá) 選題 假說(shuō)形成 假說(shuō)驗(yàn)證 科技寫作 什么叫“假說(shuō)”？用已有的事實(shí)材料和科學(xué)原理為依據(jù)，對(duì)未知事物的猜測(cè)或假定性解釋。假說(shuō)及其形成作為科研活動(dòng)的階段之一，標(biāo)志著科研方法的進(jìn)步和完善，其價(jià)值在于研究工作可以它為基點(diǎn)，把研究方向朝四面八方鋪開(kāi)，盡可能地將它應(yīng)用于各種具體情況而引伸出許多預(yù)期結(jié)果，來(lái)和客觀實(shí)際結(jié)果作比較，從而提出試驗(yàn)或觀察方法，恩格斯在《自然辯證法》中有過(guò)這樣一句名言：“只要自然科學(xué)還在思維著，它的發(fā)展形式就是假說(shuō)”。哥倫布發(fā)現(xiàn)美州大陸就是為驗(yàn)證“地球是球體”這樣一個(gè)假說(shuō)而得到的意外發(fā)現(xiàn)。狹義相對(duì)論的提出，就是邁克爾遜等人為驗(yàn)證，光的傳播介質(zhì)是“以太”這樣一個(gè)假說(shuō)而導(dǎo)出了洛侖茲變換，這一變換經(jīng)愛(ài)因斯坦的頭腦就成了新的發(fā)現(xiàn)線索。所以科研工作就以“假說(shuō)形成”為時(shí)間界限分為前后兩個(gè)階段。假說(shuō)形成前是科研工作的準(zhǔn)備階段，其方法主要調(diào)查研究。假說(shuō)形成后的階段是試驗(yàn)或觀測(cè)階段，這一階段主要是試驗(yàn)研究，因此，實(shí)踐檢驗(yàn)真理在科研工作中就表現(xiàn)為試驗(yàn)驗(yàn)證假說(shuō)。（2）什么叫試驗(yàn)研究？在盡可能排除外界影響，突出主要因素，并能細(xì)膩地觀察到各種現(xiàn)象之間相互關(guān)系的條件下，使某種過(guò)程重演，以觀察未知事實(shí)，驗(yàn)證假說(shuō)。農(nóng)業(yè)和生物學(xué)領(lǐng)域的試驗(yàn)研究方法有兩類。田間試驗(yàn)——以差異對(duì)比法為基礎(chǔ)，在田間自然條件下，突出試驗(yàn)因素，排除次要因素，以觀察比較不同試驗(yàn)處理的反應(yīng)和效果。試驗(yàn)室或溫室試驗(yàn)——與田間試驗(yàn)相比，能夠嚴(yán)格地控制一些在田間條件下難以控制的試驗(yàn)條件，如光照、溫濕度、土壤環(huán)境等，因而有助于深入研究作物的生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律。試驗(yàn)研究與統(tǒng)計(jì)學(xué)統(tǒng)計(jì)學(xué)最主要的應(yīng)用領(lǐng)域有兩個(gè)：工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域。田間試驗(yàn)的適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析，是統(tǒng)計(jì)方法在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的直接形式。由于農(nóng)業(yè)試驗(yàn)周期長(zhǎng)，環(huán)境因素變異大，如不對(duì)試驗(yàn)的設(shè)計(jì)安排作精心考慮，并使用有力的統(tǒng)計(jì)分析方法，則得不出什么有用的結(jié)論，所以試驗(yàn)設(shè)計(jì)及其統(tǒng)計(jì)分析的發(fā)展，始自農(nóng)業(yè)和生物方面的應(yīng)用。尤其是試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本思想和方法，最初都是從田間試驗(yàn)開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的。如在Australia的一些較大的科研單位和試驗(yàn)站所進(jìn)行的農(nóng)業(yè)試驗(yàn)研究，大多較為龐雜，且耗時(shí)多年、試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析工作做得非常嚴(yán)肅、認(rèn)真。程序是： 交計(jì)劃任務(wù) 定研究方案 課題主持人 生統(tǒng)局統(tǒng)計(jì)專家 工人或試驗(yàn)員 報(bào)告分析結(jié)果 按時(shí)郵寄數(shù)據(jù) 這樣嚴(yán)格的分工使研究人員集中精力從事自己的課題研究：熟悉自己研究范圍內(nèi)的基礎(chǔ)知識(shí)及其更新和發(fā)展情況。統(tǒng)計(jì)學(xué)家則專門從事生物統(tǒng)計(jì)方面的學(xué)習(xí)和研究，并在各州農(nóng)業(yè)廳設(shè)專門機(jī)構(gòu)——生物統(tǒng)計(jì)局，訂有世界各國(guó)出版的與生物統(tǒng)計(jì)有關(guān)的雜志，每年還派人參加世界性的生統(tǒng)會(huì)議，也常有外國(guó)專家和學(xué)者去他們那里講課或交流經(jīng)驗(yàn)。我國(guó)統(tǒng)計(jì)學(xué)管理機(jī)構(gòu)尚處于學(xué)會(huì)團(tuán)體性質(zhì)的階段，如中國(guó)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)學(xué)會(huì)，定期開(kāi)展學(xué)術(shù)活動(dòng)，主辦刊物《數(shù)理統(tǒng)計(jì)與管理》。農(nóng)業(yè)試驗(yàn)研究的一般程序選題————→計(jì)劃————→實(shí)施————→總結(jié)（1）選定研究課題① 當(dāng)前生產(chǎn)提出的實(shí)際問(wèn)題； ② 生產(chǎn)進(jìn)一步發(fā)展需要解決的理論和技術(shù)問(wèn)題；③ 推廣國(guó)內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)； ④ 科學(xué)發(fā)展上需要解決的理論問(wèn)題。要求：第一，要深入生產(chǎn)實(shí)際，抓主要矛盾（找瓶頸）；第二，要廣泛搜集國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料。 （2）擬訂試驗(yàn)計(jì)劃按統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，設(shè)計(jì)和確定完成試驗(yàn)任務(wù)的方法和步驟。具體包括：① 設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案；② 確定試驗(yàn)設(shè)計(jì)種類；③ 制訂管理措施；④ 擬訂觀察項(xiàng)目、記載方法及標(biāo)準(zhǔn)。要求：第一，符合試驗(yàn)任務(wù)要求的精確度；第二，照顧需要和可能，做到多、快、好、省。（3）實(shí)施試驗(yàn)計(jì)劃也就獲取試驗(yàn)數(shù)據(jù)的過(guò)程。① 根據(jù)方案做好準(zhǔn)備工作； ② 科學(xué)布置田間試驗(yàn)；③ 有始有終地做好管理工作； ④ 完成計(jì)劃規(guī)定的觀察記載任務(wù)。要求：貫徹單一差異原則，減少誤差，杜絕差錯(cuò)。（4）對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，作出科學(xué)結(jié)論。首先是對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤設(shè)法更正，無(wú)法更正又證明確是錯(cuò)誤的觀察值應(yīng)剔除，其次是對(duì)所有數(shù)據(jù)按統(tǒng)計(jì)學(xué)原理進(jìn)行分析，找出規(guī)律并確定可靠程度，最后作出總結(jié)，寫出試驗(yàn)研究報(bào)告，如果學(xué)術(shù)價(jià)值較高還須進(jìn)一步撰寫學(xué)術(shù)論文，這就是“科技寫作”。二、 試驗(yàn)方案試驗(yàn)方案的內(nèi)容：試驗(yàn)方案指試驗(yàn)中進(jìn)行比較的一組試驗(yàn)處理的總稱。試驗(yàn)方案是全部試驗(yàn)工作的核心，它是圍繞研究課題，根據(jù)試驗(yàn)的目的和要求制訂的，其內(nèi)容包括試驗(yàn)因素、試驗(yàn)水平、試驗(yàn)指標(biāo)和試驗(yàn)處理。分別介紹如下：試驗(yàn)因素——在控制影響試驗(yàn)結(jié)果的其它條件的情況下，人為變動(dòng)的一個(gè)或幾個(gè)試驗(yàn)條件。如品比試驗(yàn)、密度試驗(yàn)中的品種、密度即是。試驗(yàn)指標(biāo)——衡量試驗(yàn)因素效應(yīng)的指示性狀，如比較兩個(gè)品種優(yōu)劣的試驗(yàn)，試驗(yàn)指標(biāo)就可以是產(chǎn)量或者是收獲物中某一種經(jīng)濟(jì)性狀。試驗(yàn)指標(biāo)對(duì)試驗(yàn)（處理）因素效應(yīng)的定量表達(dá)就是試驗(yàn)數(shù)據(jù)。試驗(yàn)水平——試驗(yàn)因素從質(zhì)或量的方面分成不同的等級(jí)，其中的每一個(gè)等級(jí)就是一個(gè)水平，如品比試驗(yàn)中的每一個(gè)品種就是從質(zhì)的方面來(lái)策劃分水平的，密度試驗(yàn)中的密度就是從量的方面來(lái)劃分水平的。試驗(yàn)處理——如試驗(yàn)中僅一個(gè)因素，則該因素的每一個(gè)水平就是一個(gè)試驗(yàn)處理；如果試驗(yàn)中包括兩個(gè)或兩個(gè)以上的因素，則試驗(yàn)處理就是這些因素各個(gè)水平的組合，簡(jiǎn)稱組合或水平組合。例如有一特早熟扁豆栽培試驗(yàn)方案 ，A因素為追肥，分花前追肥與對(duì)照（不追肥）兩個(gè)水平，B因素為品種，分紅花一號(hào)，白花二號(hào)，C因素為密度，設(shè)四種株距（）即45cm、70cm、95cm、120cm，重復(fù)2次，則水平組合數(shù)為224＝16個(gè)。因素主效應(yīng)及交互作用簡(jiǎn)單效應(yīng)（其平均值就是主效應(yīng)）：試驗(yàn)因素的相對(duì)獨(dú)立作用，即因素對(duì)性狀的數(shù)量指標(biāo)所起的增加減少的作用，簡(jiǎn)稱主效。以某水稻品種施肥量為例，若畝施N肥由10kg增至15kg時(shí)，產(chǎn)量由350kg增加到450kg，則效應(yīng)就是施N肥單因素的不同水平引起的產(chǎn)量差異為+100kg，這就是簡(jiǎn)單效應(yīng)。交互作用（互作效應(yīng)，簡(jiǎn)稱互作）上例中，假定在增施5kg的同時(shí)，再增施5kg復(fù)合肥，事先已知單純?cè)鍪?kg復(fù)合肥時(shí)，產(chǎn)量可望由350kg增加到400kg，現(xiàn)這兩個(gè)措施同時(shí)采用后，其結(jié)果無(wú)非是下列三種情況之一：①等于150kg：稱兩個(gè)因素?zé)o交互作用，稱“零互作”。②大于150kg，兩個(gè)因素有類似正反饋的交互作用，稱“正互作”。③小于150kg：兩個(gè)因素有類似負(fù)反饋的交互作用，稱“負(fù)互作”。確定試驗(yàn)方案的要點(diǎn)。①抓主要矛盾，力求試驗(yàn)因素簡(jiǎn)單明確；因素過(guò)多時(shí)先選一、兩個(gè)關(guān)鍵性因素進(jìn)行試驗(yàn)，然后再作比較復(fù)雜的試驗(yàn)，這樣先簡(jiǎn)后繁，結(jié)論明確；或者先做預(yù)備試驗(yàn)，再做能完成多元統(tǒng)計(jì)分析的模式試驗(yàn)。②同一因素各水平間的差別要拉開(kāi)檔次；從量的方面劃個(gè)水平時(shí)，等比級(jí)數(shù)比等差級(jí)數(shù)好（旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)二者兼顧）③每個(gè)因素所設(shè)水平數(shù)要適當(dāng)；水平數(shù)太少了容易漏掉有用的信息，多了增加工作量。④方案中要明確中心水平（處理）；中心水平即預(yù)計(jì)結(jié)果可能最優(yōu)的水平，其余水平都是圍繞該水平展開(kāi)設(shè)置（如回歸設(shè)計(jì)）。⑤盡量排除非試驗(yàn)因素的限制，使其處于比較良好的狀態(tài)，有助于因素效應(yīng)的充分發(fā)揮；⑥差異比較法必須建立在單一差異原則的基礎(chǔ)上，以保證試驗(yàn)具有嚴(yán)密的可比性，這就要求：第一， 試驗(yàn)因素以外的其它條件相對(duì)一致，謹(jǐn)防干擾；第二， 試驗(yàn)處理中應(yīng)設(shè)置作為比較標(biāo)準(zhǔn)的處理，也就是要有對(duì)照（CK）。三、田間試驗(yàn)的種類和要求按任務(wù)不同的劃分為兩類：小區(qū)試驗(yàn)：即科研性試驗(yàn)，處理數(shù)目多，小區(qū)面積小，準(zhǔn)確度要求