园艺植物科学研究导论2田间试验设计技术

第 二 章 田 间 试 验 设 计 技 术 进 行 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 。 什 么 是 田 间 试 验 ？ 田 间 试 验 就 是 在 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 ： 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 ） ， 有 定 性 指 标 和 定 量指 标 。（ 二 ） 试 验 因 素 ： 对 试 验 指 标 有 影 响 ， 在 试 验 中 需 加 以考 察 的 条 件 叫 试 验 因 素 ， 简 称 因 素 或 因 子 ， 否 则 称 非 试验 因 素 或 非 试 验 条 件 。 （ 三 ） 试 验 处 理 ： 是 指 试 验 因 素 的 不 同 状 态 或 不同 的 数 量 级 别 ， 简 称 处 理 ， 也 叫 水 平 。（ 四 ） 处 理 组 合 ： 在 单 因 素 试 验 时 ， 处 理 和 水 平的 概 念 是 等 价 的 ， 但 在 复 因 素 试 验 时 ， 处 理 则 是 指各 个 因 素 水 平 的 组 合 ， 叫 处 理 组 合 。 在 完 全 实 施 的试 验 中 ， 处 理 组 合 数 等 于 各 因 素 水 平 数 的 乘 积 。（ 五 ） 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 就 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 个 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 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 试 验 ， 把 这 个 因 子 如 何 划 分 为 若 干 个 水 平 称 为处 理 设 计 。 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 。 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 。 分 割 常 用 的 方 法 ： 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 。 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 。 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 。 （ 二 ） 复 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 。 1 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 试 验 设 计 时 ， 应 使 其 设 计 具 有 一 定 的可 塑 性 。（ 五 ） 在 进 行 处 理 设 计 时 ， 处 理 间 的 级 别 要 适 当 。（ 六 ） 在 进 行 试 验 设 计 时 ， 应 特 别 注 意 设 置 对 照 。（ 七 ） 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 （ 二 ） 栽 培 试 验 （ 三 ） 植 保 试 验 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 试 验 （ 二 ） 复 因 子 试 验 （ 三 ） 综合 性 试 验 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 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 。 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 试 验 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 ，而 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 。 也 可 说 是 同 一 处 理 不 同 重 复 观 察 值 之 间 的 差 异 。可 分 两 种 ： 一 是 系 统 误 差 ， 是 由 处 理 以 外 的 其 他 非试 验 条 件 的 明 显 不 一 致 所 造 成 的 。 另 一 种 是 偶 然 误差 ， 是 指 在 严 格 控 制 非 试 验 条 件 相 对 一 致 后 仍 不 能消 除 的 偶 发 性 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 。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 。 （ 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 ： ( ) 试 验 地 要 有 代 表 性 。 ( )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 ： ( ) 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 。 （ ） 空 白 试 验 法 ： 在 整 个 试 验 地 上 种 植 单 一 品种 的 作 物 （ 以 植 株 较 小 而 适 于 条 播 的 谷 类 作 物 为好 ） ， 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 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 理 一 、 重 复 原 则 在 试 验 中 ， 同 名 小 区 出 现 的 次 数 称 为 重 复 。显 然 重 复 次 数 2的 试 验 才 能 称 为 有 重 复 的 试 验 。 重 复 的 作 用 是 ： 估 计 误 差 和 降 低 误 差 。二 、 随 机 原 则 随 机 是 指 在 一 个 重 复 区 中 的 某 一 个 处 理 究 竟安 排 在 哪 一 个 小 区 ， 不 能 由 试 验 者 的 主 观 意 志 决定 ， 而 完 全 是 由 机 会 决 定 的 。 随 机 的 作 用 是 无 偏估 计 误 差 。 随 机 排 列 是 估 计 试 验 误 差 的 重 要 手 段 ，也 是 应 用 生 物 统 计 方 法 分 析 试 验 结 果 的 前 提 。 三 、 局 部 控 制 局 部 控 制 就 是 分 范 围 、 分 地 段 的 控 制 非试 验 因 素 ， 使 之 对 各 处 理 的 影 响 趋 于 最 大 程度 的 一 致 ， 也 就 是 说 通 过 对 试 验 小 区 的 合 理安 排 ， 把 误 差 控 制 在 一 个 局 部 范 围 内 。 局 部 控 制 是 用 来 排 除 规 律 性 非 试 验 因 子干 扰 的 重 要 手 段 ， 其 主 要 功 能 是 降 低 误 差 。 第 六 节 小 区 设 置 技 术 一 、 小 区 面 积 、 形 状 和 方 向 试 验 小 区 :安 排 每 一 个 处 理 所 需 用 材 料 的 基 本单 位 成 为 一 个 试 验 小 区 .简 称 小 区 .一 般 讲 ， 在 一 定范 围 内 ， 随 小 区 面 积 的 增 加 ， 试 验 误 差 减 小 。 适 当 的 小 区 形 状 和 方 向 在 控 制 误 差 提 高 试 验 精确 度 方 面 也 有 相 当 作 用 。 一 般 情 况 下 长 方 形 尤 其 是狭 长 小 区 的 误 差 较 方 形 小 区 为 小 ， 长 方 形 小 区 的 长宽 比 一 般 在 46： 1为 宜 。 小 区 的 方 向 则 是 小 区 的 长边 应 与 非 试 验 因 素 变 化 方 向 相 平 行 。 二 、 重 复 次 数 增 加 重 复 次 数 ， 有 利 于 降 低 试 验 误 差 。 但 并 非重 复 次 数 越 多 越 好 ， 重 复 次 数 过 多 ， 因 为 重 复 次 数增 加 到 一 定 时 ， 误 差 的 降 低 缓 慢 ， 且 由 于 整 个 试 验材 料 、 试 验 地 的 增 加 ， 难 于 保 证 对 各 处 理 的 各 项 管理 操 作 以 及 观 察 记 载 的 一 致 ， 反 而 会 引 起 误 差 增 加 。一 般 讲 ， 正 式 试 验 通 常 设 置 36次 重 复 ； 采 用 单 株 小区 时 ， 重 复 次 数 应 至 少 在 4次 以 上 。 从 统 计 学 的 角 度看 ， 重 复 次 数 以 试 验 误 差 的 自 由 度 不 小 于 10为 宜 。 三 、 设 置 对 照 有 比 较 才 有 鉴 别 ， 因 此 试 验 方 案 中 一 定 要 安 排有 对 照 。 一 般 在 一 个 试 验 中 只 设 一 个 对 照 ， 但 有 时为 满 足 多 个 试 验 目 标 的 要 求 可 以 设 置 2个 或 2个 以 上对 照 。 设 置 对 照 时 一 定 要 注 意 其 代 表 性 和 合 理 性 ， 例如 品 种 比 较 试 验 ， 一 般 应 以 当 地 主 栽 优 良 品 种 为 对照 ； 进 行 栽 培 技 术 方 面 的 试 验 时 以 当 地 最 常 用 的 栽培 管 理 技 术 为 对 照 ； 根 外 追 肥 、 浸 种 、 扦 插 等 试 验时 应 以 叶 面 喷 清 水 、 清 水 浸 种 或 插 条 等 等 。 对 照 对 照 区 在 田 间 的 排 列 方 式 ， 通 常 分为 顺 序 式 和 非 顺 序 式 两 种 顺 序 式 是 每 隔 一 定数 量 的 处 理 设 置 一 个 对 照 区 ， 非 顺 序 式 排 列是 将 对 照 区 按 处 理 小 区 一 样 处 理 ， 在 试 验 中随 机 排 列 。 每 一 个 重 复 区 （ 区 组 ） 内 都 要 设 置 对 照区 。 对 对 照 区 的 要 求 是 ： 除 了 不 进 行 试 验 处理 之 外 ， 其 余 各 种 条 件 及 各 项 管 理 操 作 均 应与 处 理 小 区 的 相 一 致 。 四 、 设 置 保 护 区 或 保 护 行 为 了 使 试 材 能 在 比 较 一 致 的 环 境 条 件 下 正 常 生长 发 育 ， 试 验 地 应 设 置 保 护 行 或 保 护 区 ， 以 G表 示 。保 护 行 的 作 用 是 ： 使 试 材 不 受 偶 然 性 因 素 的 影 响 ，如 人 、 畜 践 踏 等 。 使 试 材 在 相 对 一 致 的 生 态 环 境中 生 长 发 育 ， 防 止 边 际 效 应 的 影 响 。 边 际 效 应 是 指 试 验 地 四 周 的 小 区 或 小 区 边 上 的植 株 受 到 光 照 、 通 风 、 营 养 、 水 分 等 条 件 的 不 同 而使 其 生 长 发 育 与 试 验 地 内 部 的 小 区 或 小 区 内 部 的 植株 生 长 发 育 有 所 差 异 。 对 保 护 行 的 植 株 不 进 行 任 何 处 理 和 观察 测 定 。 设 置 保 护 行 的 方 式 有 ： 在 试 验 地四 周 设 置 ； 当 区 组 分 散 布 置 时 ， 在 区 组 四周 设 置 ； 在 小 区 四 周 设 置 （ 特 别 是 小 区 之间 有 能 引 起 边 际 效 应 的 因 素 存 在 时 ） 。 保护 行 的 种 植 数 应 本 着 经 济 有 效 的 原 则 ， 既减 少 占 地 面 积 ， 又 能 起 到 保 护 作 用 。 第 七 节 常 用 的 试 验 设 计 方 法 常 用 的 田 间 试 验 设 计 按 照 小 区 在 重 复 区 内 的 排 列 方 式 ，可 以 分 为 顺 序 排 列 和 随 机 排 列 两 大 类 。 顺 序 排 列 是 指 试 验 中 的 各 个 处 理 在 各 重 复 区 内 按 一 定 的顺 序 进 行 排 列 。 此 法 不 能 正 确 估 计 试 验 误 差 ， 所 以 不 能 进 行以 概 率 论 为 基 础 的 统 计 分 析 方 法 进 行 试 验 结 果 的 显 著 性 测 验 。这 种 设 计 多 用 于 一 些 简 单 的 单 因 素 试 验 、 预 备 试 验 以 及 示 范性 试 验 。 常 用 的 顺 序 排 列 设 计 有 对 比 法 设 计 、 间 比 法 设 计 。 随 机 排 列 指 各 试 验 处 理 以 及 对 照 在 一 个 重 复区 中 的 排 列 是 随 机 的 。 可 以 克 服 土 壤 及 其 他 非 试验 因 素 给 试 验 造 成 的 系 统 误 差 的 影 响 ， 有 正 确 的误 差 估 计 ， 获 得 的 试 验 结 果 能 够 进 行 显 著 性 测 验 。但 田 间 排 列 不 规 则 ， 观 察 记 载 及 田 间 操 作 不 太 方便 ， 不 小 心 时 易 发 生 差 错 。 在 园 艺 植 物 科 学 试 验中 主 要 采 用 的 是 随 机 排 列 的 设 计 方 法 。 因 此 我 们重 点 介 绍 随 机 排 列 的 田 间 试 验 设 计 。 一 、 完 全 随 机 设 计 （ Completely RandomizedDesign） 假 设 试 验 有 个 处 理 （ 包 括 对 照 ） ， 次重 复 ， 则 可 将 试 验 地 （ 试 验 材 料 ） 划 分 为 个 试 验 小 区 （ 全 部 供 试 单 位 ） 。 将全 部 供 试 单 位 进 行 随 机 ， 并 根 据 的 大 小 分成 组 ， 同 组 各 供 试 单 位 接 受 相 同 处 理 或 品种 ， 这 种 设 计 叫 完 全 随 机 设 计 。 完 全 随 机 设 计 优 缺 点 ： 优 点 ： 设 计 简 单 ， 统 计 分 析 简 便 ； 重 复 次 数富 有 弹 性 。 各 处 理 的 重 复 次 数 可 以 相 等 ， 也 可 以不 等 ， 可 不 进 行 缺 区 估 计 ； 估 计 试 验 误 差 的 自 由度 增 至 最 大 ， 而 对 检 验 显 著 性 要 求 的 临 界 之 减到 最 小 ， 因 而 提 高 了 试 验 的 灵 敏 度 。 缺 点 ： 处 理 的 分 布 没 有 规 律 ， 不 便 于 观 察 记载 ； 没 有 应 用 局 部 控 制 的 原 则 。 适 合 非 试 验 条 件 较 均 匀 一 致 ， 供 试 小 区 在 个 左 右 的 情 况 下 使 用 ， 一 般 作 单 因 素 试 验 。 非常 适 合 于 实 验 室 、 温 室 及 食 用 菌 方 面 的 试 验 。 二 、 巢 式 设 计 （ Nested Design） 把 研 究 对 象 分 成 若 干 组 ， 每 组 又 分 为 若 干 亚组 ， 而 每 个 亚 组 内 又 有 若 干 个 观 测 值 的 设 计 ， 称为 巢 式 设 计 。 组 内 分 亚 组 ， 亚 组 内 有 若 干 个 观 测 值 的 设 计为 二 级 巢 式 设 计 。 如 果 亚 组 内 又 分 若 干 个 小 组 ，小 组 内 有 若 干 个 观 测 值 称 为 三 级 巢 式 设 计 。 依 此类 推 。 巢 式 设 计 优 缺 点 及 应 用 ： 优 点 ： 设 计 简 单 ， 可 应 用 于 田 间 试 验 ， 也 可 以应 用 于 温 室 和 实 验 室 试 验 。 至 少 应 有 一 级 随 机 ， 以获 得 无 偏 的 试 验 误 差 估 计 。 一 般 来 说 ， 采 用 的 随 机的 级 数 愈 多 ， 代 表 性 愈 强 ， 结 果 分 析 的 精 确 度 愈 高 。 缺 点 ： 因 未 设 重 复 ， 若 组 间 存 在 非 试 验 因 子 效应 ， 则 无 法 鉴 别 出 来 。 故 在 采 取 巢 式 设 计 时 ， 更 应注 意 保 持 非 试 验 因 子 的 一 致 性 ； 对 于 随 机 抽 取 的 样本 ， 样 本 容 量 应 该 足 够 大 ， 否 则 代 表 性 不 强 ， 会 加大 取 样 误 差 ， 降 低 试 验 结 果 分 析 的 精 确 度 。 三 、 随 机 区 组 设 计 （ Randomized Block Design） 将 试 验 地 按 土 壤 肥 力 程 度 （ 或 按 其 它非 试 验 条 件 的 趋 向 性 差 异 ） 分 为 等 于 重 复次 数 的 区 组 ， 一 个 区 组 即 一 次 重 复 。 然 后把 每 个 区 组 再 等 分 成 等 于 处 理 数 的 小 区 ，在 每 个 区 组 内 随 机 排 列 各 处 理 ， 即 为 随 机区 组 设 计 。 随 机 区 组 设 计 的 优 缺 点 ： 优 点 ：（ 1） 设 计 简 单 ， 容 易 掌 握 ；（ 2） 试 验 结 果 的 统 计 分 析 相 对 简 单 ；（ 3） 伸 缩 性 强 ， 应 用 广 泛 。 单 、 复 因 素 试验 均 可 采 用 ； 对 试 验 条 件 要 求 不 严 格 ， 只 要同 一 区 组 内 非 试 验 条 件 力 求 一 致 ， 区 组 可 集中 也 可 分 散 排 列 。 缺 点 ：（ ） 处 理 数 目 不 宜 太 多 ， 否 则 会 降 低 局部 控 制 的 效 果 。 一 般 处 理 数 目 以 个 以内 为 宜 ， 最 多 不 能 超 过 个 处 理 。（ ） 不 能 同 时 控 制 两 个 方 向 的 非 试 验 条件 差 异 所 造 成 的 误 差 。 四 、 拉 丁 方 设 计 （ Latin Square Design） 。 拉 丁 方 设 计 是 从 两 个 方 向 控 制 非 试 验 条 件 的影 响 而 划 分 区 组 ， 每 一 直 行 （ 列 ） 和 横 行 （ 行 ）都 成 为 区 组 ， 每 处 理 在 每 行 、 每 列 都 出 现 一 次 。所 以 ， 拉 丁 方 设 计 的 重 复 数 、 处 理 数 、 直 行 数 和横 行 数 均 相 等 。 简 单 地 说 ， 将 个 元 素 排 成 行 列 ， 使 每 个 元 素 在 每 行 每 列 仅 出 现 一 次 的 试验 设 计 称 为 拉 丁 方 设 计 。 拉 丁 方 设 计 步 骤 ： 选 择 一 个 标 准 拉 丁 方 进 行 直 行随 机 （ 列 区 组 随 机 ） 进 行 横 行 随 机（ 行 区 组 随 机 ） 进 行 处 理 随 机 ， 并对 号 入 座 。 标 准 拉 丁 方 是 指 第 一 行 和 第 一 列 均为 顺 序 排 列 的 拉 丁 方 。 拉 丁 方 设 计 的 优 缺 点 优 点 ： 可 以 从 两 个 方 向 控 制 非 试 验 条 件 差 异 ， 试验 结 果 精 确 度 较 高 。 缺 点 ： 因 为 重 复 数 等 于 处 理 数 ， 且 行 、 列 均 构 成完 整 区 组 ， 而 区 组 不 可 拆 开 排 列 ， 所 以 缺 乏 随机 区 组 设 计 具 有 的 灵 活 性 。 适 用 于 个 品 种 或 处 理 的 试 验 。 一 般用 于 单 因 子 试 验 。 五 、 裂 区 设 计 （ Split Plot Design） 裂 区 设 计 是 复 因 子 试 验 的 一 种 设 计 形 式 。 在复 因 子 试 验 中 ， 如 果 处 理 组 合 数 较 多 而 且 对 各 个因 子 又 有 一 些 的 特 殊 要 求 时 ， 常 常 采 用 裂 区 设 计 。最 常 用 的 是 二 裂 式 设 计 。 即 研 究 2个 因 素 。 裂 区 设 计 （ 如 二 裂 式 设 计 ） 是 将 一 个 因 素 作 为主 处 理 安 排 在 主 区 ， 另 一 个 因 素 作 副 处 理 安 排 在副 区 ， 副 区 是 由 主 区 分 裂 而 成 ， 故 名 裂 区 设 计 。 裂 区 设 计 过 程 ： 将 试 验 地 （ 或 试 验 材 料 ） 根 据 重 复 次 数 的 多 少划 分 为 等 于 重 复 数 的 区 组 把 某 一 试 验 因 子 作 为主 处 理 ， 并 根 据 主 处 理 的 多 少 ， 把 每 个 区 组 划 分 为等 于 主 处 理 数 的 主 区 （ 整 区 ） ， 将 主 处 理 随 机 地 排列 于 各 个 主 区 把 另 一 个 试 验 因 子 作 为 副 处 理 ，根 据 副 处 理 的 多 少 ， 把 每 一 个 主 区 划 分 为 等 于 副 处理 数 的 副 区 （ 裂 区 ） ， 将 各 个 副 处 理 随 机 地 排 列 于各 个 副 区 。 应 用 裂 区 设 计 的 几 种 情 况 ： 一 个 因 子 各 处 理 比 另 一 因 子 各 处 理 要 求 更 大的 小 区 面 积 时 ， 把 要 求 面 积 大 的 处 理 安 排 在 主 区 。 一 个 因 子 的 主 效 比 另 一 因 子 的 主 效 更 为 重 要时 ， 可 把 主 效 重 要 的 因 子 安 排 在 副 区 。 据 以 往 研 究 知 道 某 一 因 子 的 效 应 较 大 ， 可 把效 应 大 的 因 子 安 排 在 主 区 。 对 某 一 因 子 精 确 度 的 要 求 比 另 一 因 子 为 高 时 ，可 把 对 精 确 度 要 求 高 的 因 子 安 排 在 副 区 。 要 求 某 一 因 子 的 各 个 处 理 必 须 排 在一 起 ， 便 于 田 间 观 察 比 较 。 这 时 可 把 要 求 排在 一 起 的 因 子 安 排 在 副 区 。 在 小 区 面 积 较 大 的 单 因 子 试 验 过 程中 ， 临 时 发 现 需 要 加 上 另 一 个 试 验 因 子 ， 这时 可 将 原 来 的 小 区 作 主 区 ， 主 区 再 划 分 副 区 ，随 机 安 排 新 增 因 子 的 不 同 处 理 。 六 、 正 交 试 验 设 计 （ Orthogonal Experiment Design ） 利 用 正 交 表 来 安 排 多 因 子 试 验 和 分 析试 验 结 果 ， 就 叫 正 交 试 验 。 当 同 时 研 究 的 试 验 因 素 较 多 、 完 全 实施 的 方 案 难 以 完 成 时 ， 可 以 考 虑 采 用 正 交设 计 。 正 交 性 （ Orthogonal） ： 任 何 一 个 供 试 因 子 的 任 一 水 平 都 具有 与 其 它 因 子 的 任 一 水 平 遇 到 一 起 的 机 会 ，并 且 遇 到 一 起 的 次 数 是 相 等 的 ， 叫 均 衡 搭 配性 或 均 衡 分 散 性 。 同 一 个 因 子 的 任 一 水 平 在 部 分 实 施的 处 理 组 合 中 出 现 的 次 数 是 相 等 ， 叫 整 齐 可比 性 。 均 衡 搭 配 性 和 整 齐 可 比 性 并 称 正 交 性 ，这 是 正 交 表 的 一 个 基 本 性 质 。 正 交 试 验 设 计 过 程 ： .确 定 试 验 因 子 及 水 平 数 。 选 择 合 适 的 正 交 表 。 进 行 表 头 设 计 ， 写 出 处 理 组 合 名 称 。 表 头 设 计 就 是 将 试 验 因 子 和 需 要 估 计 的 互 作 ，排 入 正 交 表 的 表 头 各 列 。 然 后 根 据 各 试 验 因 子 （ 不管 互 作 ） 列 下 的 水 平 ， 写 出 该 试 验 应 该 用 来 做 试 验的 处 理 组 合 的 名 称 。 采 用 随 机 区 组 设 计 。 正 交 试 验 的 主 要 优 缺 点 ： 优 点 ： 可 以 利 用 较 少 的 处 理 组 合 研究 较 多 的 试 验 因 素 ； 设 计 及 分 析 过 程 有现 成 的 正 交 表 可 以 利 用 ， 工 作 简 便 ； 具有 随 机 区 组 的 优 点 。 缺 点 ： 不 能 够 对 主 效 和 互 作 作 出 精确 的 估 计 。 正 交 试 验 应 注 意 问 题 ：1.部 分 实 施 与 全 面 实 施 相 结 合 。2.区 组 内 组 合 不 能 太 多 。3.分 析 的 重 点 应 放 在 处 理 组 合 的 比 较 上 。本 章 结 束