田间试验与统计方法01

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1、田间试验与生物统计主讲教师：包和平电 话：13844807868Email ： 吉林农业大学农学院第一章 绪论科学试验及其误差控制 第一节 科学研究与科学实验 第二节 试验方案第三节 试验误差及其控制第四节 生物统计学在科学实践中的地位 第五节 学习方法与要求 一、 农业和生物学领域的科学研究第一节 科学研究与科学实验自然科学 理论科学 实验科学 抽样调查 科学试验 自然科学：理论科学实验科学主要用推理的方法（演绎、归纳） 进行研究主要通过周密设计的试验进行探索科学研究是人类认识自然、改造自然、服务社会的 原动力。农业和生物学领域中所涉及的学科大多属 于实验科学。 科学试验抽样调查常用的研究方

2、法：（一）科学研究的基本过程 1.对研究的命题形成一种认识或假说 2.根据假说涉及的内容安排相斥的试验或抽样调查 3.根据试验或调查资料进行推理，肯定或否定或修改假 说，从而形成结论。二、 科学研究的基本过程和方法形成假说试验验证结论科学研究的一般过程：n科学的假设n试验设计与实施 n观察测量获取数据n统计分析n结论n验证结论n应用实践检验结论(提出问题)1、选题课题的选择决定了研究创新的潜在可能性。选题时必须明确其意义与重要性。理论性研究注重在未来学科发展上的重要性。应用性研究注重对未来生产发展的作用和潜力。来源：从当时当地的农业生产实践中提取；政府 下达；科学研究需要；横向协作（二）科学研

3、究的基本方法2、文献百科全书文献索引专业书籍文 摘评论性杂志科学期刊和杂志科学的发展是累积性的，通过对文献的了解可 以把研究者推到研究的顶层，避免少走弯路。选题要有文献的依据，设计研究内容和方法更 需文献的启示。3、假说 假说的概念：假说是根据已知的科学事实和科学原理 ，对所研究的自然现象及其规律性提出的一种假定性 的推测和说明。构成假说的基本要素：事实基础，背景理论对 现象、规律的猜测，推导出的预言和预见。只是尝试性设想，对所研究对象的试探性概括。4、假说的检验假说的检验方法：逻辑分析和实践检验两个步骤。 逻辑分析：判断假说的可检验性。 实践检验：分为直接检验和间接检验。 直接检验:即用观察

4、和实验直接观测科学假说的实质 内容，以证实或否证科学假说。 间接检验：即用观察和实验观测来检验假说基本命题 所推演出来的结论或预言。通常用逻辑推演与实践 证明相结合的方式。5、试验的规划与设计 围绕检验假说而开展的试验，需要全面、仔细地规划 与设计。试验所涉及的范围要覆盖假说涉及的各个 方面，以便对待检验的假说作出无遗漏的判断。注意：生物学试验中结果的“重演性”及比较试验 中的“唯一差异性原则”。 在试验条件相当的 情况下，重复试验 应得到相同的试验 结果。除需要比较的因素以外，其余的因 素必须保持在同一水平。一、试验因素及其水平 第二节 试验方案二、试验种类三、试验指标与效应四、试验方案的拟

5、定五、试验计划的拟定试验方案：是根据试验目的和要求所拟定的一组 试验处理或处理组合的总称。一、试验因素及其水平 因素：要进行比较的一组试验处理叫因素或 因子。有自然因素如光、温、湿、气、土、病、 虫等；而有些则是栽培条件如肥料、水分、生长 素、农药、除草剂等。水平：同一因素中质的不同的状态或量的不 同级别称为水平。水平定性水平定量水平具有质的区别，如不同品种， 果实颜色等称为质量水平等间距 如小麦田喷施N肥， 分0、5、10g/小区三个水平不等间距 如玉米田喷施2甲4氯，分0 、10、20、40、80g/小区五个水平等 称为数量水平二、试验种类（1）单因素试验：在同一试验中只研究某一因素的 若

6、干处理称为单因素试验。 （2）多因素试验：在同一试验中同时研究两个或两 个以上的因素，各个因素都分为不同水平。 （3）综合性试验：综合试验方案是把若干因素的不 同水平组在合在一起，构成一个整体，形成一个 综合因子，由此构成一项试验处理，与另外一个 综合因子进行比较的试验。三、试验指标与效应 1、 试验指标：用于衡量试验效果的指示性 状称试验指标。或者把它叫做观察项目。它 是一种判据。例如可以把株高作为判断灌水 有无促进植物生长的依据，那么株高就是反 映灌水作用的指标。试验观察指标必须选得准，因为它关系到 试验结果能否回答所研究的问题。指 标定性指标定量指标显示观察对象的属性如施药后个体反映出有

7、效 与无效、受害与未受害、 死亡与存活等定性资料定量资料显示观察对象的量如产量、株高、茎粗、土 壤容量、含水量等2、试验效应 效应：试验因素对试验指标所起的增加或减少的作用称为效应。简单效应：同一因素内两种水平间试验指标的相差属简单效应。主要效应（主效）：一个因素内各简单效应的平均数互作效应：两个因素简单效应间的平均差异。效应简单效应主要效应互作效应实验因素N AP水平N1N2平均N2-N1P11016136P21824216 平均14206 P2-P1888 BP水平N1N2平均N2-N1 P11016136 P218282310 平均14228P2-P18121022实验数据，用以解释各种

8、效应（1）一个因素的水平相同，另一因素不同水平间的产 量差异属于简单效应。如此例中，18-10=8就是同一N1 水平时P1间的简单效应，28-16=12为在同一N2水平时 P2与P1间的简单效应；同理，16-10=6为同一P1水平时 N2和N1间的简单效应，28-18=10为同一P2水平时N2与 N1间的简单效应。（2）一个因素内各简单效应的平均数称平均效应或叫 主要效应，简称主效。如此例中，N的主效为（6+10） /2=8，P的主效为（8+12）/2=10。（3）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。它反映一个因素的各 水平在另一因素的不同水平中反应不一致的 现象。如此例

9、中，N与P的互作效应可以用下 面的四个图来表示。P2 P1N1N2P2P1N1N2P2P1N1N2P2P1N1N2（8-8）/2=0或（6-6）/2=0无互作（12-8）/2=2或（10-6）/2=2（4-8）/2=-2（-2-8）/2=-5负互作正互作负互作四、试验方案的拟定1. 力求简洁明确，避免繁杂2. 试验方案中各处理间要遵守唯一差异原则3. 试验因素水平之间的级差要适当4. 试验方案中应设置比较的基准对照（CK)5. 拟定试验方案时应对所研究的问题进行考察与调研：拟定 试验方案时应对研究课题的历史与现状有所了解。哪些问 题已解决，哪些问题尚未解决。同时还应估计到所研究的 课题的预期效

10、果，做到心中有数。五、试验计划的拟定1. 课题名称： 2. 目的及其依据： 3. 方案： 4. 单元的数量和要求5. 设计方法： 6. 观察和记载的项目与方法： 7. 结果的统计分析方法： 8. 所需的条件、设备和经费： 9. 时间、地点及工作人员： 10. 预期结果以及成果的鉴定： 第三节 试验误差及其控制一、试验数据的误差和精确性二、试验误差的概念和类型三、随机误差的规律性四、随机误差的层次性一、试验数据的误差和精确性观察值(observation):将每次所取样品测定的结果 称为一个观察值，记为yi。 例如：测定农大3号水稻品种的株高，得到以下数值 (单位：cm)：90、91.5、93、

11、89、90.8 其中的每一个数值就是一个观察值。 如果没有误差，上述观察值就不会出现差异，并始 终保持一个恒定的值，这个值称为理论值或真值 ，以表示。由于误差是客观存在的，所以：观察值真值误差 用代数式表示为：yi i 式中i代表误差，故：i yi 误差(error):观察值与真值之间的差异。二、试验误差的概念和类型试验误差：观察值偏离试验处理的真实值的偶然影 响称为试验误差，或叫误差。 1.系统误差：指在相同的条件下，多次测量同一量时 ，误差的绝对值和符号保持恒定，在条件改变时，则 按某一确定的规律变化的误差。系统误差是可以消除 的。或有一定原因引起的误差，也称偏差。系统误差 使数据偏离了其

12、理论值，影响数据的准确性2.随机误差：或叫偶然误差：指在相同条件下多次测量同一量时，误差的绝对值和符号的 变化，时大时小，时正时负，没有确定的规 律。或完全是偶然的，找不出确切原因引起 误差，也称偶然性误差。偶然误差是无法消除的。偶然误差使数据相互分散，影响了数据的精确性。 即准确又精确准确而不精确即不准确又不精确 精确而不准确三、 随机误差的规律性随机误差的分布模式 系统误差源自某种系统 性原因，它的规律性比 较明显。随机误差就个体而言， 很难寻找它的规律性； 但对一个比较大的群体 ，也有规律可循。如数 量性状的随机误差在理 论上服从正态分布。四 随机误差的层次性这里用一个例子说明误差的层次

13、性问题： 取100个30g大豆种子的样品测定蛋白质含量。 第一层次的误差：来源于抽样引起的误差。 第二层次的误差：从30g种子中取2g进行分析， 要求测定两次，两次测定结果若相差太大还 需进行第三次测定。可见第二层次的误差来 源于测定过程的误差。第四节 生物统计学在科学科学实践中的地位 一、生物统计学的主要内容二、地位统计学功能分类一、生物统计学的主要内容1、提供整理和描述数据的科学方法 2、提供由样本推论总体的科学方法所谓总体（Population)就是由性质相同的个体所组 成的集团。统计学上所涉及的总体，其中的个体数 （总体容量）N一般情况下趋于无穷大。因此无法对 总体进行研究。例如：计算

14、总体平均数这个公式十分简单，把总体中所有观察值相加，再除以观 察值个数就行了，但由于N，我们无法完成计算。样本（Sample):是总体的一部分。其容量用n表示，样本容 量n一般都不是很大，因而，可以计算出样本的平均数：因此统计学的重要任务之一，就是用样本的结果去推断 总体的结果。3、提供通过误差分析以鉴定处理效应的科学方法例如有两个小麦品种A和B，A品种每公顷产量为 5000kg，B品种每公顷产量为4500kg，两个品种之间 相差500kg。 是否可以下结论说：A品种比B品种产量高？ 答案是：否！ 因为： yA Ai yB BiyA与之间的yB差异有两种可能： 其一： A与B之间存在差异（但我

15、们无法计算） 其二：误差的影响。我们必须通过误差分析的方法 才能判断这两个品种之间的产量差异是品种间的 真实效应，还是误差引起的虚假现象。4、提供探索事物间互相联系的科学方法。5、提供进行科学试验设计的一般方法和重要原则 。方案设计小区技术布置管理抽样测量数据整理参数 估计假设 测验统计计算统计推断数 据课 程 内 容 结 构二、地位就在于创造和发展一些理论和应用方法来度量某 些不确定性，对于一般农业科学试验和调查所取得 的数据的整理和分析，生物统计方法是一种必不可 少的工具。正确利用数理统计的方法来分析试验和 调查的结果，有助于区分本质和非本质现象，从而 作出正确的推断，并估算其推算的可靠程度。在农业科学试验中作用有两个方面 1、设计试验 试验设计解决“试验怎么做的问题” 2、统计分析 统计分析解决“试验结果怎么看的问题”第五节 学习方法与要求 是数学与生物学结合的一门交叉学科，所包含的公式很多， 我们在学习中要做到：首先 要弄懂统计的基本原理和基本公式 其次 要认真做好习题作业，加深对公式及统计步骤的理解，达到能熟练地应用统计方法 第三 应注意培养科学的统计思维方法 第四 必须联系实际，结合专业，了解统计方法的实际应 用。 应用时注意的问题： 1、量变和质变 2、统计基础 3、统计学结论的可靠性 4、统计学结论不等于试验结论