第一部分 试验设计
　　第一章 田间试验概述
　　农业科学研究是指通过试验以寻求提高农作物产量和品质、增加效益的原理、方法和技术，日的是为农业生产提供理论和技术支持。在农业科学研究中，有田间试验、温室试验、盆栽试验、组织培养试验等，其中田间试验是农业科学研究的主要形式，田间试验是联系农业科学与农业生产的桥梁，任何一项农业新技术或新品种在农业生产中的推广都必须在田间条件下进行试验。
　　第一节 田间试验的特点和要求
　　一、田间试验的特点
　　田间试验(field experiment)是指在大田条件下，以作物生长发育的各种性状、产量和品质等作为指标，研究作物与环境之间关系的农业科学试验方法。田间试验的结果受白然环境条件和栽培条件的影响。田问试验作为农业科学研究的一种形式，有其自身的特点。
　　(1)田间试验的结果比较符合生产实际。植物的田问试验一般是在具有代表性的农田土壤上和自然气候环境条件下进行的，试验的条件符合生产实际，由此得到的新品种、新技术易于推广应用。
　　(2)田间试验的结果误差大。田间试验是在开放的自然条件下进行的，受自然环境因素（光照、温度、湿度等）、病虫害等生物因素的影响，特别是受客观存在的土壤差异的影响，使田间试验的结果误差犬、重复再现性差。
　　(3)田间试验具有严格的区域性和季节性。农业生产最大的特点就是区域性和季节性，田间试验也不例外。存某地通过田间试验所获得的任何一个新品种、一项栽培技术，最适宜的推广范同就是同类区域，如果在不同地区应用，都会因时间、地点和条件的不同而表现山不同的效果。因此，任何一个优良品种、一项新的栽培技术都必须在待推广地区进行田间试验，才能进行推广。
　　(4)田间试验周期长。农作物完成一个世代所需的时间较长，一般要跨越2～3个季节，闪此，田问试验在一年内不能进行多次试验，多数情况下只能进行一次。再加上同一试验需要有多年的试验结果支持，更增加了田问试验的周期。
　　二、田间试验的基本要求
　　为了保证田问试验结果能在农业生产和科学研究中得到应用，田问试验应达到以下几项基本要求。
　　(1)试验目的要明确。田间试验要根据日前农业科学研究理论上或生产实际中存在的问题来选题，制订合理的试验方案，对试验的预期结果及其在农业生产和科学试验中的作用要做到心中有数。
　　(2)试验条件要有代表性。试验条件应能代表将来准备推广试验结果地区的自然条件试验统计方法及SPSS应用（如试验地土壤种类、地势、土壤肥力、气象条件等）和农业生产条件（如轮作制度、农业结构、施肥水平等）。这样，新品种或新技术在试验中的表现才能真正反映其在今后拟推广地区实际生产中的表现。在进行试验时，既要考虑代表目前的条件，还要考虑将来可能被广泛采用的条件。使试验结果既能符合当前需要，又不落后于生产发展的要求。
　　(3)试验结果要有可靠性。在田间试验中，准确度(accuracy)是指试验中某一性状的观察值与其理论真值的接近程度；越是接近，则试验越准确。精确度(precision)是指试验中同一性状的重复观察值彼此接近的程度。在一般试验中，理论真值为未知数，准确度不易确定，通常可与对照相互比较来了解试验结果的相对准确度；精确度是可以通过设置重复试验来计算的。因此，要保证试验结果具有较高的准确度和精确度，在进行试验时，特别要注意：①试验条件要一致，要遵循田间试验的最差异原则，即在每个试验中，除了所研究的处理因素不同外，其他条件及一切管理措施都应尽可能一致；②必须准确地执行各项试验技术，避免发生人为的错误。
　　(4)试验结果要有重演性。重演性是指在相同条件下再次进行同一试验．应能获得与原试验相同的或相近的结果。重演性反映了试验结果的规律性，一项试验结果只有能够重演，才有推广的价值。要保证试验结果能够重演，首先要明确设定试验条件，使试验条件具有代表性；其次要将试验在多种条件下进行，以得到相应于各种可能条件的结果，而日．这些结果表现出来的规律与变化趋势应一致。例如，为了更全面地评价一个品种，品种区域试验常在多个地点进行2～3年的试验，以明确品种的适应范同。
　　第二节 田间试验的误差及其控制
　　一、试验数据的误差
　　在田间试验巾，试验处理由于受到许多试验因素以外的各种试验条件变化的干扰，使试验得到的观察值与处理的理论真值不相等。例如，‘郑单958’玉米品种在某地的单产为752kg，现在此地选择具有同等肥力条件的两块地进行测产，产量测定结果分别为733.5kg和762.6kg，这两块地的产量在理论上应与752kg相等，但测定的结果却不相等，把这种差异称为误差。误差( error)就是指试验中某一性状的观察值与理论真值的偏差。这里，产量结果733. 5kg和762.6kg就是观察值，752kg就是理论真值。若将每次所取得的试验结果以x表示，理论真值以μ表示，试验误差以ε表示，则，即观察值—理论真值+试验误差，每一个观察值都有一个试验误差。
　　引起试验误差的原因很多，根据非处理效应产生原因的不同，可将试验误差分为随机误差和系统误差两种。
　　(1)随机误差。随机误差(random error)是指找不出确切原因的、难以预测的、使观察值偏离理论真值的差异，或称为偶然误差( spont aneous error)，随机误差有正有负。例如，某一试验，同一个品种，采用相同的栽培管理措施，种植在土壤肥力相同的（或相近的）几个小区上，但由于一些偶然因素的影响，其小区产量虽然接近但都不完全相同，这种不同就是随机误差。影响试验的偶然因素很多，而且难以预料和控制，因而试验中的随机误差是不可避免的，只能通过合理的试验设计和精心的组织管理设法减小。
　　(2)系统误差。系统误差(systematic error)是指有一定原因的，使观察值向一个方向偏离的差异，系统误差有方向性。例如，观察人员不正确的称量或度量的习惯及于法、仪器的不标准、做试验时某一条件的影响等。这种误差可以事先观测到并经过合理的试验设计和规范的操作消除掉。
　　在试验中每一个观察值(x)就等于理论真值（μ）和误差(ε)的和，即。例如，‘郑单958’玉米品种在某地的理论单产值为μ，高肥力地块的平均单产值为x，在任一高肥力地块的单产值为x。若以ε代表高肥力地块的随机误差，εa代表由于不同肥力导致玉米单产的偏差，则
　　也可以是
　　两式相减得
　　εa是指由于肥力条件的不同而引起的系统误差。
　　试验结果的可靠与否是相对于试验误差而言的，系统误差使数据偏离其理论真值，影响数据的准确度；随机误差使数据相互分散，降低数据的精确度。
　　在实践中，试验处理的理论真值常常是未知数，所以准确度往往不易测得。试验的精确度可以通过重复观察值之间的差异来估算，它实际上是试验误差的一种度量。在试验中，一要提高试验技术，二要避免人为的错误，以提高试验的准确度和精确度。
　　二、田间试验的误差来源及其控制
　　田间试验是农业和生物学研究中最常用的研究手段，而田问试验叉是在开放的自然条件下进行的，生物体及自然界的气候、土壤本身都存在很多变异，因而了解田间试验的误差来源尤为重要。
　　（一）田间试验的误差来源
　　(1)试验材料本身存在的差异。田间试验的供试材料（植物）个体之间的遗传与生长发育的差异，如试验材料基因型的不一致、种子生活力与大小的差异、移栽所用秧苗长势的差异等，均能造成试验结果误差的出现。
　　(2)农事操作与管理技术的不一致。供试材料在田间的生长周期较长，试验过程中的各个管理环节稍有不慎，均会增加试验误差。例如，①播种前整地、施肥的不一致性及播种时播种深浅的不一致性；②在作物生长发育过程中田间管理，包括中耕、除草、灌溉、施肥、防病、治虫和使用除草剂、生长调节剂等完成时间及操作标准的不一致性；③收获脱粒时操作质量的不一致性以及观察测定时间、人员、仪器等的不一致性。
　　(3)试验处理之间的差异。在灌水试验、施肥试验中，灌水量大和施肥量多的小区作物长势强，特别是高秆作物，会造成对邻区作物生长的影响。另外，播种期试验中，由于早播的出苗早，长势差异大，也会对邻区产生影响。
　　(4)土壤肥力不匀。引起田间试验误差的外界因素有土壤差异、病虫害侵袭、人畜践踏、风雨影响等，但最主要的差异是试验地的土壤肥力不匀，它是试验误差中最有影响，也试验统计方法及SPSS应用是最难以控制的因素。
　　上述各项差异在不同程度上影响试验的结果，造成试验的随机误差和系统误差。要有效地控制这些不同来源的差异，才能使试验结果更可靠。
　　（二）控制田间试验误差的途径
　　从以上田间试验误差来源的分析来看，控制田问试验误差必须针对试验材料、田问操作管理、试验条件等的一致性逐项落实，才能减小误差。常用的控制措施有以下几项。
　　(1)选择同质一致的试验材料。供试材料的种子纯度要高、成熟度和大小要一致；在试验中需育苗和移栽的，所用秧苗的长势要一致，若选不到长势一致的秧苗，则可按大小、壮弱分档，然后将同一规格的秧苗安排在同一区组的各处理小区，或将各级秧苗按比例混合分配于各处理，从而减小由于试验材料的不一致造成的差异。对缺苗多的小区应及时补苗。
　　(2)操作与管理标准化。在试验的整个过程中，各项操作与管理要按照技术规程执行，一切管理操作，包括观察测量和数据收集都应以区组为单位进行，贯彻“局部控制”的原则，以减少可能发生的差异。例如，整个试验的某种操作如不能在一天内完成，则至少要完成一个或几个区组内所有小区的工作，以使同一区组内各小区之间做到相对一致。在试验过程中，若有数人同时进行某一项操作（如播种、施肥、中耕等）时，最好一人完成一个或几个区组，杜绝一个区组内由几个人分别在不同小区进行同一项操作。
　　(3)控制邻区的影响。灌水、施肥试验要使小区之间1.5m深的土壤用塑料布或其他材料隔开；高、矮秆作物要分别种植，或采取裂区试验设计，以减小邻区的影响。
　　(4)控制土壤引起的差异。在试验中如能控制土壤差异，就可有效地降低误差，增加试验的精确度。控制土壤差异主要有以下3种措施：①合理地选择试验地；②采用适当的小区技术；③正确地进行试验设计，并利用相应的统计分析方法进行统计控制。
　　三、试验地的土壤差异与选择
　　（一）试验地的土壤差异
　　土壤的差异在试验中是普遍存在的，土壤差异产生的主要原因有两个。一是由于土壤形成的基础不同（成土母质的不同，坡地、河沟边等地形、地势的不同），造成土壤物理性质与化学性质方面的差异。由于成土母质不同造成的差异一般范同较大，通常不考虑。如果是坡地或河沟等地形、地势不同造成的差异，可通过等高种植，合理地安排试验小区，使同一区组的所有处理安排在肥力相同的同一等高线上，可以降低其对试验结果的影响。二是由于前茬、耕作、施肥、灌溉等土地利用的不一致造成的差异。由于前茬木同作物的耕作措施、施肥与灌溉水平不同，作物的根系分布、养分吸收与利用等方面也不同，特别是用于肥料试验的小区之间土壤肥力的差异，在一定时间内难以恢复均匀性，这些因素都会影响后茬作物的生长。
　　土壤差异主要表现为土壤肥力的差异，而肥力的差异是可以测定的。一是通过目测，根据土壤质地、地形或前茬作物的长势来判断土地的肥力是否一致。二是通过空白试验( blank test)，杠所选地块上种植同一种作物，所种作物以植株较小且适于条播的谷物为好，作物生长期间农事操作要一致，*后以单位小区收获计产，计算变异，确定土壤肥力的差异。