田间试验与生物统计

王芳，职业学院教授，长期从事一线教学工作，主讲《田间试验与生物统计》《作物育种及良种繁育》课程；主要研究方向：大豆育种，研究相关栽培和技术推广，田间试验与生物统计是从事科研工作的基础工具，工作效果显著，主持审定大豆新品种20多个，推广应用取得重大社会和经济效益，主持科研究项目获省政府科技进步二等奖两次，主持教育教学项目获省级二等奖。

项目一田间试验方案设计1

任务一田间试验概述1

一、田间试验任务与要求1

二、田间试验术语及种类4

三、试验误差及控制6

任务二田间试验小区设计10

一、田间试验设计基本原则11

二、田间试验小区技术11

任务三田间试验设计16

一、顺序排列试验设计16

二、随机排列试验设计18

任务四田间试验方案与试验计划书23

一、田间试验方案23

二、田间试验计划书25

技能训练田间试验计划书的拟订42

项目二田间试验实施44

任务一田间试验准备44

一、试验地准备44

二、田间区划45

三、田间试验实施步骤46

任务二试验观察、记载与收获计产49

一、观察记载项目49

二、田间取样方法50

三、收获计产51

技能训练一田间试验区划与播种55

技能训练二田间试验调查58

项目三田间试验统计分析基础60

任务一基本特征数60

一、基本特征数60

二、试验资料的类别与整理61

三、平均数和变异数67

任务二理论分布和抽样分布72

一、事件与概率73

二、二项分布74

三、正态分布75

四、抽样分布78

任务三统计假设检验81

一、统计假设检验的基本原理81

二、平均数的假设检验84

任务四方差分析91

一、方差分析基本原理91

二、单向分组资料方差分析98

三、两向分组资料方差分析105

任务五卡平方（χ2）检验111

一、卡平方（χ2）的概念和检验原理111

二、适合性检验113

三、独立性检验115

技能训练一Excel在生物统计中的应用129

技能训练二基本特征数的计算132

技能训练三统计图表的制作144

技能训练四概率和概率分布148

技能训练五统计假设检验153

技能训练六方差分析157

技能训练七卡平方（χ2）检验160

项目四田间试验结果的统计分析165

任务一顺序排列设计试验结果的统计分析165

一、对比法试验结果的统计分析165

二、间比法试验结果的统计分析167

任务二随机排列设计试验结果的统计分析168

一、完全随机设计试验结果的统计分析168

二、随机区组设计试验结果的统计分析168

任务三拉丁方设计试验结果的统计分析176

任务四裂区设计试验结果的统计分析179

技能训练一顺序排列试验结果统计方法183

技能训练二随机排列设计试验结果的统计分析184

项目五田间试验总结190

任务一农业科学研究的基本方法190

一、选题191

二、文献191

三、假说192

四、假说检验192

五、试验的规划与设计192

六、农业科学研究的一般程序192

任务二课题的选定与申请193

一、选题的基本原则193

二、选题的主要途径194

三、选题定位的关键问题195

四、课题申报程序197

五、课题申报197

任务三课题的准备198

一、资料的收集、阅读与分析198

二、试验材料的准备199

任务四试验总结的撰写200

一、标题200

二、署名200

三、摘要201

四、关键词201

五、引言201

六、正文202

七、结论203

八、致谢203

九、参考文献204

附录206

附录110000个随机数字206

附录2累积正态分布FN（u）值表210

附录3正态离差u值表(两尾)211

附录4学生氏t值表（两尾）212

附录55%（上）和1%（下）点F值（一尾）表213

附录6Duncan氏新复极差检验α为0．05及0．01时的SSR值表219

附录7r值表221

附录8χ2值表（一尾）222

参考文献223

任务一

田间试验概述

[知识目标]了解田间试验的任务和特点;掌握田间试验的种类、田间试验有关术语、田间试验的要求

[技能目标]具备进行各类试验的能力(技能);能够独立(或协作)完成田间试验误差的有效控制工作

[素质目标]培养适应田间试验与生物统计风吹、雨淋、日晒的工作环境，接受与泥土、粪肥打交道工作性质的职业能力。生产操作过程中，通过分组合作完成田间试验种类及试验误差控制，培养做好田间试验的职业责任心。

一、田间试验任务与要求

(-)田间试验任务

发展农业生产要依靠农业科学技术的进步，农业科学试验是促进农业科学技术进步的重要手段。农业生产通常是在大田条件下进行的，受自然环境条件和栽培条件影响较大。农业科研成果在大田生产条件下的实践效果如何，如一些引进的新品种是否适应本地区，一些新选育的品种是否比原有品种更高产稳产;一些新产品(如新型肥料、新农药等)增产效果和改善品质效果是否明显;一些新的农业技术措施是否比原有的措施增产有效等等，都必须在田间条件下进行试验，才能为这些问题的解答和科学研究成果的评定提供可靠的科学依据。因此，田间试验在农业科学试验中的主要地位是其他试验不可替代的，它是农业科学试验的主要形式。

田间试验是在田间自然条件下，以作物生长发育的各种性状、产量和品质等指标，研究作物与环境之间关系的农业科学试验方法。其基本任务是在大田自然环境条件下研究新品种、新产品、新技术的增产效果，研究增加经济效益的理论、方法和技术，客观地评定具有各种优良特性的高产品种及其区域适应性，评定新产品的增产效果及对环境的反应，正确地评判其最有效的增产技术措施及其适用区域，使农业科研成果合理地应用和推广，发挥其在农业生产上的重要作用。

农业试验是在有人为控制的条件下进行的实践活动，利用作物本身做指示者以研究有关问题，由作物作出回答。试验主要包括①简单的品种试验，即将基因型不同的作物品种在相同条件下进行试验;②简单的栽培试验，即将基因型相同的作物品种在不同栽培条件下进行试验;③品种和栽培相结合的试验，即将基因型不同的作物品种在不同栽培条件下进行试验。试验除以田间试验为主外，通常还要有实验室试验、盆栽试验、温室试验等的配合。后几种试验方法的主要优点是能够较严格地控制一此在田间自然条件下难以控制的试验条件，如温度、湿度、光照、土壤成分等，因而有助于深入地阐明作物的生长发育规律。特别是利用人工气候室进行试验，可以对温度、湿度、光强、日长等几个因素同时调节，模拟某种自然气候条件。这对于阐明农业生产上的一些理论问题是极为有用的，应在有条件时充分利用。但是，这些只能作为有效的辅助性试验方法，为了解决生产实践中的问题，田间试验的主要地位是不可替代的。田间试验是联系农业科学理论与农业生产实践的桥梁。

(二)田间试验特点

1.大田作物田间试验的特点

(1)应用面广大田作物田间试验是在大田土壤上进行的，一般情况下，不破坏土壤的自然结构，不改变田间的气候状况，试验条件符合农业生产实际，便于推广应用。

(2)简单易行试验单元是一定面积的小区，不需要特殊的盛土容器和设备，简单易行，能直接反映试验的效果。

(3)具有复杂性在田间开放系统中，各种生长因子如光照、温度甚至病虫等生物条件难以人为控制，不同部位试验小区的土壤理化性状的差异也无法消除。因此，田间试验误差大，只有通过合理的试验方法设计和认真细致地实施试验的每一个环节，并通过严密的统计分析，才能根据田间试验结果得出科学的结论。

2.果树田间试验的特点

果树与农作物的生长发育规律差别较大，因此果树田间试验有其自身的特点:(1)试验周期长果树经济寿命长，多达百年以上，因此试验周期长，试验比较复杂。另外果树试验年限长，常会因寒害、风害、病虫害、鼠害等，出现植株死亡或残缺而形成缺株区，增加试验的复杂性。果树具有生命周期和年周期两个发育时期，不同年龄时期、不同物候期，生长发育不同而造成试验结果不一致。另外，果树试验还有大小年现象，更增加了试验的复杂性。

本教材介绍了田间试验的有关概念、设计原理、常用的设计方法与实施步骤；介绍了试验资料的整理、基本特征数、概率及其分布，以及统计假设测验的基本方法：t测验、u测验、F测验、x2测验；介绍了单因素与多因素试验结果的方差分析及双变数的直线回归与相关分析方法的应用。每个项目编排有小结、复习思考题和项目技能训练，将计算机的常用办公软件Excel应用于生物统计中，作为加强实践技能的训练。同时，设置了知识拓展，增加了田间试验的试验方案、实施、总结等内容。