单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,田间试验与生物统计,试验统计方法教学课件下载-样章.ppt,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、效劳社会的原动力。,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,常用的研究方法,：,一科学研究的根本过程,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，肯定或否认或修改假说，从而形成结论。,二、科学研究的根本过程和方法,形成假说,试验验证,结论,科学研究的一般过程：,科学的假设,试验设计与实施,观察测量获取数据,统计分析,结论,验证结论,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开展上的重要性。,应用性研究注重对未来生产开展的作用和潜力。,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,二科学研究的根本方法,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,科学的开展是累积性的，通过对文献的了解可以把研究者推到研究的顶层，防止少走弯路。,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。,构成假说的根本要素：事实根底，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根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“唯一差异性原那么。,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、试验方案的拟定,五、试验方案的拟定,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；而有些那么是栽培条件如肥料、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假设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：综合试验方案是把假设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。或者把它叫做观察工程。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答复所研究的问题。,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,A,P,水平,N,1,N,2,平均,N,2,-N,1,P,1,10,16,13,6,P,2,18,24,21,6,平均,14,20,6,P,2,-P,1,8,8,8,B,P,水平,N,1,N,2,平均,N,2,-N,1,P,1,10,16,13,6,P,2,18,28,23,10,平均,14,22,8,P,2,-P,1,8,12,10,2,2实验数据，用以解释各种效应,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响不一致的现象。如此例中，N与P的互作效应可以用下面的四个图来表示。,P2,P1,N1,N2,P2,P1,N1,N2,P2,P1,N1,N2,P2,P1,N1,N2,8-8/2=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，防止繁杂,2.试验方案中各处理间要遵守唯一差异原那么,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),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果，做到心中有数。,五、试验方案的拟定,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.观察和记载的工程与方法：,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,y,i,。,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、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：,y,i,i,式中,i,代表误差，故：,i,y,i,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，屡次测量同一量时，误差的绝对值和符号保持恒定，在条件改变时，那么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：指在相同条件下屡次测量同一量时，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，两次测定结果假设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):是总体的一局部。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：,y,A,A,iy,B,B,i,yA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那么。,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,试验设计,试验实施,统计分析,课程内容结构,二、地位,就在于创造和开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 要弄懂统计的根本原理和根本公式,其次 要认真做好习题作业，加深对公式及统计步骤的理解，到达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、统计根底,3、统计学结论的可靠性,4、统计学结论不等于试验结论,