单因素试验的统计分析.ppt
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1、第十二章 单因素试验的统计分析,第一节 对比法和间比法试验的统计分析第二节 完全随机和随机区组试验的统计分析第三节 拉丁方试验的统计分析第四节 试验处理的合并比较,第一节 对比法和间比法试验的统计分析,一、对比法试验结果的统计分析二、间比法试验结果的统计分析,一、对比法试验结果的统计分析百分比法:设对照(CK)的产量(或其它性状)为100,然后将各处理产量和对照相比较,求出其百分数。但因处理作顺序排列不能估计无偏的试验误差,难以进行假设测验和统计推断。,例12.1 有A、B、C、D、E、F 6个玉米品种的比较试验,设标准品种CK,采用3次重复的对比设计,田间排列在表12.1第1列基础上作阶梯式
2、更替,此处图形从略。小区计产面积40m2,所得产量结果列于表12.1,试作分析。表12.1首先将各品种在各重复中的小区产量相加,得面积上的产量总和。然后,将各个 除以重复次数得各小区平均产量。再计算各品种产量对邻近CK产量的百分数:,例如 或 其余品种皆类推。,表12.1 玉米品比试验(对比法)的产量结果分析,总和,平均,计算各品种对邻近CK的百分数是为得到一个比较精确的、表示各品种相对生产力的指标。相对生产力100%的品种,其相对生产力愈高,就愈可能显著地优于对照品种。但是决不能认为相对生产力100%,所有品种都是显著地优于对照的。由于误差的存在,一般田间试验很难察觉处理间差异在5%以下的显
3、著性。对于对比法(以及后面的间比法)的试验结果,要判断某品种的生产力确优于对照,其相对生产力一般至少应超过对照10%以上;,相对生产力仅超过对照5%左右的品种,宜继续试验,再作结论。当然,由于不同试验的误差大小不同,上述标准仅具有参考性质。在本例,B品种产量最高,超过对照19.3%;C品种占第二位,超过对照11.7%;大体上可以认为它们确是优于对照。D品种占第三位,仅超过对照6.7%;再查看各重复的产量,有两个重复(和)D超过CK,一个重复()D低于CK;因而显然不能作出D品种确优于对照的结论。,作物产量习惯于用每亩产量表示。其折算方法,先算得对照区的总产量。然后将对照区总产量乘以化对照区总产
4、量为亩产量的改算系数cf,得到对照的亩产量。(121)中的A是小区计产面积,以m2为单位;n是小区数目。最后可用各品种的相对生产力乘对照的亩产量,即得各品种的亩产量。,(121),如本例,由表12.1可算得对照区总产量=109.9+91.8+91.2+98.0=390.0(kg),cf=666.67/(1240)=1.3889,所以 对照种亩产量=390.01.3889=541.7(kg)A品种亩产量=541.798.3%=532.5(kg),依此类推。本例题的田间排列方法也可以按第二章第五节所提排列,即A,CK,B,C,CK,D,E,CK,F,这样可以减少一个对照小区,分析方法相同。,二、间
5、比法试验结果的统计分析,1:计算前后两个对照产量的平均数。2:计算各品系产量相对应 产量的百分数,即得各品系的相对生产力。间比法设计中,采用推广良种作为对照计算肥力指数调整供试家系产量,所以在参试家系数目较多时一般常用两个或两个以上的对照品种。,例12.2 有12个小麦新品系鉴定试验,另加一推广品种CK,采用5次重复间比法设计,田间排列在表12.2第1列基础上按阶梯式更替,小区计产面积70m2,每隔4个品系设一个CK,所得产量结果列于表12.2,试作分析。,表12.2 小麦品系鉴定试验(间比法)的产量结果与分析,总 和,平 均,对 照,对,首先,计算前后两个对照产量的平均数 如A、B、C、D
6、4品系的=(33.1+33.5)/2=33.3(kg),然后,计算各品系产量相对应产量的百分数,即得各品系的相对生产力。如品系A的相对生产力(%)=100=109.9,等。结果表明,相对生产力超过对照10%以上的品系有K、B、D、E、J、G 6个,其中K品系增产幅度最大,达15.4%。间比法设计中,采用推广良种作为对照计算肥力指数调整供试家系产量,所以在参试家系数目较多时一般常用两个或两个以上的对照品种。,第二节 完全随机和随机区组试验的统计分析,一、完全随机试验设计的统计分析二、随机区组试验结果的分析示例三、随机区组的线性模型与期望均方四、随机区组试验的缺区估计和结果分析,一、完全随机试验设
7、计的统计分析,完全随机试验设计是指每一供试单位都有同等机会(等概率)接受所有可能处理的试验设计方法,没有局部控制,但要求在尽可能一致的环境中进行试验。它用于估算试验误差的自由度最多,统计显著性要求的F 值最小。,二、随机区组试验结果的分析示例随机区组试验结果的统计分析,可应用第六章所述两向分组单个观察值资料的方差分析法。这里可将处理看作A因素,区组看作B因素,其剩余部分则为试验误差。设试验有 个处理,个区组,则其自由度和平方和的分解式如下:,总自由度=区组自由度+处理自由度+误差自由度(123),(122),y表示各小区产量(或其他性状),表示区组平均 数,表示处理平均数,表示全试验平均数。总
8、平方和=区组平方和+处理平方和+试验误差平方和 例12.3 有一小麦品比试验,共有A、B、C、D、E、F、G、H 8个品种(k=8),其中A是标准品种,采用随机区组设计,重复3次(n=3),小区计产面积25m2,其产量结果列于表12.3,试作分析。,表12.3 小麦品比试验(随机区组)的产量结果(kg),(1)自由度和平方和的分解 自由度的分解:总 区组 品种误差 平方和的分解:矫正数,总 区组品种误差=84.61-27.56-34.08=22.97,(2)F 测验将上述计算结果列入表12.4,算得各变异来源的MS值。表12.4 表12.3结果的方差分析,对区组间MS作F测验,在此有H0:,H
9、A:、不全相等(、分别代表区组、的总体平均数),得F=13.78/1.64=8.40F0.05,所以H0应予否定,说明3个区组间的土壤肥力有显著差别。在这个试验中,区组作为局部控制的一项手段,对于减少误差是相当有效的(一般区组间的F测验可以不必进行,因为试验目的不是研究区组效应)。,对品种间MS 作F 测验,有H0:,HA:、不全相等(、分别代表品种A、B、H的总体平均数),得 F=4.87/1.64=2.97F0.05,所以H0应予否定,说明8个供试品种的总体平均数有显著差异。需进一步作多重比较。(3)品种间平均数的多重比较 最小显著差数法(LSD法)本例目的是要测验各供试品种是否与标准品种
10、A有显著差异,宜应用LSD,法。首先应算得品种间平均数或总和数差数的标准误。在以各品种的小区平均产量作比较时,差数标准误为:,(124),从而,(125),如果以各品种的小区总产量作比较,则因总产量大 n 倍,故差数标准误为:,(124)(127)中,为方差分析表中的误差项均方MS;t值的,即误差项自由度。凡品种与对照的差异达到或超过者为显著,达到或超过者为极显著。如果试验结果需以亩产量表示,只要将总产量和总产量的LSD皆乘以cf即可。,(126),并有:,(127),在此,如以各品种的小区平均产量(即表12.3的)进行比较,则由于 时,=2.145,=2.977,故(kg),(kg)如对各品
11、种的三个小区总产量(表12.3的)进行比较,则,(kg),如以亩产量表示试验结果,则可算得化各品种总产量为亩产量的改算系数:因此,品种A的亩产量=(kg),(kg),(kg),(kg),品种B的亩产量=(kg),余类推并且有 亩产量(kg)亩产量(kg)上述结果皆列于表12.5不论哪一种比较,结果都完全一样,只有E品种与对照有极显著的差异,其余品种都和对照没有显著差异。,表12.5 表12.3资料各品种产量和对照相比的差异显著性,新复极差测验(LSR法)如果我们不仅要测验各品种和对照相比的差异显著性,而且要测验各品种相互比较的差异显著性,则宜应用LSR法。首先,应算得品种的标准误SE。在小区平
12、均数的比较时为,(128),在小区总数的比较时为,(129),在亩产量的比较时为然后,查附表8当 时,自2至 的SSR0.05和SSR0.01值,进而算得LSR0.05和LSR0.01值。本例如以小区平均数为比较标准,则有查附表8,得到自由度、不同显著水平和秩次距p下的SSR值,进而算得LSR值(表12.6)。品种平均数差,(1210),(kg),异显著性结果见表12.7。表12.6 表12.3资料新复极差测验的最小显著极差,表12.7 表12.3资料的新复极差测验结果,产 量(,结果表明:E品种与H、C、F、A、D 5个品种有5%水平上的差异显著性,E品种与D品种有1%水平上的差异显著性,其
13、余各品种之间都没有显著差异。以上是以各品种的小区平均产量为比较标准。如以各品种总产量或亩产量为比较标准,则只要应用由(129)或(1210)算出的SE 值即可,方法类同,不再赘述。用时,仅需选择上述3种比较的任一种。,三、随机区组的线性模型与期望均方,(一)线性模型一个随机区组的试验结果,若以I 代横行(处理),则i=1,2,k;以j 代纵行(区组),则j=1,2,n,整个资料共有k行n列。所以,在第i行j列的方格可以ij表示之(参见表12.3)。如果每一方格仅有一个观察值yij,则其线性模型为:,上式中,为总体平均,为行的效应或处理效应,可为固定模型或随机模型,在固定模型中,假定,在随机模型
14、中,假定 N(0,);为列的效应或区组效应,一般为随机模型,假定 N(0,),若为固定模型则假定;而 则为相互独立的随机误差,服从N(0,)。,(1211),(二)期望均方随机区组的各种效应一般有3种模型(参见第六章),即固定模型(称模型),随机模型(称模型)和混合模型。这3种模型的期望均方(EMS)列于表12.8。,表12.8 随机区组设计的期望均方,固定模型:随机区组中仅有两个或较少的处理或品种时是适用。随机区组试验是随机模型,则表示处理(或品种)和区组都是从处理(或品种)总体和区组总体中随机抽取的。试验结论则推断到有关处理(或品种)和区组总体,而不是仅涉及某一特定处理(或特定品种)。,四
15、、随机区组试验的缺区估计和结果分析,缺区估计可采用最小二乘法(1212)移项可得缺区估计值为:,(1213),(一)随机区组试验缺一个小区产量的结果分析 例12.4 有一玉米栽培试验,缺失一区产量ye(kg),其结果如表12.9,试作分析。,表12.9 玉米随机区组试验缺一区产量(kg)的试验结果,首先,应估计出缺值ye。根据(1212)可得:如将表12.9中有关数值代入(1213),也同样可得:,即,所以,,(kg),然后,将该置入表12.9 ye的位置,得表12.10。表12.10的形式和表12.3完全一样,因此可同样进行平方和的分解;但在分解自由度时需注意:因为是一个没有误差的理论值,它
16、不占有自由度,所以误差项和总变异项的自由度都要比常规的少1个。由此得到的方差分析表如表12.11。,表12.10 玉米随机区组试验结果,表12.11 玉米栽培试验(缺一区)的方差分析,在进行处理间的比较时,一般用t 测验。对于非缺 区处理间的比较,其仍由(124)式算出(假定以小区 平均产量作为比较标准),对于缺区处理和非缺区处 理间的比较,,(1214),上式的MSe为误差项均方,n为区组数,k为处理数。在本例可求得:,(kg),(二)随机区组试验缺二个小区产量的结果分析例12.5 有一水稻栽培试验,假定缺失两区产量(yc和ya),其结果如表12.12,试分析。表12.12 水稻随机区组试验
17、缺两区产量(kg/小区)的试验结果,首先,应估计出缺值yc和ya。采用解方程法,根据(1212),对yc有方程,对ya有方程,整理成二元一次联立方程,,解之得:yc=18.09(kg),ya=10.09(kg)将yc18kg,ya10kg置入表12.12中,即得表12.13。然后进行方差分析,得到表12.14。由于表12.13中有两个缺区估计值,它们不占有自由度,故表12.14中误差项和总变异项的自由度均比通常的少2个。表12.13 水稻随机区组试验结果,表12.14 水稻随机区组试验(缺二区)的方差分析 在进行处理间比较时,非缺区处理间比较的差数标准误仍由(124)给出(当以各处理小区平均数
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- 因素 试验 统计分析
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