第十二章试验设计 试验设计( experimental design)是数理统计学的一个分支,是进行科学研究的重要工 具。由于它与生产实践和科学研究紧密结合,在理论和方法上不断地丰富和发展,因而广泛 地应用于各个领域。 第一节试验设计概述 试验设计的基本概念 试验设计,广义理解是指试验研究课题设计,也就是整个试验计划的拟定。主要包括课 题的名称、试验目的,研究依据、内容及预期达到的效果,试验方案,试验单位的选取、重 复数的确定、试验单位的分组,试验的记录项目和要求,试验结果的分析方法,经济效益或 社会效益估计,已具备的条件,需要购置的仪器设备,参加研究人员的分工,试验时间、地 点、进度安排和经费预算,成果鉴定,学术论文撰写等内容。而狭义的理解是指试验单位(如 动物试验的畜、禽)的选取、重复数目的确定及试验单位的分组。生物统计中的试验设计主 要指狭义的试验设计 试验设计的目的是避免系统误差,控制、降低试验误差,无偏估计处理效应,从而对样 本所在总体作出可靠、正确的推断 试验设计的任务是在研究工作进行之前,根据研究项目的需要,应用数理统计原理,作 出周密安排,力求用较少的人力、物力和时间,最大限度地获得丰富而可靠的资料,通过分 析得出正确的结论,明确回答研究项目所提出的问题。如果设计不合理,不仅达不到试验的 目的,甚至导致整个试验的失败。因此,能否合理地进行试验设计,关系到科研工作的成败 二、动物试验的任务 在畜牧、水产等试验研究中,通常以动物作为试验对象,因而将所进行的试验统称为动 物试验。它的主要任务在于研究、揭示和掌握动物生长发育规律、及这些规律与饲养管理、 环境条件等的关系。通过试验,鉴定新的动物品种(系),探索新的饲料配方,饲养管理方 法和技术措施,找出其中的规律,并将这些规律应用到生产实践中去,以解决畜牧业、水产 业等生产中存在的问题,进一步提高产品的质量和数量,取得更大的经济效益和社会效益, 从而推动畜牧业、水产业等事业的发展。 三、动物试验的特点与要求 在动物试验研究中,除小部分可在严格控制的试验条件下进行外,大部分试验都与外界 环境接触或要在外界环境中进行,试验的对象是生长在不同时期、各种环境中的动物。因此
220 第十二章 试验设计 试验设计（experimental design）是数理统计学的一个分支，是进行科学研究的重要工 具。由于它与生产实践和科学研究紧密结合，在理论和方法上不断地丰富和发展，因而广泛 地应用于各个领域。 第一节 试验设计概述 一、试验设计的基本概念 试验设计，广义理解是指试验研究课题设计，也就是整个试验计划的拟定。主要包括课 题的名称、试验目的，研究依据、内容及预期达到的效果，试验方案，试验单位的选取、重 复数的确定、试验单位的分组，试验的记录项目和要求，试验结果的分析方法，经济效益或 社会效益估计，已具备的条件，需要购置的仪器设备，参加研究人员的分工，试验时间、地 点、进度安排和经费预算，成果鉴定，学术论文撰写等内容。而狭义的理解是指试验单位（如 动物试验的畜、禽）的选取、重复数目的确定及试验单位的分组。生物统计中的试验设计主 要指狭义的试验设计。 试验设计的目的是避免系统误差，控制、降低试验误差，无偏估计处理效应，从而对样 本所在总体作出可靠、正确的推断。 试验设计的任务是在研究工作进行之前，根据研究项目的需要，应用数理统计原理，作 出周密安排，力求用较少的人力、物力和时间，最大限度地获得丰富而可靠的资料，通过分 析得出正确的结论，明确回答研究项目所提出的问题。如果设计不合理，不仅达不到试验的 目的，甚至导致整个试验的失败。因此，能否合理地进行试验设计，关系到科研工作的成败。 二、动物试验的任务 在畜牧、水产等试验研究中，通常以动物作为试验对象，因而将所进行的试验统称为动 物试验。它的主要任务在于研究、揭示和掌握动物生长发育规律、及这些规律与饲养管理、 环境条件等的关系。通过试验，鉴定新的动物品种（系），探索新的饲料配方，饲养管理方 法和技术措施，找出其中的规律，并将这些规律应用到生产实践中去，以解决畜牧业、水产 业等生产中存在的问题，进一步提高产品的质量和数量，取得更大的经济效益和社会效益， 从而推动畜牧业、水产业等事业的发展。 三、动物试验的特点与要求 在动物试验研究中，除小部分可在严格控制的试验条件下进行外，大部分试验都与外界 环境接触或要在外界环境中进行，试验的对象是生长在不同时期、各种环境中的动物。因此
动物试验结果除有试验处理的作用外,还要受到许多其它因素的干扰和制约,这些因素对试 验结果可以产生较大的影响。所以,我们要在充分认识这些干扰因素的情况下,对其进行合 理、有效的控制,以保证试验结果的正确性 (一-)动物试验的特点 1、试验干扰因素多首先是动物本身存在差异,这种差异是试验中误差的重要来源。 例如,在同一饲养试验中,为使供试动物均匀一致,要选择到遗传来源一致、同年龄、同体 重、同性别的动物进行试验是比较困难的;其次,自然环境如温度、湿度、光照、通风等存 在差异,不能完全控制一致:第三,饲养管理条件存在差异,如在试验过程中的管理方法、 饲养技术、畜舍笼位的安排等不一致;第四,试验人员操作技术上的差异,如对试验动物的 性状、指标进行测量时,时间、人员和仪器等不完全一致。 2、试验具有复杂性在畜牧、水产等动物试验中所研究的各种试验对象,它们都有 自己的生长发育规律和遗传特性,并与环境、饲养管理等条件密切相关,而且这些因素之间 又相互影响,相互制约,共同作用于供试对象。所以在试验中,人们不可能做到对环境条件 等一一加以控制,当然也就不易精确地分析出各个因素的单独作用。因此,在多变的各种条 件下,不能只依据少数的或短期的试验,而必须经过不同条件下的一系列试验,才能获得比 较正确的结果。 3、试验周期长动物完成一个生活世代的时间较长,特别是大动物、单胎动物、具 有明显季节性繁殖的动物更为突出。因此,有的一年内不能进行多次试验,例如动物遗传育 种试验,有的需用几年的时间才能完成整个试验。应尽量克服周期长、试验年度间差异的影 响,以获得正确的结论。 (二)动物试验的基本要求由于动物试验具有上述特点,为了保证试验的质量, 在试验中应尽可能地控制和排除非试验因素的干扰,合理地进行试验设计、准确地进行试验 从而提高试验的可靠程度,使试验结果在生产实际中真正发挥作用。为此,对动物试验有以 下几点要求 1、试验要有代表性动物试验的代表性包括生物学和环境条件两个方面的代表性 生物学的代表性,是指作为主要研究对象的动物品种、个体的代表性,并要有足够的数量 例如,进行品种的比较试验时,所选择的个体必须能够代表该品种,不要选择性状特殊的个 体,并根据个体均匀程度,在保证试验结果具有一定可靠性的条件下,确定适当的动物数量。 环境条件的代表性是指代表将来计划推广此项试验结果的地区的自然条件和生产条件,如气 候、饲料、饲养管理水平及设备等。代表性决定了试验结果的可利用性,如果一个试验没有 充分的代表性,再好的试验结果也不能推广和应用,就失去了实用价值。 2、试验要有正确性试验的正确性包括试验的准确性和试验的精确性。在进行试验 的过程中,应严格执行各项试验要求,将非试验因素的干扰控制在最低水平,以避免系统误 差,降低试验误差,提高试验的正确性。 3、试验要有重演性重演性是指在相同条件下,重复进行同一试验,能够获得与原 试验相类似的结果,即试验结果必须经受得起再试验的检验。试验的目的在于能在生产实践 中推广试验结果,如果一个在试验中表现好的结果在实际生产中却表现不出来,那么,试验 就失去了意义。由于试验受供试动物个体之间差异和复杂的环境条件等因素影响,不同地区 或不同时间进行的相同试验,结果往往不同:即使在相同条件下的试验,结果也有一定出入。 因此,为了保证试验结果的重演性,必须认真选择供试动物,严格把握试验过程中的各个环 节,在有条件的情况下,进行多年或多点试验,这样所获得的试验结果才具有较好的重演性
221 动物试验结果除有试验处理的作用外，还要受到许多其它因素的干扰和制约，这些因素对试 验结果可以产生较大的影响。所以，我们要在充分认识这些干扰因素的情况下，对其进行合 理、有效的控制，以保证试验结果的正确性。 （一）动物试验的特点 1、试验干扰因素多 首先是动物本身存在差异，这种差异是试验中误差的重要来源。 例如，在同一饲养试验中，为使供试动物均匀一致，要选择到遗传来源一致、同年龄、同体 重、同性别的动物进行试验是比较困难的；其次，自然环境如温度、湿度、光照、通风等存 在差异，不能完全控制一致；第三，饲养管理条件存在差异，如在试验过程中的管理方法、 饲养技术、畜舍笼位的安排等不一致；第四，试验人员操作技术上的差异，如对试验动物的 性状、指标进行测量时，时间、人员和仪器等不完全一致。 2、试验具有复杂性 在畜牧、水产等动物试验中所研究的各种试验对象，它们都有 自己的生长发育规律和遗传特性，并与环境、饲养管理等条件密切相关，而且这些因素之间 又相互影响，相互制约，共同作用于供试对象。所以在试验中，人们不可能做到对环境条件 等一一加以控制，当然也就不易精确地分析出各个因素的单独作用。因此，在多变的各种条 件下，不能只依据少数的或短期的试验，而必须经过不同条件下的一系列试验，才能获得比 较正确的结果。 3、试验周期长 动物完成一个生活世代的时间较长，特别是大动物、单胎动物、具 有明显季节性繁殖的动物更为突出。因此，有的一年内不能进行多次试验，例如动物遗传育 种试验，有的需用几年的时间才能完成整个试验。应尽量克服周期长、试验年度间差异的影 响，以获得正确的结论。 （二）动物试验的基本要求 由于动物试验具有上述特点，为了保证试验的质量， 在试验中应尽可能地控制和排除非试验因素的干扰，合理地进行试验设计、准确地进行试验， 从而提高试验的可靠程度，使试验结果在生产实际中真正发挥作用。为此，对动物试验有以 下几点要求： 1、试验要有代表性 动物试验的代表性包括生物学和环境条件两个方面的代表性。 生物学的代表性，是指作为主要研究对象的动物品种、个体的代表性，并要有足够的数量。 例如，进行品种的比较试验时，所选择的个体必须能够代表该品种，不要选择性状特殊的个 体，并根据个体均匀程度，在保证试验结果具有一定可靠性的条件下，确定适当的动物数量。 环境条件的代表性是指代表将来计划推广此项试验结果的地区的自然条件和生产条件，如气 候、饲料、饲养管理水平及设备等。代表性决定了试验结果的可利用性，如果一个试验没有 充分的代表性，再好的试验结果也不能推广和应用，就失去了实用价值。 2、试验要有正确性 试验的正确性包括试验的准确性和试验的精确性。在进行试验 的过程中，应严格执行各项试验要求，将非试验因素的干扰控制在最低水平，以避免系统误 差，降低试验误差，提高试验的正确性。 3、试验要有重演性 重演性是指在相同条件下，重复进行同一试验，能够获得与原 试验相类似的结果，即试验结果必须经受得起再试验的检验。试验的目的在于能在生产实践 中推广试验结果，如果一个在试验中表现好的结果在实际生产中却表现不出来，那么，试验 就失去了意义。由于试验受供试动物个体之间差异和复杂的环境条件等因素影响，不同地区 或不同时间进行的相同试验，结果往往不同；即使在相同条件下的试验，结果也有一定出入。 因此，为了保证试验结果的重演性，必须认真选择供试动物，严格把握试验过程中的各个环 节，在有条件的情况下，进行多年或多点试验，这样所获得的试验结果才具有较好的重演性
第二节动物试验计划 、试验计划的内容及要求 进行任何一项科学试验,在试验前必须制定一个科学的、全面的试验计划,以便使该项 研究工作能够顺利开展,从而保证试验任务的完成。虽然科研项目的级别、种类等有所不同, 但基本要求是一致的。试验计划的内容一般应包括以下几个方面: (一)课题名称与试验目的科研课题的选择是整个研究工作的第一步。课题选择 正确,此项研究工作就有了很好的开端。一般来说,试验课题通常来自两个方面。一是国家 或企业指定的试验课题,这些试验课题不仅确定了科研选题的方向,而且也为研究人员选题 提供了依据,并以此为基础提出最终的目标和题目。二是研究人员自己选定的试验课题。研 究人员自选课题时,首先应该明确为什么要进行这项科学研究,也就是说,应明确研究的目 的是什么,解决什么问题,以及在科研和生产中的作用、效果如何等。例如,畜禽口服补液 盐对雏鸡的影响试验,主要目的在于提高雏鸡的成活率。若用于肉鸡,则目的在于促进增重。 选题时应注意以下几点 1、实用性要着眼于畜牧、水产等科研和生产中急需解决的问题,同时从发展的观 点出发,适当照顾到长远或不久将来可能出现的问题 2、先进性在了解国内外该研究领域的进展、水平等基础上,选择前人未解决或未 完全解决的问题,以求在理论、观点及方法等方面有所突破。 3、创新性研究课题要有自己的新颖之处。 4、可行性就是完成科研课题的可能性,无论是从主观条件方面,还是客观条件方 面,都要能保证研究课题的顺利进行 (二)研究依据、内容及预期达到的经济技术指标课题确定后,通过查阅国 内外有关文献资料,阐明项目的硏究意义和应用前景,国内外在该领域的研究概况、水平和 发展趋势,理论依据、特色与创新之处。详细说明项目的具体研究内容和重点解决的问题 以及取得成果后的应用推广计划,预期达到的经济技术指标及预期的技术水平等 (三)试验方案和试验设计方法试验方案是全部试验工作的核心部分,主要包 括研究的因素、水平的确定等,具体内容详述于后。方案确定后,结合试验条件选择合适的 试验设计方法,具体内容详见本章第四节至第八节 (四)供试动物的数量及要求试验动物或试验对象选择正确与否,直接关系 试验结果的正确性。因此,试验动物应力求比较均匀一致,尽量避免不同品种、不同年龄 不同胎次、不同性别等差异对试验的影响。新引进的动物应有一个适应和习惯过程。试验动 物的数量,可根据本章第十节介绍的方法来计算 (五)试验记录的项目与要求为了收集分析结果需要的各个方面资料,应事先 以表格的形式列出需观测的指标与要求,例如,饲养试验中的定期称重,定期为1周、10 天或半月称重,称重一般在清晨空腹或喂前进行等。 (六)试验结果分析与效益估算试验结束后,对各阶段取得的资料要进行整理 与分析,所以应明确采用统计分析的方法,如t检验,方差分析、回归与相关分析等。每
222 第二节 动物试验计划 一、试验计划的内容及要求 进行任何一项科学试验，在试验前必须制定一个科学的、全面的试验计划，以便使该项 研究工作能够顺利开展，从而保证试验任务的完成。虽然科研项目的级别、种类等有所不同， 但基本要求是一致的。试验计划的内容一般应包括以下几个方面： （一）课题名称与试验目的 科研课题的选择是整个研究工作的第一步。课题选择 正确，此项研究工作就有了很好的开端。一般来说，试验课题通常来自两个方面。一是国家 或企业指定的试验课题，这些试验课题不仅确定了科研选题的方向，而且也为研究人员选题 提供了依据，并以此为基础提出最终的目标和题目。二是研究人员自己选定的试验课题。研 究人员自选课题时，首先应该明确为什么要进行这项科学研究，也就是说，应明确研究的目 的是什么，解决什么问题，以及在科研和生产中的作用、效果如何等。例如，畜禽口服补液 盐对雏鸡的影响试验，主要目的在于提高雏鸡的成活率。若用于肉鸡，则目的在于促进增重。 选题时应注意以下几点： 1、实用性 要着眼于畜牧、水产等科研和生产中急需解决的问题，同时从发展的观 点出发，适当照顾到长远或不久将来可能出现的问题。 2、先进性 在了解国内外该研究领域的进展、水平等基础上，选择前人未解决或未 完全解决的问题，以求在理论、观点及方法等方面有所突破。 3、创新性 研究课题要有自己的新颖之处。 4、可行性 就是完成科研课题的可能性，无论是从主观条件方面，还是客观条件方 面，都要能保证研究课题的顺利进行。 （二）研究依据、内容及预期达到的经济技术指标 课题确定后，通过查阅国 内外有关文献资料，阐明项目的研究意义和应用前景，国内外在该领域的研究概况、水平和 发展趋势，理论依据、特色与创新之处。详细说明项目的具体研究内容和重点解决的问题， 以及取得成果后的应用推广计划，预期达到的经济技术指标及预期的技术水平等。 （三）试验方案和试验设计方法 试验方案是全部试验工作的核心部分，主要包 括研究的因素、水平的确定等，具体内容详述于后。方案确定后，结合试验条件选择合适的 试验设计方法，具体内容详见本章第四节至第八节。 （四）供试动物的数量及要求 试验动物或试验对象选择正确与否，直接关系到 试验结果的正确性。因此，试验动物应力求比较均匀一致，尽量避免不同品种、不同年龄、 不同胎次、不同性别等差异对试验的影响。新引进的动物应有一个适应和习惯过程。试验动 物的数量，可根据本章第十节介绍的方法来计算。 （五）试验记录的项目与要求 为了收集分析结果需要的各个方面资料，应事先 以表格的形式列出需观测的指标与要求，例如，饲养试验中的定期称重，定期为 1 周、10 天或半月称重，称重一般在清晨空腹或喂前进行等。 （六）试验结果分析与效益估算 试验结束后，对各阶段取得的资料要进行整理 与分析，所以应明确采用统计分析的方法，如 t 检验，方差分析、回归与相关分析等。每一
种试验设计都有相应的统计分析方法,统计方法应用不恰当,就不能获得正确的结论。如果 试验效果显著,同时应计算经济效益。如某农场为饲养肉用仔鸡而配制的“维生素添加剂 的试验,不仅记录分析它对生长发育的效果,而且还计算出喂青料(对照组)每只鸡分担青 料费用和试验组(喂维生素添加剂)每只鸡分担的费用,进而计算出饲喂维生素添加剂的肉 鸡全年可节约的费用 (七)已具备的条件和研究进度安排已具备的条件主要包括过去的研究工作基 础或预试情况,现有的主要仪器设备,研究技术人员及协作条件,从其他渠道己得到的经费 情况等。研究进度安排可根据试验的不同内容按日期、分阶段进行安排,定期写出总结报告。 (八)试验所需的条件除已具备的条件外,本试验尚需的条件,如经费、饲料、 仪器设备的数量和要求等 (九)研究人员分工一般分为主持人、主研人、参加人。在有条件的情况下,应 以学历、职称较高并有丰富专业知识和实践经验的人员担任主持人或主研人,高、中、初级 专业人员相结合,老、中、青相结合,使年限较长的研究项目能够后继有人,保持试验的连 续性、稳定性和完整性。 (十)试验的时间,地点和工作人员试验的时间,地点要安排合适,工作人员 要固定,并参加一定培训,以保证试验正常进行。 (十一)成果鉴定及撰写学术论文这是整个研究工作的最后阶段,凡属国家课 题应召开鉴定会议,由同行专家作出评价。个人选择课题可以撰写学术论文发表自己的研究 成果,根据试验结果作出理论分析,阐明事物在内在规律,并提出自己的见解和新的学术观 点。一些重要的个人研究成果,也可以申请相关部门鉴定和国家专利。 二、试验方案的拟定 (一)试验方案的基本概念试验方案( experimental scheme)是指根据试验目的 与要求而拟定的进行比较的一组试验处理的总称。试验方案是整个试验工作的核心部分,因 此,须周密考虑,慎重拟定。试验方案按供试因素的多少可区分为单因素试验方案、多因素 试验方案。 1、单因素试验方案单因素试验( single-factor experiment)是指整个试验中只比 较一个试验因素的不同水平的试验。单因素试验方案由该试验因素的所有水平构成。这是最 基本、最简单的试验方案。例如在猪饲料中添加4种剂量的土霉素,进行饲养试验。这是一 个有4个水平的的单因素试验,添加土霉素的4种剂量,即该因素的4个水平就构成了试验 方案 2、多因素试验方案多因素试验( multiple-factor or factorial experiment)是 指在同一试验中同时研究两个或两个以上试验因素的试验。多因素试验方案由该试验的所有 试验因素的水平组合(即处理)构成。多因素试验方案分为完全方案和不完全方案两类。 (1)完全方案在列出因素水平组合(即处理)时,要求每一个因素的每个水平都要 碰见一次,这时,水平组合(即处理)数等于各个因素水平数的乘积。例如以3种饲料配方 对3个品种肉鸭进行试验。两个因素分别为饲料配方(A)、品种(B)。饲料配方(A)分为 A1、A2、A3水平,品种(B)分为B、B2、B3水平。共有AB1、AB2、A1B3、A2B1、A2B2、A2B3、 A3B1、A3B2、AB3共3×3=9个水平组合(处理)。这9个水平组合(处理)就构成了这两个因
223 种试验设计都有相应的统计分析方法，统计方法应用不恰当，就不能获得正确的结论。如果 试验效果显著，同时应计算经济效益。如某农场为饲养肉用仔鸡而配制的“维生素添加剂” 的试验，不仅记录分析它对生长发育的效果，而且还计算出喂青料（对照组）每只鸡分担青 料费用和试验组（喂维生素添加剂）每只鸡分担的费用，进而计算出饲喂维生素添加剂的肉 鸡全年可节约的费用。 （七）已具备的条件和研究进度安排 已具备的条件主要包括过去的研究工作基 础或预试情况，现有的主要仪器设备，研究技术人员及协作条件，从其他渠道已得到的经费 情况等。研究进度安排可根据试验的不同内容按日期、分阶段进行安排，定期写出总结报告。 （八）试验所需的条件 除已具备的条件外，本试验尚需的条件，如经费、饲料、 仪器设备的数量和要求等。 （九）研究人员分工 一般分为主持人、主研人、参加人。在有条件的情况下，应 以学历、职称较高并有丰富专业知识和实践经验的人员担任主持人或主研人，高、中、初级 专业人员相结合，老、中、青相结合，使年限较长的研究项目能够后继有人，保持试验的连 续性、稳定性和完整性。 （十）试验的时间，地点和工作人员 试验的时间，地点要安排合适，工作人员 要固定，并参加一定培训，以保证试验正常进行。 （十一）成果鉴定及撰写学术论文 这是整个研究工作的最后阶段，凡属国家课 题应召开鉴定会议，由同行专家作出评价。个人选择课题可以撰写学术论文发表自己的研究 成果，根据试验结果作出理论分析，阐明事物在内在规律，并提出自己的见解和新的学术观 点。一些重要的个人研究成果，也可以申请相关部门鉴定和国家专利。 二、试验方案的拟定 （一）试验方案的基本概念 试验方案（experimental scheme）是指根据试验目的 与要求而拟定的进行比较的一组试验处理的总称。试验方案是整个试验工作的核心部分，因 此，须周密考虑，慎重拟定。试验方案按供试因素的多少可区分为单因素试验方案、多因素 试验方案。 1、单因素试验方案 单因素试验（single-factor experiment）是指整个试验中只比 较一个试验因素的不同水平的试验。单因素试验方案由该试验因素的所有水平构成。这是最 基本、最简单的试验方案。例如在猪饲料中添加 4 种剂量的土霉素，进行饲养试验。这是一 个有 4 个水平的的单因素试验，添加土霉素的 4 种剂量，即该因素的 4 个水平就构成了试验 方案。 2、多因素试验方案 多因素试验（multiple-factor or factorial experiment）是 指在同一试验中同时研究两个或两个以上试验因素的试验。多因素试验方案由该试验的所有 试验因素的水平组合（即处理）构成。多因素试验方案分为完全方案和不完全方案两类。 （1）完全方案 在列出因素水平组合（即处理）时，要求每一个因素的每个水平都要 碰见一次，这时，水平组合（即处理）数等于各个因素水平数的乘积。例如以 3 种饲料配方 对 3 个品种肉鸭进行试验。两个因素分别为饲料配方（A）、品种（B）。饲料配方（A）分为 A1、A2、A3 水平，品种（B）分为 B1、B2、B3 水平。共有 A1B1、A1B2、A1B3、A2B1、A2B2、A2B3、 A3B1、A3B2、A3B3共 3×3=9 个水平组合（处理）。这 9 个水平组合（处理）就构成了这两个因
素的试验方案。根据完全试验方案进行的试验称为全面试验。全面试验既能考察试验因素对 试验指标的影响,也能考察因素间的交互作用,并能选出最优水平组合,从而能充分揭示事 物的内部规律。多因素全面试验的效率高于多个单因素试验的效率。全面试验的主要不足是 当因素个数和水平数较多时,水平组合(处理)数太多,以至于在试验时,人力、物力、财 力、场地等都难以承受,试验误差也不易控制。因而全面试验宜在因素个数和水平数都较少 时应用。 (2)不完全方案这也是一种多因素试验方案,但与上述多因素试验完全方案不同 它是将试验因素的某些水平组合在一起形成少数几个水平组合。这种试验方案的目的在于探 讨试验因素中某些水平组合的综合作用,而不在于考察试验因素对试验指标的影响和交互作 用。这种在全部水平组合中挑选部分水平组合获得的方案称为不完全方案。根据不完全方案 进行的试验称为部分试验。动物试验的综合性试验( comprehensive experiment)、正交试验 ( orthogonal experiment)都属于部分试验。 综合性试验是针对起主导作用且相互关系已基本清楚的因素设置的试验,它的水平组合 就是一系列经过实践初步证实的优良水平的配套。正交试验是在全部水平组合中选出有代表 性的部分水平组合设置的试验,具体内容见第八节 一个周密、完善的试验方案,不仅可以节省人力、物力,多快好省地完成试验任务,而 且可以获得正确的试验结论。如果方案拟定不合理,如因素、水平选择不当,部分试验方案 所包含的水平组合针对性或代表性差,试验将得不出应有的结果,甚至导致试验的失败。因 此,试验方案的拟定在整个试验中占着极其重要的位置。 (二)拟定试验方案的要点为了拟定一个正确的、切实可行的试验方案,应从以 下几方面考虑: 1、根据试验的目的、任务和条件挑选试验因素拟定方案时,在正确掌握生产 中存在的问题后,对试验目的、任务进行仔细分析,抓住关键,突出重点。首先要挑选对试 验指标影响较大的关键因素。若只考察一个因素,则可采用单因素试验。若是考察两个以上 因素,则应采用多因素试验。如进行猪饲料添加某种微量元素的饲养试验,在拟定试验方案 时,设置一个添加一定剂量微量元素的处理和不添加微量元素的对照,得到一个包含2个处 理的单因素试验方案;或设置几个添加不同剂量微量元素的处理和一个不添加微量元素的对 照,得到一个包含多个处理的单因素试验方案。进行微量元素不同添加剂量与不同品种猪的 饲养试验,则安排一个二因素试验方案。应该注意,一个试验中研究的因素不宜过多,否则 处理数太多,试验过于宠大,试验干扰因素难以控制。凡是能用简单方案的试验,就不用复 杂方案。 2、根据各试验因素的性质分清水平间差异各因素水平可根据不同课题、因素 的特点及动物的反应能力来确定,以使处理的效应容易表现出来。 (1)水平的数目要适当水平数目过多,不仅难以反映出各水平间的差异,而且加大 了处理数:水平数太少又容易漏掉一些好的信息,至使结果分析不全面。 (2)水平间的差异要合理有些因素在数量等级上只需少量的差异就反映出不同处理 的效应。如饲料中微量元素的添加等。而有些则需较大的差异才能反应出不同处理效应来 如饲料用量等。 (3)试验方案中各因素水平的排列要灵活掌握一般可采用等差法(即等间距法)、等 比法和随机法3种。我们结合肉牛埋植玉米赤霉醇为例说明 等差法是指各相邻两个水平数量之差相等,如赋形剂(不含玉米赤霉醇)各水平的排列
224 素的试验方案。根据完全试验方案进行的试验称为全面试验。全面试验既能考察试验因素对 试验指标的影响，也能考察因素间的交互作用，并能选出最优水平组合，从而能充分揭示事 物的内部规律。多因素全面试验的效率高于多个单因素试验的效率。全面试验的主要不足是， 当因素个数和水平数较多时，水平组合（处理）数太多，以至于在试验时，人力、物力、财 力、场地等都难以承受，试验误差也不易控制。因而全面试验宜在因素个数和水平数都较少 时应用。 （2）不完全方案 这也是一种多因素试验方案，但与上述多因素试验完全方案不同。 它是将试验因素的某些水平组合在一起形成少数几个水平组合。这种试验方案的目的在于探 讨试验因素中某些水平组合的综合作用，而不在于考察试验因素对试验指标的影响和交互作 用。这种在全部水平组合中挑选部分水平组合获得的方案称为不完全方案。根据不完全方案 进行的试验称为部分试验。动物试验的综合性试验（comprehensive experiment）、正交试验 （orthogonal experiment）都属于部分试验。 综合性试验是针对起主导作用且相互关系已基本清楚的因素设置的试验，它的水平组合 就是一系列经过实践初步证实的优良水平的配套。正交试验是在全部水平组合中选出有代表 性的部分水平组合设置的试验，具体内容见第八节。 一个周密、完善的试验方案，不仅可以节省人力、物力，多快好省地完成试验任务，而 且可以获得正确的试验结论。如果方案拟定不合理，如因素、水平选择不当，部分试验方案 所包含的水平组合针对性或代表性差，试验将得不出应有的结果，甚至导致试验的失败。因 此，试验方案的拟定在整个试验中占着极其重要的位置。 （二）拟定试验方案的要点 为了拟定一个正确的、切实可行的试验方案，应从以 下几方面考虑： 1、根据试验的目的、任务和条件挑选试验因素 拟定方案时，在正确掌握生产 中存在的问题后，对试验目的、任务进行仔细分析，抓住关键，突出重点。首先要挑选对试 验指标影响较大的关键因素。若只考察一个因素，则可采用单因素试验。若是考察两个以上 因素，则应采用多因素试验。如进行猪饲料添加某种微量元素的饲养试验，在拟定试验方案 时，设置一个添加一定剂量微量元素的处理和不添加微量元素的对照，得到一个包含 2 个处 理的单因素试验方案；或设置几个添加不同剂量微量元素的处理和一个不添加微量元素的对 照，得到一个包含多个处理的单因素试验方案。进行微量元素不同添加剂量与不同品种猪的 饲养试验，则安排一个二因素试验方案。应该注意，一个试验中研究的因素不宜过多，否则 处理数太多，试验过于宠大，试验干扰因素难以控制。凡是能用简单方案的试验，就不用复 杂方案。 2、根据各试验因素的性质分清水平间差异 各因素水平可根据不同课题、因素 的特点及动物的反应能力来确定，以使处理的效应容易表现出来。 （1）水平的数目要适当 水平数目过多，不仅难以反映出各水平间的差异，而且加大 了处理数；水平数太少又容易漏掉一些好的信息，至使结果分析不全面。 （2）水平间的差异要合理 有些因素在数量等级上只需少量的差异就反映出不同处理 的效应。如饲料中微量元素的添加等。而有些则需较大的差异才能反应出不同处理效应来， 如饲料用量等。 （3）试验方案中各因素水平的排列要灵活掌握 一般可采用等差法（即等间距法）、等 比法和随机法 3 种。我们结合肉牛埋植玉米赤霉醇为例说明。 等差法是指各相邻两个水平数量之差相等，如赋形剂（不含玉米赤霉醇）各水平的排列
为:10mg、20mg、30mg,其中20mg为中心水平,向上向下都相隔10mg 等比法是指各相邻两个水平的数量比值相同,如赋形剂各水平的排列为7.5mg、15mg、 30mg、60mg,相邻两水平之比为1:2 随机法是指因素各水平随机排列,如赋形剂各水平排列为15mg、10ng、40mg、30mg各 水平的数量无一定关系 3、试验方案中必须设立作为比较标准的对照动物试验的目的就是通过比较来 鉴别处理效应大小、好坏等。为了达到这一目的,试验方案应当包括各试验处理,以及作为 比较的对照。任何试验都不能缺少对照,否则就不能显示出试验的处理效果。根据硏究的目 的与内容,可选择不同的对照形式。例如,进行添加微量元素的饲养试验,添加微量元素为 处理,不添加添加微量元素为对照,这样的对照为空白对照。进行几种微量元素添加量的比 较试验,各个处理可互为对照,不必再设对照。在对某种动物作生理生化指标检验时,所得 数据是否异常应与动物的正常值作比较,动物的正常值就是所谓的标准对照。在杂交试验中, 要确定杂交优势的大小,必须以亲本作对照,这就是试验对照。另外,还有一种自身对照, 即处理与对照在同一动物上进行,如病畜用药前与用药后生理指标的比较等。 4、试验处理(包括对照)之间应遵循唯一差异原则这是指在进行处理间比 较时,除了试验处理不同外,其它所有条件应当尽量一致或相同,使其具有可比性,才能使 处理间的比较结果可靠。例如,进行不同品种猪的育肥比较试验,各参试猪除了品种不同外 其它如性别、年龄、体重等应一致,饲料和饲养管理等条件都应相同,才能准确评定品种的 优劣。 5、有的试验要设置预试期所谓预试就是正式试验开始之前根据试验设计进行的 过渡试验,为正式试验做好准备工作。通过预饲,使供试的动物适应新的环境,对不合适的 试验动物进行调整和淘汰,同时也使试验人员熟悉操作方法和程序。预试期的长短,可根据 具体情况决定,一般以10-20天为宜。预试期间供试动物的数量应适当多于正式试验所需的 数量。通过对预试所得到的数据资料的分析,还可检查试验设计的科学性、合理性和可行性 发现问题及时解决。 第三节试验设计的基本原则 、试验误差的来源 )试验误差在畜牧、水产等科学研究中,试验处理常常受到各种非处理因素的 影响,使试验处理的效应不能真实地反映出来,也就是说,试验所得到的观测值,不但有处 理的真实效应,而且还包含其它因素的影响,这就出现了实测值与真值的差异,这种差异在 数值上的表现称为试验误差 由于产生误差的原因和性质不同,试验误差可分为系统误差(片面误差)、随机误差(抽 样误差)两类。有关内容已在第一章第二节中详细阐述,这里不再重复 (二)动物试验中误差的来源系统误差影响试验的准确性,随机误差影响试验 的精确性。为了提高试验的准确性与精确性,即提高试验的正确性,必须避免系统误差,降 低随机误差。为了有效地避免系统误差,降低随机误差,必须了解试验误差的来源。动物试
225 为：10mg、20mg、30mg，其中 20mg 为中心水平，向上向下都相隔 10mg。 等比法是指各相邻两个水平的数量比值相同，如赋形剂各水平的排列为 7.5mg、15mg、 30mg、60mg,相邻两水平之比为 1:2。 随机法是指因素各水平随机排列，如赋形剂各水平排列为 15mg、10mg、40mg、30mg 各 水平的数量无一定关系。 3、试验方案中必须设立作为比较标准的对照 动物试验的目的就是通过比较来 鉴别处理效应大小、好坏等。为了达到这一目的，试验方案应当包括各试验处理，以及作为 比较的对照。任何试验都不能缺少对照，否则就不能显示出试验的处理效果。根据研究的目 的与内容，可选择不同的对照形式。例如，进行添加微量元素的饲养试验，添加微量元素为 处理，不添加添加微量元素为对照，这样的对照为空白对照。进行几种微量元素添加量的比 较试验，各个处理可互为对照，不必再设对照。在对某种动物作生理生化指标检验时，所得 数据是否异常应与动物的正常值作比较，动物的正常值就是所谓的标准对照。在杂交试验中， 要确定杂交优势的大小，必须以亲本作对照，这就是试验对照。另外，还有一种自身对照， 即处理与对照在同一动物上进行，如病畜用药前与用药后生理指标的比较等。 4、试验处理（包括对照）之间应遵循唯一差异原则 这是指在进行处理间比 较时，除了试验处理不同外，其它所有条件应当尽量一致或相同，使其具有可比性，才能使 处理间的比较结果可靠。例如，进行不同品种猪的育肥比较试验，各参试猪除了品种不同外， 其它如性别、年龄、体重等应一致，饲料和饲养管理等条件都应相同，才能准确评定品种的 优劣。 5、有的试验要设置预试期 所谓预试就是正式试验开始之前根据试验设计进行的 过渡试验，为正式试验做好准备工作。通过预饲，使供试的动物适应新的环境，对不合适的 试验动物进行调整和淘汰，同时也使试验人员熟悉操作方法和程序。预试期的长短，可根据 具体情况决定，一般以 10-20 天为宜。预试期间供试动物的数量应适当多于正式试验所需的 数量。通过对预试所得到的数据资料的分析，还可检查试验设计的科学性、合理性和可行性， 发现问题及时解决。 第三节 试验设计的基本原则 一、试验误差的来源 （一）试验误差 在畜牧、水产等科学研究中，试验处理常常受到各种非处理因素的 影响，使试验处理的效应不能真实地反映出来，也就是说，试验所得到的观测值，不但有处 理的真实效应，而且还包含其它因素的影响，这就出现了实测值与真值的差异，这种差异在 数值上的表现称为试验误差。 由于产生误差的原因和性质不同，试验误差可分为系统误差（片面误差）、随机误差（抽 样误差）两类。有关内容已在第一章第二节中详细阐述，这里不再重复。 （二）动物试验中误差的来源 系统误差影响试验的准确性，随机误差影响试验 的精确性。为了提高试验的准确性与精确性，即提高试验的正确性，必须避免系统误差，降 低随机误差。为了有效地避免系统误差，降低随机误差，必须了解试验误差的来源。动物试
验误差的主要来源有 1、供试动物固有的差异是指各处理的供试动物在遗传和生长发育上或多或少的 差异性。如试验动物的遗传基础、性别、年龄、体重不同,生理状况、生产性能的不一致等 即使是全同胞间或同一个体不同时期间也会存在差异。 2、饲养管理不一致所引起的差异指在试验过程中各个处理在饲养技术、管理方 法及日粮配合等在质量上的不一致,以及在观测记载时由于工作人员的认真程度,掌握的标 准不同或测量时间、仪器的不同等所引起的偏差 3、环境条件的差异主要指那些不易控制的环境的差异,如栏舍温度、湿度、光 照、通风不同所引起的差异等 4、由一些随机因素引起的偶然差异如偶然疾病的侵袭、饲料的不稳定等引起 的差异 二、试验设计的基本原则 在动物试验中,误差主要是由于供试动物个体之间的差异和饲养管理不一致所造成。针 对误差的主要来源,应采取切实有效的措施,如尽量选择初始条件一致的试验动物,尽量做 到饲养管理一致,认真细致进行观测记载等,力求避免系统误差,降低随机误差。统计学上 通过合理的试验设计既能获得试验处理效应与试验误差的无偏估计,也能控制和降低随机误 差,提高试验的精确性。在试验设计时必须遵循以下基本原则。 (一)重复重复是指试验中同一处理实施在两个或两个以上的试验单位上。在动物 试验中,一头动物可以构成一个试验单位,有时一组动物也可构成一个试验单位。设置重复 的主要作用在于估计试验误差和降低试验误差。如果同一处理只实施在一个试验单位上,那 么只能得到一个观测值,则无从看出差异,因而无法估计试验误差的大小。只有当同一处理 实施在两个或两个以上的试验单位上,获得两个或两个以上的观测值时,才能估计出试验误 差。在第四章已经讲到,样本标准误与标准差的关系是S2=S/n,即平均数抽样误差的大 小与重复次数的平方根成反比,故重复次数多可以降低试验误差。但在实际应用时,重复数 太多,试验动物的初始条件不易控制一致,也不一定能降低误差。重复数的多少可根据试验 的要求和条件而定。如果供试动物个体间差异较大,重复数应多些,差异较小,重复数可少 些 (二)随机化随机化是指在对试验动物进行分组时必须使用随机的方法,使供试 动物进入各试验组的机会相等,以避免试验动物分组时试验人员主观倾向的影响。这是在试 验中排除非试验因素干扰的重要手段,目的是为了获得无偏的误差估计量 (三)局部控制——试验条件的局部一致性局部控制是指在试验时采取一定的 技术措施或方法来控制或降低非试验因素对试验结果的影响。在试验中,当试验环境或试验 单位差异较大时,仅根据重复和随机化两原则进行设计不能将试验环境或试验单位差异所引 起的变异从试验误差中分离出来,因而试验误差大,试验的精确性与检验的灵敏度低。为解 决这一问题,在试验环境或试验单位差异大的情况下,根据局部控制的原则,可将整个试验 环境或试验单位分成若干个小环境或小组,在小环境或小组内使非处理因素尽量一致。每个 比较一致的小环境或小组,称为单位组(或区组)。因为单位组之间的差异可在方差分析时 从试验误差中分离出来,所以局部控制原则能较好地降低试验误差
226 验误差的主要来源有： 1、供试动物固有的差异 是指各处理的供试动物在遗传和生长发育上或多或少的 差异性。如试验动物的遗传基础、性别、年龄、体重不同，生理状况、生产性能的不一致等， 即使是全同胞间或同一个体不同时期间也会存在差异。 2、饲养管理不一致所引起的差异 指在试验过程中各个处理在饲养技术、管理方 法及日粮配合等在质量上的不一致，以及在观测记载时由于工作人员的认真程度，掌握的标 准不同或测量时间、仪器的不同等所引起的偏差。 3、环境条件的差异 主要指那些不易控制的环境的差异，如栏舍温度、湿度、光 照、通风不同所引起的差异等。 4、由一些随机因素引起的偶然差异 如偶然疾病的侵袭、饲料的不稳定等引起 的差异。 二、试验设计的基本原则 在动物试验中，误差主要是由于供试动物个体之间的差异和饲养管理不一致所造成。针 对误差的主要来源，应采取切实有效的措施，如尽量选择初始条件一致的试验动物，尽量做 到饲养管理一致，认真细致进行观测记载等，力求避免系统误差，降低随机误差。统计学上 通过合理的试验设计既能获得试验处理效应与试验误差的无偏估计，也能控制和降低随机误 差，提高试验的精确性。在试验设计时必须遵循以下基本原则。 （一）重复 重复是指试验中同一处理实施在两个或两个以上的试验单位上。在动物 试验中，一头动物可以构成一个试验单位，有时一组动物也可构成一个试验单位。设置重复 的主要作用在于估计试验误差和降低试验误差。如果同一处理只实施在一个试验单位上，那 么只能得到一个观测值，则无从看出差异，因而无法估计试验误差的大小。只有当同一处理 实施在两个或两个以上的试验单位上，获得两个或两个以上的观测值时，才能估计出试验误 差。在第四章已经讲到，样本标准误与标准差的关系是 Sx = S n ，即平均数抽样误差的大 小与重复次数的平方根成反比，故重复次数多可以降低试验误差。但在实际应用时，重复数 太多，试验动物的初始条件不易控制一致，也不一定能降低误差。重复数的多少可根据试验 的要求和条件而定。如果供试动物个体间差异较大，重复数应多些，差异较小，重复数可少 些。 （二）随机化 随机化是指在对试验动物进行分组时必须使用随机的方法，使供试 动物进入各试验组的机会相等，以避免试验动物分组时试验人员主观倾向的影响。这是在试 验中排除非试验因素干扰的重要手段，目的是为了获得无偏的误差估计量。 （三）局部控制——试验条件的局部一致性 局部控制是指在试验时采取一定的 技术措施或方法来控制或降低非试验因素对试验结果的影响。在试验中，当试验环境或试验 单位差异较大时，仅根据重复和随机化两原则进行设计不能将试验环境或试验单位差异所引 起的变异从试验误差中分离出来，因而试验误差大，试验的精确性与检验的灵敏度低。为解 决这一问题，在试验环境或试验单位差异大的情况下，根据局部控制的原则，可将整个试验 环境或试验单位分成若干个小环境或小组，在小环境或小组内使非处理因素尽量一致。每个 比较一致的小环境或小组，称为单位组（或区组）。因为单位组之间的差异可在方差分析时 从试验误差中分离出来，所以局部控制原则能较好地降低试验误差
以上所述重复、随机化、局部控制三个基本原则称为费雪(R. A Fisher)三原则,是试 验设计中必须遵循的原则,再采用相应的统计分析方法,就能够最大程度地降低并无偏估计 试验误差,无偏估计处理的效应,从而对于各处理间的比较作出可靠的结论。试验设计三原则 的关系和作用见图12-1所示 重复 原 贝 随机化 局部控制 无偏估计误差 误差 统计推断 是高精确性 图12-1试验设计三原则的关系 第四节完全随机设计 完全随机设计( completely randomized design)是根据试验处理数将全部供试动物随机 地分成若干组,然后再按组实施不同处理的设计。这种设计保证每头供试验动物都有相同机 会接受任何一种处理,而不受试验人员主观倾向的影响。在畜牧、水产等试验中,当试验条 件特别是试验动物的初始条件比较一致时,可采用完全随机设计。这种设计应用了重复和随 机化两个原则,因此能使试验结果受非处理因素的影响基本一致,真实反映出试验的处理效 应 完全随机设计的实质是将供试动物随机分组。随机分组的方法有抽签法和用随机数字表 法,以用随机数字表法为好,因为随机数字表上所有的数字都是按随机抽样原理编制的,表 中任何一个数字出现在任何一个位置都是完全随机的。除从随机数字表(见附表13)可查 得随机数字外,有些电脑及计算器均有此功能,用起来则更方便。下面举例说明用随机数字 表将试验动物分组的方法。 、完全随机的分组方法 (一-)两个处理比较的分组 【例12.1】现有同品种、同性别、同年龄、体重相近的健康绵羊18只,试用完全随机 的方法分成甲、乙两组 绵羊编号 9101112131415161718 迫机数字160744998311463224201485884510937288 组别乙甲乙甲甲甲乙乙乙乙乙甲乙甲乙甲乙乙 调整组别
227 以上所述重复、随机化、局部控制三个基本原则称为费雪（R.A.Fisher）三原则,是试 验设计中必须遵循的原则,再采用相应的统计分析方法,就能够最大程度地降低并无偏估计 试验误差,无偏估计处理的效应,从而对于各处理间的比较作出可靠的结论。试验设计三原则 的关系和作用见图 12-1 所示。 图 12-1 试验设计三原则的关系 第四节 完全随机设计 完全随机设计（completely randomized design）是根据试验处理数将全部供试动物随机 地分成若干组，然后再按组实施不同处理的设计。这种设计保证每头供试验动物都有相同机 会接受任何一种处理，而不受试验人员主观倾向的影响。在畜牧、水产等试验中，当试验条 件特别是试验动物的初始条件比较一致时，可采用完全随机设计。这种设计应用了重复和随 机化两个原则，因此能使试验结果受非处理因素的影响基本一致，真实反映出试验的处理效 应。 完全随机设计的实质是将供试动物随机分组。随机分组的方法有抽签法和用随机数字表 法，以用随机数字表法为好，因为随机数字表上所有的数字都是按随机抽样原理编制的，表 中任何一个数字出现在任何一个位置都是完全随机的。除从随机数字表（见附表 13）可查 得随机数字外，有些电脑及计算器均有此功能，用起来则更方便。下面举例说明用随机数字 表将试验动物分组的方法。 一、完全随机的分组方法 （一）两个处理比较的分组 【例 12.1】 现有同品种、同性别、同年龄、体重相近的健康绵羊 18 只，试用完全随机 的方法分成甲、乙两组。 绵羊编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 随机数字 组 别 调整组别 16 乙 07 甲 44 乙 99 甲 83 甲 11 甲 46 乙 甲 32 乙 24 乙 甲 20 乙 14 乙 85 甲 88 乙 45 甲 10 乙 93 甲 72 乙 88 乙 重 复 三 原 则 随机化 局部控制 无偏估计误差 估计误差 降低误差 作 用 统计推断 提高精确性
首先将18只绵羊依次编为1,2,……,18号,然后从随机数字表中任意一个随机数字 开始,向任一方向(左、右、上、下)连续抄下18个(两位)数字,分别代表18只绵羊。 令随机数字中的单数为甲组,双数为乙组。如从随机数字表(Ⅰ)第12行第7列的16开始 向右连续抄下18个随机数字填入表第二行。 随机分组结果: 2456121416 乙组:13789101113151718 甲组比乙组少4只,需要从乙组调整两只到甲组。仍用随机的方法进行调整。在前面 8个随机数字后再接着抄下两个数字:71、23,分别除以11(调整时乙组的绵羊只数)10 (调整1只绵羊去甲组后乙组剩余的绵羊只数),余数为5、3,则把分配于乙组的第5只绵 羊(9号)和余下10只的第3只绵羊(7号)分到甲组。调整后的甲、乙两组绵羊编号为: 甲组 4 (二)三个以上处理比较的分组 【例12.2】设有同品种、同性别、体重相近的健康仔猪18头,按体重大小依次编为 1、2、3、…、18号,试用完全随机的方法,把它们等分成甲、乙、丙三组 由随机数字表(Ⅱ)第10列第2个数94开始,向下依次抄下18个数,填入下表第2 横行 随机数字949488465600040026564891908826531225 以3除后之余数111 组别甲甲甲甲乙丙甲丙乙乙丙甲丙甲乙乙丙甲 调整组别 律以3(处理数)除各随机数字,若余数为1,即将该动物归于甲组:余数为2,归 入乙组;商为0或余数为0,归入丙组。结果归入甲组者8头,乙组5头,丙组5头。各组 头数不等,应将甲组多余的2头调整1头给乙组、1头给丙组。调整甲组的2头动物仍然采 用随机的方法。从随机数字25后面接下去抄二个数63、62,然后分别以8(甲组原分配8 头)、7除之(注意:若甲组原分配有9头,须将多余的3头调整给另外两组,则抄下三个 随机数,分别以9、8、7除之),得第一个余数为7,第二个余数为6,则把原分配在甲组的 8头仔猪中第7头仔猪即14号仔猪改为乙组:把甲组中余下的7头仔猪中的第6头仔猪即 12号仔猪改为丙组。这样各组的仔猪数就相等了。调整后各组的仔猪编号如下: 乙 组组组 9 14 15 16 以上是用完全随机的方法,将试验动物分为两组或三组的情形,若将试验动物分为四组 五组或更多的组,方法相同 二、试验结果的统计分析
228 首先将 18 只绵羊依次编为 1，2，……，18 号，然后从随机数字表中任意一个随机数字 开始，向任一方向（左、右、上、下）连续抄下 18 个（两位）数字，分别代表 18 只绵羊。 令随机数字中的单数为甲组，双数为乙组。如从随机数字表（Ⅰ）第 12 行第 7 列的 16 开始 向右连续抄下 18 个随机数字填入表第二行。 随机分组结果： 甲组：2 4 5 6 12 14 16 乙组：1 3 7 8 9 10 11 13 15 17 18 甲组比乙组少 4 只，需要从乙组调整两只到甲组。仍用随机的方法进行调整。在前面 18 个随机数字后再接着抄下两个数字：71、23，分别除以 11（调整时乙组的绵羊只数）、10 （调整 1 只绵羊去甲组后乙组剩余的绵羊只数），余数为 5、3，则把分配于乙组的第 5 只绵 羊（9 号）和余下 10 只的第 3 只绵羊（7 号）分到甲组。调整后的甲、乙两组绵羊编号为： 甲组 2 4 5 6 7 9 12 14 16 乙组 1 3 8 10 11 13 15 17 18 （二）三个以上处理比较的分组 【例 12.2】 设有同品种、同性别、体重相近的健康仔猪 18 头，按体重大小依次编为 1、2、3、…、18 号，试用完全随机的方法，把它们等分成甲、乙、丙三组。 由随机数字表（Ⅱ）第 10 列第 2 个数 94 开始，向下依次抄下 18 个数，填入下表第 2 横行。 动物编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 随机数字 94 94 88 46 56 00 04 00 26 56 48 91 90 88 26 53 12 25 以3除后之余数 1 1 1 1 2 0 1 0 2 2 0 1 0 1 2 2 0 1 组 别 甲 甲 甲 甲 乙 丙 甲 丙 乙 乙 丙 甲 丙 甲 乙 乙 丙 甲 调整组别 丙 乙 一律以 3（处理数）除各随机数字，若余数为 1，即将该动物归于甲组；余数为 2，归 入乙组；商为 0 或余数为 0，归入丙组。结果归入甲组者 8 头，乙组 5 头，丙组 5 头。各组 头数不等，应将甲组多余的 2 头调整 1 头给乙组、1 头给丙组。调整甲组的 2 头动物仍然采 用随机的方法。从随机数字 25 后面接下去抄二个数 63、62，然后分别以 8（甲组原分配 8 头）、7 除之（注意：若甲组原分配有 9 头，须将多余的 3 头调整给另外两组，则抄下三个 随机数，分别以 9、8、7 除之），得第一个余数为 7，第二个余数为 6，则把原分配在甲组的 8 头仔猪中第 7 头仔猪即 14 号仔猪改为乙组；把甲组中余下的 7 头仔猪中的第 6 头仔猪即 12 号仔猪改为丙组。这样各组的仔猪数就相等了。调整后各组的仔猪编号如下： 组 别 仔 猪 编 号 甲 组 1 2 3 4 7 18 乙 组 5 9 10 14 15 16 丙 组 6 8 11 12 13 17 以上是用完全随机的方法，将试验动物分为两组或三组的情形，若将试验动物分为四组、 五组或更多的组，方法相同。 二、试验结果的统计分析
对于完全随机试验的统计分析,由于试验处理数不同,统计分析方法也不同 (一)处理数为2两个处理的完全随机设计也就是非配对设计,对其试验结果进行 统计分析时,无论实际所得资料两处理重复数相同与否均采用非配对设计的t检验法分析 (二)处理数大于2若获得的资料各处理重复数相等,则采用各处理重复数相等的 单因素试验资料方差分析法分析;若在试验中,因受到条件的限制或供试动物出现疾病、死 亡等使获得的资料各处理重复数不等,则采用各处理重复数不等的单因素试验资料方差分析 法分析。 、完全随机设计的优缺点 完全随机设计是一种最简单的设计方法,主要优缺点如下: (一)完全随机设计的主要优点 1、设计容易处理数与重复数都不受限制,适用于试验条件、环境、试验动物差异 较小的试验。 2、统计分析简单无论所获得的试验资料各处理重复数相同与否,都可采用t检验 或方差分析法进行统计分析。 (二)完全随机设计的主要缺点 1、由于未应用试验设计三原则中的局部控制原则,非试验因素的影响被归入试验误差, 试验误差较大,试验的精确性较低。 2、在试验条件、环境、试验动物差异较大时,不宜采用此种设计方法 第五节随机单位组设计 随机单位组设计( randomized block design)也称为随机区组(或窝组)设计。它是根 据局部控制的原则,如将同窝、同性别、体重基本相同的动物划归一个单位组,每一单位组 内的动物数等于处理数,并将各单位组的试验动物随机分配到各处理组,这种设计称为随机 单位组设计 随机单位组设计要求同一单位组内各头(只)试验动物尽可能一致,不同单位组间的试 验动物允许存在差异,但每一单位组内试验动物的随机分组要独立进行,每种处理在一个单 位组内只能出现一次。例如,为了比较5种不同中草药饲料添加剂对猪增重的效果,从4 头母猪所产的仔猪中,每窝选出性别相同、体重相近的仔猪各5头,共20头,组成4个单 位组,设计时每一单位组有仔猪5头,每头仔猪随机地喂给不同的饲料添加剂。这就是处理 数为5,单位组数为4的随机单位组设计。 、随机单位组设计方法 (一)随机单位组设计的分组方法在畜牧、水产等动物试验中,除把初始条件 相同的动物如同窝仔畜划为同一单位组外,还可根据实际情况,把不同试验场、同一场内不 同畜舍、不同池塘等划分为单位组。下面结合例子说明分组的方法
229 对于完全随机试验的统计分析，由于试验处理数不同，统计分析方法也不同。 （一）处理数为 2 两个处理的完全随机设计也就是非配对设计，对其试验结果进行 统计分析时，无论实际所得资料两处理重复数相同与否均采用非配对设计的 t 检验法分析。 （二）处理数大于 2 若获得的资料各处理重复数相等，则采用各处理重复数相等的 单因素试验资料方差分析法分析；若在试验中，因受到条件的限制或供试动物出现疾病、死 亡等使获得的资料各处理重复数不等，则采用各处理重复数不等的单因素试验资料方差分析 法分析。 三、完全随机设计的优缺点 完全随机设计是一种最简单的设计方法，主要优缺点如下： （一）完全随机设计的主要优点 1、设计容易 处理数与重复数都不受限制，适用于试验条件、环境、试验动物差异 较小的试验。 2、统计分析简单 无论所获得的试验资料各处理重复数相同与否，都可采用 t 检验 或方差分析法进行统计分析。 （二）完全随机设计的主要缺点 1、由于未应用试验设计三原则中的局部控制原则，非试验因素的影响被归入试验误差， 试验误差较大，试验的精确性较低。 2、在试验条件、环境、试验动物差异较大时，不宜采用此种设计方法。 第五节 随机单位组设计 随机单位组设计（randomized block design）也称为随机区组（或窝组）设计。它是根 据局部控制的原则，如将同窝、同性别、体重基本相同的动物划归一个单位组，每一单位组 内的动物数等于处理数，并将各单位组的试验动物随机分配到各处理组，这种设计称为随机 单位组设计。 随机单位组设计要求同一单位组内各头（只）试验动物尽可能一致，不同单位组间的试 验动物允许存在差异，但每一单位组内试验动物的随机分组要独立进行，每种处理在一个单 位组内只能出现一次。例如，为了比较 5 种不同中草药饲料添加剂对猪增重的效果，从 4 头母猪所产的仔猪中，每窝选出性别相同、体重相近的仔猪各 5 头，共 20 头，组成 4 个单 位组，设计时每一单位组有仔猪 5 头，每头仔猪随机地喂给不同的饲料添加剂。这就是处理 数为 5，单位组数为 4 的随机单位组设计。 一、随机单位组设计方法 （一）随机单位组设计的分组方法 在畜牧、水产等动物试验中，除把初始条件 相同的动物如同窝仔畜划为同一单位组外，还可根据实际情况，把不同试验场、同一场内不 同畜舍、不同池塘等划分为单位组。下面结合例子说明分组的方法