实验一 土培试验与田间试验
1．实验特点
实验类型：验证 实验类别： 专业
计划学时：2 每组人数：25
2．实验目的要求：
通过参观的方式了解土培实验、田间试验的基本步骤与操作方法，并参观校园里的盆栽实验和田间试验，详细观察水稻盆栽、花卉盆栽盆的类型，田间试验试验小区和区组的设置。
3．实验原理：
通过实地参观结合老师讲解了解盆栽实验和田间试验的基本形式与操作步骤。
4．实验仪器设备:
普通塑料桶、石英砂、小石砾 (直径为lcm左右)或碎玻璃，尼龙纱布，玻璃管 (直径1.1~2.7cm，高23 cm)播种板、橡皮头玻棒、量筒、台秤，1/100天平，大瓷盆、铁锹、土筛 (3 mm)。
5．材料消耗费：1000元
6．实验内容步骤：
试验计划要点
课题名称:不同水稻品种之间的水分利用效率差异研究
试验方案：
按土壤：有机肥体积比为3:1的比例混合，不施用化肥。
盆钵排列方法为随机区组排列。
方法与步骤
材料与设备
普通塑料桶、石英砂、小石砾 (直径为lcm左右)或碎玻璃，尼龙纱布，玻璃管 (直径1.1~2.7cm，高23 cm)播种板、橡皮头玻棒、量筒、台秤，1/100天平，大瓷盆、铁锹、土筛 (3 mm)。
步骤
1）土壤的采集和处理
取被试地块耕层土壤2500斤，捣碎过3 mm筛，除去石块，根茎及其他杂物，然后将土充分混匀。
2）盆钵的选择准备
选择高度和直径相差不超过0.5 cm、重量相差不超过100克的盆钵一套80个，以水洗净，干后以油漆写上处理名称，同时将装盆用的灌水玻管、小石砾、碎玻璃渣、石英砂、尼龙纱布等备好，洗净。
3）肥料的准备
所用有机肥从学院阿城实验与实习基地购得。
4）土壤水分及最大持水量的测定
水稻：
这次水稻盆栽试验为淹水种植，土面要保持有自由水。
5）装盆
（1） 试装：按正规装盆要求进行一次试装，准确知道每盆装土量，熟悉并正确掌握装盆步骤与技术。
（2） 正式装盆
A. 准确称取由试装所确定的每盆装土量，将土全部倒入大瓷盆中，然后放入应施的肥料，充分混合。各处理的混合顺序为：先混合对照，然后以施肥量由低到高逐次混合，且每个处理的各重复应连续进行。
B. 把小石砾或碎玻璃装在盆底，使之遮盖2/3盆底并与盆底呈30°倾斜角，然后把灌水用的玻璃管穿透尼龙纱布，插入石砾或碎玻璃堆中，插至盆底并与盆壁平行，距盆壁2cm，把尼龙纱布覆盖在石砾堆上，先用一些待装土壤压在纱布中央，再用土壤把纱布周围压紧，随后逐层装土并层层压实，并要求越下层越紧实些，直到把大瓷盆中混匀的土壤与肥料全部装入盆钵中，最后整平表层。要求各盆土壤紧实度一致。
6）.播种:每穴插2株苗，四叶期移栽。
(三)生育期中管理与观试
3）生育期的观察记载:
4）调换盆钵位置:每隔1~3天进行一次，沿排列盆钵的小车的长边进行，把小车前头的两个盆子移到另一头，然后把其余的盆子相继移到空出的地方，如此循环，直到试验结束，换位次数应等于试验处理数的整倍数。
5）收获与考种。
7．注意事项：严格按操作规程操作。
8．实验结果：种植计划书，实验布置的各个环节。
9．实验报告要求：根据参观内容撰写不少于1000字的参观观后感，要包括文章的基本要素。
实验二制作频数分布表和图
1．实验特点
实验类型：验证 实验类别： 专业
计划学时：2 每组人数：1
2．实验目的要求：根据已知的总体数据，能够正确地对总体数据进行分组，确定每组的上、下限，会计算落入每组的个体个数（频数），最终画出直方图。
3．实验原理：如果实际统计数据符合正态分布，制作的频数分布表和频数分布直方图也应该呈正态分布。
4．实验仪器设备：微机。
5．材料消耗费：100元
6．实验内容步骤：
1）根据资料的最大值和最小值求出极差（资料见表1）；
2）根据观察值的个数和极差的大小确定组数、组距和组限；
3）制作频数分布表和频数分布直方图。
7．注意事项：无
8．实验结果：由学生根据上述要求完成频数分布表和频数分布直方图。
9．实验报告要求：对数据进行分组，并制作出频数分布表和频数分布直方图。每组抽四个样本，由样本估计总体平均数所处的范围。
实验三 两个样本平均数假设的检验
1．实验特点
实验类型：验证 实验类别：专业
计划学时：2 每组人数：1
2．实验目的要求：会用双样本等方差样本平均数的检验模型计算t值；
3．实验原理：假设两个样本来自同一总体，则两个样本的平均数构成一个t函数：t =
;如果假设成立，则t值落入肯定区间，否则落入否定区间。
4．实验仪器设备：fx-3650 P计算器(CASIO)、微机。
5．材料消耗费：100元
6．实验内容步骤：
双样本样本平均数的差异显著性检验的基础是两个样本均来自同一总体。在假设成立的情况下计算的随机变量：
t= 是一个总体平均数为0的t分布。
习题1：在水稻不同氮肥施用方法的实验中，欲比较两种氮肥的施肥效果，用完全随机排列进行实验，产量列于下表：
表2 水田浅施硫酸铵与硝酸铵对水稻产量的影响
（斤/亩）
浅施硫酸铵 |
浅施硝酸铵 |
496．3 |
479．0 |
511．7 |
481．2 |
522．4 |
495．0 |
514．8 |
465．0 |
510．8 |
475．0 |
当t<t0.05时，差异不显著；
当t0.05< t <t0.01, 差异显著；
当t> t0.01时，差异极显著。
7．注意事项：无
8．实验结果：由学生根据上述做出假设，计算出t值，并做出判断；
9．实验报告要求：假设、t值的计算步骤与结论。
10．习题2：
有两个盆栽处理，产量结果如下（克/盆）
A:22、21、23、23、22、21、22
B:23、24、24、23、24、22、22
根据双样本等方差样本平均数的检验的原理检验样本A与B之间的差异显著性。
实验四完全随机设计-单方向分类的方差分析
1．实验特点
实验类型：验证 实验类别： 专业
计划学时：2 每组人数：1
2．实验目的要求：掌握盆栽实验实施的主要步骤，数据搜集与整理的方法以及单方向分类的数据整理与方差分析方法。学生能够独立地完成随机区组设计的方差分析。
3．实验原理：
盆栽实验的基本单位是盆，因此盆是盆栽实验中计产的基本单位。水稻盆栽的计产过程是在水稻收获之后，对水稻实验小区进行测产并最终获得产量,然后对所取得的数据进行方差分析。
4．实验仪器设备：微机。
5．材料消耗费：100元
6．实验内容步骤：
根据每盆的株数、每穗粒数计算每盆的平均穗粒数，同时测定该盆籽粒的平均千粒重，以每盆的穗数、平均穗粒数和千粒重计算该盆的产量。
附：盆栽实验的设计方案：
(1) 土壤培养试验
为了在比较严格的条件下测定上述四种水稻专用复合肥的肥效，特制订以下试验方案。
(2) 试验方案：
1对照；2康02；3康03；4康04；5倍丰。
供试水稻品种为“13191”，2005年4月15日育秧，6月8日移栽，9月28日盆栽实验收获，生育期110天。
盆栽用盆为市场上常用的紫红色塑料桶。
通过试装，在满足盆上部离盆沿约5厘米的情况下，每盆约可装土13千克。
(3) 施肥量：
倍丰复合肥（水稻免追肥），含量：16-13-17
田间一般施肥用量：20~30千克/亩；
康铃公司水稻专用复合肥：
02配方：14-11-9；
03配方：14-11-9；
04配方：14-11-9.
02配方中的氮素主要来自康铃公司的制药副产品-蛋白粉，04年的配方中添加了80千克/亩的蛋白粉，其余的氮素由尿素补齐。
施肥量按40千克/亩计算，折合千克土施肥量为0.4克/千克土。
盆施肥量为：
0．4×13=5.2克/盆
(4) 操作步骤：
在盆的底部用电钻打一孔，用于排水。
在室内用百分之一天平称量供施的相应肥料，用报纸包好；
从化学馆后面原农学院试验地取土（已经弃耕三年，属于肥力较低的土壤），用孔径为3毫米的土筛过筛，并取样测定土壤的含水量。
将称量好的土壤倒入大塑料盆内，加入相应的复合肥料，并混匀。
装盆：将混匀的土壤装入塑料盆内，每装一部分土壤然后用手压实。
浇水：在盆内灌水至饱和为止。三天后插秧，每盆插3棵，秧苗无分蘖。
此次盆栽试验在室外进行，用自来水长期保持盆的表面有自由水表面。
除复合肥之外，整个生育期没有再追施氮肥。
土盆的田间排列：见下图。实验为单因素12次重复。在实验期间，每20天将各个处理的所有盆重新随机排列。
根据单方向分类的方差分析要求整理数据；
1） 列出方差分析数据表；
2） 列出表中的变异因素（处理、误差）；
3） 列出上述各项的自由度；
4） 计算上述各项的平方和；
5） 计算4）中各项的方差；
6） 计算处理与误差的F值；
7） 查表计算；
9) 确定差异的显著性；
10) 根据查表的结果可知差异极显著，需进行多重比较。
11）计算处理平均数的单次标准差
，求出最小差数；
12）列表对平均值进行从大到小的排列，并根据平均数之间的差异确定平均数之间的差异显著性。
13）根据多重比较的结果确定差异的显著性。
7．注意事项：无
8．实验结果：由学生根据上述原始数据做出假设，计算出F值，并做出判断；如果F值差异显著，则需要进行多重比较（本次实验需要进行）。
9．实验报告要求：假设的提出，各个计算步骤，最后的计算结果与结论。
实验五 随机区组的方差分析
1．实验特点
实验类型：验证 实验类别： 专业
计划学时：2 每组人数：1
2．实验目的要求：要求学生了解田间实验的设计方法，实验的实施过程，能够对实验数据进行正确的整理与计算，并能根据实验数据的分析结果，结合肥料加工、植物营养学、作物栽培学等课程，从整体的角度对实验数据进行综合分析。
3．实验原理：随机区组设计是常用的田间实验设计方法之一，实验的基本单元是小区。实验的过程包括实验的设计、实施、测产等过程。本实验在向学生讲解田间实验实施过程的基础上，给出田间实验测产基本的数据：小区面积、测产面积、测产区域产量等等要素，要求学生在此基础上整理出每个小区的产量，千粒重等，并以此为基础进行方差分析。
4．实验仪器设备：微机。
5．材料消耗费：100元
6．实验内容步骤：
1）按田间实验设计的方案，以小区为单位计算水稻的分蘖数、产量、每穗粒数、千粒重等随机变量的数据；
2） 按随机区组设计的要求整理数据；
3） 列出方差分析数据表；
4） 列出表中的变异因素（处理平方和、区组平方和、误差平方和）；
5） 列出上述各项的自由度；
6） 计算上述各项的平方和；
7） 计算各项的方差；
8） 计算处理与重复的F值；
9） 按F（4，20）、F(5, 20)查表计算；
10） 确定差异的显著性；
11） 根据查表的结果可知差异极显著，需进行多重比较。
12） 计算处理平均数的单次标准差，求出最小差数；
13） 列表对平均值进行从大到小的排列，并根据平均数之间的差异确定平均数之间的差异显著性；
14） 根据多重比较的结果确定差异的显著性。
附：水稻田间试验
1）试验方案
1对照；2康02；3康03；4康04；5倍丰。
供试水稻品种为“13191”，生育期120天。6月8日插秧。
2）施肥量
亩施肥量为25千克／亩，根据此施肥量计算小区施肥量。各种肥料的养分含量同盆栽实验部分。每小区面积为35平方米，施肥量为1.31千克／小区。
3）操作步骤
试验地选在哈尔滨市香坊区成高子镇民胜大队社员康学信家的稻田，选取此地的主要原因是选地的时候，此田块还没有施肥。
试验设四个区组，每个区组内设五个处理，见试验方案。经随机化后得到下列田间试验布置图。
4）水稻田间布置示意图:
水稻田间布置示意图。图中： 1．CK(对照)；2. 康铃02；3. 康铃03；4. 康铃04; 5. 倍丰水稻专用肥
| |
区组I |
3 |
2 |
1 |
4 |
5 |
|
东 |
区组II |
4 |
3 |
1 |
5 |
2 |
西 |
| |
区组III |
1 |
3 |
4 |
2 |
5 |
|
| |
区组IV |
3 |
1 |
5 |
2 |
4 |
|
插秧密度为2万穴/亩。收获时取中间六行收获，同时测定收获的实地面积，再计算出小区产量（以千克／亩表示）。
7） 不同处理水稻田间试验产量
| |
处 理 |
对照 |
康02 |
康03 |
康04 |
倍丰 |
区 组 |
I |
407.5 |
552.4 |
524.1 |
548.1 |
500.8 |
II |
361.4 |
474.4 |
453.8 |
476.1 |
469.5 |
III |
487.8 |
660.6 |
568.5 |
584.5 |
689.3 |
IV |
420.7 |
711.1 |
601.2 |
548.0 |
695.2 |
实验要求
在实验四和实验五的基础上对所遇到的问题进行尽可能深的挖掘，形成自己独特的观点，结合这些分析对实验所涉及的四种水稻复合肥的氮、磷、钾配比状况进行评述，并提出复合肥的改进意见。
实验六 拉丁方设计的分析
1．实验特点
实验类型：验证 实验类别： 专业
计划学时：2 每组人数：1
2．实验目的要求：学生能够独立地完成拉丁方设计的方差分析。
3．实验原理：与随机区组设计不同，拉丁方设计在行和列两个方向都构成了重复，而处理则隐藏在排列之中，在整理的时候需要把它单独列出来。
4．实验仪器设备：微机。
5．材料消耗费：100元
6．实验内容步骤：
1）按拉丁方设计方差分析的要求整理数据；
2）列出方差分析数据表；
3）列出表中的变异因素（处理、横向重复、纵向重复）；
4）列出上述各项的自由度；
5）计算上述各项的平方和；
6）计算3中各项的方差；
7）计算处理与重复的F值；
8）按F（5，20）、F(5, 20)查F值表；
9）确定差异的显著性；
10）根据查表的结果可知差异极显著，需进行多重比较。
11）计算处理平均数的单次标准差
，求出最小差数；
12）按自由度为20查SSR表，根据需要取p=6;
13）根据11、12两项计算LSR值；
14）对平均值进行从大到小的排列，并根据平均数之间的差异确定平均数之间的差异显著性；
15）根据多重比较的结果确定差异的显著性。
7．注意事项：无
8．实验结果：微机运行结果。
9．实验报告要求：整理微机程序上运行的计算结果并根据结果撰写报告，包括假设、方差分析与结果、结论。
实验七 裂区设计的方差分析
1．实验特点
实验类型：验证 实验类别： 专业
计划学时：2 每组人数：1
2．实验目的要求：学生能够独立地完成裂区设计的方差分析。
3．实验原理：裂区设计在主区和副区构成了两个相对独立的随机区组设计。
4．实验仪器设备：微机。
5．材料消耗费：100元
6．实验内容步骤：
1） 按裂区设计方差分析的要求整理数据；
2） 列出主区方差分析数据表；
3） 列出表中的变异因素（处理、主区重复）；
4） 列出上述各项的自由度；
5） 计算上述各项的平方和；
6） 计算3中各项的方差；
7） 计算主区处理与重复的F值；
8） 按F（1，2）、F(2, 2)查F值表；
9） 确定差异的显著性；
10）根据查表的结果可知主区差异显著，但因处理只有两个，故不需要进行主区的多重比较。
11）按主区、副区列表；
12）分别计算副区处理、主区副区交互作用、副区误差的自由度、平方和、方差，然后求出副区处理、主区副区交互作用的F值，查表确定二者的差异显著性；
13）对副区处理进行多重比较；
14）得出结论。
7．注意事项：无
8．实验结果：微机运行结果。
9．实验报告要求：整理微机程序上运行的计算结果并根据结果撰写报告，包括假设、方差分析与结果、结论。
实验八一元一次直线回归方程的设置与方差分析
1．实验特点
实验类型：验证 实验类别： 专业
计划学时：2 每组人数：1
2．实验目的要求：学生能够独立地完成一元一次直线回归方程的配置和方差分析。
3．实验原理：一元线性回归是讨论两个变量之间线性相关的密切程度，一元线性回归方程的配置除了要求出回归系数a、b之外，还要求出两个变量之间的密切相关程度-相关系数r。
4．实验仪器设备：fx-3650P计算器(CASIO)、微机。
5．材料消耗费：100元
6．实验内容步骤：
1）计算公式：
在一元一次回归方程的计算中，需要计算
、
和
，它们的定义分别是：
，a = 
2）用计算器求出回归方程的回归系数a和b；
4） 检验回归系数b的差异显著性。
计算所用数据：
7．注意事项：无
8．实验结果：微机运行结果。
9．实验报告要求：整理微机程序上运行的计算结果并根据结果撰写报告，包括假设、方差分析与结果、结论。
洋葱的直径和重量之间存在着一定的相关关系，测得洋葱的直径与重量如下：
直径（mm） |
重量（克） |
51.0 |
63.4 |
69.2 |
146.6 |
66.2 |
115.2 |
69.5 |
132.6 |
56.9 |
80.7 |
67.1 |
125.6 |
58.1 |
80.0 |
53.9 |
73.7 |
63.0 |
122.8 |
60.0 |
96.2 |
对上述数据配置一条直线回归方程，并对其进行方差检验。
7．注意事项：无
8．实验结果：由学生根据上述原始数据做出假设，计算出F值，并做出判断；如果F值差异显著，则回归直线存在，否则，回归不存在。
9．实验报告要求：假设的提出，各个计算步骤，最后的计算结果与结论。
教材及主要参考书：
4. 赵京考，2005. 3.《植物营养研究法习题与实验指导书》，学院。
5. 盖均镒，2000.9. 《试验统计方法》，中国农业出版社。
6. 毛达如，2002.4 《植物营养研究方法》，中国农业大学出版社。
7. Essentials of statistics,David Brink 主编，Ventus Publishing Aps出版社出版. 2010年8月
主讲教师
赵京考，博士、副教授
教学大纲说明
一、教学目的、课程性质及教学任务与其他课程的关系，所需先修课程。
植物营养研究法是植物营养学的一门分支课程，是农业资源与环境专业的一门必修课。本课程的任务在于使学生从数理统计的角度掌握误差产生的原因，并将这一原理运用到田间试验、培养试验的设计和数据分析中，其目的是从数理统计的角度做到试验数据的精度与试验规模的统一，也就是说，试验的最小规模必须以保证试验数据合乎统计上的精度要求为前提。本门课程介绍了植物营养研究中所用的培养实验研究方法和田间实验研究方法和统计计算方法，为植物营养的研究提供了基本的研究方法，以植物营养学、农业化学分析、土壤学为先修课程。
二、教学要求及选编教材的依据。
总的教学要求是：
正确理解环境化学中的基本概念；掌握环境化学基本原理；能够运用环境生物学的基本原理，解决一些实际的环境污染问题。
选用教材依据：
戴树桂主编的环境化学是普通高等教育“十一五”国家级规划教材。面向21世纪课程教材，是普通高等教育“九五”国家教委重点教材，许多国家重点大学也采用此教材。
三、教学环节和教学方法。
本课程是一门专业课，涉及概率论，其内容抽象难懂。本课程以误差理论的应用为逻辑主线，讲授模拟试验、田间试验与概率论主要概率函数之间的关系。课堂教学结合习题，形成师生之间的互动，并以小组学习的方式以先进带后进，达到最后共同进步的目的。
四、改革思路和说明。
植物营养研究方法讲授的是植物营养研究中所用到的基本方法。随着植物营养学研究的深入，研究方法也随之发生了较大的变化。具有良好的学习能力是掌握最新研究方法的最有力的手段。在讲授本门课程的过程中，主讲教师将采用双语教学的方式进行授课，力争使学生熟悉现阶段科研工作中各种设计和统计处理方法。
