實驗一 土培試驗與田間試驗
1．實驗特點
實驗類型：驗證 實驗類别： 專業
計劃學時：2 每組人數：25
2．實驗目的要求：
通過參觀的方式了解土培實驗、田間試驗的基本步驟與操作方法，并參觀校園裡的盆栽實驗和田間試驗，詳細觀察水稻盆栽、花卉盆栽盆的類型，田間試驗試驗小區和區組的設置。
3．實驗原理：
通過實地參觀結合老師講解了解盆栽實驗和田間試驗的基本形式與操作步驟。
4．實驗儀器設備:
普通塑料桶、石英砂、小石礫 (直徑為lcm左右)或碎玻璃，尼龍紗布，玻璃管 (直徑1.1~2.7cm，高23 cm)播種闆、橡皮頭玻棒、量筒、台秤，1/100天平，大瓷盆、鐵鍬、土篩 (3 mm)。
5．材料消耗費：1000元
6．實驗内容步驟：
試驗計劃要點
課題名稱:不同水稻品種之間的水分利用效率差異研究
試驗方案：
按土壤：有機肥體積比為3:1的比例混合，不施用化肥。
盆缽排列方法為随機區組排列。
方法與步驟
材料與設備
普通塑料桶、石英砂、小石礫 (直徑為lcm左右)或碎玻璃，尼龍紗布，玻璃管 (直徑1.1~2.7cm，高23 cm)播種闆、橡皮頭玻棒、量筒、台秤，1/100天平，大瓷盆、鐵鍬、土篩 (3 mm)。
步驟
1）土壤的采集和處理
取被試地塊耕層土壤2500斤，搗碎過3 mm篩，除去石塊，根莖及其他雜物，然後将土充分混勻。
2）盆缽的選擇準備
選擇高度和直徑相差不超過0.5 cm、重量相差不超過100克的盆缽一套80個，以水洗淨，幹後以油漆寫上處理名稱，同時将裝盆用的灌水玻管、小石礫、碎玻璃渣、石英砂、尼龍紗布等備好，洗淨。
3）肥料的準備
所用有機肥從伟德国际1946源于英国阿城實驗與實習基地購得。
4）土壤水分及最大持水量的測定
水稻：
這次水稻盆栽試驗為淹水種植，土面要保持有自由水。
5）裝盆
（1） 試裝：按正規裝盆要求進行一次試裝，準确知道每盆裝土量，熟悉并正确掌握裝盆步驟與技術。
（2） 正式裝盆
A. 準确稱取由試裝所确定的每盆裝土量，将土全部倒入大瓷盆中，然後放入應施的肥料，充分混合。各處理的混合順序為：先混合對照，然後以施肥量由低到高逐次混合，且每個處理的各重複應連續進行。
B. 把小石礫或碎玻璃裝在盆底，使之遮蓋2/3盆底并與盆底呈30°傾斜角，然後把灌水用的玻璃管穿透尼龍紗布，插入石礫或碎玻璃堆中，插至盆底并與盆壁平行，距盆壁2cm，把尼龍紗布覆蓋在石礫堆上，先用一些待裝土壤壓在紗布中央，再用土壤把紗布周圍壓緊，随後逐層裝土并層層壓實，并要求越下層越緊實些，直到把大瓷盆中混勻的土壤與肥料全部裝入盆缽中，最後整平表層。要求各盆土壤緊實度一緻。
6）.播種:每穴插2株苗，四葉期移栽。
(三)生育期中管理與觀試
3）生育期的觀察記載:
4）調換盆缽位置:每隔1~3天進行一次，沿排列盆缽的小車的長邊進行，把小車前頭的兩個盆子移到另一頭，然後把其餘的盆子相繼移到空出的地方，如此循環，直到試驗結束，換位次數應等于試驗處理數的整倍數。
5）收獲與考種。
7．注意事項：嚴格按操作規程操作。
8．實驗結果：種植計劃書，實驗布置的各個環節。
9．實驗報告要求：根據參觀内容撰寫不少于1000字的參觀觀後感，要包括文章的基本要素。
實驗二制作頻數分布表和圖
1．實驗特點
實驗類型：驗證 實驗類别： 專業
計劃學時：2 每組人數：1
2．實驗目的要求：根據已知的總體數據，能夠正确地對總體數據進行分組，确定每組的上、下限，會計算落入每組的個體個數（頻數），最終畫出直方圖。
3．實驗原理：如果實際統計數據符合正态分布，制作的頻數分布表和頻數分布直方圖也應該呈正态分布。
4．實驗儀器設備：微機。
5．材料消耗費：100元
6．實驗内容步驟：
1）根據資料的最大值和最小值求出極差（資料見表1）；
2）根據觀察值的個數和極差的大小确定組數、組距和組限；
3）制作頻數分布表和頻數分布直方圖。
7．注意事項：無
8．實驗結果：由學生根據上述要求完成頻數分布表和頻數分布直方圖。
9．實驗報告要求：對數據進行分組，并制作出頻數分布表和頻數分布直方圖。每組抽四個樣本，由樣本估計總體平均數所處的範圍。
實驗三 兩個樣本平均數假設的檢驗
1．實驗特點
實驗類型：驗證 實驗類别：專業
計劃學時：2 每組人數：1
2．實驗目的要求：會用雙樣本等方差樣本平均數的檢驗模型計算t值；
3．實驗原理：假設兩個樣本來自同一總體，則兩個樣本的平均數構成一個t函數：t =
;如果假設成立，則t值落入肯定區間，否則落入否定區間。
4．實驗儀器設備：fx-3650 P計算器(CASIO)、微機。
5．材料消耗費：100元
6．實驗内容步驟：
雙樣本樣本平均數的差異顯著性檢驗的基礎是兩個樣本均來自同一總體。在假設成立的情況下計算的随機變量：
t= 是一個總體平均數為0的t分布。
習題1：在水稻不同氮肥施用方法的實驗中，欲比較兩種氮肥的施肥效果，用完全随機排列進行實驗，産量列于下表：
表2 水田淺施硫酸铵與硝酸铵對水稻産量的影響
（斤/畝）
淺施硫酸铵 |
淺施硝酸铵 |
496．3 |
479．0 |
511．7 |
481．2 |
522．4 |
495．0 |
514．8 |
465．0 |
510．8 |
475．0 |
當t<t0.05時，差異不顯著；
當t0.05< t <t0.01, 差異顯著；
當t> t0.01時，差異極顯著。
7．注意事項：無
8．實驗結果：由學生根據上述做出假設，計算出t值，并做出判斷；
9．實驗報告要求：假設、t值的計算步驟與結論。
10．習題2：
有兩個盆栽處理，産量結果如下（克/盆）
A:22、21、23、23、22、21、22
B:23、24、24、23、24、22、22
根據雙樣本等方差樣本平均數的檢驗的原理檢驗樣本A與B之間的差異顯著性。
實驗四完全随機設計-單方向分類的方差分析
1．實驗特點
實驗類型：驗證 實驗類别： 專業
計劃學時：2 每組人數：1
2．實驗目的要求：掌握盆栽實驗實施的主要步驟，數據搜集與整理的方法以及單方向分類的數據整理與方差分析方法。學生能夠獨立地完成随機區組設計的方差分析。
3．實驗原理：
盆栽實驗的基本單位是盆，因此盆是盆栽實驗中計産的基本單位。水稻盆栽的計産過程是在水稻收獲之後，對水稻實驗小區進行測産并最終獲得産量,然後對所取得的數據進行方差分析。
4．實驗儀器設備：微機。
5．材料消耗費：100元
6．實驗内容步驟：
根據每盆的株數、每穗粒數計算每盆的平均穗粒數，同時測定該盆籽粒的平均千粒重，以每盆的穗數、平均穗粒數和千粒重計算該盆的産量。
附：盆栽實驗的設計方案：
(1) 土壤培養試驗
為了在比較嚴格的條件下測定上述四種水稻專用複合肥的肥效，特制訂以下試驗方案。
(2) 試驗方案：
1對照；2康02；3康03；4康04；5倍豐。
供試水稻品種為“13191”，2005年4月15日育秧，6月8日移栽，9月28日盆栽實驗收獲，生育期110天。
盆栽用盆為市場上常用的紫紅色塑料桶。
通過試裝，在滿足盆上部離盆沿約5厘米的情況下，每盆約可裝土13千克。
(3) 施肥量：
倍豐複合肥（水稻免追肥），含量：16-13-17
田間一般施肥用量：20~30千克/畝；
康鈴公司水稻專用複合肥：
02配方：14-11-9；
03配方：14-11-9；
04配方：14-11-9.
02配方中的氮素主要來自康鈴公司的制藥副産品-蛋白粉，04年的配方中添加了80千克/畝的蛋白粉，其餘的氮素由尿素補齊。
施肥量按40千克/畝計算，折合千克土施肥量為0.4克/千克土。
盆施肥量為：
0．4×13=5.2克/盆
(4) 操作步驟：
在盆的底部用電鑽打一孔，用于排水。
在室内用百分之一天平稱量供施的相應肥料，用報紙包好；
從化學館後面原農學院試驗地取土（已經棄耕三年，屬于肥力較低的土壤），用孔徑為3毫米的土篩過篩，并取樣測定土壤的含水量。
将稱量好的土壤倒入大塑料盆内，加入相應的複合肥料，并混勻。
裝盆：将混勻的土壤裝入塑料盆内，每裝一部分土壤然後用手壓實。
澆水：在盆内灌水至飽和為止。三天後插秧，每盆插3棵，秧苗無分蘖。
此次盆栽試驗在室外進行，用自來水長期保持盆的表面有自由水表面。
除複合肥之外，整個生育期沒有再追施氮肥。
土盆的田間排列：見下圖。實驗為單因素12次重複。在實驗期間，每20天将各個處理的所有盆重新随機排列。
根據單方向分類的方差分析要求整理數據；
1） 列出方差分析數據表；
2） 列出表中的變異因素（處理、誤差）；
3） 列出上述各項的自由度；
4） 計算上述各項的平方和；
5） 計算4）中各項的方差；
6） 計算處理與誤差的F值；
7） 查表計算；
9) 确定差異的顯著性；
10) 根據查表的結果可知差異極顯著，需進行多重比較。
11）計算處理平均數的單次标準差
，求出最小差數；
12）列表對平均值進行從大到小的排列，并根據平均數之間的差異确定平均數之間的差異顯著性。
13）根據多重比較的結果确定差異的顯著性。
7．注意事項：無
8．實驗結果：由學生根據上述原始數據做出假設，計算出F值，并做出判斷；如果F值差異顯著，則需要進行多重比較（本次實驗需要進行）。
9．實驗報告要求：假設的提出，各個計算步驟，最後的計算結果與結論。
實驗五 随機區組的方差分析
1．實驗特點
實驗類型：驗證 實驗類别： 專業
計劃學時：2 每組人數：1
2．實驗目的要求：要求學生了解田間實驗的設計方法，實驗的實施過程，能夠對實驗數據進行正确的整理與計算，并能根據實驗數據的分析結果，結合肥料加工、植物營養學、作物栽培學等課程，從整體的角度對實驗數據進行綜合分析。
3．實驗原理：随機區組設計是常用的田間實驗設計方法之一，實驗的基本單元是小區。實驗的過程包括實驗的設計、實施、測産等過程。本實驗在向學生講解田間實驗實施過程的基礎上，給出田間實驗測産基本的數據：小區面積、測産面積、測産區域産量等等要素，要求學生在此基礎上整理出每個小區的産量，千粒重等，并以此為基礎進行方差分析。
4．實驗儀器設備：微機。
5．材料消耗費：100元
6．實驗内容步驟：
1）按田間實驗設計的方案，以小區為單位計算水稻的分蘖數、産量、每穗粒數、千粒重等随機變量的數據；
2） 按随機區組設計的要求整理數據；
3） 列出方差分析數據表；
4） 列出表中的變異因素（處理平方和、區組平方和、誤差平方和）；
5） 列出上述各項的自由度；
6） 計算上述各項的平方和；
7） 計算各項的方差；
8） 計算處理與重複的F值；
9） 按F（4，20）、F(5, 20)查表計算；
10） 确定差異的顯著性；
11） 根據查表的結果可知差異極顯著，需進行多重比較。
12） 計算處理平均數的單次标準差，求出最小差數；
13） 列表對平均值進行從大到小的排列，并根據平均數之間的差異确定平均數之間的差異顯著性；
14） 根據多重比較的結果确定差異的顯著性。
附：水稻田間試驗
1）試驗方案
1對照；2康02；3康03；4康04；5倍豐。
供試水稻品種為“13191”，生育期120天。6月8日插秧。
2）施肥量
畝施肥量為25千克／畝，根據此施肥量計算小區施肥量。各種肥料的養分含量同盆栽實驗部分。每小區面積為35平方米，施肥量為1.31千克／小區。
3）操作步驟
試驗地選在哈爾濱市香坊區成高子鎮民勝大隊社員康學信家的稻田，選取此地的主要原因是選地的時候，此田塊還沒有施肥。
試驗設四個區組，每個區組内設五個處理，見試驗方案。經随機化後得到下列田間試驗布置圖。
4）水稻田間布置示意圖:
水稻田間布置示意圖。圖中： 1．CK(對照)；2. 康鈴02；3. 康鈴03；4. 康鈴04; 5. 倍豐水稻專用肥
| |
區組I |
3 |
2 |
1 |
4 |
5 |
|
東 |
區組II |
4 |
3 |
1 |
5 |
2 |
西 |
| |
區組III |
1 |
3 |
4 |
2 |
5 |
|
| |
區組IV |
3 |
1 |
5 |
2 |
4 |
|
插秧密度為2萬穴/畝。收獲時取中間六行收獲，同時測定收獲的實地面積，再計算出小區産量（以千克／畝表示）。
7） 不同處理水稻田間試驗産量
| |
處 理 |
對照 |
康02 |
康03 |
康04 |
倍豐 |
區 組 |
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 |
實驗要求
在實驗四和實驗五的基礎上對所遇到的問題進行盡可能深的挖掘，形成自己獨特的觀點，結合這些分析對實驗所涉及的四種水稻複合肥的氮、磷、鉀配比狀況進行評述，并提出複合肥的改進意見。
實驗六 拉丁方設計的分析
1．實驗特點
實驗類型：驗證 實驗類别： 專業
計劃學時：2 每組人數：1
2．實驗目的要求：學生能夠獨立地完成拉丁方設計的方差分析。
3．實驗原理：與随機區組設計不同，拉丁方設計在行和列兩個方向都構成了重複，而處理則隐藏在排列之中，在整理的時候需要把它單獨列出來。
4．實驗儀器設備：微機。
5．材料消耗費：100元
6．實驗内容步驟：
1）按拉丁方設計方差分析的要求整理數據；
2）列出方差分析數據表；
3）列出表中的變異因素（處理、橫向重複、縱向重複）；
4）列出上述各項的自由度；
5）計算上述各項的平方和；
6）計算3中各項的方差；
7）計算處理與重複的F值；
8）按F（5，20）、F(5, 20)查F值表；
9）确定差異的顯著性；
10）根據查表的結果可知差異極顯著，需進行多重比較。
11）計算處理平均數的單次标準差
，求出最小差數；
12）按自由度為20查SSR表，根據需要取p=6;
13）根據11、12兩項計算LSR值；
14）對平均值進行從大到小的排列，并根據平均數之間的差異确定平均數之間的差異顯著性；
15）根據多重比較的結果确定差異的顯著性。
7．注意事項：無
8．實驗結果：微機運行結果。
9．實驗報告要求：整理微機程序上運行的計算結果并根據結果撰寫報告，包括假設、方差分析與結果、結論。
實驗七 裂區設計的方差分析
1．實驗特點
實驗類型：驗證 實驗類别： 專業
計劃學時：2 每組人數：1
2．實驗目的要求：學生能夠獨立地完成裂區設計的方差分析。
3．實驗原理：裂區設計在主區和副區構成了兩個相對獨立的随機區組設計。
4．實驗儀器設備：微機。
5．材料消耗費：100元
6．實驗内容步驟：
1） 按裂區設計方差分析的要求整理數據；
2） 列出主區方差分析數據表；
3） 列出表中的變異因素（處理、主區重複）；
4） 列出上述各項的自由度；
5） 計算上述各項的平方和；
6） 計算3中各項的方差；
7） 計算主區處理與重複的F值；
8） 按F（1，2）、F(2, 2)查F值表；
9） 确定差異的顯著性；
10）根據查表的結果可知主區差異顯著，但因處理隻有兩個，故不需要進行主區的多重比較。
11）按主區、副區列表；
12）分别計算副區處理、主區副區交互作用、副區誤差的自由度、平方和、方差，然後求出副區處理、主區副區交互作用的F值，查表确定二者的差異顯著性；
13）對副區處理進行多重比較；
14）得出結論。
7．注意事項：無
8．實驗結果：微機運行結果。
9．實驗報告要求：整理微機程序上運行的計算結果并根據結果撰寫報告，包括假設、方差分析與結果、結論。
實驗八一元一次直線回歸方程的設置與方差分析
1．實驗特點
實驗類型：驗證 實驗類别： 專業
計劃學時：2 每組人數：1
2．實驗目的要求：學生能夠獨立地完成一元一次直線回歸方程的配置和方差分析。
3．實驗原理：一元線性回歸是讨論兩個變量之間線性相關的密切程度，一元線性回歸方程的配置除了要求出回歸系數a、b之外，還要求出兩個變量之間的密切相關程度-相關系數r。
4．實驗儀器設備：fx-3650P計算器(CASIO)、微機。
5．材料消耗費：100元
6．實驗内容步驟：
1）計算公式：
在一元一次回歸方程的計算中，需要計算
、
和
，它們的定義分别是：
，a = 
2）用計算器求出回歸方程的回歸系數a和b；
4） 檢驗回歸系數b的差異顯著性。
計算所用數據：
7．注意事項：無
8．實驗結果：微機運行結果。
9．實驗報告要求：整理微機程序上運行的計算結果并根據結果撰寫報告，包括假設、方差分析與結果、結論。
洋蔥的直徑和重量之間存在着一定的相關關系，測得洋蔥的直徑與重量如下：
直徑（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 |
對上述數據配置一條直線回歸方程，并對其進行方差檢驗。
7．注意事項：無
8．實驗結果：由學生根據上述原始數據做出假設，計算出F值，并做出判斷；如果F值差異顯著，則回歸直線存在，否則，回歸不存在。
9．實驗報告要求：假設的提出，各個計算步驟，最後的計算結果與結論。
教材及主要參考書：
4. 趙京考，2005. 3.《植物營養研究法習題與實驗指導書》，伟德国际1946源于英国。
5. 蓋均镒，2000.9. 《試驗統計方法》，中國農業出版社。
6. 毛達如，2002.4 《植物營養研究方法》，中國農業大學出版社。
7. Essentials of statistics,David Brink 主編，Ventus Publishing Aps出版社出版. 2010年8月
主講教師
趙京考，博士、副教授
教學大綱說明
一、教學目的、課程性質及教學任務與其他課程的關系，所需先修課程。
植物營養研究法是植物營養學的一門分支課程，是農業資源與環境專業的一門必修課。本課程的任務在于使學生從數理統計的角度掌握誤差産生的原因，并将這一原理運用到田間試驗、培養試驗的設計和數據分析中，其目的是從數理統計的角度做到試驗數據的精度與試驗規模的統一，也就是說，試驗的最小規模必須以保證試驗數據合乎統計上的精度要求為前提。本門課程介紹了植物營養研究中所用的培養實驗研究方法和田間實驗研究方法和統計計算方法，為植物營養的研究提供了基本的研究方法，以植物營養學、農業化學分析、土壤學為先修課程。
二、教學要求及選編教材的依據。
總的教學要求是：
正确理解環境化學中的基本概念；掌握環境化學基本原理；能夠運用環境生物學的基本原理，解決一些實際的環境污染問題。
選用教材依據：
戴樹桂主編的環境化學是普通高等教育“十一五”國家級規劃教材。面向21世紀課程教材，是普通高等教育“九五”國家教委重點教材，許多國家重點大學也采用此教材。
三、教學環節和教學方法。
本課程是一門專業課，涉及概率論，其内容抽象難懂。本課程以誤差理論的應用為邏輯主線，講授模拟試驗、田間試驗與概率論主要概率函數之間的關系。課堂教學結合習題，形成師生之間的互動，并以小組學習的方式以先進帶後進，達到最後共同進步的目的。
四、改革思路和說明。
植物營養研究方法講授的是植物營養研究中所用到的基本方法。随着植物營養學研究的深入，研究方法也随之發生了較大的變化。具有良好的學習能力是掌握最新研究方法的最有力的手段。在講授本門課程的過程中，主講教師将采用雙語教學的方式進行授課，力争使學生熟悉現階段科研工作中各種設計和統計處理方法。
