绪 论
试验与统计,从名称上可以看出本课程分成两部分内容,这两者既有很大不同又紧密相联。
一.科学研究与田间试验
社会生产力的发展和进步,首先依靠的是科学。自然科学中有两大类科学,一类是理论科学,一类是实验科学。理论科学研究主要运用推理,包括演绎和归纳的方法。农业和生物学领域中的一些专业,如农学、园艺、植物保护、草业科学、生物技术、农业资源与环境等,所涉及的学科大多数是实验科学。这些科学领域的研究方法主要又可分为两类,一类是事先人为设计出某些条件的试验研究,另一类是没有事先设计条件的调查研究。
本课程所述的试验,主要是指农学专业的田间试验。然而需要指出,尽管在具体试验研究方法上,生物学等领域各专业有所不同,但在试验方案的制定、试验误差及控制,以及一些试验设计原理还基本是一致的。田间试验是农业科学实验研究的一种最主要手段,在一、二章田间试验的部分中,除了介绍了上述各专业试验研究共有的内容外,还叙述了田间试验的任务和要求、田间试验的误差来源、田间试验的设计与实施等。田间试验部分的内容,虽然在全课程中占的比重较少,且与统计部分比较而言也较容易,但初学者绝不应产生对这一部分内容重要性的不正确理解,由于这一部分具有更强的实践性,学习者应利用各种专业实习的机会付之实践,加深理解。
二、试验数据与统计分析
科学研究一个重要方向是对研究对象的数量方面研究,这在农业和生物领域研究中占有尤为重要的地位,如试验某作物不同品种的产量,了解某些气象因子与某种病害发生的相关程度等,进行这类试验会得到试验数据,这就需要对试验数据进行统计分析,以去伪存真达到获得可靠试验结果的目的。这里的统计不仅只是归纳、总括含义的描述性统计,其更主要的功能是根据研究对象的全部数字资料的一部分资料,去推断全部对象的数量特征和规律性的推理性统计,而把统计分析的对象是生物的称生物统计。生物统计是用数理统计的原理和方法,来解释生物界各种现象表现在数量方面的科学。
包括农业在内的生物领域学科试验研究中,应用生物统计学方法进行统计分析,其意义一般主要可以概括为先后联系的两个内容:
1、首先是对所研究试验数据,提供科学的搜集和资料整理方法,尤其是计算出反映试验结果在数量方面的某种统计特征数,如平均数、标准差、相关系数等(或建立反映数量关系的方程)。
2、然后是对这些统计特征数的可靠性作出推断,即对试验结果的可靠程度作出判断。
这两个内容前者属描述统计,后者属推理统计,现举例说明。
若有A、B两个小麦品种的小区比较试验结果,其中A品种折成平均亩产550斤,B 品种折成平均亩产500斤,我们是否就此认定A品种产量高于B品种?回答是:不一定。因为这个试验研究对象只是A、B两个品种的各一小部分,而客观规律告诉我们,凡事物在次数少或数量小的情况下,出现的某种现象有时不一定反映事物的本质。据此,该试验结果有两种可能性:一是A、B两品种确有本质差异,A产量高于B;二是两品种没有本质差别,试验结果表现的不同,主要是由各种偶然因素所造成的误差。显然,这就需要对试验结果,即反映这两个品种产量的特征数 —— 平均数间差异的可靠性作出判断,从而对试验结果作出正确结论。显而易见,在许多科学试验和调查研究中都要遇到和解决这类问题。统计学上对试验(或调查)得到的某种特征数,进行可靠性判断叫假设测验也叫显著性测验,具体对两个特征数间差异的可靠性判断,主要所用的统计分析方法叫t (或u)测验;对多个特征数间差异可靠性判断,所用的统计分析方法叫方差分析。无论是t (或u)测验还是方差分析,都可称为差异显著性测验。本书中还述及的计数资料,其所用的2测验和百分数假设测验也属此类 。
再例如:在生物领域和农业生产中,有许多现象、事物之间存在相互关系或影响,如气象因素与某种作物病虫害的发生、施肥量与作物产量等。若要研究温度与某种作物病害发生的关系,也是先计算出反映两者关系有否特征数(或两者互变量方程),然后对这个特征数的可靠性进行显著性测验,从而确定该相关特征数的真实与否。
另外,在农业试验中,生物统计学还能提供试验设计方法,这包括试验方案设计和试验环境设计。由于田间试验内容的多样性和试验条件的复杂性,对试验处理的设置、重复次数、试验区的形状、大小和排列方法等都要运用 生物统计的有关理论来安排,只有这样才能以较小的投入,获取较多的试验信息,更好地完成试验目的。
以上内容涉及的专业术语将在后续各章中详细介绍。