生物統計與田間試驗設計

BiostatisticsandFieldExperimentDesign

馬朝芝yuanbeauty87281733最近網上很火的勵志公式第一章緒論第一節統計學的概念與發展

一、統計學（Statistics)

二、統計學的研究對象三、統計學的產生與發展四、統計學的應用領域一、什么是統計學?統計學是一門關于數據資料的收集、整理、分析和推斷的科學。1.數據搜集：例如，調查與試驗2.數據整理：例如，分組3.數據展示：例如，圖和表4.數據分析：例如，相關回歸分析StatisticsThescienceofcollecting,analyzing,presenting,andinterpretingdata.

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（不列顛百科全書）二、統計學的研究對象統計學的研究對象是一切自然與社會現象總體的數量特征及其相互關系。通過對這些對象數量特征的研究，總結和發現這些自然和社會經濟現象發展變化的規律性。變異性同質性個體之間存在普遍的變異個體之間具有相同的性質統計學研究對象的特點：大量性研究對象常常由大量的個體組成。舉例：統計數據的內在規律正常條件下新生男、女嬰兒的性別比為107：100投擲一枚骰子出現1～6點的頻率各為1/6農作物的產量與施肥量之間存在相關關系三、統計學(

Statistics)的產生與發展一般認為，統計學產生于17世紀中葉統計學的發展過程沿著兩條主線發展：政治算術-------社會經濟統計概率論-------數理統計今天，社會經濟統計和數理統計仍然在以各自不同的方式發展著……1、統計學發展的歷史線索政治算術—社會經濟統計公元2年（漢元始二年）0.59594978億公元754年（唐天寶十三載）0.52880488億公元1122年（宋宣和四年）0.46734784億公元1578年（明萬歷六年）0.60692856億公元1711年（清康熙五十年）1.24621324億公元1741年（清乾隆六年）1.43411559億公元1763年（清乾隆二十八年）2.04209828億公元1790年（清乾隆五十二年）3.01487115億公元1835年（清道光十五年）4.01767053億

-------中國歷代人口統計概率論—數理統計Bernouli(1654-1705)論證了大數定律。DeMoier于1733年發現正態分布。Gosset于1908年提出t分布和t檢驗。Fisher于1923年提出F分布和F檢驗。二十世紀50年代以后，統計理論和應用進入到系統的、全面發展的階段2、統計學的分科(1)統計學描述統計推斷統計描述統計內容搜集數據整理數據展示數據目的描述數據特征找出數據的基本規律02550Q1Q2Q3Q4￥x=30s2=105推斷統計內容參數估計假設檢驗目的對總體特征作出推斷樣本總體統計學的分科(2)統計學理論統計應用統計理論統計研究統計學的一般理論研究統計方法的數學原理應用統計研究統計學在各領域的具體應用四、統計學的應用領域統計學經濟學農學醫學工程學社會學…應用統計的領域（1）actuarialwork(精算)

agriculture(農業)animalscience(動物學)anthropology(人類學)archaeology(考古學)auditing(審計學)crystallography(晶體學)demography(人口統計學)dentistry(牙醫學)ecology(生態學)econometrics(經濟計量學)education(教育學)electionforecastingandprojection(選舉預測和策劃)engineering(工程)epidemiology(流行病學)finance(金融)fisheriesresearch(水產漁業研究)gambling(賭博)

genetics(遺傳學)geography(地理學)geology(地質學)historicalresearch(歷史研究)humangenetics(人類遺傳學)應用統計的領域(2)hydrology(水文學)Industry(工業)linguistics(語言學)literature(文學)manpowerplanning(勞動力計劃)managementscience(管理科學)marketing(市場營銷學)medicaldiagnosis(醫學診斷)meteorology(氣象學)militaryscience(軍事科學)nuclearmaterialsafeguards(核材料安全管理)ophthalmology(眼科學)pharmaceutics(制藥學)physics(物理學)politicalscience(政治學)psychology(心理學)psychophysics(心理物理學)qualitycontrol(質量控制)religiousstudies(宗教研究)sociology(社會學)surveysampling(調查抽樣)taxonomy(分類學)weathermodification(氣象改善)學者不能離開統計而研究

政治家不能離開統計而施政

企業家不能離開統計而執業

——馬寅初

統計是“認識社會的最有力的武器之一”——列寧第二節生物統計和田間試驗設計

的基本概念和主要內容一、生物統計學（Biostatistics)

生物統計學是用統計學的原理和方法來分析和解釋生物界各種現象和試驗調查資料的一門科學。生物學研究的對象是復雜的有機體，具有更加特殊的復雜性。有機體本身的差異、土壤條件、氣候條件等，都會使試驗結果有較大差異性，這種差異會掩蓋生物體本身的規律性。二、統計學的一些基本概念1、總體與樣本

總體(population)：（抽象的）具有相同性質的個體所組成的集合。

無限總體：含有無限多個體的總體。

有限總體：含有有限個個體的總體。

樣本(sample)：具體的

從總體抽出若干個體構成的集合。樣本容量(samplesize)：

樣本中所包含個體的數目。樣本容量常記為n。

一般在生物學研究中，通常把n≤30的樣本叫小樣本，n>30的樣本叫大樣本。2、參數與統計量

參數(parameter):由總體計算的特征數。常用希臘字母表示參數，例如用μ表示總體平均數，用σ表示總體標準差。統計量(statistic):由樣本計算的特征數。常用拉丁字母表示統計量，例如用表示樣本平均數，用s表示樣本標準差。3、觀察值（observation)對樣本或總體中各個個體的某種性狀、特性加以考察，如稱量、度量、計數或分析化驗所得的結果。某個性狀的任一觀察值常以表示。同一樣本的另一性狀的觀察值用表示。4、誤差和錯誤錯誤(mistake)：指試驗過程中人為因素所引起的差錯。錯誤是可以避免的。試驗誤差（error)：非人為因素引起的、觀察值與處理真值之間的差異。5、系統誤差和隨機誤差系統誤差(systematicerror)：有一定的原因引起的偏差。系統誤差有一定的規律性。系統誤差可在一定程度上消除，應盡量避免。隨機誤差（randomerror）：

找不出確切原因，完全是由于偶然性引起的差異（機誤）。隨機誤差不可避免，但可以減小。隨機誤差一般呈正態分布。其平均值為零。估計隨機誤差是進行試驗統計分析的基礎。隨機誤差的層次6、準確性和精確性準確性(accuracy）：

指在調查或試驗中某一試驗指標觀測值與真值接近的程度，也稱準確度。

設某一試驗指標或性狀的真值為μ，觀測值為xi，若xi與μ相差的絕對值|xi－μ|小，則觀測值xi的準確性高；反之則低。

精確性(precision)：指調查或試驗中同一試驗指標的重復觀測值彼此接近的程度。也稱精確度。若觀測值之間彼此接近，即任意二個觀測值xi、xj相差的絕對值|xi－xj|小，則觀測值精確性高；反之則低。

準確性、精確性合稱為正確性。三、田間試驗的一些基本概念1、試驗因素（子）（experimentfactor）：試驗中人為控制（選定）、有待研究的因素。一般以大寫字母表示，如A、B、C……2、因素水平(factorlevel)對試驗因素所設定的量的不同級別或質的不同類型。因素水平常用該試驗因素添加下標來表示如A1、A2、A3……B1、B2、B3……

……3、田間試驗的基本類型單因素試驗：只有一個因素的不同水平。多因素試驗：包含有兩個以上因素及其不同水平。綜合性試驗：只有少數處理組合的多因素試驗。4、試驗處理（experimenttreatment)事先設計好的實施在試驗單位上的具體試驗項目。簡稱處理。單因素試驗中：供試試驗因素的一個水平就是一個處理。多因素試驗中：不同試驗因素的一個水平組合是一個處理。5、試驗單位（experimentunit）施加試驗處理的材料單位。可以是一個器官、一株、一行、一個小區等。6、試驗小區(experimentplot)田間試驗中，安排一個試驗處理的小塊地段。簡稱小區。7、試驗指標(experimentindicator)用于衡量試驗效果的指示性狀。8、試驗效應（experimenteffect)試驗因素對試驗指標所起增加或減少的作用（數量）。在單因素試驗中，試驗效應比較簡單-------簡單效應N2N3N4N1689N223N31N1N2N3N410161819試驗處理試驗指標在多因素試驗中，試驗效應比較復雜。試驗處理N1P1N1P2N2P1N2P2產量10141622試驗因素：N肥、P肥在多因素試驗中，試驗效應可進一步分解為：簡單效應主要效應互作效應N1N2P11016P21422N1N2N2-N1P110166P214228P2-P146簡單效應（simpleeffect）：在某因素同一水平上，另一因素不同水平間試驗指標的差異。N1N2平均P110161318-13=5P2142218平均121919-12=7主要效應（maineffect）：由于某因素水平改變，而引起的該因素試驗指標平均數的改變量。簡稱主效。P的主要效應=18-13=5N的主要效應=19-12=7N1N2平均N2-N1P11016136P21422188平均12197P2-P1465某因素的主要效應等于該因素各個簡單效應的平均值。P的主要效應=5，N的主要效應=7互作效應(interactioneffect):兩個或兩個以上因素相互作用所產生的效應。N2P1-N1P1=16-10=6------N肥單獨效應N1P2-N1P1=14-10=4------P肥單獨效應兩個試驗因素的單獨效應之和=6+4=10而N2P2-N1P1=22-10=1212-10=2即為兩因素共同作用的結果N1N2P11016P21422互作效應值互作效應值的計算(1)N1N2P11016P21422互作效應值N1N2N2-N1P110166P214228P2-P146互作效應值的計算(2)也即:兩個因素簡單效應差值的平均值。反映客觀現象的數據總體內在的數量規律性推斷統計（利用樣本信息和概率論對總體的數量特征進行估計和檢驗等）概率論（包括分布理論、大數定律和中心極限定理等）描述統計（統計數據的搜集、整理、顯示和分析等）總體數據樣本數據四、生物統計分析的過程和特點

生物統計分析的基本特點樣本是總體的一部分，研究目的是要了解總體，樣本的作用是估計總體。通過樣本來推斷總體是統計分析的基本特點之一。樣本只是總體的一部分，盡管樣本具有一定代表性，通過樣本來推斷總體也不可能是百分之百的正確。有很大的可靠性，但也有一定的錯誤率這是統計分析的又一特點。一、本課程的主要任務1、提供整理和描述數據資料的科學方法，確定研究對象的數量特征。2、分析發現總體的規律性。3、判斷試驗結果的可靠性。4、提供試驗設計的重要原則。第三節