PRZEWODNIK PO DOBREJ PRAKTYCE EKSPERYMENTALNEJ Maria Kozłowska Poznań 2014
Przewodnik po dobrej praktyce eksperymentalnej Recenzent: prof. dr hab. Stanisław Franciszek Mejza Copyright by M. Kozłowska Copyright by Polskie Towarzystwo Biometryczne i PRODRUK Projekt okładki i niektóre ryciny: dr inż. Radosław J. Kozłowski Zdjęcia: prof. dr hab. Jan Kozłowski, prof. dr hab. Paweł Węgorek ISBN: 978-83-64246-18-0 Nakład 300 egz. Wydawcy: POLSKIE TOWARZYSTWO BIOMETRYCZNE 60-637 Poznań, Wojska Polskiego 28, PRODRUK (drukarnia i wydawnictwo), 61-611 Poznań, Błażeja 3 Dofinansowane przez Narodowe Centrum Nauki, projekt nr 7350/B/P01/2011/40 Poznań 2014
Dyrekcji i pracownikom Instytutu Ochrony Roślin PIB w Poznaniu serdecznie dziękuję za wieloletnią współpracę, której zwieńczeniem jest niniejsza publikacja. Zawsze marzyłam o podróżach, a podróż po świecie eksperymentów jest niezmiernie fascynująca
Spis treści Przedmowa.. 1. Wprowadzenie do teorii eksperymentu. 2. Podstawowe pojęcia i zasady dobrej praktyki eksperymentalnej.. 2.1. Eksperymenty w warunkach zastanych podstawowe pojęcia..... 2.2. Eksperymenty planowane podstawowe pojęcia........ 2.3. Trzy podstawowe zasady planowania eksperymentów.. 2.4. Zmienne obserwowane... 2.5. Sposób przeprowadzania obserwacji i jakość sposobu obserwacji.... 2.6. Dokładność pomiarów.... 2.7. Rozkład empiryczny zmiennej obserwowanej.... 2.8. Jednostka doświadczalna w badaniach polowych.. 3. Dobór układu doświadczalnego model obserwacji....... 3.1. Osiem aksjomatów planowania doświadczeń zgodnie z dobrą praktyką eksperymentalną.. 3.2. Układ całkowicie losowy... 3.3. Układ blokowy... 3.3.1. Układ bloków losowanych kompletnych... 3.3.2. Układ o blokach niekompletnych... 3.4. Układ wierszowo-kolumnowy. 3.4.1. Kwadrat łaciński.. 3.4.2. Kwadrat Youdena.... 3.5. Układy o wielu systemach bloków. 3.5.1. Układ o blokach zagnieżdżonych... 3.5.2. Układ blokowy z zagnieżdżonymi wierszami i kolumnami.... 4. Doświadczenia dwu- i wieloczynnikowe...... 4.1. Zasady dobrej praktyki eksperymentalnej dla doświadczeń wieloczynnikowych. 4.2. Układy niezależne.. 4.2.1. Doświadczenia wieloczynnikowe układ całkowicie losowy... 4.2.2. Doświadczenia wieloczynnikowe układ bloków losowanych kompletnych.... 4.3. Układy zależne...... 4.3.1. Układ blokowy o jednostkach rozszczepionych (układ split-plot)..... 4.3.2. Układ blokowy o jednostkach rozszczepionych w pasach prostopadłych (układ split-block)... 7 9 10 10 17 22 24 26 30 31 33 37 37 40 43 49 52 60 63 65 67 67 68 70 70 78 78 80 82 82 85
4.3.3. Układ blokowy z jednostkami rozszczepionymi typu split-block-plot....... 5. Analiza doświadczeń ścisłych... 5.1. Dobór i rola obiektu kontrolnego w analizie danych. 5.2. Założenia ANOVA transformacje... 5.3. Analiza statystyczna ANOVA model obserwacji... 5.4. Dobór testów... 5.5. Analiza przy występującej zmiennej towarzyszącej... 6. Seria doświadczeń..... 7. Analiza regresji....... 7.1. Regresja liniowa........ 7.2. Regresja krzywoliniowa wielomianowa...... 7.3. Regresja wielokrotna prostoliniowa....... 7.4. Regresja wielokrotna krzywoliniowa. 8. Metody wielozmienne... 8.1. MANOVA.. 8.2. Analiza profilowa 8.3. Analiza składowych głównych 8.4. Analiza skupień... 9. Podsumowanie... Literatura. Indeks.. Spis rycin i tabel... Zdjęcia. 87 89 89 98 100 105 107 108 111 113 115 117 118 119 119 120 121 121 124 126 130 133 141
Przedmowa Inspiracją do powstania tego opracowania były słowa, które wypowiedział Walter Theodore Federer w wywiadzie prowadzonym przez A.S. Hadayata: 'I have always thought that statistical design and sampling from populations should be the first courses taught, but all elementary courses I know of start with statistical methods or probability. To me, this is putting the cart before the horse!' (Hadayat, 2005, s. 312). Okolicznością sprzyjającą powstaniu tego przewodnika była wieloletnia współpraca z pracownikami Instytutu Ochrony Roślin PIB w Poznaniu w charakterze konsultanta w zakresie planowania i doboru metod analizy statystycznej wyników badań naukowych. Tytuł tego opracowania ma swoje źródło w przepisach prawa polskiego. Warunki dopuszczania do obrotu i stosowania środków ochrony roślin tworzą akty prawne o różnej randze. Szczegółowe przepisy zawarte są w ustawach i rozporządzeniach wykonawczych (Ustawa, 2004, Rozporządzenie, 2004, 2005, Obwieszczenie, 2006). W rozporządzeniu Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 4 sierpnia 2004 roku w sprawie badań skuteczności działania środka ochrony roślin, w załączniku numer 1, można przeczytać, że: 'Zasady dobrej praktyki eksperymentalnej to warunki organizacyjno-techniczne zapewniające jakość badania ( ), w tym warunki, w jakich te badania są planowane, przeprowadzane i nadzorowane, a ich wyniki są zapisywane, przechowywane i podawane w sprawozdaniu z badania.' Przewodnik ten kieruję do pracowników badawczych i naukowych, nie tylko specjalistów z zakresu ochrony roślin. W szczególności wiedza ta będzie przydatna studentom studiów magisterskich różnych kierunków studiów do zrozumienia podstaw teorii eksperymentu oraz doktorantom, dla których powinna stanowić inspirację do dalszych rozważań nad metodyką badań eksperymentalnych. Autorka