実験デザインの選択

農業研究では、シーズン終了時に得られる分析結果が統計的に意味のあるものとなるよう、試験の最初に正しい実験計画を選択することが重要である。様々なタイプのデザインについてさらに見ていく前に、なぜそのデザインが必要なのかを理解するのに時間をかける価値がある。

ある植物育種家が、できるだけ同じような土地を2区画選び、それぞれの区画に同じ品種を播種したとする。育種家が各区画を同じ管理方法で扱ったとしても、各区画の収穫量を測定すると、両者は異なることになる。

この違いをこう呼ぶ。 実験誤差.育種家が2つ以上の品種の性能について適切な判断を下すには、試験における実験誤差を推定しなければならない。品種間の差の測定値が実験誤差より大きければ、ある品種が他の品種より優れていると確信できる。
ブリーダーには、実験誤差を測定するための2つの手段がある： 再現性と無作為化。

また、無作為化することで、他の管理されていない変動源が結果を偏らせるのを防ぐことができる。

完全無作為化デザイン

完全無作為化計画は、すべての計画の中で最も単純である。完全無作為化計画では、各処置が均等に区画に割り当てられる。
完全無作為化計画には多くの利点がある：任意の数の処理と反復に対応できる；分析が簡単で、欠損プロットに簡単に対応できる；誤差の自由度が同じ処理数の他の計画よりも高く、実験誤差をより正確に推定できる。

完全無作為化計画には、圃場が多かれ少なかれ完全に均一でなければならないという欠点がある。圃場に土壌のばらつきなどによる高度のばらつきがある場合、実験誤差の推定精度が低下し、処理区間での真の差が検出できなくなる可能性がある。

通常、完全無作為化計画は、試験地が特に均一であることが分かっている場合に用いられる。
また、試験中に多数の圃場が失敗すると予想されるシナリオでも、生き残った圃場の分析が単純なままであるため、非常に有用である。

無作為化完全ブロック計画

無作為化完全ブロック計画は、今日の農業研究者の間で最も一般的な実験計画である。圃場は、土壌のタイプが似ているなどの類似性に基づいてブロックにグループ分けされる。そして、各区画で各処理が1回ずつ行われるように、圃場に処理が割り当てられる。したがって、各ブロックにはすべての
そのため、"完全ブロック "デザインを採用した。

完全ブロック計画を立案する場合、研究者はブロック内のばらつきを最小化し、ブロック間のばらつきを最大化するようにしなければならない。試 験 場 所 に 変 動 が 少 な い 場 合 は 、ブ ロ ッ ク 間 を 隣 り 合 わ せ て 配 置 す る こ と が で き る 。しかし、トライアルを行う場所にばらつきの勾配がある場合は、ブロックを勾配に垂直に並べるべきである。実際、測定や治療活動の実際的な理由から、ブロックを互いに隣接させる必要はない。

必要であれば、処理効果を適用するほど場所が異ならない限り、ブロックを完全に分離することができる（例えば、1つのブロックを圃場の灌漑部分に置き、もう1つを非灌漑部分に置くことは、処理効果に相当するので避けるべきである）。
これは例えば、試験地が異なる土壌タイプにまたがっている場合に有効である。

ラテン・スクエア・デザイン

スプリット・プロット・デザイン

例えば、3つの異なる窒素レートと3つの異なる栽培タイプを組み合わせて試験するなどである。
これは、無作為化完全ブロック計画を用いれば可能で、2つの要因のすべての組み合わせが各ブロックで発生する。しかし、治療法によっては、この方法では適用が困難であったり、不可能であったりするものもある。

栽培設備は通常、商業農場の規模であり、大きな圃場を必要とする。一方、窒素は手作業ではるかに小さな圃場に散布することができる。
このような複雑な問題に対処するために、農業研究者はスプリット・プロット計画を利用する。この計画では、無作為化完全ブロック計画において、1つの因子を大きな圃場に割り当てる。この大きな圃場は、次に小さな圃場に分割され、そこではもう一方の要因の処理が無作為に適用される。

上述したように、分割プロット計画の主な利点は、異なるプロットサイズを必要とする処理因子をより効率的に取り扱うことができることである。分割プロットデザインはまた、ブロックに大きなプロットを追加するだけで、進行中の実験に新しい処理を追加する可能性を可能にする。
スプリット・プロット・デザインでは、2つのプロット・サイズがあるため、2つの実験誤差が生じます。これはしばしば、有意差を示すためにはオブザベーションに大きな差が必要であることを意味する。分割プロット計画には、より複雑な分析を必要とするという欠点もある。

ストリップ・プロット・デザイン

不完全なプロットデザイン