實驗設計方案

① 如何實施田間試驗設計方案

答：實施田間試驗設計方案要選擇試驗果園、供試果樹樹種、供試肥料種類與試驗地塊的區劃等項目。

（1）試驗果園的選擇

對於基層科技人員來講，往往喜歡選擇交通便利的試驗點和科技水平相對較高的果農，但是對於了解和掌握本區果樹施肥的總體情況不利。因此，應特別強調在一定果樹主產區域內選點的隨機性和代表性，試驗點應覆蓋高、中、低不同肥力的果園土壤，同時試驗管理的可靠性也要得到保障。

為確保果樹測土配方施肥田間試驗的質量，在試驗地條件的選擇上，特別強調以下幾點：

一是要有代表性：試驗地塊平坦整齊、土壤肥力均勻等能代表當地果園土壤的一般條件。

二是要有果園利用記錄檔案：試驗地塊要有多年的土壤利用田間檔案記錄，以便了解試驗地的肥力狀況。尤其是對保護地果樹栽培來說，在一個棚室內過去可能同時種植不同的樹種，會導致土壤肥力不勻，這就需要提前觀察和判斷試驗地肥力差異概況。

三是要有高水平的管理技能：經營試驗地的果農科技意識比較強，有多年豐富的果樹種植管理經驗及較高的文化和科技水平，便於田間試驗數據的記錄、保存和交流。

（2）供試肥料種類的選擇

一般選擇果樹生產中的常用肥料標准：

一是養分含量穩定：如果作某種養分的梯度試驗，應選用單質肥料，便於田間試驗方案的實施；如果是在示範推廣中，也可以考慮施用一些磷酸二銨、磷酸二氫鉀等二元或N∶P2O5∶K2O比例為15-15-15、16-16-16等三元復合肥；二是質量可靠，不含有害成分：一定要購買正規肥料公司生產並經過質量認證的肥料產品；同時最好在施用前重新分析成分含量，確保其不含影響果樹生長發育及其果品品質的有害成分，如蘋果、梨、柑橘等水果類忌施含氯化肥，更不能施用含重金屬超標的垃圾肥料。

（3）供試果樹樹種的選擇

測土配方施肥田間試驗應明確供試果樹樹種，首先要根據當地果樹生產的實際情況，一般宜選擇當地最具代表性的主栽果樹樹種或擬推廣或引進的樹種進行田間試驗，如表2-14。

表2-14 建議田間試驗研究的果樹樹種

（4）試驗地塊的區劃

在採集基礎土壤樣品之後，可進行整地、施肥、區劃試驗地、設置保護行等試驗准備。在諸多的試驗設計方案中，為了便於農事操作、更方便地統計數據，通常採取隨機區組設計的方法。結合我國果農小戶經營、果園面積相對較小的特點，小區面積：露地果園小區面積一般為30～50米2，如幼齡樹可小些，成齡樹可大些；保護地果園小區面積一般為20～30米2，試驗處理和每小區果樹株數不能太多。

為保證試驗的精度，減少人為因素、土壤肥力和氣候的影響，田間試驗一般設3～4個重復（或區組）。採用隨機區組排列，區組內土壤肥力、地形等條件應相對一致，區組間允許有誤差。

「3414」試驗有14個處理，在露地栽培果園中，尋找面積符合要求的試驗地設置3～4次重復是可以的，但是在保護地栽培中因棚室面積很小，試驗小區增多將帶來試驗管理和實施的難度。因此，從果園測土配方施肥田間試驗的要求來看，不一定需要在每一個試驗點設置重復，可以通過多年（2～3年）多點（最終20～30點）重復的辦法。

② 設計完整的實驗方案應包括哪些內容

1明確設定實驗因子和反應因子
實驗因子是指實驗所操縱的因子，反應因子是指由操縱實驗因子所引起的變化（即實驗結果），它們的確定是進行方案設計的前提。如在「酸鹼度對酶催化作用的影響」的實驗中，實驗因子是溶液ph值的變化，反應因子是酶催化作用的強弱。
2有效控制無關因子
所謂的無關因子並不是與實驗效果無關，而是指除實驗因子外也影響實驗效果的因子，只是這些因子不是本實驗所要探究、關心的實驗因子。要考察實驗因子所產生的效果，就要對無關因子進行控制，這是實驗設計最顯著、最重要的特點，是實驗設計應遵循的基本准則。最常用的控制無關因子的方法主要有：
3成功操縱實驗因子
我們正是通過操縱實驗因子來觀察或測量反應因子的變化的，因此實驗因子的成功操縱是實驗的核心。如離子交換吸附實驗中的實驗因子是溶液中有無離子，因此能否確保對照組中的液體無離子（實驗因子的操縱）是實驗能否成功的關健。
4
科學觀察反應因子
實驗結果是否准確，也取決於確定的觀察或測量指標是否得當、是否合理、是否全面、是否清楚。如在上述「酸鹼度對酶催化作用的影響」實驗中，加入碘液以觀察溶液有否變藍及變藍的程度來確定澱粉酶是否起作用及催化作用的強弱。
5需要注意的基本原則
1、科學性原則：
2、可行性原則：
3、簡便性原則：
4、可重復性原則：重復、對照、隨機是保證實驗結果准確的三大原則。
5、單一變數原則：不論一個實驗有幾個實驗變數，都應確定一個實驗變數對應觀測一個反應變數，這就是單一變數原則，它是處理實驗中的復雜關系的准則之一。
6、對照性原則：實驗中的無關變數很多，必須嚴格控制，要平衡和消除無關變數對實驗結果的影響，對照實驗的設計是消除無關變數影響的有效方法。只有設置對照實驗，才能有效地排除其它因素干擾結果的可能性。
設置對照組有4種方法：
(1)空白對照：即不給對照組做任何處理；例如，在「唾液澱粉酶催化澱粉」的實驗中，實驗組滴加了唾液澱粉酶液，而對照組只加了等量的蒸餾水，起空白對照。
(2)條件對照：這種對照方法是指不論實驗組還是對照組的對象都作不同條件的處理，目的是通過得出兩種相對立的結論，以驗證實驗結論的正確性。
(3)自身對照:指對照組和實驗組都在同一研究對象上進行，不再另外設置對照組；例如，「質壁分離與復原」實驗，自身對照簡便，但關鍵要看清楚實驗處理前後的現象及變化差異。
(4)相互對照:不單獨設置對照組，而是幾個實驗相互為對照。這種方法常用於等組實驗中。「植物向光性」實驗中，利用若干組燕麥胚芽鞘的不同條件處理的實驗組之間的對照，說明了生長素與植物生長彎曲的關系。

③ 設計實驗方案

寫實驗？1:實驗目的2：實驗原理3：實驗器材和原料4：實驗方法與步驟5：實驗結果與討論（注意事項）
做完實驗一般就按這樣的來寫報告，如果是設計實驗，就省去最後的結果討論。

④ 如何書寫實驗設計方案

場所工具，實驗材料，實驗目的（驗證或觀察什麼），理論依據（公式過定理或學說等），安全警示（123）、實驗要點（過程之重點），實驗過程（123）。

⑤ 實驗方案設計

一、 實驗內容

考慮不同庫水升降條件下,「浸泡—風干」循環作用對岩石試樣實驗, 對每一期試樣進行單軸或三軸實驗, 得出在不同水位升降條件下對岩體力學參數的影響規律, 及在不同「浸泡—風干」循環期次作用下力學參數劣化規律。

二、 試驗岩樣

試驗所用砂岩取自三峽庫區秭歸沙鎮溪鎮白水河滑坡, 為侏羅繫上沙溪廟組砂岩。在同一個岩層開出較大片的岩塊, 並在現場切割成小塊運回試驗室鑽心取樣。 根據《工程岩體試驗方法標准》(GB/T50266—99)、 《水利水電工程岩石試驗規程》(SL264—2001)以及國際岩石力學學會推薦標准, 同時滿足RMT-150C岩石力學試驗系統三軸試驗岩樣規格要求, 經過細心切磨製成尺寸為Φ50mm×100mm圓柱形試件。 試樣的精度嚴格滿足規范要求: 高度、 直徑偏差≤±0.3mm, 試件兩端面不平整度≤±0.05mm(圖5-1)。

岩石礦物鑒定結果為絹雲母中粒石英砂岩(圖5-2), 孔隙式鈣質膠結結構, 基質具微細鱗片變晶結構的中粒砂狀結構。 岩石由石英、 長石、 岩屑、 雲母等組成。 碎屑組分有燧石岩屑, 次角-次圓狀, 粒徑0.3mm, 佔10%; 石英碎屑, 次角-次圓狀, 均勻分布,粒徑0.3～0.5mm, 佔80%; 基質組分為絹雲母, 佔10%。

圖5-9 有壓岩石溶解儀的結構圖

圖5-10 水壓力室俯視圖

圖5-11 控制箱

YRK-1岩石溶解試驗儀為本試驗開發的一種模擬庫水壓及庫水升降條件下岩石溶解試驗儀, 下面將對該儀器進行詳細的介紹。

(1)一種模擬庫水壓力條件的儀器的研製

本實驗儀器為一種模擬庫水壓力狀態下水-岩作用的實驗裝置, 模擬蓄水後庫岸岩(土)體所受水壓力環境, 通過考慮不同水壓力及水位升降條件下的岩石-水作用的浸泡實驗, 研究庫水條件下的水-岩作用及力學損傷特徵。 為了達到上述目的, 本儀器製作由岩石溶解室(壓力室), 動、 靜水模擬控制系統, 壓力控制系統, 壓力感測帶等組成。

水壓力室: 主要由底座、 圓柱形水壓力室和蓋板組成, 底板與蓋板之間分布有八根加固螺栓, 通過密封墊圈將圓柱形水壓力室固定在底座和蓋板之間。水壓力室採用不銹鋼和有機玻璃製作, 以便承受較大壓力。

壓力控制系統: 由內部壓力傳導系統和外部壓力控制系統組成。在水壓力室底部安裝一個壓力感測帶與外部壓力控制系統相接, 該壓力感測帶與外部壓力控制系統相連; 外部壓力控制系統由供壓裝置和高精度壓力表以及壓力傳導管道組成, 通過高精度壓力表將15MP壓力轉變為0～1.4MP(量程范圍)的壓力傳遞到壓力感測帶(穩壓狀態), 通過壓力感測帶將壓力傳遞給水, 進而控制水壓力室中的水壓, 滿足實驗要求達到的壓力狀態。

動、 靜水模擬控制系統: 該系統由穩壓電源、 直流電機、 葉輪組成。 直流電機安裝在水壓力室的底板下部, 通過轉軸與水壓力室內部的葉輪相連。 可以模擬在動水狀態下岩石的溶解特徵, 也可以模擬在靜水狀態下岩石的溶解特徵; 同時, 通過控制直流電機轉速進一步模擬在不同動水狀態下岩石的溶解特徵。 與壓力控制系統組合可以進一步模擬在水庫庫水壓力狀態下(具有一定的流速情況下)的水-岩作用。 同時在水壓力室下部設置水樣採集口, 通過水樣分析研究岩石溶解特徵。

(2)岩石溶解儀操作步驟

a. 壓力室放置試樣。 首先將制備好的岩樣放入水壓力室內, 分層直立或橫卧擺放;蓋上蓋板並將加固螺栓擰緊, 固定好。

b. 壓力室充水。 通過進水管向水壓力室內注水, 注水期間將放氣螺絲打開, 將水壓力室內空氣排除, 直至水漫出注水管後, 封閉進水管, 擰緊放氣螺絲。

c. 控制壓力室水壓力。 連接外部壓力控制系統與內部壓力控制系統, 確認連接完成後, 將總控箱中的氣源壓力調節閥全部放開(擰至最松位置), 放氣閥放到「開」的位置。 緩慢旋轉氣源壓力調節閥, 按照實驗要求調節壓力, 並通過外部壓力系統通過壓力傳到裝置將壓力傳遞給水, 保證水-岩作用是在一定庫水條件下進行。

d. 取出試樣。 完成一個實驗周期之後(實驗流程要求), 獲取試樣之前, 首先關閉總氣源(氮氣瓶), 按照試驗流程調節閥慢慢將氣源壓力減小, 打開放氣閥以及放氣螺絲,使殘余氣體放出。 開放水樣採集口, 獲取足夠水樣供分析。 取出岩樣做相應分析。

(3)岩石溶解試驗儀的特點

該儀器製作的優點是: 結構簡單、 易操作、安全可靠, 可以模擬庫區岩體所處不同水壓力環境, 根據需要保持或調節水壓力狀態模擬庫水位升降; 設置動、 靜水模擬控制系統, 以模擬庫水擾動; 設置取水管道, 以便分析離子濃度的變化。

該儀器可以模擬在庫水升降條件及水壓力狀態下岩石所處的水環境, 為研究庫水條件下水-岩作用機理及力學特性而提供一套室內實驗平台。