Phân tích một số mô hình thí nghiệm thông dụng trong lâm nghiệp với sự trợ giúp của phần mềm spss và phần mềm r

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN VIT HNG Phân tích xử lý số liệu cho số mô hình thí nghiệm thông dụng lâm nghiệp với trợ giúp phần mềm SPSS phÇn mỊm R LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS TS NGUYỄN HẢI TUẤT Hà Nội - 2011 ĐẶT VẤN ĐỀ Ứng dụng cơng nghệ tin học đóng vai trị quan trọng nghiên cứu, quản lý tài nguyên thiên nhiên Thông qua phân tích, thống kê liệu phần mềm giúp hệ thống hóa sở liệu, đánh giá thí nghiệm, phân tích mối quan hệ phức tạp tự nhiên với nhân tố xã hội để tìm quy luật nhằm quản lý bền vững đưa phát Xử lý thống kê thông qua công nghệ tin học ngày phát triển bước dài, giúp cho người rút ngắn thời gian tính tốn, xử lý lượng lớn thơng tin có hiểu biết cách khách quan quy luật tự nhiên xã hội Chính vậy, việc sử dụng phần mềm công tác nghiên cứu khoa học, quản lý phân tích tất lĩnh vực nói chung ngành lâm nghiệp nói riêng điều khơng phải bàn cãi Do nhiều nguyên nhân khác nhau, việc áp dụng tiến tin học lâm nghiệp cịn có nhiều hạn chế, đặc biệt nghiên cứu phân tích thí nghiệm khoa học Có thể nhận thấy nghiên cứu có sử dụng đến biện pháp thí nghiệm lâm nghiệp thường tập trung chủ yếu vào nghiên cứu lâm sinh, giống trồng rừng thí nghiệm lĩnh vực thường có dung lượng mẫu, số liệu điều tra nghiên cứu cơng thức thí nghiệm đa dạng, có nghiên cứu sau thu thập xong số liệu sử dụng nhiều phần mềm khác để xử lý phân tích số liệu Vì lý mà việc xây dựng quy trình xử lý phân tích số liệu thí nghiệm trước thường rời rạc số công đoạn mà chưa phải tồn q trình Chính vậy, việc xây dựng quy trình xử lý phân tích số liệu phần mềm điều cần thiết Phân tích số liệu biểu đồ thường tiến hành phần mềm thông dụng SAS, SPSS, Stata, Statistica, S-Plus Đây phần mềm công ti phần mềm phát triển giới thiệu thị trường khoảng ba thập niên qua, trường đại học, trung tâm nghiên cứu cơng ti kĩ nghệ tồn giới sử dụng cho giảng dạy nghiên cứu Trong số phần mềm này, phần mềm sử dụng rộng rãi Việt Nam nói chung ngành, trường Lâm nghiệp nói riêng phần mềm SPSS.[17] Tuy nhiên, đứng khía cạnh quyền, để sử dụng phần mềm tuơng đối đắt tiền (có lên đến hàng trăm ngàn đơ-la năm), số trường đại học nước phát triển (và số nước phát triển) khơng có khả tài để sử dụng chúng cách lâu dài Do đó, nhà nghiên cứu thống kê giới hợp tác với để phát triển phần mềm mới, với chủ trương mã nguồn mở, cho tất thành viên ngành thống kê học toán học giới sử dụng cách thống hồn tồn miễn phí.[17] Phần mềm hồn tồn miễn phí nói tới phần mềm R Xuất phát từ lý trên, tơi tiến hành thực đề tài: “Phân tích xử lý số liệu cho số mơ hình thí nghiệm thơng dụng lâm nghiệp với trợ giúp phần mềm SPSS phần mềm R” làm luận văn tốt nghiệp Kết nghiên cứu đề tài giúp cho cơng tác xử lý, phân tích số liệu số mơ hình thí nghiệm thơng dụng lâm nghiệp rút ngắn có tính hoa học Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan nghiên cứu thí nghiệm lâm nghiệp Theo nghĩa rộng quan điểm triết học vật: “Thí nghiệm phần nghiệp sản xuất xã hội loài người, nhằm khám pháp quy luật khách quan giới vật chất với mục đích nắm vững bắt điều bí mật thiên nhiên phục vụ cho sống người” [1] Như biết, từ cổ xưa loài người phải kiếm ăn để sinh sống, đó, người phải biết lựa chọn, so sánh để tìm kiếm thức ăn Song từ mà họ tạo kho tàng kinh nghiệm quý báu thúc đẩy xã hội phát triển Khi xã hội tiến lên đòi hỏi người phải nắm bắt, vận dụng quy luật khách quan tự nhiên có hiệu Muốn làm điều cần phải có phương pháp từ phương pháp thí nghiệm đời [1] Nghiên cứu khoa học nói chung khoa học lâm nghiệp nói riêng hay cụ thể nghiên cứu khoa học lĩnh vực lâm học phụ thuộc mật thiết với điều kiện tự nhiên điều kiện kinh tế - xã hội, nên việc vận dụng phương pháp kết nghiên cứu nước giới có tính kế thừa, chọn lọc cho phù hợp với điều kiện cụ thể Việt Nam cần thiết Ngay phạm vi đất nước khơng thể có tính đồng điều kiện cụ thể cho thực nghiệm lâm nghiệp.Vậy nhiệm vụ nhà khoa học lâm nghiệp phải nghiên cứu, đề xuất biện pháp kỹ thuật thích hợp cho vùng nơi phụ trách nhằm khai thác bền vững, hiệu điều kiện Để có kết nghiên cứu khách quan cần phải có kiến thức tổng hợp: Tốn học, hóa học, thổ nhưỡng, khí tượng, sinh học tính sáng tạo đắn Trên thực tế có nhiều cách để phân loại thí nghiệm lâm nghiệp, phân loại dựa vào đặc điểm đối tượng thí nghiệm địa điểm tiến hành thí nghiệm Dựa vào đặc điểm đối tượng thí nghiệm chia thí nghiệm thành loại: + Thí nghiệm quan sát: ta đơn quan sát đối tượng thí nghiệm ghi lại liệu liên quan đến tính trạng quan tâm Chúng ta không tác động để can thiệp tồn đối tượng quan sát Trong loại thí nghiệm quan sát, đối tượng khơng thể bố trí ngẫu nhiên nghiệm thức.[2] + Thí nghiệm thực nghiệm: can thiệp vào nghiên cứu cách áp dụng công thức thí nghiệm khác cho nhóm đối tượng nghiên cứu Sau tiến hành quan sát ảnh hưởng cơng thức thí nghiệm lên đối tượng nghiên cứu Đối với loại thí nghiệm này, động vật bố trí cách ngẫu nhiên cơng thức thí nghiệm q trình thiết kế.[2] Dựa vào địa điểm tiến hành thí nghiệm, người ta chia thí nghiệm thành loại sau: Nhóm thí nghiệm nghiên cứu phịng Đây loại nghiên cứu mà thí nghiệm thực phịng thí nghiệm, điều kiện để thực thí nghiệm gồm loại dụng cụ như: hóa chất, máy móc phân tích, bình, hộp, khay đựng Nhóm thí nghiệm độc lập với điều kiện tự nhiên môi trường bên ngồi Cho nên kết từ thí nghiệm kiểm tra, điều khiển dụng cụ có độ xác cao Tuy nhiên, số liệu chưa áp dụng vào thực tế Bởi vì, mơi trường nghiên cứu khác mà thực địa có nhiều nhân tố sinh thái ảnh hưởng tới sinh vật (cây trồng) Hơn nữa, có nhiều nhân tố khó kiểm sốt cụ thể xác Nhóm thí nghiệm vườn ươm Các thí nghiệm thuộc nhóm phương pháp nghiên cứu có đối tượng nghiên cứu trồng gieo trồng bầu, túi, chậu vườn ươm, nhà lưới, nhà kính Về điều kiện nhóm trồng sống phần điều kiện tự nhiên, phần điều kiện nhân tạo Nhóm thí nghiệm bố trí thực địa Trong ngành nơng nghiệp phương pháp gọi nghiên cứu “đồng ruộng” Nhóm nghiên cứu bao gồm thí nghiệm mà trồng sống điều kiện tự nhiên Do đó, chịu chi phối nhiều nhân tố (gọi nhân tố sinh thái) từ môi trường bên ngồi, nhân tố là: Điều kiện thời tiết, đất đai, biện pháp kỹ thuật lâm sinh Loại thí nghiệm có ưu điểm là: - Số lượng cá thể lớn (dung lượng mẫu lớn) - Gần với điều kiện sản xuấtCũng qua kết thí nghiệm thực địa nhận định rõ thêm kết kết luận thí nghiệm phịng vàvườn ươm Những kết thí nghiệm thực địa coi sở xây dựng biện pháp kỹ thuật cho quy trình sản xuất thâm canh trồng, thí nghiệm giống, sản phẩm từ mơ hình thí nghiệm nguyên liệu cho thí nghiệm cải tiến giống khác nguyên liệu phục vụ cho sản xuất giống 1.2 Một số kiểu thiết kế thí nghiệm vận dụng mơ hình thí nghiệm lâm nghiệp 1.2.1 Thiết kế thí nghiệm theo kiểu ngẫu nhiên hồn tồn (CRD) Thiết kế thí nghiệm theo kiểu ngẫu nhiên có nghĩa nghiệm thức phân vào đơn vị thí nghiệm cách hồn tồn ngẫu nhiên, hay đơn vị thí nghiệm có hội giống để tiếp nhận nghiệm thức Thiết kế thí nghiệm theo kiểu hiệu trường hợp đơn vị thí nghiệm đồng ngược lại không hiệu đơn vị thí nghiệm khơng đồng Bao gồm thiết kế thí nghiệm ngẫu nhiên hồn tồn nhân tố thiết kế thí nghiệm ngẫu nhiên hồn tồn đa nhân tố Các nhân tố thí nghiệm có nhân tố định tính định lượng bao gồm hai Trong nhân tố thí nghiệm lại có nhiều mức nhân tố Thí nghiệm nhân tố cung cấp thơng tin ảnh hưởng nhân tố thí nghiệm Có thể hình dung thiết kế thí nghiệm theo kiểu ngẫu nhiên sau: Giả sử ta có a cơng thức thí nghiệm lặp lại r lần Như vậy, số đơn vị thí nghiệm n = a*r Trên đất ta phân thành n có kính thước sau bố trí cách ngẫu nhiên cho a công thức với r lần lặp Chẳng hạn a = công thức A, B, C, D lặp lại r = lần, số đơn vị thí nghiệm n = 4*5 = 20 ơ, bố trí sơ đồ sau: (D) (C) (B) (C) (A) (C) (D) (A) (B) 10 (C) 11 (B) 12 (C) 13 (B) 14 (D) 15 (A) 16 (A) 17 (B) 18 (D) 19 (D) 20 (A) Hình 1.1: Sơ đồ thí nghiệm theo kiểu ngẫu nhiên hồn tồn Trong sơ đồ trên, số thứ tự thí nghiệm đánh từ trái sang phải từ xuống Các cơng thức thí nghiệm A, B, C, D bố trí cách ngẫu nhiên phương pháp rút thăm bảng số ngẫu nhiên Trong thí nghiệm Lâm sinh, đại lượng quan sát ô thường đường kính chiều cao trung bình lơ trồng thí nghiệm Cũng có thí nghiệm nơng nghiệp, đại lượng quan sát sinh khối trồng Với kiểu thí nghiệm nhân tố thí nghiệm nhân tố phân tích phương sai ta hồn tồn áp dụng mơ hình phân tích phương sai nhân tố để phân tích ảnh hưởng cơng thức thí nghiệm nhân tố A.[11] Thiết kế thí nghiệm theo kiểu ngẫu nhiên hồn tồn tương đối phổ biến lâm nghiệp, kiểu thiết kế thường sử dụng mơ hình thí nghiệm có nhân tố xuất xứ trồng, mật độ trồng khác nhau, chế độ chăm sóc khác Đã có nhiều nghiên cứu lâm nghiệp sử dụng mơ hình thí nghiệm theo kiểu ngẫu nhiên hồn tồn Trong trình đánh giá kết khảo nghiệm xuất xứ Pinus caribeae Lang Hanh-Lâm Đồng Tác giả Bảo Huy bố trí thí nghiệm theo kiểu ngẫu nhiên để tiến hành phân tích Theo dự kiến có 10 xuất xứ P.caribeae trồng khảo nghiệm trạm thực nghiệm Lang Hanh năm 1991 Việc bố trí thí nghiệm ban đầu dự kiến tiến hành theo kiểu ngẫu nhiên đầy đủ RCB (Randomized Complete Blocks), bao gồm 10 công thức thị 10 xuất xứ lặp lại khối Nhưng trình triển khai trồng thực nghiệm, lại xuất xứ có xuất xứ lặp lại đủ lần, xuất xứ lặp lại lần [12] Trong nghiên cứu khảo nghiệm xuất xứ loài Tràm cho chất lượng tinh dầu cao Ba Vì - Hà Nội [9], tác giả Phạm Thị Thanh Hường tiến hành thí nghiệm nghiên cứu tình hình sinh trưởng xuất xứ Tràm chọn lọc trội Từ số liệu điều tra sinh trưởng xuất xứ tác giả sử dụng phần mềm SPSS để lựa chọn xuất xứ tốt từ dựa vào tiêu sinh trưởng độ tuổi chọn trội phục vụ công tác chọn giống Trong nghiên cứu tác giả không áp dụng biện pháp thống kê để chọn lọc trội mà sử dụng tiêu sinh trưởng để lựa chọn Điều làm cho kết nghiên cứu thiếu tính thuyết phục Nghiên cứu xuất xứ Mây nếp, tác giả Nguyễn Minh Thanh tiến hành trồng thử nghiệm xuất xứ mây nếp vùng sinh thái khác Từ thu thập xử lý số liệu đặc điểm sinh trưởng phát triển Mây nếp SPSS để tìm xuất xứ tốt cách so sánh sinh trưởng xuất xứ với hai khu vực nghiên cứu Hà Giang Hịa Bình Kết xử lý cho thấy xuất xứ Mây nếp từ Thái Bình xuất xứ tốt Ngồi ra, dựa vào tính xây dựng phương trình hồi quy tuyến tính nhiều lớp phần mềm SPSS, tác giả đưa phương pháp phân chia điều kiện lập địa thích hợp cho lồi Mây nếp khu vực nghiên cứu.[8] 1.2.2 Thiết kế thí nghiệm theo kiểu khối ngẫu nhiên đầy đủ (RCBD hay RCB) Trong ngành lâm nghiệp gặp trường hợp bố trí thí nghiệm hai nhân tố có lần quan sát tổ hợp cấp nhân tố Vì thí nghiệm thường khơng đủ thơng tin để đánh giá kết thí nghiệm Muốn tăng thêm lượng thông tin thường tổ hợp cấp hai nhân tố phải có nhiều lần lặp lại thí nghiệm Người ta gọi cách bố trí thí nghiệm theo phương pháp thiết kế thí nghiệm theo kiểu khối ngẫu nhiên đầy đủ Trong bố trí thí nghiệm theo kiểu này, nhân tố A cơng thức thí nghiệm cần theo dõi, nhân tố B khối Việc phân bố công thức thí nghiệm khối thường theo nguyên tắc ngẫu nhiên hay hệ thống Có thể mơ tả kiểu thiết kế khối ngẫu nhiên đầy đủ sơ đồ sau: Hình 1.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm theo kiểu khối ngẫu nhiên đầy đủ Trên hình 1.2: thí nghiệm khối ngẫu nhiên đầy đủ bố trí thành khối với nhân tố thí nghiệm A B đó: A1, A2, A3 mức thí nghiệm nhân tố A, B1, B2 mức thí nghiệm nhân tố B Thí nghiệm lặp lại lần khối Tùy theo yêu cầu mà thí nghiệm có nhiều khối hay nhiều lần lặp Xét chất, sơ đồ bố trí thí nghiệm theo kiểu khối ngẫu nhiên đầy đủ gần giống so với phương pháp bố trí thí nghiệm theo kiểu ngẫu nhiên hồn tồn Tuy nhiên, cơng thức thí nghiệm chia thành khối xắp xếp cách ngẫu nhiên[9,16] Điểm khác biệt hai kiểu là: kiểu thiết kế thí nghiệm ngẫu nhiên hồn tồn lần lặp không định phải đủ tất công thức thí nghiệm Chính mà lần lặp kiểu bố trí ngẫu nhiên hồn tồn xuất hai nhiều cơng thức thí nghiệm giống Đối với kiểu thiết kế thí nghiệm khối ngẫu nhiên đầy đủ u cầu khối cơng thức thí nghiệm phải xuất lần lần nhất.[1] Khi nghiên cứu xây dựng quy trình nhân giống Mây nếp phương pháp nuôi cấy Invitro tác giả Nguyễn Thị Mai Dương [5] tiến hành làm thí nghiệm lớn để xác định phương pháp quy trình nhân giống mây Tác giả phân tích so sánh mẫu thí nghiệm theo nội dung thí nghiệm: ảnh hưởng giá thể chế độ chiếu sáng đến tỉ lệ sống mây nếp in vitro vườn ươm, kỹ thuật kích thích tăng trưởng chồi điều kiện ni cấy in vitro Trong thí nghiệm tác giả sử dụng phần mềm SPSS so sánh lựa chọn cơng thức thí nghiệm phù hợp hiệu Tác giả Nguyễn Minh Thanh luận án tiến sĩ tiến hành nghiên cứu cơng thức trồng Mây nếp theo công thức trồng: cây/hố, cây/hố, cây/hố mức độ bón phân khác Tác giả bố trí thí nghiệm theo kiểu khối ngẫu nhiên đầy đủ Tuy nhiên, trình nghiên cứu, nhiều nguyên nhân khác nhau, tác giả chuyển cơng thức thí nghiệm hai nhân tố thành nhân tố nghiên cứu cơng thức trồng mà khơng nghiên cứu tới chế độ bón phân Cơng thức thí nghiệm cho kết quả: Mây nếp sinh trưởng tốt công thức trồng cây/hố.[8] 1.2.3 Thiết kế thí nghiệm theo kiểu vng la tinh Đây dạng thiết kế phục vụ cho phân tích phương sai nhân tố Trong trường hợp bố trí theo khối số cơng thức nhiều số khối phân tích người ta bỏ qua khác nên đất mà tiến hành làm thí nghiệm khác Trong trường hợp số khối ln ln số cơng thức thí nghiệm (số lần lặp lại số cơng thức thí nghiệm) ta gọi bố trí theo vng la tinh Chẳng hạn thí nghiệm bố trí theo sơ đồ sau: Khối Khối Khối Khối Khối Khối Khối (1) (2) (3) (4) (5) 6 6 Hình 1.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm theo kiểu vng la tinh (6) Ở sơ đồ ta có khối: (1), (2), (3), (4), (5), (6) nằm ngang mà khối chia làm ô Trên ô tiến hành cơng thức khác Vị trí thí nghiệm bố trí theo cách cho hàng cột khơng có trùng lặp cơng thức Để xác định sai số thí nghiệm phân tích người ta phải loại trừ biến động khối 94 KẾT LUẬN - TỒN TẠI - KHUYẾN NGHỊ Kết luận Có nhiều phương pháp phân tích xử lý số liệu, với khoa học đại trợ giúp máy tính người tổng hợp phân tích khối lượng số liệu khổng lồ cách đơn giản nhanh chóng Qua nghiên cứu phân tích xử lý số liệu phần mềm SPSS phần mềm R rút số kết luận sau: Cho dù sử dụng phần mềm SPSS hay R kết phân tích có Kết nghiên cứu cho thấy phần mềm SPSS có phương pháp xử lý lệnh có sẵn phần mềm, người sử dụng cần biết quy trình thực có kết Đây ưu điểm người có kiến thức chun mơn thống kê cịn hạn chế Khác với phần mềm SPSS, phần mềm R mã nguồn mở nên người sử dụng phải thành thạo máy tính, lập trình mà cịn phải thành thạo thống kê Kết xử lý R tỏ vượt trội, nhiên người sử dụng cảm thấy rườm rà thấy khó sử dụng - Qua thí nghiệm bố trí xây dựng mơ hình phân tích số liệu ta thấy rằng: chuyển phân tích phương sai từ cách sang cách khác nhằm phù hợp có mức độ xác Việc chuyển đổi mơ hình phân tích tn theo ngun tắc: Mơ hình phân tích nhiều nhân tố chuyển xuống phân tích thành mơ hình phân tích nhân tố - Việc xây dựng quy trình xử lý phân tích số liệu theo cách bố trí thí nghiệm đề tài thực thực tế cịn thực bản, việc thu thập số liệu phân tích cịn bị hạn chế có nhiều sai sót Chính vậy, q trình thực đề tài nhóm nghiên cứu xây dựng đề xuất cách xây dựng mơ hình thí nghiệm nhằm mục đích tăng mức độ tin kết nghiên cứu bố trí thí nghiệm cách người thực bớt nhiều công sức việc thực thu thập số liệu - Nhóm nghiên cứu tiến hành xây dựng quy trình xử lý số liệu cho mơ hình thí nghiệm kiểu ngẫu nhiên hồn tồn, khối ngẫu nhiên đầy đủ 95 kiểu thí nghiệm vng la tinh Các mơ hình thí nghiệm tiến hành phân tích quy trình nêu cần phải có điều kiện phải có phương sai mơ hình phải phân bố chuẩn - Nhóm nghiên cứu tiến hành đề xuất việc sử dụng mơ hình thí nghiệm phân tích số liệu cho trường hợp khác nhằm giúp cho người thực có lựa chọn trước bố trí mơ hình thí nghiệm - Kết đề tài sở cho việc sử dụng phần mềm SPSS để phân tích số liệu lâm nghiệp, ngồi dựa vào mà người thực xây dựng mơ hình thí nghiệm cách tốt hơn, xác việc thu thập số liệu thực cách Tồn Mặc dù cố gắng nhiên q trình thu thập số liệu phân tích nhóm nghiên cứu cịn có hạn chế sau: - Số liệu phân tích chưa thật điển hình - Chưa có nhiều ví dụ thực tế để phân tích xử lý - Trong q trình nghiên cứu nhóm nghiên cứu xây dựng quy trình cho mơ hình thí nghiệm có phương sai có phân bố chuẩn mà chưa đề cập sâu đến trường hợp khác - Mặc dù kết đề tài sở cho việc tính tốn xử lý số liệu cho mơ hình thí nghiệm nghiên cứu đề tài chưa nói rõ đề xuất cách cụ thể việc xây dựng mơ hình thí nghiệm thiết lập bảng biểu thu thập số liệu phù hợp Khuyến nghị - SPSS phần mềm đa có nhiều ứng dụng chưa biết hết cần phải có nhiều nghiên cứu để sử dụng phần mềm cách hiệu - Cần nghiên cứu thêm xây dựng quy trình xử lý số liệu cho loại mơ hình thí nghiệm khác ngồi mơ hình thí nghiệm nói TÀI LIỆU THAM KHẢO A Tài liệu tiếng việt Trần Quang Bảo (2008): Nghiên cứu đặc điểm sinh vật học, sinh thái học kỹ thuật gây trồng loài Cẩm lai vú (Dalbergia oliver Pierre) làm sở phục hồ phát triển loài Đăk Lăk Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học cấp Ngô Quang Đê (chủ biên), Nguyễn Xuân Quát, Nguyễn Hữu Vĩnh (2001): Trồng rừng Giáo trình trường Đại học lâm nghiệp Nguyễn Thị Mai Dương (2010): Nghiên cứu tạo mây nếp (Calamus tetradactylus Hance) phương pháp nuôi cấy in vitro, Luận văn thạc sỹ lâm nghiệp - trường Đại học Lâm nghiệp Nguyễn Đình Hiền (2007): Thiết kế thí nghiệm, giáo trình trường Đại học Nơng nghiệp Bảo Huy (2009): Tin học thống kê quản lý tài nguyên thiên nhiên, giáo trình sau đại học - Trường Đại học Tây nguyên Nxb Nông nghiệp Nguyễn Thị Thanh Hường (2008): Khảo nghiệm xuất xứ, chọn giống nhân giống tràm có hàm lượng chất lượng tinh dầu cao Ba Vì-Hà Nội, Luận văn thạc sỹ - trường Đại học lâm nghiệp Nguyễn Thị Lan (chủ biên), Phạm Tiến Dũng (2005): Giáo trình phương pháp thí nghiệm Tài liệu giảng dạy Trường Đại học Nông nghiệp I Nguyễn Minh Thanh, Phạm Quang Chung, Phạm Văn Điển (2009), “Sử dụng kỹ thuật RAPD nghiên cứu đa dạng di truyền số xuất xứ lồi Mây nếp (Calamus tetradactylus Hance)”, Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển nông thôn, (số 10/2009), trang 112 - 115 Nguyễn Minh Thanh (2010): Nghiên cứu sở khoa học trồng thâm canh Mây nếp (Calamus tetradactylus Hance) tán rừng số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam, Luận văn tiến sĩ nơng nghiệp - trường Đại học Lâm nghiệp 10 Nguyễn Văn Tuấn: Ý nghĩa trị số P (P-Value) nghiên cứu khoa học http://www.ykhoanet.com/ 11 Nguyễn Hải Tuất (2006): Phân tích thống kê lâm nghiệp Giáo trình đại học sau đại học - trường Đại học Lâm nghiệp, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội 12 Nguyễn Hải Tuất, Ngô Kim Khơi (2009): Thống kê sinh học, giáo trình giảng dạy - Đại học Lâm nghiệp, Nxb Nông nghiệp 13 Hoàng Trọng (chủ biên), Chu Nguyễn Mộng Ngọc (2008): Thống kê ứng dụng kinh tế xã hội, Nxb Thống kê, Hà Nội 14 Hoàng Trọng (chủ biên), Chu Nguyễn Mộng Ngọc (2008): Phân tích liệu nghiên cứu với Spss, Nxb Hồng Đức 15 Vũ Thị Thuần cộng (2010): Nghiên cứu trồng khảo nghiệm loài Hoàng liên mộc nhập nội số tỉnh miền núi phía Bắc - Việt Nam, Đề tài khoa học cấp sở 16 Nguyễn Thị Thùy (2010): Nghiên cứu xây dựng quy trình xử lý số liệu SPSS để lập biểu thể tích thân đứng cho rừng trồng, áp dụng cho loài Keo tai tượng (Acacia mangium) số tỉnh vùng trung tâm Bắc Bộ, Việt Nam Luận văn Thạc sỹ - Trường Đại học Lâm nghiệp B Tài liệu tiếng anh 17 Aczel, D Amir (1993): Complete Business Statistics 18 Arsham, Hossein (2004): Statistical Data Analysis: Prove it with Data, Manchester Metropolitian University 19 Mason, Gunst (2007), Statistical Design and Analysis of Experiments i LỜI CẢM ƠN Luận văn hồn thành theo chương trình đào tạo thạc sỹ Lâm sinh khóa 17 Trường Đại học Lâm nghiệp, giai đoạn 2009 - 2011 Trong q trình thực hồn thành luận văn, tơi nhận quan tâm, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi Ban giám hiệu Trường Đại học Lâm nghiệp, Ban chủ nhiệm khoa Sau Đại học, Viện Sinh thái rừng Môi trường - Trường Đại học Lâm nghệp Nhân dịp này, xin cảm ơn giúp đỡ q báu Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS TS Nguyễn Hải Tuất, người tận tình hướng dẫn, bảo hướng dẫn tơi q trình thực tập hồn thành luận văn Để thu thập số liệu thực nghiệm cho luận văn, nhận giúp đỡ có hiệu cán nhân viên Viện Sinh thái rừng Môi trường, công nhân kỹ thuật vườn ươm trường Đại học Lâm nghiệp Nhân dịp này, xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình Xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, tất bạn bè, đồng nghiệp giúp đỡ, động viên tơi hồn thành luận văn Tuy có nhiều cố gắng, song thời gian, trình độ kinh nghiệm cịn hạn chế nên luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót định Tơi mong nhận góp ý, bổ sung, thầy cô giáo bạn đồng nghiệp để luận văn hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn ! Xuân Mai, ngày 12 tháng năm 2011 Tác giả Nguyễn Việt Hưng ii MỤC LỤC Trang phụ bìa Trang Lời cảm ơn i Mục lục ii Danh mục chữ viết tắt vi Danh mục bảng vii Danh mục hình viii ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan nghiên cứu thí nghiệm lâm nghiệp 1.2 Một số kiểu thiết kế thí nghiệm vận dụng mơ hình thí nghiệm lâm nghiệp 1.2.1 Thiết kế thí nghiệm theo kiểu ngẫu nhiên hồn tồn (CRD) 1.2.2 Thiết kế thí nghiệm theo kiểu khối ngẫu nhiên đầy đủ (RCBD hay RCB) 1.2.3 Thiết kế thí nghiệm theo kiểu vng la tinh 1.2.4 Một số kiểu thí nghiệm khác 10 1.3 Tổng quan ứng dụng phần mềm thống kê SPSS R 13 1.3.1 Ứng dụng phần mềm SPSS 13 1.3.2 Ứng dụng phần mềm R 16 1.4 Thảo luận tổng quan vấn đề nghiên cứu 19 CHƯƠNG 2: MỤC TIÊU, GIỚI HẠN, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 21 2.1.1 Mục tiêu chung 21 2.1.2 Mục tiêu cụ thể 21 2.2 Phạm vi giới hạn đề tài 21 2.2.1 Đối tượng nghiên cứu 21 2.2.2 Giới hạn mơ hình nghiên cứu 21 2.3 Nội dung nghiên cứu 21 2.4 Phương pháp nghiên cứu 22 iii 2.4.1 Quan điểm phương pháp luận 22 2.4.2 Phương pháp thu thập số liệu 22 2.4.2.1 Thu thập số liệu phục vụ tính tốn 22 2.4.2.2 Nội nghiệp 22 2.4.3 Phương pháp phân tích số liệu 23 2.4.3.1 Phân tích số liệu cho mơ hình thí nghiệm ngẫu nhiên hồn tồn 23 2.4.3.2 Phân tích số liệu cho mơ hình thí nghiệm kiểu khối ngẫu nhiên đầy đủ 24 2.4.3.2 Phân tích số liệu cho mơ hình thí nghiệm vng la tinh 27 CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN, XÂY DỰNG THÍ NGHIỆM VÀ THU THẬP SỐ LIỆU 29 3.1 Phương pháp lựa chọn số liệu phân tích xây dựng thí nghiệm 29 3.2 Kết lựa chọn xây dựng MHTN thu thập số liệu 31 3.2.1 Lựa chọn mơ hình thí nghiệm ngẫu nhiên hoàn toàn 31 3.2.2 Xây dựng mơ hình thí nghiệm theo kiểu khối ngẫu nhiên đầy đủ 33 3.2.3 Xây dựng mô hình thí nghiệm theo kiểu vng la tinh 36 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 38 4.1 Xây dựng quy trình sàng lọc xử lý số liệu trước đưa vào phân tích 38 4.1.1 Lựa chọn quy trình sàng lọc số liệu 38 4.1.1.1 Các phương pháp sàng lọc số liệu SPSS 38 4.1.1.2 Các để xây dựng quy trình sàng lọc số liệu 39 4.1.2 Xây dựng quy trình xác định outlier SPSS R 42 4.1.3 Áp dụng quy trình xác định cực trị cho mơ hình thí nghiệm 45 4.1.3.1 Kết thống kê mơ tả số liệu mơ hình trồng Mây nếp theo phương pháp ngẫu nhiên hoàn toàn 45 4.1.3.2 Kết thống kê mô tả số liệu mơ hình trồng Muồng hoa vàng theo phương pháp khối ngẫu nhiên đầy đủ 48 4.1.3.3 Kết thống kê mơ tả số liệu mơ hình trồng Muồng hồng yến theo phương pháp ô vuông la tinh 50 4.1.4 Loại bỏ số liệu ngoại lai 52 4.1.5 Tính đặc trưng mẫu mơ hình thí nghiệm 53 iv 4.1.5.1 Kết tính cho mơ hình thí nghiệm Mây nếp theo kiểu ngẫu nhiên hoàn toàn 55 4.1.5.2 Kết tính cho mơ hình thí nghiêm Muồng hoa vàng theo kiểu khối ngẫu nhiên đầy đủ 56 4.1.5.3 Kết tính cho mơ hình thí nghiêm theo kiểu ô vuông la tinh 57 4.2 Quy trình xử lý phân tích số liệu cho MHTN ngẫu nhiên hoàn toàn 59 4.2.1 Phân tích thí nghiệm 59 4.2.2 Quy trình phân tích phương sai nhân tố cho MHTN ngẫu nhiên hoàn toàn 64 4.2.2.1 Phân tích phương sai nhân tố phần mềm SPSS 64 4.2.2.2 Phân tích phương sai nhân tố với R 68 4.2.3 Nhận dạng thí nghiệm tương đương 69 4.2.4 Chuyển đổi mơ hình phân tích khơng đáp ứng u cầu 70 4.3 Quy trình xử lý phân tích số liệu cho MHTN khối ngẫu nhiên đầy đủ 72 4.3.1 Phân tích thí nghiệm 72 4.2.2 Quy trình phân tích xử lý số liệu cho kiểu thí nghiệm khối ngẫu nhiên đầy đủ 75 4.2.2.1 Phân tích phương sai hai nhân tố với SPSS 75 4.2.2.1 Phân tích phương sai hai nhân tố với R 81 4.3.2 Nhận dạng mơ hình tương đương 82 4.3.3 Chuyển đổi mơ hình phân tích 82 4.4 Quy trình xử lý phân tích số liệu cho kiểu thí nghiệm vng la tinh 83 4.4.1 Phân tích thí nghiệm 83 4.4.2 Sắp xếp số liệu mã hóa tạo biến hình 84 4.4.3 Quy trình xử lý phân tích số liệu 84 4.4.3.1 Phân tích xử lý số liệu SPSS 84 4.4.3.2 Phân tích phần mềm R 88 4.4.4 Chuyển đổi mơ hình phân tích 89 v 4.5 Đánh giá phương pháp bố trí thí nghiệm thí nghiệm điều kiện áp dụng 89 4.5.1 Ưu nhược điểm phương pháp bố trí thí nghiệm 89 4.5.2 Phương pháp xây dựng mơ hình thí nghiệm 92 4.5.2.1 Mơ hình thí nghiệm ngẫu nhiên hồn tồn 92 4.5.2.2 Mơ hình thí nghiệm khối ngẫu nhiên đầy đủ 92 4.5.2.3 Mơ hình thí nghiệm vng la tinh 93 KẾT LUẬN - TỒN TẠI - KHUYẾN NGHỊ 94 Kết luận 94 Tồn 95 Khuyến nghị 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ BIỂU vi DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt CNTT CRD CT CTTN D1.3 Hvn LS MHTN OTC Outlier Plot QT RCB RCBD SPD SPSS IQR Ý nghĩa Công nghệ thông tin Complete Radom Design Công thức Cơng thức thí nghiệm Đường kính ngang ngực Chiều cao vút Latin Square Mơ hình thí nghiệm Ơ tiêu chuẩn Dãy số ngồi cực trị Đơn vị thí nghiệm Quy trình RadomComplete Block RadomComplete Block Design Split Plot Desgin Statistical Package for the Social Sciences interquartile range - Khoảng tứ phân vị vii DANH MỤC CÁC BẢNG TT TÊN BẢNG Trang Bảng 2.1: Phân tích phương sai nhân tố theo kiểu thí nghiệm ngẫu nhiên hồn tồn 24 Bảng 2.2: Phân tích phương sai theo kiểu thí nghiệm khối ngẫu nhiên đầy đủ áp dụng cho nhân tố thí nghiệm 25 Bảng 2.3: Phân tích phương sai theo kiểu thí nghiệm khối ngẫu nhiên đầy đủ áp dụng cho nhân tố thí nghiệm 27 Bảng 2.4: Phân tích phương sai ba nhân tố theo kiểu thí nghiệm ô vuông la tinh 28 Bảng 3.1: Sơ đồ bố trí thí nghiệm theo kiểu vng la tinh 37 Bảng 4.1: Số liệu thứ tự mẫu ngoại lai cần loại bỏ thí nghiệm 53 Bảng 4.2: Đặc trưng mẫu chiều cao cho MHTN Mây nếp 55 Bảng 4.3: Một số đặc trưng mẫu chiều cao cho MHTN Muồng hoa vàng 56 Bảng 4.4: Đặc trưng mẫu chiều cao cho MHTN Muồng hoàng yến 57 Bảng 4.5: Giá trị trung bình plot 63 Bảng 4.6: Xắp xếp số liệu đưa vào phân tích phương sai 64 Bảng 4.7: Các đặc trưng mẫu mô hình nghiên cứu 66 Bảng 4.8: Test of Homogeneity of Variances 66 Bảng 4.9: Bảng phân tích phương sai cho thí nghiệm nhân tố phần mềm SPSS 67 Bảng 4.10: Phân tích trung bình cấp thí nghiệm 67 Bảng 4.11: Bảng xếp số liệu thí nghiệm khối ngẫu nhiên đầy đủ 73 Bảng 4.12: Xắp xếp số liệu đưa vào phân tích phương sai 74 Bảng 4.13: Bảng số liệu sau gộp nhân tố thí nghiệm 79 Bảng 4.14: Kết phân tích phương sai hai nhân tố phần mềm R 81 Bảng 4.15: Số liệu thí nghiệm 85 Bảng 4.16: Sắp xếp số liệu chuẩn bị phân tích 85 Bảng 4.17: Kết phân tích phương sai ba nhân tố phần mềm R 88 viii DANH MỤC HÌNH TT TÊN HÌNH Trang Hình 1.1: Sơ đồ thí nghiệm theo kiểu ngẫu nhiên hồn tồn Hình 1.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm theo kiểu khối ngẫu nhiên đầy đủ Hình 1.3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm theo kiểu vng la tinh Hình 1.4: Sơ đồ bố trí thí nghiệm kiểu ơ phụ 10 Hình 1.5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm kiểu thí nghiệm lưới vng la tinh 12 Hình 1.6: Sơ đồ bố trí thí nghiệm theo kiểu chia khối ngẫu nhiên 13 Hình 3.1: Các bước lựa chọn xây dựng mơ hình phục vụ thu thập số liệu 30 Hình 3.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm che sáng Mây nếp 32 Hình 3.3: Sơ đồ thí nghiệm khối ngẫu nhiên đầy đủ (3 khối) 35 Hình 4.1: Hộp thoại Explore 42 Hình 4.2: Hộp thoại Statistics 43 Hình 4.3: Các biến cần loại bỏ MHTN ngẫu nhiên hồn tồn 47 Hình 4.4: Các biến cần loại bỏ mơ hình thí nghiệm khối ngẫu nhiên đầy đủ 49 Hình 4.5: Các biến cần loại bỏ mơ hình thí nghiệm vng la tinh 51 Hình 4.6: Hộp thoại select cases 52 Hình 4.7: Hộp thoại if condition is satisfied 53 Hình 4.8 Cửa số lệnh Friequencies 54 Hình 4.9 Cửa số lệnh Friequencies Statistics (lệnh thống kê) 54 Hình 4.10 Cửa số lệnh Friequencies Chart (lệnh vẽ biểu đồ) 55 Hình 4.11: Phân bố chiều cao Mây nếp mơ hình thí nghiệm 56 Hình 4.12: Phân bố chiều cao mơ hình nghiệm 57 Hình 4.13: Phân bố chiều cao theo mơ hình thí nghiệm vng la tinh 58 Hình 4.14: Bảng hộp thoại Basic Tables 63 Hình 4.15: Hộp thoại One way Anova 65 Hình 4.16: Hộp thoại Post Hoc multiple comparisions 65 Hình 4.17: Hộp thoại Options củaOne way Anova 65 Hình 4.18: Hộp thoại Multivariate 72 ix Hình 4.19: Hộp thoại Model thủ tục Multivariate 72 Hình 4.20: Hộp thoại Univariate 76 Hình 4.21: Hộp thoại Model Univariate 76 Hình 4.22: Hộp thoại Post Hoc Univariate 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO A Tài liệu tiếng việt Trần Quang Bảo (2008): Nghiên cứu đặc điểm sinh vật học, sinh thái học kỹ thuật gây trồng loài Cẩm lai vú (Dalbergia oliver Pierre) làm sở phục hồ phát triển loài Đăk Lăk Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học cấp Ngô Quang Đê (chủ biên), Nguyễn Xuân Quát, Nguyễn Hữu Vĩnh (2001): Trồng rừng Giáo trình trường Đại học lâm nghiệp Nguyễn Thị Mai Dương (2010): Nghiên cứu tạo mây nếp (Calamus tetradactylus Hance) phương pháp nuôi cấy in vitro, Luận văn thạc sỹ lâm nghiệp - trường Đại học Lâm nghiệp Nguyễn Đình Hiền (2007): Thiết kế thí nghiệm, giáo trình trường Đại học Nơng nghiệp Bảo Huy (2009): Tin học thống kê quản lý tài nguyên thiên nhiên, giáo trình sau đại học - Trường Đại học Tây nguyên Nxb Nông nghiệp Nguyễn Thị Thanh Hường (2008): Khảo nghiệm xuất xứ, chọn giống nhân giống tràm có hàm lượng chất lượng tinh dầu cao Ba Vì-Hà Nội, Luận văn thạc sỹ - trường Đại học lâm nghiệp Nguyễn Thị Lan (chủ biên), Phạm Tiến Dũng (2005): Giáo trình phương pháp thí nghiệm Tài liệu giảng dạy Trường Đại học Nông nghiệp I Nguyễn Minh Thanh, Phạm Quang Chung, Phạm Văn Điển (2009), “Sử dụng kỹ thuật RAPD nghiên cứu đa dạng di truyền số xuất xứ loài Mây nếp (Calamus tetradactylus Hance)”, Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển nông thôn, (số 10/2009), trang 112 - 115 Nguyễn Minh Thanh (2010): Nghiên cứu sở khoa học trồng thâm canh Mây nếp (Calamus tetradactylus Hance) tán rừng số tỉnh miền núi phía Bắc Việt Nam, Luận văn tiến sĩ nông nghiệp - trường Đại học Lâm nghiệp 10 Nguyễn Văn Tuấn: Ý nghĩa trị số P (P-Value) nghiên cứu khoa học http://www.ykhoanet.com/ 11 Nguyễn Hải Tuất (2006): Phân tích thống kê lâm nghiệp Giáo trình đại học sau đại học - trường Đại học Lâm nghiệp, Nxb Nông nghiệp, Hà Nội 12 Nguyễn Hải Tuất, Ngô Kim Khôi (2009): Thống kê sinh học, giáo trình giảng dạy - Đại học Lâm nghiệp, Nxb Nơng nghiệp 13 Hồng Trọng (chủ biên), Chu Nguyễn Mộng Ngọc (2008): Thống kê ứng dụng kinh tế xã hội, Nxb Thống kê, Hà Nội 14 Hoàng Trọng (chủ biên), Chu Nguyễn Mộng Ngọc (2008): Phân tích liệu nghiên cứu với Spss, Nxb Hồng Đức 15 Vũ Thị Thuần cộng (2010): Nghiên cứu trồng khảo nghiệm loài Hoàng liên mộc nhập nội số tỉnh miền núi phía Bắc - Việt Nam, Đề tài khoa học cấp sở 16 Nguyễn Thị Thùy (2010): Nghiên cứu xây dựng quy trình xử lý số liệu SPSS để lập biểu thể tích thân đứng cho rừng trồng, áp dụng cho loài Keo tai tượng (Acacia mangium) số tỉnh vùng trung tâm Bắc Bộ, Việt Nam Luận văn Thạc sỹ - Trường Đại học Lâm nghiệp B Tài liệu tiếng anh 17 Aczel, D Amir (1993): Complete Business Statistics 18 Arsham, Hossein (2004): Statistical Data Analysis: Prove it with Data, Manchester Metropolitian University 19 Mason, Gunst (2007), Statistical Design and Analysis of Experiments ... phần mềm R Xuất phát từ lý trên, tiến hành thực đề tài: ? ?Phân tích xử lý số liệu cho số mơ hình thí nghiệm thơng dụng lâm nghiệp với trợ giúp phần mềm SPSS phần mềm R? ?? làm luận văn tốt nghiệp. .. hình thí nghiệm Bố trí thí Bố trí thí Bố trí thí Bố trí thí nghiệm nghiệm hai nghiệm ba nghiệm nhiều nhân tố nhân tố nhân tố nhân tố Bố trí thí Bố trí thí Bố trí thí nghiệm theo nghiệm theo nghiệm. .. cho phân tích xử lý số liệu thí nghiệm ta thấy việc bố trí thí nghiệm quan trọng bố trí thí nghiệm định hướng phân tích xử lý số liệu ảnh hưởng trực tiếp độ tin cậy q trình phân tích số liệu thí