二、某育種學者擬藉自然感病法（natural infection）比較 10 個具有高產潛力的稉稻品系 對「稻熱病」之耐病性。他由過去的經驗已知擬供其檢定稻熱病耐病性的試驗田 之土壤肥力有明顯的南北向梯差，若在此試驗田上栽種一個對稻熱病有強感性的 稉稻品種，稻株之罹病程度會呈現明顯的空間變異（spatial variation），而其變化 漫無規則。請問該學者應如何設計其田間試驗？又其試驗數據應如何分析才能獲致 可靠的結果？（25 分）

⑴請寫出本研究之虛無假說（H0, null hypothesis）與對立假說（H1, alternative hypothesis）；並由此統計假說測驗（statistical hypothesis testing）可能發生的 錯誤之類型，說明本研究之潛在真相（underlying truth）與試驗完成後所獲致之 結論間的相互關係。（15 分）

⑵若該場之研究人員由經驗得知在其試驗田上之落花生小區產量（kg/plot）的試驗 誤差變方（variance of experimental error）約為 σe2 = 1.2 ；而他希望： 2 1兩品種之平均產量若無具體差異，則結論錯誤之機率不得高於 0.05。 2兩品種之平均產量的差距若在 2.5（kg/plot）以上，則獲致正確結論的機率不 得低於 0.95。 請估算本試驗中兩品種各應重複多少次（小區），才能達到期望的精密度。（10 分） 註： Z ( 0.950) = 1.645，  Z (0.975) = 1.960 ， Z (0.990) = 2.326， Z (0.995) = 2.576 。 

三、有一學者擬比較三種配方不同的飼料對天竺鼠之生長速率的影響。他將 36 隻購自 某實驗動物中心的純系天竺鼠分置於九個鼠籠中，每籠四隻天竺鼠；再隨機地以各 種配方的飼料餵飼其中的三籠天竺鼠。試驗開始前，先測量每一隻天竺鼠的體重 （W0）；飼養 30 日後，再測量每一隻天竺鼠的體重（W30），據以計算每一隻天竺 鼠的生長速率： R = (W30 − W0 )/30(g.day −1 ) 。現在，若以 R ijk (i =1, 2,3; j =1, 2,3; k =1, 2,3, 4) 代表 接受第i種配方飼料餵飼的第j個鼠籠內之第k隻天竺鼠的生長速率，請寫出這筆數據 進 行 變 方 分 析 時 的 各 項 變 異 原 因 （ sources of variation ） 、 自 由 度 （ degrees of freedom）、平方和（sum of squares）之計算式，以及測驗處理效應的統計數 （statistic for testing treatment effects）。（25 分）

四、某改良場擬探討四個毛豆品種對氮肥與鉀肥施用量之反應。試驗時，氮肥設 40、80、 120（Kg/ha）三個試級，鉀肥設 30、60、90（Kg/ha）三個試級；種植時，採人工 播種；各處理組合擬重複四次。已知其試驗田之土壤肥力雖不均質，但並無明顯的 方向性梯差，呈現一種類似皮膚出疹狀的異質性（spotty heterogeneity）。請根據上 述資訊為本項研究設計一個適當的田間布置，並請寫出試驗數據變方分析表中的各 項變因與自由度。（25 分） 

(二)如果研究者希望在此基礎上增加第三個因素 C（溫度：低溫 vs 高溫） ， 請敘述如何設計一個具有兩個區組的三因素析因設計，並具體說明處 理總數、小區數量和模型結構。

 (一)試述此一統計結果，對於實驗的說明與解釋，可進一步說明本實驗的結論為何？利用下列平均數，估計 A 和 B 的主效果和交互效應。 

三、一位研究人員採用完全隨機設計（CRD）進行了一項農業試驗，研究施 肥量（X）與水稻產量（Y）之間的關係。試驗中，5 個施肥水準被隨機分配到 15 個小區（每個小區 3 個重複） 。下表顯示了統計軟體的輸出結果總結： 試述在完全隨機設計（CRD）的背景下，解釋變異數分析表（ANOVA） 中的結果，迴歸方程式 Ŷ = 4.25 + 0.95X 。截距和斜率分別代表什麼？計算 X 和 Y 之間的相關係數 r，並解釋其含義。描述此統計結果如何使用 變異數分析和 p 值來判斷施肥水準是否對產量有顯著影響。在田間試驗 中完全隨機設計中可能出現的迴歸假設違反情況，以及殘差分析如何偵測出這種違反情況。 

二、實驗設計是農業和生物學研究的基礎。它確保從實驗中收集的數據能夠 被客觀地解釋，從而最大限度地減少偏差和隨機誤差。 試述農業研究中實驗設計的主要任務，說明實驗設計如何幫助區分處理 效應和隨機變異。描述並比較以下二種農業田間試驗中常用的基本設 計：完全隨機設計（CRD）、隨機完全區組設計（RCBD），對於每種設 計，請指出其佈局特徵（處理數量、重複次數和區組結構） 。最適合使用 該設計的具體情況或田間條件。詳細說明實驗設計中的重複、隨機化和 局部控制（區組）其在實驗設計中的重要性。舉例說明這些原則如何減 少實驗誤差。（25 分）

一、一位研究人員想要比較四種肥料配方（F1–F4）對甜瓜產量（kg/小區） 的影響。試驗田呈現兩個顯著且相互垂直的梯度：灌溉渠間距（行區組 因子，4 個階層：I1–I4）和土壤質地帶（列區組因子，4 個階層：C1–C4） 。 為了控制這兩個梯度，研究人員採用 4×4 拉丁方設計，每個單元格代表 一個小區，最終得到以下隨機佈局和產量（括號內為處理及產量） ： 假設拉丁方設計符合標準條件（行/列效應可加；處理、行、列之間無交 互作用）。試建立變異數分析表，以檢驗肥料處理效應（顯著水準 α = 0.05 ） 。表格應包含行（I） 、列（C） 、處理（F） 、誤差和總計的來源、 自由度（df） 、平方和（SS） 、均方（MS）和 F 值。如果處理效應顯著， 則在顯著水準 α = 0.05 下進行 Fisher’s LSD 檢驗，以比較不同肥料處理的平均值。報告合併均方誤差（MSE）、LSD 值以及那些肥料處理的平 均值有差異。

(二)如果以農藥行家數為自變數（independent variable, X），稻熱病發生平均等級為依變數（dependent variable, Y） ，請問其回歸方程式為何，並請闡述其係數內容。

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