09/11/09 Pilar Castro, Dpto. Ecología
Tema 3. El método científico II
Tema 3El método científico II. Diseño de
experimentos
1. Diseño de un experimento2. Variables dependientes/ independientes3. Variables cuantitativas/cualitativas4. Experimentos con más de un factor5. La unidad experimental6. Distribución de las unidades en el espacio7. Replicación8. Bibliografía
1
09/11/09 Pilar Castro, Dpto. Ecología
Tema 3. El método científico II
1. Diseño de un experimento
2
• Variables implicadas• Qué tratamientos aplicamos• Cuál es la unidad experimental• Cuántas réplicas de la unidad experimental ponemos
en cada tratamiento• Cómo se distribuyen las unidades en el espacio
¿Qué efecto del tipo de fertilizante utilizado en un vivero forestal sobre la altura de plántulas de encina?
09/11/09 Pilar Castro, Dpto. Ecología
Tema 3. El método científico II
2. Variables dependientes/independientes
Respuesta = Constante + Tratamiento + Error
Altura de plántulas de encina
Altura media de la especie (factor genético)
Efecto del fertilizante sobre la altura de las encinas
¿Qué efecto del tipo de fertilizante utilizado en un vivero forestal sobre la altura de plántulas de encina?
var. depend. var. independ.= FACTOR
Variabilidad en la respuesta no explicada por el tratamiento
09/11/09 Pilar Castro, Dpto. Ecología
Tema 3. El método científico II
• Cuantitativa / cualitativa
ALTURA PLANTA
ÁREA FOLIAR
PESO CORPORAL
pH SUELO
[NO3-] SUELO
.....
COLOR FLORES
PRESENCIA /AUSENCIA
SEXO
VIVO / MUERTO
.....
3. Variables cuantitativas/cualitativas
09/11/09 Pilar Castro, Dpto. Ecología
Tema 3. El método científico II
X = concentración de N que aplico a un cultivo (mg/g)Y = cosecha que obtengo (g/m2)
¿QUÉ TIPO DE VARIABLES SON?
N (mg/g)
Cos
echa
(g m
-2) y = a+bx
NO SIFertilización
Cos
echa
(g m
-2)
3. Variables cuantitativas/cualitativas
09/11/09 Pilar Castro, Dpto. Ecología
Tema 3. El método científico II
TEMPERATURA
HUMEDAD DEL SUELO
RADIACIÓN SOLAR
FERTILIZACIÓN
FUMIGACIÓN
5, 10, 15, 20, 25, 30ºC
25, 30, 35, 40% C.C.
100, 90, 80, 70, 50%
0, 5, 25, 100, 200 mg N
10, 20ºC
25, 40% C.C.
100, 50% luz incidente
0, 100 mg N
si / no
3. Variables cuantitativas/cualitativas
09/11/09 Pilar Castro, Dpto. Ecología
Tema 3. El método científico II
Tª = 10ºC
Tª = 20 ºC
12014
...20...
0204
1203
1202
0201
11014
...10...
1105
0104
1103
0102
0101
Germ(S/N)
TªSemilla
3. Variables cuantitativas/cualitativas
09/11/09 Pilar Castro, Dpto. Ecología
Tema 3. El método científico II
Tª = 10ºC
Tª = 20 ºC
62206
59205
31204
42203
38202
50201
23107
8106
20105
16104
10103
12202
15101
Germ(%)
TªBande-ja
3. Variables cuantitativas/cualitativas
09/11/09 Pilar Castro, Dpto. Ecología
Tema 3. El método científico II
4. Experimentos con más de un factor
1. HUMEDAD DEL SUELO
2. RADIACIÓN SOLAR
% Germinación de semillas de Fraxinusangustifolia
Factores Var. dep.
?
Si tengo tres niveles de humedad y tres de radiación
¿Cuántos tratamientos tengo que poner?
09/11/09 Pilar Castro, Dpto. Ecología
Tema 3. El método científico II
Experimento con dos factores independientes
Luz alta
Luz media
Luz baja
Riego alto
Riego medio
Riegobajo
Riego cte
Luz cte
4. Experimentos con más de un factor
09/11/09 Pilar Castro, Dpto. Ecología
Tema 3. El método científico II
Experimento con dos factores cruzados
Alto
Medio
Bajo
Rie
go
Alta Media Baja
Luz
4. Experimentos con más de un factor
09/11/09 Pilar Castro, Dpto. Ecología
Tema 3. El método científico II
INTERACCIONES ENTRE FACTORES
A M Bluz
% g
erm
inac
ión
R. altoR. medioR.bajo
A M Bluz
R. medioR. alto R.bajo
HAY INTERACCIÓNNO HAY INTERACCIÓN
4. Experimentos con más de un factor
09/11/09 Pilar Castro, Dpto. Ecología
Tema 3. El método científico II
5. La unidad experimental
¿Cuál es la unidad experimental?¿Cómo asigno los tratamientos entre unidades?
1. Fertilizante (nuevo / viejo) Crecimiento plántulas de encina
Factor Var. indep.
?
09/11/09 Pilar Castro, Dpto. Ecología
Tema 3. El método científico II
5. La unidad experimental
1. Asigno al azar los dos niveles de fertilizante entre la 40 plántulas (20 a cada nivel) Fertilizante viejo
Fertilizante nuevo
Unidad experimental: plántulaNº réplicas en cada tratamiento = 20
09/11/09 Pilar Castro, Dpto. Ecología
Tema 3. El método científico II
5. La unidad experimental
2. Asigno al azar los dos niveles de fertilizante entre las 8 filas de plántulas (4 a cada nivel) Fertilizante viejo
Fertilizante nuevo
Unidad experimental: fila de 5 plántulasNº réplicas en cada tratamiento: 4Cada plántula es un “elemento”
09/11/09 Pilar Castro, Dpto. Ecología
Tema 3. El método científico II
5. La unidad experimental
3. Asigno un nivel de fertilizante a cada bloque de 20 plantas Fertilizante viejo
Fertilizante nuevo
Unidad experimental: bloque de 20 plántulasNº réplicas en cada tratamiento: 1Cada plántula es un “elemento”
09/11/09 Pilar Castro, Dpto. Ecología
Tema 3. El método científico II
5. La unidad experimental
¿Qué es la “unidad experimental”?
• Es la colección última de material a la que se asigna un tratamiento.
• Cada unidad experimental debe tener la misma probabilidad de ser asignada a cualquier tratamiento
• Cada unidad experimental debe ser igualmente independiente de las demás
09/11/09 Pilar Castro, Dpto. Ecología
Tema 3. El método científico II
Fert. viejoFert. nuevo
Problema: heterogeneidad en el espacio experimental
5. La unidad experimental
09/11/09 Pilar Castro, Dpto. Ecología
Tema 3. El método científico II
Fert. viejoFert. nuevo
Problema: heterogeneidad en el espacio experimental
5. La unidad experimental
09/11/09 Pilar Castro, Dpto. Ecología
Tema 3. El método científico II
7. Replicación
• El número de réplicas de un tratamiento (o nivel de factor) es el número de unidades experimentales a las que se aplica
• ¿Por qué es importante replicar?
205Altura plántulas (cm)
Fertilizante nuevo
Fertilizante viejo
15 1818.3 18.5
¿Compro el fertilizante nuevo?
09/11/09 Pilar Castro, Dpto. Ecología
Tema 3. El método científico II
6. Replicación
1521Fila 4
205Fila 5
19.613.2Media (5)
2010Fila 1
2513Fila 2
1817Fila 3
21.013.33Media (3)
Fert. nuevoFert. viejo
p= 0.08
p= 0.06
20.1411.8Media (7)2110Fila 7227Fila 6
p= 0.005***
09/11/09 Pilar Castro, Dpto. Ecología
Tema 3. El método científico II
Conceptos clave del tema• Saber identificar las variables (dependientes e
independientes) de un problema
• Conocer la naturaleza (continua o discreta) de las variables
• Si hay más de un factor, decidir la forma más adecuada de combinarlos.
• Saber identificar la unidad experimental
• Decidir la unidad experimental que maximice la replicación y minimice el error.
• Saber minimizar el error con una adecuada distribución de unidades en el espacio
09/11/09 Pilar Castro, Dpto. Ecología
Tema 3. El método científico II
23
Bibliografía
• Sit, V. 1995. Analysing ANOVA Designs. BiometricsInformation Handbook No.5. B.C. Ministry of ForestsResearch, Province of British Columbia.