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TEMA 3.- METODO CIENTÍFICO II – DISEÑO DE EXPERIMENTOS

Fecha actualización: 18-11-17

MÉTODOS EN CONSERVACIÓN Y BIODIVERSIDAD – MÓDULO III

Ignacio Morales Castillaignacio.moralesc@uah.es

Noviembre-20171

TEMA 3. DISEÑO DE EXPERIMENTOS

1. Diseño de un experimento

2. Variables dependientes/independientes

3. Variables cuantitativas/cualitativas

4. Experimentos con más de un factor

5. La unidad experimental

6. Replicación

7. Distribución de las unidades en el espacio

8. Bibliografía

Índice

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Observacional

Variabilidad natural del factor independiente o ambiental

Manipulación (creación de forma artificial) del factor independiente o ambiental

Experimental

RECAPITULANDO…Modelización (in silico)

Simulación de condiciones con lasque no es posible experimentar en la naturaleza (ej. evolución)

Detecta relaciones, procesos y patrones

Múltiples escalas espaciales

Dificulta establecer relaciones causa efecto

Realidad ecológica es compleja

Permite demostrar relaciones causa-efecto

La escala es reducida (costes)

Sobre-simplificación de la realidad

Permite demostrar relaciones causa-efecto

Permite utilizar cualquier escala

Los resultados dependen de las asunciones y el conocimiento empírico de la naturaleza

1. DISEÑO DE UN EXPERIMENTO

• Cuál es la variable dependiente

• Cuáles son las variables independientes (o factores)

• Qué niveles del factor (o 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 4

2. VARIABLES DEPENDIENTES/INDEPENDIENTES

Efecto del tipo de fertilizante sobre la altura de plántulas de encina en un vivero forestal

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2. VARIABLES DEPENDIENTES/INDEPENDIENTES

Efecto del tipo de fertilizante sobre la altura de plántulas de encina en un vivero forestal

var. depend. var. independ.= FACTOR

Respuesta = Constante + Tratamiento + Error

Altura media de la especie(factor genético)

Efecto del fertilizante sobre la altura de lasencinas

Altura deplántulasde encina 6

3. VARIABLES DISCRETAS/CONTINUAS

continua (cuantitativa)/ discreta (cualitativa)Valores numéricos:ALTURA PLANTAÁREA FOLIARPESO CORPORALpH SUELO[NO3-] SUELOTEMPERATURAPRECIPITACIÓN.....

Valores no numéricos:COLOR FLORESPRESENCIA /AUSENCIASEXOVIVO / MUERTO.....

Con replicación suficiente se pueden cuantificar como % de cada categoría

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3. VARIABLES DISCRETAS/CONTINUAS

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Efectos de la temperatura sobre la germinación

3. VARIABLES DISCRETAS/CONTINUAS

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3. VARIABLES DISCRETAS/CONTINUAS

X = concentración de N que aplico a un cultivo (mg/g)Y = cosecha que obtengo (g/m2)

¿QUÉ TIPO DE VARIABLES SON?

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3. VARIABLES DISCRETAS/CONTINUAS

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4. EXPERIMENTOS CON MÁS DE UN FACTOR

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4. EXPERIMENTOS CON MÁS DE UN FACTOR

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4. EXPERIMENTOS CON MÁS DE UN FACTOR

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4. EXPERIMENTOS CON MÁS DE UN FACTOR

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4. EXPERIMENTOS CON MÁS DE UN FACTOR

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5. LA UNIDAD EXPERIMENTAL

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5. LA UNIDAD EXPERIMENTAL

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¿Cómo asigno los niveles de fertilizante a 40 plántulas?

5. LA UNIDAD EXPERIMENTAL

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1. Asigno al azar los dos niveles de fertilizante entre la 40plántulas (20 a cada nivel)

Unidad experimental: plántulaNº réplicas en cada tratamiento = 20

5. LA UNIDAD EXPERIMENTAL

20

2. Asigno al azar los dos niveles de fertilizante entre las 8filas de plántulas (4 a cada nivel)

Unidad experimental: fila de 5 plántulasNº réplicas en cada tratamiento: 4Cada plántula es un “elemento”

5. LA UNIDAD EXPERIMENTAL

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3. Asigno un nivel de fertilizante a cada bloque de 20plantas

Unidad experimental: bloque de 20 plántulasNº réplicas en cada tratamiento: 1!!!Cada plántula es un “elemento”

6. REPLICACIÓN

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• El número de réplicas de un tratamiento (o nivel defactor) es el número de unidades experimentales a lasque se aplica• ¿Por qué es importante replicar?

¿Compro el fertilizante nuevo?

6. REPLICACIÓN

23p=0.005***

7. DISTRIBUCIÓN DE LAS UNIDADES EN EL ESPACIO

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Efecto del tipo de fertilizante sobre la altura de plántulas de encina en un vivero forestal

var. depend. var. independ.= FACTOR

Respuesta = Constante + Tratamiento + Error

Altura media de la especie(factor genético)

Efecto del fertilizante sobre la altura de lasencinas

Altura deplántulasde encina

7. DISTRIBUCIÓN DE LAS UNIDADES EN EL ESPACIO

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Diferencias de cantidad de agua entre circuitos:Error técnico: la aplicación de un tratamiento noes idéntico entre las réplicas

7. DISTRIBUCIÓN DE LAS UNIDADES EN EL ESPACIO

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Diferencias intrínsecas de tamaño entre plántulas(unidad experimental = plántula)

Error de unidadAleatorización

1. Selección al azar de unidades experimentales2. Asignación aleatoria de tratamientos entreunidades

7. DISTRIBUCIÓN DE LAS UNIDADES EN EL ESPACIO

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Reducción de variabilidad entre unidadesUnidad experimental: fila de 5 plantas

7. DISTRIBUCIÓN DE LAS UNIDADES EN EL ESPACIO

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Problema: heterogeneidad en el espacio experimental

Diseño en bloques al azar. Dentro de cada bloque se aplican los tratamientos al azar. La variabilidad ambiental no deseada se reparte por igual entre los tratamientos, para evitar artefactos en los resultados.

7. DISTRIBUCIÓN DE LAS UNIDADES EN EL ESPACIO

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Problema: tengo dos factores y uno no lo puedo aplicar alazar (p.ej. Porque es necesario aplicarlo en escalas grandes)

Diseño en “parcelas divididas” (split-plot). Unidad experimental: la plántula.

7. DISTRIBUCIÓN DE LAS UNIDADES EN EL ESPACIO

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Recapitulación

Diseño en bloques:-Espacio y/o unidadesheterogéneos

Diseño en parcelasdivididas:-Dos factores-Uno de ellos no sepuede asignar al azar

Diseño completamentealeatorizado:-Unidades iguales-Espacio homogéneo

CONCEPTOS CLAVE DEL TEMA

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• 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 experimental con una adecuada distribución de unidades en el espacio

BIBLIOGRAFÍA

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• Sit, V. 1995. Analysing ANOVA Designs. BiometricsInformation Handbook No.5. B.C. Ministry of ForestsResearch, Province of British Columbia.

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GRACIAS POR LA ATENCIÓN ¿PREGUNTAS?