TEMA 3.- METODO CIENTÍFICO II DISEÑO DE EXPERIMENTOS

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1 Fecha actualización: TEMA 3.- METODO CIENTÍFICO II DISEÑO DE EXPERIMENTOS MÉTODOS EN CONSERVACIÓN Y BIODIVERSIDAD MÓDULO III Ignacio Morales Castilla ignacio.moralesc@uah.es Noviembre

2 Índice 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 2

3 RECAPITULANDO Observacional Experimental Modelización (in silico) Variabilidad natural del factor independiente o ambiental Detecta relaciones, procesos y patrones Múltiples escalas espaciales Dificulta establecer relaciones causa efecto Realidad ecológica es compleja Manipulación (creación de forma artificial) del factor independiente o ambiental Permite demostrar relaciones causa-efecto La escala es reducida (costes) Sobre-simplificación de la realidad Simulación de condiciones con las que no es posible experimentar en la naturaleza (ej. evolución) Permite demostrar relaciones causa-efecto Permite utilizar cualquier escala Los resultados dependen de las asunciones y el conocimiento empírico de la naturaleza

4 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

5 2. VARIABLES DEPENDIENTES/INDEPENDIENTES Efecto del tipo de fertilizante sobre la altura de plántulas de encina en un vivero forestal 5

6 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 de plántulas de encina Altura media de la especie (factor genético) Efecto del fertilizante sobre la altura de las encinas 6

7 3. VARIABLES DISCRETAS/CONTINUAS continua (cuantitativa)/ discreta (cualitativa) Valores numéricos: ALTURA PLANTA ÁREA FOLIAR PESO CORPORAL ph SUELO [NO 3 -] SUELO TEMPERATURA PRECIPITACIÓN... Valores no numéricos: COLOR FLORES PRESENCIA /AUSENCIA SEXO VIVO / MUERTO... Con replicación suficiente se 7 pueden cuantificar como % de cada categoría

8 3. VARIABLES DISCRETAS/CONTINUAS Efectos de la temperatura sobre la germinación 8

9 3. VARIABLES DISCRETAS/CONTINUAS 9

10 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? 10

11 3. VARIABLES DISCRETAS/CONTINUAS 11

12 4. EXPERIMENTOS CON MÁS DE UN FACTOR 12

13 4. EXPERIMENTOS CON MÁS DE UN FACTOR 13

14 4. EXPERIMENTOS CON MÁS DE UN FACTOR 14

15 4. EXPERIMENTOS CON MÁS DE UN FACTOR 15

16 4. EXPERIMENTOS CON MÁS DE UN FACTOR 16

17 5. LA UNIDAD EXPERIMENTAL 17

18 5. LA UNIDAD EXPERIMENTAL Cómo asigno los niveles de fertilizante a 40 plántulas? 18

19 5. LA UNIDAD EXPERIMENTAL 1. Asigno al azar los dos niveles de fertilizante entre la 40 plántulas (20 a cada nivel) Unidad experimental: plántula Nº réplicas en cada tratamiento = 20 19

20 5. LA UNIDAD EXPERIMENTAL 2. Asigno al azar los dos niveles de fertilizante entre las 8 filas de plántulas (4 a cada nivel) Unidad experimental: fila de 5 plántulas Nº réplicas en cada tratamiento: 4 Cada plántula es un elemento 20

21 5. LA UNIDAD EXPERIMENTAL 3. Asigno un nivel de fertilizante a cada bloque de 20 plantas Unidad experimental: bloque de 20 plántulas Nº réplicas en cada tratamiento: 1!!! Cada plántula es un elemento 21

22 6. 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? Compro el fertilizante nuevo? 22

23 6. REPLICACIÓN p=0.005*** 23

24 7. DISTRIBUCIÓN DE LAS UNIDADES EN EL ESPACIO 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 de plántulas de encina Altura media de la especie (factor genético) Efecto del fertilizante sobre la altura de las encinas 24

25 7. DISTRIBUCIÓN DE LAS UNIDADES EN EL ESPACIO Diferencias de cantidad de agua entre circuitos: Error técnico: la aplicación de un tratamiento no es idéntico entre las réplicas 25

26 7. DISTRIBUCIÓN DE LAS UNIDADES EN EL ESPACIO Diferencias intrínsecas de tamaño entre plántulas (unidad experimental = plántula) Error de unidad Aleatorización 1. Selección al azar de unidades experimentales 2. Asignación aleatoria de tratamientos entre unidades 26

27 7. DISTRIBUCIÓN DE LAS UNIDADES EN EL ESPACIO Reducción de variabilidad entre unidades Unidad experimental: fila de 5 plantas 27

28 7. DISTRIBUCIÓN DE LAS UNIDADES EN EL ESPACIO 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. 28

29 7. DISTRIBUCIÓN DE LAS UNIDADES EN EL ESPACIO Problema: tengo dos factores y uno no lo puedo aplicar al azar (p.ej. Porque es necesario aplicarlo en escalas grandes) Diseño en parcelas divididas (split-plot). Unidad experimental: la plántula. 29

30 7. DISTRIBUCIÓN DE LAS UNIDADES EN EL ESPACIO Recapitulación Diseño completamente aleatorizado: -Unidades iguales -Espacio homogéneo Diseño en bloques: -Espacio y/o unidades heterogéneos Diseño en parcelas divididas: -Dos factores -Uno de ellos no se puede asignar al azar 30

31 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 experimental con una adecuada distribución de unidades en el espacio 31

32 BIBLIOGRAFÍA Sit, V Analysing ANOVA Designs. Biometrics Information Handbook No.5. B.C. Ministry of Forests Research, Province of British Columbia. 32

33 GRACIAS POR LA ATENCIÓN PREGUNTAS? 33