Landwirtschaftliche und gartenbauliche Versuche mit SAS: Mit 50 Programmen, 169 Tabellen und 18 Abbildungen

427 Pages·2015·32.86 MB·German

by  Manfred Munzert (auth.)

Springer-Lehrbuch
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Manfred Munzert
Landwirtschaftliche und
gartenbauliche Versuche
mit SAS
Mit 50 Programmen, 169 Tabellen und 18
Abbildungen
Manfred Munzert
Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft
Freising
Hochschule Weihenstephan-Triesdorf
Freising
Deutschland
Zusätzliche Information ist in der Online-Version dieses Kapitels (doi:10.1007/978-3-642-54506-1)
enthalten.
ISBN 978-3-642-54505-4 ISBN 978-3-642-54506-1 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-642-54506-1
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Meiner Frau Elli
und unseren Töchtern
Susanne und Heidrun
Vorwort
Neue Erkenntnisse der Agrarforschung beruhten von jeher im Wesentlichen auf Experi-
menten. Dies wird auch künftig so sein, zumal sich immer wieder neue Fragestellungen
ergeben, diese eher komplexer werden und am effizientesten durch Versuche beantwortet
werden können. Für die pflanzliche und tierische Produktion sind Feld- und Gewächs-
hausversuche bzw. Tierexperimente von ganz besonderer Bedeutung.
Eine hohe Aussagekraft von Versuchen hängt insbesondere von geeigneten Versuchs-
plänen, einer sorgfältigen Durchführung und einer sachgerechten biometrischen (statis-
tischen) Auswertung ab. Was die statistische Bearbeitung von Versuchsdaten betrifft,
war dies bis zum Aufkommen der elektronischen Datenverarbeitung oft ein mühsames
Unterfangen, auch wenn die verfügbaren Lehrbücher dazu Anleitungen lieferten. Seit-
dem, insbesondere seit leistungsfähige Personalcomputer (PC) mit Statistik-Software zur
Verfügung stehen, ist die Datenverrechnung das geringere Problem. Geblieben ist jedoch
die Unsicherheit beim „statistischen Durchblick“. Welche Anlagemethode bietet sich für
die Versuchsfrage an? Welches darauf abgestimmte Auswertungsmodell ist mit welcher
Statistikprozedur zu bearbeiten? Was bedeuten die im Computer-Output ausgewiesenen
statistischen Ergebnisse und welche Schlussfolgerungen sind aus dem Experiment zu zie-
hen? Vor solchen und weiteren Fragen stehen oft Studenten, versuchstechnisches Perso-
nal, Doktoranden und wissenschaftliche Mitarbeiter.
Eine Hilfestellung dazu möchte das vorliegende Angebot von fünfzig ausgearbeiteten
SAS-Programmen geben. SAS (Statistical Analysis System) ist eine weltweit verbreitete
Software, die gerade für das landwirtschaftliche und gartenbauliche Versuchswesen eini-
ges zu bieten hat. Auch der in SAS und Biometrie/Statistik noch nicht „sattelfeste“ An-
wender sollte mit den ausgearbeiteten Fallbeispielen zurechtkommen, da die Programme
so geschrieben wurden, dass vielfach nur anstelle der Beispielsdaten die eigenen Daten
mit den gewünschten Merkmalsbezeichnungen einzufügen (aufzurufen) und ggf. nur noch
wenige Steuerungsparameter zu setzen bzw. aktivieren sind. Im Übrigen werden Erläute-
rungen zum Programm und zum Output gegeben, so dass man an den Beispielen nicht nur
SAS-Programmierung, sondern auch angewandte Statistik lernen kann.
Dieses Begleitbuch zu den Programmen will kein weiteres Statistik-Lehrbuch sein und
ist dementsprechend auch anders aufgebaut. Auf grundlegende Ausführungen zur Statistik,
wie theoretische Verteilungen und Prüfverteilungen, Berechnung von Summenqua draten,
VII
VIII Vorwort
Streuungsmaßen usw., wird weitgehend verzichtet. Stattdessen wird bei jedem Programm
auf die Problemstellung eingegangen, der SAS-Code erläutert, und die im Output aus-
gewiesenen Ergebnisse werden unter „Ausgabe“ ausführlich, oft auch mit Begründung
der gewählten statistischen Verfahren, behandelt. Zum Schluss werden mit „Weitere Hin-
weise“ noch zusätzliche Anregungen zum Thema oder Verweise auf andere Programme
bzw. Auswertungsalternativen gegeben. Alle Programme und Beispielsdateien sind unter
dem Link www.springer.com/… dokumentiert und können von dort heruntergeladen und dann mit
SAS geöffnet werden. Man kann somit sehr schnell seinen eigenen Datensatz in ein Auswertungs-
programm implementieren.
Trotz dieses sehr anwendungsorientierten Ansatzes wurde Wert auf das Verstehen des
gewählten SAS-Codes und einer damit verbundenen korrekten statistischen Datenaus-
wertung gelegt. Bei etwas Erfahrung in SAS und im Umgang mit den in Frage stehen-
den Prozeduren können auch leicht Änderungen und/oder optionale Ergänzungen vor-
genommen werden. Die ausgearbeiteten Programme sind also eher als Grundlage für eine
„maßgeschneiderte“ eigene Programmlösung zu verstehen. Den i. d. R. aus Lehrbüchern
stammenden Fallbeispielen, dort aber ohne Umsetzung in SAS, wurden zwölf Kapitel vo-
rangestellt, die dem nach einer Lösung suchenden Anwender einerseits einige wesentliche
statistische Voraussetzungen und andererseits den Start in die „Welt von SAS“ aufzeigen
wollen: „Teil I Vorbemerkungen zur Statistik“ und „Teil II Erste Bekanntschaft mit SAS“.
Mit diesem Buch wurden langjährige Erfahrungen im Bereich des Feldversuchswesens
und der Laboranalytik verarbeitet. Auch die Lehrtätigkeit auf diesem Gebiet war bei der
Stoffauswahl und der Abwägung zwischen notwendiger Theorie und praxisbetonter Dar-
stellung der Problemlösungen hilfreich. Mir war aber auch wichtig, dass eine kritische
Begleitung dieses Buchprojektes von außen stattfindet. So möchte ich mich ganz herzlich
bei Herrn Prof. Dr. Hans-Peter Piepho, Universität Hohenheim, für die äußerst wertvollen
Hinweise und Ratschläge bedanken; ohne seine Unterstützung wäre manches Detail über-
sehen oder unscharf geblieben. Herrn Clemens Heine, Frau Agnes Herrmann, Frau Gabi
Fischer, Frau Barbara Hammoud und Frau Priyanka Kadam vom Springer-Verlag danke
ich für die angenehme und konstruktive Zusammenarbeit, nicht zuletzt aber auch meiner
Frau Elli für das gründliche Korrekturlesen.
Freising, im Herbst 2014 Manfred Munzert
Inhaltsverzeichnis
Teil I Vorbemerkungen zur Statistik
1 Prüffaktoren und Anlagemethoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2 Das Skalenniveau der Merkmale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
3 Voraussetzungen für die parametrische Varianz- und Regressionsanalyse . . . 11
4 Die vier Typen der Varianzanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
5 Hypothesentest, Fehlerarten und Teststärke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
6 Multiple Mittelwertvergleiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
7 PROC GLM versus PROC MIXED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Teil II Erste Bekanntschaft mit SAS
8 SAS starten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
9 Datenerfassung im Programm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
10 Einlesen permanenter SAS-Dateien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
11 Importieren von Excel- und Textdateien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
12 Interaktives Programmieren mit INSIGHT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
IX
X Inhaltsverzeichnis
Teil III Programmbeschreibungen
13 Datenüberprüfung an einer Stichprobe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
14 Zweistichproben-Test: verbundene Stichproben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
15 Zweistichproben-Test: unabhängige Stichproben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
16 Lognormalverteilte Stichproben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
17 Robuste Auswertung von Stichproben und Ringversuchen . . . . . . . . . . . . 69
18 Korrelation an einer Stichprobe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
19 Lineare Regression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
20 Auswahl der Regressoren bei multipler Regression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
21 Polynomialregression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
22 Robuste Regression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
23 Korrelation und Regression mit gruppierten Daten . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
24 Einfaktorielle Varianzanalyse – vollrandomisierter Versuch . . . . . . . . . . . 127
25 Varianz-und Regressionsanalyse zur einfaktoriellen Blockanlage . . . . . . . 139
26 Lateinisches Quadrat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
27 Lateinisches Rechteck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
28 Gitteranlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
29 Zuchtgartenanlage mit Standards und nichtwiederholten Prüfgliedern . . . 181
30 Modelle der zweifaktoriellen Varianzanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
31 Versuchspläne für zweifaktorielle Anlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
32 Auswertung zweifaktorieller Block-, Spalt- und Streifenanlagen . . . . . . . 209
Inhaltsverzeichnis XI
33 Regressionsanalyse zu faktoriellen Versuchen mit einem
quantitativen Faktor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
34 Regressionsanalyse zu faktoriellen Versuchen mit mehreren
quantitativen Faktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
35 Versuchspläne für dreifaktorielle Versuche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
36 Auswertung dreifaktorieller Block-, Spalt- und Streifenanlagen . . . . . . . . 243
37 Faktorielle Versuche mit unvollständigen Blöcken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
38 Versuche mit mehreren Ernten im Jahr oder mehrjährigen Kulturen . . . 259
39 Mehrjährige einfaktorielle Versuchsserie an einem Ort . . . . . . . . . . . . . . . 269
40 Mehrortige Versuchsserie in einem Jahr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
41 Einfaktorielle Versuchsserie über Jahre und Orte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283
42 Einfaktorielle Versuchsserie über Jahre und Orte mit Gewichtung . . . . . 289
43 Zweifaktorielle Versuchsserie über Jahre und Orte . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
44 Zweifaktorielle Versuchsserie über Jahre und Orte mit Gewichtung . . . . 303
45 Auswertung dynamischer Versuchsserien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
46 Hierarchische Varianzanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
47 Varianzanalyse bei Mehrfachmessungen am Objekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327
48 Auswertung von diskreten Prozentbonituren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335
49 Auswertung von stetigen Prozentbonituren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
50 Auswertung von Boniturdaten (Schwellenwertmodell) . . . . . . . . . . . . . . . . 351
51 Besondere Mittelwertvergleiche – einfaktorielle Versuche . . . . . . . . . . . . . 357
52 Besondere Mittelwertvergleiche – mehrfaktorielle Versuche . . . . . . . . . . . 363