Delineamento em Blocos Casualizados em esquema fatorial

1. Introdução

Os experimentos fatoriais não constituem um delineamento experimental, mas um esquema de desdobramentos dos graus de liberdade e soma de quadrados de tratamentos em um determinado delineamento (seja DIC, DBC, ...).

Nos delineamentos em DIC e DBC comparamos tratamentos referentes a um único fator (adubos, temperaturas, clones, ...) e fixamos os demais, como se pode observar nos respectivos modelos estatísticos:

Delineamento Inteiramente Casualizado (DIC):

                                               yij = m + ti + eij

Delineamento em Blocos Casualizados (DBC):

                                               yij = m + bj + ti + eij

No caso do esquema fatorial estudamos mais de um fator simultanemante e a interação entre eles. Assim, temos os fatores e os níveis de cada fator, cujas combinações entre eles definem os tratamentos.

Na área florestal temos como exemplos de delineamentos em esquema fatorial (tratamentos qualitativos e quantitativos) a avaliação de diferentes clones em diferentes espaçamentos; a produção de diferentes clones em diferentes níveis de adubação; produção de mudas de diferentes espécies florestais em diferentes níveis de N, P e K....

Modelos estatístico DIC em esquema fatorial com dois fatores A e B:

                yklj = m + Ak + Bl + (AB)kl + eklj

Modelos estatísticos DBC em esquema fatorial com dois fatores A e B:

                yklj = m + bj + Ak + Bl + (AB)kl + eklj

Independentemente do delineamento (DIC ou DBC), tem-se as seguintes hipóteses no esquema fatorial:

Para o fator A:

     Ho : os níveis do fator A têm o mesmo efeito, ou seja, A1 = A2 = ... = AK .

    Ha : pelo menos dois níveis do fator A têm efeitos diferentes.

Para o fator B:

    Ho : os níveis do fator B têm o mesmo efeito, ou seja, B1 = B2 = ... = BL .

   Ha : pelo menos dois níveis do fator B têm efeitos diferentes.

Para a interação entre os fatores A e B:

   Ho : todas as combinações entre os níveis do fator A e do fator B têm o mesmo efeito, ou seja, A1B1 = A1B2 = ... = AKBL .

   Ha : pelo menos duas combinações entre os níveis do fator A e do fator B têm efeitos diferentes.

 

2. Exemplo

Seja um delineamento em blocos casualizados (DBC) com fatores qualitativos, composto por 3 blocos (j=3), no qual se avaliou a produção de biomassa de 3 espécies (k=3) e 3 herbicidas (l=3) – um fatorial 3x3. O modelo estatístico é:

                yklj = m + bj + Espk + Herbl + (Esp.Herb)kl + ejkl

Após a avaliação de pressupostos de normalidade e homocedasticidade os dados foram transformados, pela aplicação do logaritmo, para proceder as análises. Assim, sejam os dados após a transformação:

     

Em que: j=bloco (ou repetição); k=níveis do fator A; l=níveis do fator B. Tal que: j=3; k=3; l=3; kl=9; jkl=27.

Com o banco de dados anterior, procedeu-se, inicialmente, a ANOVA para verificar o efeito dos tratamentos, onde as somas de quadrado de total, bloco, tratamento e resíduo, foram:

      

O quadro da ANOVA, então, ficou assim definido:

     

Os valores tabelados da estatística F para bloco e tratamentos, são, respectivamente:

* Bloco:

F(5%;2 e 16gl) = 3,63

* Tratamentos:

F(5%;8 e 16gl) = 2,59

Comparando-se os valores tabelados com os valores calculados de F na ANOVA, conclui-se que os blocos tem o mesmo efeito (aceitação de Ho) e que pelo menos dois tratamentos têm efeitos diferentes (rejeição da hipótese Ho).

Como rejeitou-se a hipótese Ho para tratamentos, deve-se desdobrar o efeito dos tratamentos em: espécie, herbicida e interação espécie x tratamento.

Para facilitar o entendimento, elaborou-se um quadro resumo para calcular as somas de quadrado de espécie, herbicida e interação espécie x tratamento. Cada valor no quadro abaixo vem de três observações (Ti), conforme pode-se observar no primeiro quadro deste post onde são mostrados todos os dados. Assim, os totais para espécie (E) e herbicida (H) são obtidos de um total de 9 observações.

     

As somas de quadrado para espécie, herbicida, interação espécie x herbicida, são:

      

Agora, o quadro da ANOVA, que apresentava as seguintes estimativas:

     

Passou a ter as seguintes estimativas, após o desdobramento da soma de quadrado dos tratamentos e respectivos graus de liberdade

     

Os valores tabelados da estatística F, para espécie, herbicida e interação entre eles, é:

*Espécie (E) e Herbicida (H):

F(5%;2 e 16gl) = 3,63

* Interação E x H:

F(5%;4 e 16gl) = 3,01

Como a interação entre espécie e herbicida foi estatisticamente significativa a 5%, pelo teste F, há a necessidade de desdobrar os fatores, devendo-se estudar os níveis dos fatores dentro de cada fator.

Caso não houvesse interação significativa, os efeitos dos fatores seriam independentes sobre a produção de biomassa. No exemplo, como o efeito do herbicida sozinho foi não significativo, estudaríamos somente o efeito da espécie sobre a produção de biomassa.

Desdobramento com aplicação do teste Tukey:

     

Sendo: q(5%; 3 e 16gl) = 3,65 (para herbicida e espécie). Então:

   

1º Desdobramento:

Testar a espécie dentro do herbicida, isto é variar a espécie dentro de cada herbicida. Para isso, deve-se calcular as médias.

      

Assim, ordenar médias das espécies dentro de cada herbicida (considerar os valores nas linhas):

E/H1        E2/H1 = 2,0394  a                                  E/H3    E2/H3 = 1,8540  a

                E3/H1 = 1,5756     b                                          E3/H3 = 1,7409  a

                E1/H1 = 1,4526     b                                          E1/H3 = 1,7105  a

E/H2        E2/H2 = 2,0917  a                              

                E3/H2 = 1,6202      b    

                E1/H2 = 1,5469      b

Conclusão:

A espécie 2 difere das espécies 1 e 3 na produção de biomassa quando aplicados os herbicidas 1 e 2. Faz sentido este desdobramento?

 

2º Desdobramento:

Testar o herbicida dentro da espécie, isto é variar o herbicida dentro da espécie. Calculando-se as médias dos tratamentos, como anteriormente, tem-se:

     

Assim, ordenar médias dos herbicidas dentro de cada espécie (considerar os valores nas colunas):

H/E1      H3/E1 = 1,7105 a                   H/E3    H3/E3 = 1,7409  a

              H2/E1 = 1,5469 a                               H2/E3 = 1,6202  a

              H1/E1 = 1,4526 a                               H1/E3 = 1,5756  a

H/E2      H2/E2 = 2,0917  a                              

              H1/E2 = 2,0394 a   

              H3/E2 = 1,8540 a

Conclusão:

Os herbicidas têm o mesmo efeito sobre a produção de biomassa, independentemente das espécies, conforme tinha sido constatado no teste F da Anova.

 

 

 

 

 

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