Source: http://docplayer.fi/14200014-Maatalouden-tutkimuskeskuksen-julkaisuja.html
Timestamp: 2018-03-21 13:31:39+00:00
Document Index: 1993426

Matched Legal Cases: ['kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ', 'kko ']

Maatalouden tutkimuskeskuksen julkaisuja - PDF
Download "Maatalouden tutkimuskeskuksen julkaisuja"
1 Maatalouden tutkimuskeskuksen julkaisuja S A RJ A Lauri Jauhiainen Virallisten lajikekokeiden tulosten laskentaperusteet lir>, Maatalouden 100 tutkimuskeskus
2 Lauri Jauhiainen Virallisten lajikekokeiden tulosten laskentaperusteet Maatalouden tutkimuskeskus
3 ISBN ISSN Copyright Maatalouden tutkimuskeskus Lauri Jauhiainen Julkaisija Maatalouden tutkimuskeskus, Jokioinen Jakelu ja myynti Maatalouden tutkimuskeskus, tietopalveluyksikkö, Jokioinen Puh. (03) , telekopio (03) Painatus Yliopistopaino, 1998 Sisäsivujen painopaperille on myönnetty pohjoismainen joutsenmerkki. Kansimateriaali on 75-prosenttisesti uusiokuitua.
4 Jauhiainen, L.1) Virallisten lajikekokeiden tulosten laskentaperusteet. Maatalouden tutkimuskeskuksen julkaisuja. Sarja B 16. Jokioinen: Maatalouden tutkimuskeskus. 23 p. ISSN , ISBN Maatalouden tutkimuskeskus, tietopalveluyksikkö, Jokioinen, Tiivistelmä Avainsanat: luottamusväli, parivertailu, suhdeluku, tilastolliset testit, voimakkuusfunktio. Maatalouden tutkimuskeskuksen koordinoiman peltokasvien virallisen lajikekoetoiminnan puitteissa suoritetaan vuosittain yli sata yksittäistä kenttäkoetta. Kokeiden pääasiallisena tarkoituksena on kerätä aineistoa laajempien koesarjakohtaisten analyysien tekemiseksi. Tällaiset koesarjakohtaiset analyysit tehdään vuosittain käyttäen kahdeksana edellisenä vuonna suoritettuja kenttäkokeita. Analyysien tulokset julkaistaan maatalouden tutkimuskeskuksen julkaisusarjassa A. Jotta analyysien tulosten oikea tulkitseminen olisi mahdollista, täytyy tulkitsijan tuntea analyysissä käytettävä tilastollinen malli ja sen sisältämät oletukset. Lisäksi tärkeää on tietää, mitä kaikki raportoidut tulokset tarkoittavat ja miten ne on laskettu. Tässä raportissa kuvataan tar- kasti tällä hetkellä käytettävä testaustapa, joka tunnetaan lajikekoetoiminnassa nimellä parivertailu. Erityistä huomiota on keskitetty sadon suhdelukuihin, joita aikaisemmin on usein tulkittu väärin perustein. Usein tulkitaan myös virheellisesti tilastollisesti merkitsevän eron tarkoittavan samaa kuin käytännön kannalta merkitsevä ero. Näiden kahden merkitsevyyden välisen eron tunteminen edesauttaa oikeanlaisten johtopäätösten tekemistä. Tässä raportissa annetaan myös neuvoja siitä, kuinka parivertailutulosten luotettavuutta tulee arvioida. Lopuksi esitetään tietopalveluyksikössä tehtävät koeaineiston laadun tarkastukset. Laaduntarkastuksella on tarkoitus varmistaa käytetyn aineiston käyttökelpoisuus ja sitä kautta taata tulosten oikeellisuus. 3
5 Sisällys Tiivistelmä 3 1 Johdanto 5 2 Tilastollinen testaus Koeaineisto ja poikkeamien estimointi Poikkeamien tilastollinen testaus Esimerkki Testien voimakkuus 9 3 Tulosten tulkinta Mallin vaikutus Kokeiden lukumäärä Tilastollinen merkitsevyys Suhdeluku Monivuotiset kasvit 15 4 Parivertailutulosten raportointi Poikkeamasivut Vuosittaiset vertailut Muut vertailut 17 5 Parannusehdotuksia parivertailuun Luottamusvälit Parametrittomat vaihtoehdot 19 6 Laaduntarkastus 22 Kirjallisuus 23 Liitteet 4
6 1 Johdanto Kasvilajikelautakunta päättää Suomessa lajikkeiden kauppakelpoisuuden. Maa- ja metsätalousministeriön päätöksen mukaisesti Maatalouden tutkimuskeskuksen tulee avustaa kasvilajikelautakuntaa lajikkeiden viljely- ja käyttö arvon tutkimisessa. Tämän velvoitteen MTT suorittaa tekemällä virallisia lajikekokeita ja valmistamalla koesarjakohtaiset analyysit. Analyysien tulokset esitetään nykyisin maatalouden tutkimuskeskuksen julkaisusarjassa A (Järvi et al. 1995). Vaikka lajikekokeet ja koesarjakohtaiset analyysit olisivat tehty kuinka hyvin tahansa, ei saatujen tulosten käyttöarvo ole kuitenkaan 'suuri, mikäli tuloksia ei pystytä tulkitsemaan oikein. Suurin syy vääriin tulkintoihin on ollut kattavien tulkintaohjeiden puuttuminen. Tämänkaltaisen ohjeen tarpeellisuus on havaittu lajikekoetoiminnan laadunkehittämishankkeen yhteydessä ja tämän raportin pääasiallinen tarkoitus onkin toimia koesarjakohtaisten analyysien tulosten tulkintaoppaana. Lajikkeiden testaaminen on tilastollista tutkimusta. Käytettyä tilastollista menetelmää kutsutaan lajikekoetoiminnassa nimellä parivertailu. Jotta saatuja parivertailutuloksia olisi mahdollista tulkita oikein, täytyy tulkitsijan tuntea tyydyttävästi parivertailussa käytetty tilastollinen malli ja sen sisältämät oletukset. Tässä raportissa on pyritty yksinkertaisesti esittämään lajikekoeaineistoj en tilastollinen analyysi edellyttämättä lukijalta tilastotieteen osaamista. Tulosten tulkinnan kannalta on erityisen tärkeää tietää, mitä kaikki raportoidut luvut tarkoittavat ja kuinka ne on laskettu. Tässä raportissa esitellään kaikki tärkeimmät laskukaavat, joihin lajiketestauksen raportointi perustuu. Tulosten tulkinta ei aina ole helppoa, vaikka tuntisikin käytetyn tilastollisen mallin ja kaikki käytetyt laskukaavat. Erityisen vaikeata näyttää olevan sadon suhdelukujen tulkinta, sillä niitä tulkitaan usein aivan vääriin perustein. Virheellisesti tulkitaan myös tilastollisesti merkitsevän eron tar- koittavan samaa kuin käytännönkannalta merkitsevä ero. Näiden kahden merkitsevyyden välisen eron huomioiminen edesauttaa oikeanlaisten johtopäätösten tekemistä. Johtopäätöksiä tehtäessä on aina hyvä arvioida myös parivertailutulosten luotettavuutta. Luotettavuuden arvioinnin helpottamiseksi on tässä raportissa annettu muutamia yksityiskohtaisia neuvoja. Lajikevertailussa on myös testattavia ominaisuuksia, joiden analysointi käyttäen parivertailun t- testiä on erittäin epäluotettavaa. Näiden ominaisuuksien analysointiin on kuitenkin olemassa vaihtoehtoisia menetelmiä, joista muutama toimii lähes parivertailun tavoin, eikä saadun raportin ulkoasusta voi päätellä, mitä tilastollista testiä on käytetty. Nämä vaihtoehtoiset testit on esitelty lyhyesti luvussa 5.2 Parametrittomat vaihtoehdot. Lopuksi tässä raportissa esitetään tietopalveluyksikössä tehtävät koesarjojen laaduntarkastukset. Laaduntarkastuksella on tarkoitus varmistaa käytetyn aineiston käyttökelpoisuus ja sitä kautta taata tulosten oikeellisuus. Tulosten tulkinnan kannalta ei ole tarpeellista tietää, miten koeaineiston laaduntarkistus on suoritettu, mutta tieto laatukontrollista lisää tulosten luotettavuutta. Koesarj oj en laaduntarkastuksen lisäksi jokainen koepaikka suorittaa yksittäisen kokeen laadun tarkastuksen (Järvi et al. 1998). 2 Tilastollinen testaus 2.1 Koeaineisto ja poikkeamien estimointi Lajiketestauksessa verrataan kerrallaan aina yhtä testattavaa lajiketta yhteen mittarilajikkeeseen. Koeaineistona kussakin vertailussa käytetään testi- ja mittarilajikkeen havaintoja niistä kokeista, joissa sekä testilajike että mittarilajike ovat olleet samanaikaisesti. Tällöin saatava koeaineisto on Taulukon 1 mukainen. 5
7 Taulukko 1. Parivertailussa käytettävä havaintoaineisto. testilajik- mittarilajik- lajikkeiden Koe keen arvo keen arvo erotus 1. koe t di=ti-m1 2. koe t2 m2 d2=t2-rn, n. koe t, mn dn t -mr, keskiarvo: Eri vertailuissa käytettyjen lajikekokeiden lukumäärä (=n) vaihtelee pääsääntöisesti siksi, ettei jokaisessa yksittäisessä lajikekokeessa ole viljelty kaikkia vertailuissa mukana olevia lajikkeita. Kaikkia testattavia ominaisuuksia ei ole myöskään mitattu jokaisessa kokeessa. Kolmanneksi on mahdollista, että yksittäisiä havaintoja on joko kokeen suorituksen aikana tai havaintoaineiston laaduntarkistuksessa poistettu aineistosta. Nämä kolme seikkaa johtavat siihen, että analyysissä käytettävien kokeiden lukumäärä vaihtelee sekä testilajikkeiden että yhden testilajikkeen eri ominaisuuksien välillä. Lajiketestauksessa kiinnostaa aina kahden lajikkeen eli testi- ja mittarilajikkeen välisen todellisen eron suuruus. Tätä tuntematonta eroa merkitään jatkossa symbolilla A. Lajiketestausta suoritettaessa lasketaan Taulukossa 1 esitetyistä erotuksista d1,...,d. tavallinen aritmeettinen keskiarvo, jota merkitään jatkossa symbolilla j. Laskettu d on harhaton estimaatti tuntemattomalle arvolle A. Tämä tarkoittaa käytännössä sitä, ettäd kuvaa hyvin testilajikkeen ja mittarilajikkeen välistä tuntematonta eroa. Virallisten lajikekokeiden tulosraportissa ilmoitetaan aina testilajikkeen poikkeama mittarilajikkeeseen verrattuna. Tämä raportoitu poikkeama on erotusten keskiarvo j. Ennen vuoden 1998 kevättä julkais- tuissa raporteissa ei sadon kohdalla ole ilmoitettu lajikkeiden keskimääräistä eroa, vaan testilajikkeen keskiarvo (=). Pelkän keskiarvon tulostamisesta on kuitenkin luovuttu, koska sitä ei voida yleensä verrata mihinkään arvoon ja se on näin täysin hyödytön. Olisi tietysti mahdollista valita raporttiin keskiarvon d tilalle jokin muu A :a hyvin kuvaava luku, kuten esimerkiksi erotusten mediaani tai trimmattu keskiarvo. Trimmattu keskiarvo tarkoittaa keskiarvoa Taulukon 1 erotuksista d1, siten, että erotuksista on arvoltaan suurin ja pienin poistettu (tai vaihtoehtoisesti k suurinta ja k pienintä arvoa, missä k>1). Erotusten mediaani on vastaavasti sellainen erotus, jota suurempia ja pienempiä erotuksia on täsmälleen yhtä monta. Mediaani ja trimmattu keskiarvo ovat siinä mielessä tavallista keskiarvoa parempia, ettei niihin vaikuta kovinkaan paljon yhden tai useamman yksittäisen kokeen poikkeavat havainnot. Tavallinen keskiarvo on paras, jos tässä raportissa myöhemmin mainittu erotusten normaalisuusoletus on voimassa. Tällöin keskiarvo antaa keskimäärin tarkimman tuloksen, mitä käytettävissä olevalla havaintomäärällä voidaan saada aikaiseksi. Satotuloksissa esitetään satoeron lisäksi sadonsuhdeluku ( = sl). Suhdeluvun tarkempi tulkinta ja käyttökelpoisuus on selvitetty myöhemmin luvussa 3.4 Suhdeluku. 6
8 Raportoitu suhdeluku saadaan laskemalla valituista lajikekokeista ensin testilajikkeen keskiarvo 7= (t i + t, + + t )/n ja mittarilajikkeen keskiarvo n= (rn + + m )/n, missä n on niiden kokeiden lukumäärä, jossa kumpikin lajike on ollut samanaikaisesti. Suhdeluku on näiden kahden keskiarvon 7 ja i osamäärä kerrottuna sadalla eli Lajiketestauksen tulosraportissa mittarilajikkeeseen liittyvät arvot lasketaan testattaviin lajikkeisiin verrattuna poikkeavalla tavalla. Jokaisen ominaisuuden kohdalla mittarilajikkeen arvo on mittarilajikkeen havaintojen keskiarvo kaikista niistä kokeista, joissa mittarilajike on ollut mukana. Jos mittarilajikkeen keskiarvoon lisätään testilajikkeen ja mittarilajikkeen välinen erotus, ei saada testilajikkeen keskiarvoa. Tämä johtuu siitä, ettei yksikään testilajike ole ollut yleensä kaikissa niissä kokeissa, joiden perusteella mittarilajikkeen keskiarvo on laskettu. 2.2 Poikkeamien tilastollinen testaus Tilastollisten testien avulla tutkitaan kiinnostavien, lajikkeita koskevien väittämien (hypoteesien) paikkansapitävyyttä. Testauksessa on aina ennalta asetettu hypoteesi, jonka todenperäisyyttä halutaan tutkia. Tilastolliset hypoteesit kirjoitetaan parametrisissä malleissa siten, että ne ovat tuntematonta parametria koskevia väitteitä. Lajiketestauksessa tämä tuntematon parametri on A, mikä kuvaa kahden lajikkeen välistä todellista eroa. Yleensä esitetään kaksi toisensa poissulkevaa väitettä H, ja 111. Ensimmäistä väitettä kutsutaan nollahypoteesiksi ja jälkimmäistä väitettä kutsutaan vastahypoteesiksi tai vaihtoehtohypoteesiksi. Lajiketestauksessa käytetty nollahypoteesi on aina seuraava: Ho : A = 0, eli testilajike ja mittarilajike ovat testattavan ominaisuuden osalta samanlaisia. Vastahypoteesia muodostettaessa on otettava huomioon se, millaisia poikkeamia nollahypoteesista voi ilmetä. Koska poikkeamien suunnasta ei ole välttämättä mitään ennakkotietoa, on lajiketestauksessa valittu ns. kaksisuuntainen testi, jolloin vastahypoteesi on seuraava: H1: A, eli testilajike ja mittarilajike eroavat testattavan ominaisuuden osalta. Lajiketestauksessa käytetään erotuksen tilastollista merkitsevyyttä tutkittaessa ns. kaltaistettujen parien t-testiä. Käytetty testi perustuu oletukseen, että Taulukossa 1 lasketut erotukset d...,dn ovat satunnaisotos normaalijakaumasta, jonka odotusarvo on A ja varianssi 62 ( merkitään symbolein N(A, 02)). Varianssin 62 estimaatiksi lajiketestauksessa on luonnollista valita erotuksista d...,d laskettu otosvarianssi, jota merkitään jatkossa symbolilla a 2d. Otoskeskihajonta saadaan ottamalla otosvarianssista neliöjuuri. Tätä hajontaa merkitään jatkossa symbolilla ad. Käytetty t-testi vaatii lisäksi, että erotukset d...4 ovat keskenään riippumattomia. Tällöin myös kokeiden tulee olla keskenään riippumattomia. Vaihtoehtoisesti voidaan myös merkitä, että d,=a+ e,, i= 1,..,n. Testin oletukset voidaan tällöin kirjata siten, että e...,e ovat satunnaisotos normaalijakaumasta N(0, 62) ja arvot e 1,...,e ovat keskenään riippumattomia. Arvoja e...,e kutsutaan tällöin jäännöksiksi tai jäännösvirheiksi. Tilastollista testausta varten lajikekoeaineisto voidaan tiivistää. Arvojen n, dd ja avulla saadaan laskettua tulosraportissa esitetyt lajikkeiden väliset erot ja erojen tilastollinen merkitsevyys. Näiden kolmen arvon avulla tehdään päätös joko hyväksyä tai hylätä nollahypoteesiho. Jos nollahypoteesi hylätään, uskotaan tällöin vastahypoteesin olevan tosi eli lajikkeiden välinen ero on 7
9 tällöin tilastollisessa mielessä merkitsevä. Tämä johtopäätös tehdään laskemalla t-testisuure, jonka kaava on t= (1) adi'vn ja testisuure noudattaa likimain t-jakaumaa vapausasteella n-1, kun nollahypoteesi Ho tosi. Esimerkiksi t-jakauman taulukosta katsomalla nähdään, onko laskettu t-testisuureen arvo niin suuri, että nollahypoteesi voidaan hylätä. Kun n on suhteellisen pieni (<15), olisi käytännössä aika vaivatonta luopua t-jakaumasta ja perustaa t-arvon tulkinta testin tarkkaan hylkäysalueeseen. Hylkäysalueella tarkoitetaan niitä t-testisuureen arvoja, jotka johtavat nollahypoteesin hylkäämiseen. Tällaisen tarkan hylkäysalueen laskukaava on yksinkertainen ja sen on esittänyt mm. Manly (1997, p. 93). Kuitenkaan tämä parannus ei käytännössä toisi mitään hyötyä lajiketestaukseen. Jos nollahypoteesi hylätään, otetaan samalla riski tehdä väärä johtopäätös. Kyseisen riskin todennäköisyyttä merkitään yleisesti oc:11a, joka on samalla testin merkitsevyystaso. Edellä kuvattua väärää johtopäätöstä, jossa oikea nollahypoteesi hylätään, kutsutaan tilastotieteessä tyypin I virheeksi. Mikäli käytetään pelkkää hyväksy/hylkäätestiä, jossa on kiinteä a:n arvo, niin a on tällöin maksimaalinen tyypin I virheen riski. Lajiketestauksessa a:11a on kolme tasoa: 0.05, 0.01 ja Tulostuksessa merki- tään tähdillä sitä a:n tasoa, jolla nollahypoteesi on hylätty. Yksi tähti tulostuksessa merkitsee, että nollahypoteesi on hylätty tasolla cc = 0.05 eli maksimaalinen riski tehdä tyypin I virhe on 0.05 ( =5%). Tulostuksessa kaksi ja kolme tähteä vastaavat tilanteita, joissa a on 0.01 ja (= 1% ja 0.1%). Jos ei käytettäisi jyrkkää hyväksy/hylkää-testiä, olisi mahdollista laskea t- testisuuretta vastaava p-arvo. Tämä p-arvo on todennäköisyys saada vähintään yhtä paljon nollasta eroava arvo kuin nyt saatu erotus d on, jos nollahypoteesi on tosi eli lajikkeiden välillä ei olisi eroa. Mikäli p-arvo on tarpeeksi pieni, voidaan päätellä, etteivät lajikekokeista saadut tulokset voi olla nollahypoteesin mukaisesta populaatiosta, vaan vastahypoteesin mukaisesta populaatiosta. Nyt päätöksen lisäksi jää myös p-arvo kuvaamaan riskiä, jolla tämä valinta tehtiin. Lajiketestauksessa ei ole nähty tarpeelliseksi raportoida p-arvoja vaan maksimaalisen tyypin I virheen taso, jossa nollahypoteesi on hylätty. 2.3 Esimerkki Taulukossa 2 on verrattu mm. hehtolitrapainoa kahden lajikkeen A ja M osalta. Lajikkeista M on valittu mittarilajikkeeksi, jonka tunnuksena on merkintä ' =C' (merkitty Taulukossa 2 symbolilla (0). Lajike A on ollut 40:ssä lajikekokeessa viimeisen kahdeksan vuoden aikana ja lajike M vastaavasti 82 kokeessa, mutta koeaineistossa Taulukko 2. Lajikekokeiden tulokset kahden lajikkeen (M ja A) osalta. Lajikkeista M on valittu mittarilajikkeeksi. Lajike Viljely- kpl lako- kpl Tjp kpl Hlp vyöhyke kg M =C * < *** * 8
10 ei ole merkintää hehtolitrapainosta kahden kokeen osalta lajikkeella M. Yhteensä lajikekokeita on tehty testattavan peltokasvin osalta 90 kappaletta näiden kahdeksan vuoden aikana. Lajikkeilla Aja M on aineistossa tulos hehtolitrapainon osalta samassa kokeessa 36 kertaa. Nyt parivertailussa käytetään koeaineistona lajikkeiden A ja M hehtolitrapainoja näistä 36 kokeesta (0). Lajikkeelta A jätetään näin käyttämättä neljän kokeen tulokset ja lajikkeelta M 44 kokeen tulokset. Kun koeaineisto tiivistetään, saadaan laskettua seuraavat arvot: n= 36, d= 0.8 kg (0) ja 6d = 1.9 kg. T-testisuureeksi saadaan 2.53 em. kolmen luvun avulla käyttäen kaavaa (1). Nollahypoteesi on, että lajikkeiden Aja M välinen todellinen ero on nolla ja vastahypoteesiksi on valittu, että kyseinen todellinen ero poikkeaa nollasta. Jotta nollahypoteesi voidaan hylätä :n tasolla 0.05, 0.01 tai 0.001, tulisi t-testisuureen arvon olla suurempi kuin 2.03, 2.72 tai Arvot on saatu t-jakauman taulukosta 35:11ä vapausasteella ( =36-1). Koska t-arvo on suurempi kuin 2.03, mutta pienempi kuin 2.72, niin nollahypoteesi hylätään :n tasolla 0.05 ja tulostukseen tämä johtopäätös merkitään laittamalla lajikkeiden välisen eron (=- 0.8 kg) perään yksi tähti (0). Jos tähtien asemesta haluttaisiin käyttää p-arvoa, olisi likimääräinen p-arvo tässä tilanteessa Mittarilajikkeen hehtolitrapainojen keskiarvo 80 kokeessa on merkitty myös tulostukseen (0). 2.4 Testien voimakkuus Tilastotieteessä tyypin II virheeksi kutsutaan sitä, että väärä nollahypoteesi jää hylkäämättä. Lajiketestauksessa tämä tarkoittaa sitä, että hyväksytään lajikkeiden olevan yhtähyviä, vaikka lajikkeet todellisuudessa eroaisivatkin toisistaan. Yleisesti todennäköisyyttä tehdä tyypin II virhe merkitään 13:11a. On huomattavaa, että I3:n arvo riippuu tuntemattomasta parametrista A. Suuretta 1-13 kutsutaan testin voimakkuudeksi. Voimakkuus on aina nollan ja yhden välillä ja testi on sitä voimakkaampi, mitä lähempänä 143 on ykköstä. Voimakkuus kuvataankin parhaiten tuntemattoman parametrin A funktiona (Kuva 1). Kun tuntemattoman parametrin arvoksi asetetaan nollahypoteesin mukainen arvo (eli lajiketestauksessa nolla), on tällöin voimakkuusfunktion arvo sama kuin testin merkitsevyystaso a Koska testin voimakkuus on A:n funktio, ei voida antaa vain yhtä arvoa, joka kuvaisi testin voimakkuutta. Yleensä tiedetään etukäteen pienin ero, jolla on käytännön kannalta jotain merkitystä. Laskemalla testin voimakkuus tämän eron kohdalta, tiedetään miten hyvin testi havaitsee tilastollisesti eron, jolla on käytännössä merkitystä. Esimerkiksi kauralla testi- ja mittarilajikkeen hehtaarisatojen erotusten otoskeskihajonta ( =ad ) on lajikkeista riippuen yleensä kg/ha. Jos halutaan 200 kg/ha suuruiset erot tilastollisesti merkitseviksi (a= 0.05) siten, että tyypin II virhe olisi korkeintaan 0.2 (= 20%), niin mittari- ja testilajikkeelta on oltava tulos samanaikaisesti kokeesta. Jos vaatimustasoa hiukan lasketaan ja vähintään 300 kg/ha suuruiset erot halutaan tilastollisesti merkitseviksi, lajikekokeita tarvittaisiin Lasketut koemäärät ovat aika korkeita, sillä lajiketta voidaan esittää lajikelistalle jo kahden vuoden testauksen jälkeen, jolloin esitettyjä koemääriä ei olla välttämättä saavutettu. Tietysti riski hyväksyä oletus, että lajikkeet ovat yhtä hyvä, vaikka lajikkeet eroaisivatkin, on laskelmissa ollut vain 20 % (testin voimakkuus on tällöin 0.80). Hyväksymällä tälle riskille suurempi todennäköisyys, saadaan vaadittavien kokeiden lukumäärää vähennettyä selvästi. Kauran kaikkien testattavien ominaisuuksien vaatimat koemäärät kahdella eri testin voimakkuuden tasolla löytyvät Taulukosta 3. Tuloksista selviää, että ainoastaan lakoprosentin analyysiin ei riitä kahden eikä edes kolmen vuoden lajikekokeet. Taulukossa esitettyjä kokeiden lukumääriä ei voi soveltaa muiden kasvien lajikekokeisiin. Kuvassa 1 on parivertailussa käytetyn testin voimakkuusfunktio kauran hehtaari- 9
11 SATOERO Kuva 1. Testinvoimakkuus kauralla hehtaarisadon todellisen eron funktiona kolmella eri havaintomäärällä (n= 10, 20 ja 40). Kuvassa on lajikkeiden erotuksen keskihajonnaksi (ad) valittu 500 kg/ha. Kyseinen keskihajonta voi olla joskus hiukan pienempikin, jolloin tarvittavat koemäärät ovat pienempiä , KOKEITA Kuva 2. Testin voimakkuus kauralla kokeiden lukumäärän funktiona, kun käytännössä merkitsevä ero on 300 kg/ha. Kuvassa on piirretty lajikkeiden erotuksen keskihajonnan arvoille 350 kg/ha (yhtenäinen viiva) ja 500 kg/ha (katkoviiva) oma käyränsä. 10
12 sadolle. Kuvasta näkee testin voimakkuuden halutulla lajikkeiden välisellä erolla kokeiden lukumäärän ollessa 10, 20 tai 40. Kuvasta voidaan helposti havaita 10 kokeen riittävän vain suurien erotusten havaitsemiseen. Kuvasta 2 pystyy näkemään valitulla testin voimakkuuden tasolla, kuinka suuri kokeiden lukumäärän on oltava, jotta 300 kg/ha suuruiset erot tulevat tilastollisesti merkitseviksi. Valitsemalla kuvassa testin voimakkuudeksi 0.5 ja 0.8, saadaan Taulukon 3 hehtaarisatoa koskevat koemäärät. Kuva osoittaa, että jo 20 koetta riittää hyvin toteamaan 300 kg/ha suuruiset lajikkeiden väliset erot. Vastaavasti 10 tai sitä pienempi koemäärä vaikuttaa liian vähäiseltä. Tällaisia koemääriä kuitenkin käytetään eri lajitteluiden mukaisissa vertailuissa. Testien voimakkuutta ei ole esitetty lajikekokeiden tulosraportissa. Käytännössä testien voimakkuuden voi havaita helposti. Esimerkiksi lajikkeiden välisen satoeron ollessa vähintään 300 kg/ha:11a, olisi tämän suuruisella erolla käytännön kannalta merkitystä. Jos näin suuret tai jopa suuremmatkin erot eivät kuitenkaan ole tulleet tilastollisesti merkitseviksi eli satoeron perässä ei ole yhtään tähteä, ei testi ole ollut riittävän voimakas. Tehottomuus johtuu pääasiassa siitä, että vertailua laskettaessa on ollut liian vähän kokeita käytettävissä, eikä siten 300 kg/ha suuruisten erojen tilastollista merkitsevyyttä voida todeta. Tämä ei kuitenkaan koskaan tarkoita sitä, etteikö lajikkeiden välillä olisi mitään todellista eroa. Tuloksen oikea tulkinta onkin, ettei lajikkeiden välistä eroa, eikä eron suuntaa voida tilastollisesti varmentaa vaaditulla käytännönkannalta merkitsevällä tasolla (=300kg/ha). Tarkempia ohjeita tilastollisen merkitsevyyden tulkinnasta on annettu luvussa 3.3 Tilastollinen merkitsevyys. Taulukko 3. Tarvittava lajikekokeiden lukumäärä parivertailussa, kun merkitsevyystaso a=0.05 ja testin voimakkuus on joko 0.80 tai Voimakkuuksista 0.80 voidaan pitää tavoitetasona ja 0.50 minimivaatimuksena lajiketestauksessa. Kokeiden lukumäärät on laskettu kauran lajiketestauksessa käytettäville ominaisuuksille SOLO Power Analysis-ohjelman avulla. Keskihajonnat ( ad ) on arvioitu vanhoista lajikekokeista tarkastelemalla vain niitä lajikkeita, jotka ovat olleet vähintään 30 eri kokeessa vuosina Taulukossa minimierotus tarkoittaa pienintä lajikkeiden välistä erotusta, jolla on jo käytännössä merkitystä. kokeiden lukumäärä Testattava ominaisuus minimierotus testin voimakkuus 1-f3= =0.50 Sato kg/ha 300 kg/ha lako-% 14-17% 5% kasvuaika pv 2 pv pituus cm 5 cm tjp l.5-2.5g 1.0 g hlp kg 1 kg valk-% % 0.5% valkuaissato kg 40 kg kuori-% % 0.5 % ydinsato kg 250 kg
13 3 Tulosten tulkinta 3.1 Mallin vaikutus Valittu tilastollinen malli vaikuttaa siihen, millaisia tulkintoja saaduista tuloksista voidaan tehdä. Käytetty malli on määrännyt myös suurelta osin tehtyjen raporttien muodon. Tulkintoja, jotka ovat käytetyn mallin oletusten kanssa ristiriidassa, ei voi hyvän tieteellisen tutkimustavan mukaan tehdä. Tuloksia tulkittaessa täytyy aina samanaikaisesti huomioida kokeiden lukumäärä, lajikkeiden välinen ero ja eron tilastollinen merkitsevyys. Lajiketestauksessa verrataan kerralla yhtä testilajiketta yhteen mittarilajikkeeseen. Tällaisesta testaustavasta johtuen eri vertailuista saatuja tuloksia ei voi vertailla keskenään. Lajikekokeiden tulokset sisältävät monta erilaista testattavaa ominaisuutta. Kaikki ominaisuudet on kuvattu lyhyesti vuosittaisen tulosraportin alkuosassa ja lajikekokeiden suoritusoppaassa (Järvi et al., 1998). Luvussa 2.1 mainittu normaalisuusoletus tulee olla voimassa, jotta tuloksia voidaan pitää luotettavina. Lakoprosentin ja talvituhon analyyseissä normaalisuus oletus ei ole erityisen hyvin voimassa, joten näihin tuloksiin kannattaa suhtautua aina hiukan varovaisesti. Vastaavanlaisia testattavia ominaisuuksia ovat perunalla ulkoisen laadun kaikki ominaisuudet. Nämä muuttujat olisi parempi analysoida käyttäen esimerkiksi parametrittomia testejä. Tällaiset testit on esitetty kappaleessa 5.2 Parametrittomat vaihtoehdot. 3.2 Kokeiden lukumäärä Kokeiden lukumäärää laskettaessa on huomioitu vain ne kokeet, joissa testattavasta ominaisuudesta on saatu tulos sekä mittarilajikkeen että testattavan lajikkeen osalta. Kokeiden lukumäärä saattaa vaihdella kunkin lajikkeen eri ominaisuuksien kohdalla. Tämä johtuu pääasiassa siitä, että ettei jokaisesta kokeesta ole tehty laboratorioanalyysejä tai yksittäisiä havaintoja on poistettu. Poiston syynä voi olla esimerkiksi mittausvirhe, eikä oikean arvon mittaaminen ole ollut enää jälkikäteen mahdollista. Lakoisuuden testauksesta on poistettu ne kokeet, joissa lakoa ei ole ilmennyt juuri ollenkaan. Lajiketestaukseen on lisätty tarvittaessa uusia ominaisuuksia, joten niistä ei ole saatavilla havaintoja lisäyspäätöstä edeltäviltä vuosilta. On siis selvää, että kokeiden lukumäärä vaihtelee eri ominaisuuksissa ja kokeiden lukumäärä vaikuttaa tulosten tarkkuuteen ja testin voimakkuuteen havaita käytännössä merkitseviä eroja. Tästä syystä on keväällä 1998 julkaistussa tulosraportissa ensimmäisen kerran tulostettu käytettyjen kokeiden lukumäärä kaikkien ominaisuuksien kohdalla, eikä pelkästään sadon yhteydessä. Tällä lisäinformaatiolla on pyritty vähentämään tuloksista tehtävien väärien johtopäätösten lukumäärää. Mittarilajikkeen kohdalla kokeiden lukumäärä ilmoittaa moneenko havaintoon mittarilajikkeen keskiarvo perustuu. 3.3 Tilastollinen merkitsevyys Lajiketestauksessa käytettyjen kokeiden lukumäärä vaikuttaa paljon saadun tuloksen luotettavuuteen. Parivertailussa käytetty erotuksen tilastollista merkitsevyyttä testaava t-testi voidaan tehdä aina, kun otoskeskihajonta ad saadaan laskettua aineistosta. Tämä tarkoittaa käytännössä sitä, että tulokset on oltava vähintään kahdesta lajikekokeesta siten, ettei vertailtavien lajikkeiden välinen ero ole jokaisessa kokeessa täsmälleen sama. Lajikkeiden välinen ero voidaan kuitenkin laskea aina, kun vertailtavat lajikkeet ovat olleet vähintään kerran samassa kokeessa. Aineistosta laskettu otoskeskihajonta vaikuttaa paljon tilastollisen merkitsevyyden havaitsemiseen. Jos havaintoja on todella vähän (eli alle viisi), voi otoskeskihajonta sattumasta johtuen olla todellista 12
14 tuntematonta vaihtelua pienempi. Tämä tarkoittaa sitä, että käytetty parivertailutesti on yleensä täysin epäluotettava, jos kokeiden lukumäärä on todella pieni (kpl <5). Poikkeuksen tästä muodostavat vertailut, joissa lajikkeiden välinen ero on todella suuri. Jos kokeiden lukumäärä on hieman suurempi, mutta silti pieni (kpl <9) on tilastollisiin testeihin suhtauduttava yhä varovaisesti. Nämä esitetyt kokeiden lukumäärät ovat vain suuntaa antavia. Jotkut ominaisuudet, kuten kasvuston pituus ja kasvuaika ovat ominaisuuksia, joihin lajike itse vaikuttaa paljon ja siten lajikkeiden väliset erot vaihtelevat vain vähän eri kokeissa. Satoerot sitävastoin vaihtelevat paljon eri kokeiden välillä. Tämä johtuu siitä, että erilaiset kontrolloimattomat vaihtelun lähteet vaikuttavat satotuloksiin enemmän kuin esimerkiksi kasvuaikaan. Usein tulkitaan virheellisesti tilastollisesti merkitsevän eron tarkoittavan samaa kuin käytännönkannalta merkitsevä ero. Tilastollisella merkitsevyydellä ei kuitenkaan ole mitään tekemistä käytännössä merkitsevän eron kanssa. Käytännössä merkitsevä ero tarkoittaa sellaista eroa, jolla on lajiketta valittaessa merkitystä. Hehtaarisadossa käytännössä merkitsevä ero voi olla esimerkiksi 300 kg/ha. Käytännössä merkitsevä ero riippuu tuloksia tulkitsevasta henkilöstä, eikä mitään yhtä oikeaa arvoa voida välttämättä määrittää. Tilastollinen merkitsevyys ja käytännössä merkitsevä erotus voivat toteuttaa neljä erilaista vaihtoehtoa: 1) Erotus voi olla tilastollisesti merkitsevä, muttei käytännössä merkitsevä. Esimerkiksi lajikkeiden välinen satoero 100 kg/ha on tullut tilastollisesti merkitseväksi, mutta tulosta tulkitsevan henkilön mielestä tällaisella erolla ei ole käytännön kannalta suurtakaan merkitystä. Tällöin lajikkeiden voidaan katsoa olevan yhtähyviä, vaikka lajikkeiden välinen ero poikkeaakin tilastollisesti nollasta. Tällaiseen tilanteeseen päädytään yleensä silloin, kun vertailtavat lajikkeet ovat olleet pitkään lajikekoetoiminnassa mukana. Erotus ei ole tilastollisesti merkitsevä, mutta käytännössä havaitulla erolla olisi merkitystä. Esimerkiksi testilajikkeen satoero mittarilajikkeeseen on kokeissa keskimäärin 600 kg/ha ja käytännön kannalta jo pienemmälläkin erolla olisi merkitystä. Nyt tilastollinen testi ei ole ollut riittävän voimakas (vrt. luku 2.4 Testien voimakkuus). Lajikkeiden välinen ero 600 kg/ha voi olla täysin sattumasta johtuen havaitun suuruinen, mutta todellisuudessa testilajike voi olla jopa heikompisatoinen kuin mittarilajike. Mitään varmaa johtopäätöstä ei voida tehdä, sillä kokeita tarvittaisiin lisää. Joskus erotuksen 95%:n luottamusvälin esittäminen voisi tämänkaltaisessa ongelmatilanteessa antaa perusteita tehdä edes jonkunlainen johtopäätös lajikkeiden välisestä paremmuudesta. Luottamusvälien käytöstä koituvia etuja on arvioitu luvussa 5.1 Luottamusvälit. Erotus on sekä tilastollisesti että käytännön kannalta merkitsevä. Nyt voidaan tehdä johtopäätös, että testilajike eroaa mittarilajikkeesta. Erotus ei ole tilastollisesti merkitsevä eikä myöskään käytännössä merkitsevä. Tämä tulos ei aina tarkoita sitä, että lajikkeet ovat todellisuudessa yhtä hyviä. Mikäli vertailussa käytettyjen kokeiden lukumäärä on pieni, voi lajikkeet todellisuudessa erota toisistaan, mutta eroa ei kuitenkaan ole havaintoaineiston pienuudesta johtuen löydetty. Myös nyt luottamusväli olisi tarpeellinen, sillä luottamusvälin avulla voidaan arvioida eron suurin ja pienin mahdollinen arvo. 13
15 Tilastollinen merkitsevyys perustuu paljon käytetyn testin oletusten realistisuuteen. Jos luvussa 2.2 Poikkeamien tilastollinen testaus mainittuja oletuksia ei voida pitää realistisina, saadut tilastolliset merkitsevyydet voivat olla harhaanjohtavia. Erityistä varovaisuutta tulee noudattaa tulkittaessa lakoprosenttia, talvituhoa ja niitä perunan testattavia ominaisuuksia, joita on mitattu kappaleissa tai perustuvat subjektiiviseen arvioon. Kaikissa edellä luetelluissa ominaisuuksissa erotuksen normaalijakaumaoletus ei ole useinkaan realistinen. 3.4 Suhdeluku Suhdeluvun laskukaava on määritelty luvussa 2.1 Koeaineisto ja poikkeamien estimointi. Suhdeluvun laskukaavaa tarkasteltaessa selviää, että se on vain tulosten perusteella saatu laskennallinen arvo. Tämä arvo kertoo montako prosenttia enemmän tai vähemmän satoa testilajike tuottaa mittarilajikkeeseen verrattuna keskimääräisissä olosuhteissa. Keskimääräiset olosuhteet riippuvat käytetyistä kokeista ja ovat näin jokaisessa vertailussa erilaiset. Tästä johtuen eri lajikkeille lasketut suhdeluvut eivät ole keskenään täysin vertailukelpoisia. Suhdeluvun eroavaisuutta arvosta 100 ei testata tilastollisesti. Ei varmasti ole turhaa korostaa, että valittu tilastollinen malli määrää, millaisia tulkintoja saaduista tuloksista voidaan tehdä. Parivertailussa valittu tilastollinen malli tutkii siis kahden lajikkeen (eli testi- ja mittarilajikkeen) välisen erotuksen absoluuttista arvoa. Tehty analyysi perustuu oletukseen, että lajikkeiden välinen todellinen erotus on aina samansuuruinen riippumatta siitä, minkälaiset olosuhteet kokeessa ilmenivät. Tämä tarkoittaa myös sitä, että mallin oletusten perusteella suhdeluku ei voi olla sama kaikissa erilaisissa olosuhteissa, vaan suhdeluku lähestyy arvoa 100 keskimääräisen satotason kasvaessa ja erkanee arvosta 100 keskimääräisen satotason pienentyessä. Lajikkeiden ollessa täsmälleen yhtähyviä, suhdeluku on tietysti kasvuolosuhteista riippumaton vakio (= 100). Näin ollen täysin vääriin tuloksiin voidaan päätyä, jos oletetaan suhdeluvun saavan raportissa esitetyn arvon kaikissa mahdollisissa olosuhteissa. Edellä kuvattua vaikutusta kutsutaan additiiviseksi, koska tämä olettaa testattavan lajikkeen tuottavan keskimäärin aina saman verran enemmän (tai vähemmän) satoa kuin mittarilajike. Tämä vaikutustapa on ollut lajiketestauksessa aina. Jos testattava lajike tuottaa tosiasiassa erilaisissa kasvuolosuhteissa suhteessa yhtäpaljon enemmän tai vähemmän satoa kuin mittarilajike, niin esiintyvää vaikutusta kutsutaan tällöin multiplikatiiviseksi. Nyt lajikkeiden välinen eroavaisuus voitaisiin kuvata esimerkiksi suhdeluvun kaltaisella kertoimella. Tämänkaltainen analyysi olettaa, että testatavan lajikkeen ja mittarilajikkeen välinen suhdeluku pysyy samana erilaisissa kasvuolosuhteissa. Se tarkoittaisi samalla myös sitä, että näiden kahden lajikkeen välinen satoero vaihtelisi kasvuolosuhteista riippuen suhdeluvun määräämällä tavalla. Additiivisen ja multiplikatiivisen vaikutusten erilaisuus on helppo havaita Taulukosta 4. Taulukko 4. Biologinen malli testilajikkeen ja mittarilajikkeen väliselle satoerolle kaikilla erilaisilla satotasoilla. Vaikutus additiivinen biologinen malli testilajike=mittarilajike+vakio multiplikatiivinen testilajike=kerroin*mittarilajike Käytännössä parivertailu voitaisiin tehdä kummalla tahansa esitetyistä tavoista. Käytetyn mallin valintaa ei voida tehdä sen mukaan, halutaanko tulkita lajikkeiden satoeroa prosenteissa vai kiloissa. Mallin valinta täytyy perustua siihen, kumpi vaihtoehtoisista malleista vaikuttaa havaintoaineiston perusteella realistisemmalta vaihtoehdolta. Omien tarkastelujeni perusteella nykyinen, additiivisuuteen perustuva malli vaikuttaa yleensä realistisemmalta. Tähän tulokseen olen päässyt analysoimalla eri 14
16 kasveilla lajikkeiden väliset erot kummallakin tavalla ja tutkinut mallien sisältämien oletusten realistisuutta. Lisäksi tarkastelin graafisesti aineistosta sitä, kumpi malli näyttää järkevämmältä. Aivan ehdottomasti additiivinen malli ei kuitenkaan ole parempi kuin multikplikatiivinen malli. Jos multiplikatiivinen malli osoittautuu jonkin kasvin kohdalla paremmaksi, voidaan tämä kasvi analysoida käyttäen multiplikatiivista mallia, jolloin lajikkeiden välinen ero kuvataan suhdeluvun kaltaisella kertoimella. Sellainen vaihtoehto, että kyseinen kasvi analysoitaisiin additiivisella mallilla, mutta tulokset tulkittaisiin suhdelukuina, on täysin väärä toimintatapa. Additiivinen malli ei aina ole paras mahdollinen, sillä jotkut lajikkeet ovat herkempiä erilaisille kasvuolosuhteille kuin toiset. Tällaisia vaikutuksia ei kuitenkaan voida mitenkään huomioida parivertailussa, vaan on käytettävä esimerkiksi regressioanalyysiin perustuvaa analysointimenetelmää (Finlay & Wilkinson 1963). Koska kaikki lajikkeet eivät ole olleet samoissa kokeissa, niin tämä regressioanalyysiin perustuvassa menetelmässä käytetty kokeen keskimääräinen satotaso on virheellinen. Tämän virheen on pyrkinyt korjaamaan Öfversten (1997) esittämällä uuden tavan analysoida lajikkeiden kykyä tuottaa satoa erilaisilla satotasoilla. On tavallista, että virallisten lajikekokeiden tuloksia tulkitaan sadon osalta seuraavalla tavalla: 'testilajike on 7 % mittarilajiketta satoisampi'. Tällainen tulkinta perustuu täysin suhdelukuun ja on siksi virheellinen. Koska vuodesta 1998 lähtien on tulostettu satoero, niin tuloksia olisi parempi tulkita esimerkiksi seuraavalla tavalla: 'testilajike tuottaa 350 kg/ha enemmän satoa kuin mittarilajike, mikä tarkoittaa keskimääräisissä olosuhteissa noin 7 %:n sadonlisäystä' tai 'testilajike tuottaa 350 kg/ha enemmän satoa kuin mittarilajike'. Vaikka tässä jatkuvasti onkin tarkasteltu pelkkää hehtaarisadon analyysiä, niin myös muidenkin ominaisuuksien analyysi voidaan tehdä käyttäen kumpaa tahansa esitettyä tapaa. Koska suhdelukuja ei ole esitetty esimerkiksi kasvuston pituuden tuloksissa, ei pituuden tuloksia voi tulkita väärin käyttämällä pelkästään suhdelukua. 3.5 Monivuotiset kasvit Monivuotisilla kasveilla yksi koe kestää yleensä kolme vuotta. Yhdestä koeruudusta mitataan samaa ominaisuutta näin kolme eri kertaa. On selvää, että käytetyn t-testin vaatima havaintojen keskinäinen riippumattomuusoletus ei ole voimassa, koska samasta koeruudusta eri vuosina saadut tulokset korreloivat keskenään. Tästä syystä niiden tilastollisten testien luotettavuus on erittäin heikko, joissa on käytetty useita samasta ruudusta saatuja havaintoja. Monivuotisilla kasveilla onkin järkevintä tarkastella erikseen eri ikäisiä kasvustoja (=luokittelu iän mukaan). Tällöin tehdyt t- testikin ovat luotettavampia, koska analyysissä ei ole käytetty useampaa samasta koeruudusta saatua tulosta. Tämänkaltainen esimerkkitulostus löytyy Taulukosta 5. Taulukko 5. Niittynurmikan virallisten lajikekokeiden tulokset, kun koeaineisto on lajiteltu kasvuston iän mukaan. Lajike Nurmen ikä 1 kpl % sl Nurmen ikä 2 kpl % sl Nurmen ikä 3 IcpI % si CONNI C MASON *** *** BARON *** *** ** COCTAIL FORTUNA *** 15
17 4 Parivertailutulosten raportointi 4.1 Poikkeamasivut Jos tulostuksessa ei ole otsikossa mainintaa luokittelusta tai muista rajoituksista, on analyysissä käytetty kaikki kokeet, joissa sekä testattava lajike että mittarilajike ovat olleet samanaikaisesti. Ainoana poikkeuksena ohralla ei käytetä liejusavella tehtyjä kokeita. Tällaista sivua kutsutaan poikkeamasivuksi. Liitteessä 1 on esimerkki kauran poikkeamasivusta. Lajikekokeita ei ole suunniteltu siten, että jokaista lajiketta olisi viljelty jokaisella koepaikalla tai maalajilla. Tämän takia jokin koepaikka, vyöhyke tai maalaji voi olla yliedustettuna aineistossa. Tällöin tuloksiin pääsee vaikuttamaan jokin yksittäinen alue tai maalaji niin paljon, ettei saatuja tuloksia voida varauksetta yleistää koskemaan kaikkia niitä kasvuolosuhteita, joissa lajiketta on tarkoitettu viljeltävän. Uusien lajikkeiden kohdalla tulokset perustuvat yleensä vain muutamaan vuoteen, jolloin lajikkeiden tuloksiin vaikuttaa myös paljon lajikkeen sopeutuminen kyseisten vuosien sääolosuhteille. Erilaisten olosuhteiden vaikutusvaltaisuudesta saa käsityksen, kun tutkii erilaisten luokitteluiden mukaiset tulokset. Näistä tuloksista näkee aika tarkasti, monessako kokeessa lajike on ollut eri vyöhykkeissä, maalajeissa tai vuosina. Poikkeamasivulla sadon tulokset on esitetty hiukan muista ominaisuuksista poik- keavalla tavalla. Jokaiselle lajikkeelle on esitetty lajikkeen satotulosten keskiarvo (Taulukko 6, kohta 0) niissä kokeissa, joissa se on ollut mittarilajikkeen kanssa samanaikaisesti. Nyt on helppoa laskea mittarilajikkeen keskimääräinen sato niissä kokeissa, joissa testi- ja mittarilajike ovat olleen samanaikaisesti. Tämä onnistuu, kun testilajikkeen keskimääräisestä sadosta vähennetään satoero (0). Edelleenkään eri lajikkeiden sadon keskiarvot eivät ole keskenään vertailukelpoisia ja suhdeluku on oikein vain, kun testilajikkeen sato on sarakkeessa 0 ilmoitetun suuruinen. 4.2 Vuosittaiset vertailut Vuosittaiset vertailut tehdään aina sadosta sekä nurmilla myös talvituhosta. Koska kokeiden lukumäärä on aina pieni (yleensä alle 10), niin tilastollisten testien tuloksiin ei pidä luottaa liikaa. Tärkeintä onkin tutkia lajikekeskiarvoja ja eroja. Todellisuudessa lajikkeiden väliset erot eivät välttämättä vaihtele vuosittain, vaikka parivertailun tulosraportista sellaisen kuvan voikin saada. Tällaista väärää huomiota ei voi tehdä, jos huomioi vuosittaisissa testeissä käytetyt koemäärät. Vuosittaisten testien tekeminen on tietysti turhaa, jos lajikkeiden ero ei vaihtele todellisuudessa vuosittain. Tätä vuoden ja lajikkeen yhdysvaikutuksen olemassaoloa ei voida parivertailussa testata, vaan olisi käytettävä esimerkiksi lineaarisia sekamalleja eli ns. suoravertailua. Luottamusvälien esittäminen antaisi enemmän tietoa oikeiden johtopäätösten tekemiselle. Taulukko 6. Poikkeamasivun uusi hehtaarisadon tulosten esittämistapa. Lajike Viljely- kpl sato sato- sl kpl lako- vyöhyke kg/ha ero % M =C T ** 36-6** + f 16
18 Vuosittaisten ja muidenkin luokitteluaineistojen kohdalla on mahdollisuus laskea sadon (ja myös viherpeittävyyden ja talvituhon) kohdalla mittarilajikkeen likimääräinen keskiarvo niissä kokeissa, joissa sekä mittarilajike että testilajike ovat olleet samanaikaisesti. Tämä voidaan tehdä kaavan (2) mukaisesti. mittarilajike = (2) (s/ / 100) 1 Koska raportoidut arvot ovat pyöristettyjä arvoja, kaavan (2) mukaan laskettu mittarilajikkeen keskiarvo saattaa erota todellisesta keskiarvosta useita prosentteja eli saatu keskiarvo on vain suuntaa antava. Testilajikkeen sadon määrän vastaavissa kokeissa saa laskettua, kun lisää mittarilajikkeen satoon lajikkeiden erotukset (=j). Myös tämä arvo saattaa erota todellisesta keskiarvosta useita prosentteja. Laskemalla itse testilajikkeen ja mittarilajikkeen likimääräiset keskiarvot saa tarkemman kuvan siitä, millaisia kokeita kuhunkin vertailuun on sisältynyt. 4.3 Muut vertailut Alueelliset vertailut ja maalajittaiset vertailut on tehty valitsemalla vain tarkasteltavaan luokkaan sisältyneet kokeet. Tämä johtaa usein siihen, että kussakin vertailussa käytettyjen kokeiden lukumäärä on liian pieni, eikä tilastollisen testin luotettavuus ole riittävä (vrt. Taulukko 3). Varsinkin kahden vuoden kokeiden perusteella ei voida osoittaa kuin erittäin suuret erot tilastollisesti merkitseviksi. 5 Parannusehdotuksia parivertailuun Parivertailun raportointia voidaan kehittää informatiivisemmaksi. Myös itse parivertailua voidaan parantaa luopumalla t-testin käytöstä silloin, kun t-testin käyttö ei ole soveliasta aineiston kannalta. Käyttämällä soveliaampia menetelmiä ja testejä, pystytään lisäämään tulosten luotettavuutta. Parivertailun suurin ongelma on, ettei saman kasvin eri lajikkeita voida testata yhtäaikaisesti. Tällöin päädytään usein ristiriitaisiin tuloksiin. Esimerkiksi taulukosta 7 pystytään havaitsemaan, että testilajike A on parempi ja testilajike B huonompi kuin mittarina käytetty Pohto. Tällöin voidaan tietysti väittää, että Testilajike A on testilajiketta B parempi. Vaihdettaessa mittarilajikkeeksi Arve, lajike B osoittautuu paremmaksi ja lajike A huonommaksi kuin mittarilajike. Nyt voitaisiin väittää, että lajike B on parempi kuin lajike A. Näin on siis päädytty kahteen erilaiseen tulokseen. Yksi mahdollisuus ratkaista lajikkeiden paremmuus yksiselitteisesti olisi käyttää lineaarisia sekamalleja (ts. suoravertailua) lajiketestauksessa. Lineaariset sekamallit pystyisivät huomioimaan kokeiden välisen riippuvuuden ja samasta koeruudusta eri vuosina saatujen mittaustulosten välisen korreloitumisen. Taulukko 7. Parivertailun tulokset kahden mittarilajikkeen osalta. Lajike satoero sl Lajike satoero sl Pohto =C Arve =C lajike A lajike A -40 '99 lajike B lajike B *** 17
19 5.1 Luottamusvälit Monesti tulkitaan joko tahattomasti tai tarkoituksella, että saadut lajikkeiden väliset erot ovat tarkkoja arvoja. Tosiasiassa saatu erotus on vain arvio todellisesta arvosta. Luottamusväli kertoo sen, millaiset todelliset erotukset voivat havaintojen perusteella olla hyvin todennäköisiä. Luottamusvälien laskukaavan parivertailun t-testiä käytettäessä on esittänyt mm. Gardner ja Altman (1989, p. 20). Lisäksi he esittävät yksityiskohtaisesti, milloin ja miksi luottamusvälien esittäminen on järkevämpää kuin pelkkien tilastollisten merkitsevyyksien esittäminen. Erityisen mielekkäänä he pitävät luottamusvälien esittämistä silloin, kun erotuksen suuruus kiinnostaa paljon enemmän kuin erotuksen tilastollinen merkitsevyys. Juuri tästähän lajiketestauksessa on kysymys. Virallisissa lajikekokeissa kauralla on kahden lajikkeen hehtaarisatojen erotusten keskivirhe lajikkeis ta riippuen yleensä kg/ha. Tämä tarkoittaa sitä, että saatu keskimääräinen satoero voi erota todellisesta satoerosta jopa kg/ha, kun lajikkeita on testattu samanaikaisesti yhdeksässä kokeessa. Jos kokeita on ollut enemmän kuin yhdeksän, virhe on pienempi ja vastaavasti pienemmällä koemäärällä virhe on suurempi. Jos havaittu satoero yhdeksässä kokeessa on ollut esimerkiksi 200 kg/ha, niin 95 %:n luottamusväli erotukselle voi tällöin olla optimitilanteessa (-50 kg/ha, 550 kg/ha). Luottamusvälin mukaan testilajike voi tuottaa todellisuudessa keskimäärin jopa 550 kg/ha enemmän satoa kuin mittarilajike. Sama luottamusväli kertoo myös sen, että testilajike voi todellisuudessa tuottaa myös satoa 50 kg/ha mittarilajiketta vähemmän. Koska 95% :n luottamusvälin alku- ja loppupiste ovat eri merkkiset, ei lajikkeiden välinen ero ole tullut tilastollisesti merkitseväksi riskitasolla Kuitenkin luottamusvälin perusteella voidaan päätellä, että testilajike ei voi olla oleellisesti heikkosatoisempi kuin mittarilajike, jolloin on saatu edes jonkinlainen johtopäätös aikaiseksi. Ilman luottamusväliä voidaan to- deta vain havaintoaineiston olevan liian pieni minkäänlaisien johtopäätösten esittämiseen. Jos satoeron luottamusväliksi saadaan esimerkiksi (-400,1400), nähdään heti havaintomäärän olleen liian pieni, sillä tes tilaj ike voi käytännössä olla selvästi mittarilaj ketta parempi tai huonompi. Tällöin pelkän keskimääräisen satoeron ( =500 kg/ha) julkaiseminen voi aiheuttaa sen, että testilajike tulkitaan väärin perustein mittarilajiketta paremmaksi, vaikka luvussa 3.3 Tilastollinen merkitsevyys esitetyn vaihtoehdon 2 mukaisesti näin ei kuitenkaan olisi saanut tehdä. Myös silloin, kun lajikkeiden välinen ero ei ole käytännössä eikä tilastollisesti merkitsevä, luottamusväli voi olla todella tarpeellinen. Esimerkiksi 95 % : n luottamusvälin ollessa (-500 kg/ha, 500 kg/ha) lajikkeiden välinen ero on keskimäärin ollut 0 kg/ha ja lajikkeet mielletään tällöin yhtähyviksi. Todellisuudessa lajikkeiden välinen ero voi olla 500 kg/ha kumman tahansa lajikkeen hyväksi. Luottamusväliin perustuva johtopäätös olisikin, ettei lajikkeiden erosta voida sanoa mitään, koska kokeita on tehty liian vähän. Taulukossa 8 on esitetty kauralle luottamusvälit, kun testilajikkeiden hehtaarisatoa on verrattu mittarina olleen VELI-lajikkeen satoon. Taulukosta havaitaan helposti, kuinka kokeiden lukumäärä vaikuttaa tulosten tarkkuuteen. Linjalla BOR 1407 on keskihajonta (=ad) sattumasta johtuen estimoitunut liian pieneksi, jolloin luottamusvälistäkin on tullut liian lyhyt. Luvussa 4.2 Vuosittaiset vertailut oli toteama, ettei lajikkeiden väliset erot välttämättä vaihtele vuosittain, vaikka parivertailun tulosraportista sellaisen kuvan helposti saakin. Esimerkiksi Liitteessä 2 on verrattu Leilan satoa Velin satoon eri vuosina. Pelkkiä keskiarvoja ja suhdelukuja tarkastelemalla voi arvioida Leilan sadon olleen Velin satoon verrattuna vuonna 1994 selvästi suurempi kuin muina vuosina. Kuvassa 3 on piirrettynä kuhunkin vuoteen liittyvä keskimääräinen satoero ja satoeron luottamusväli. Kuvan perusteella ei voida päätyä johtopäätökseen, että vuonna 1994 lajik- 18
20 Taulukko 8. Luottamusvälien käyttö hehtaarisadon tulosten raportoinnissa. Lajike kpl satoero satoeron 95 %:n luottamusväli VELI =C PUHTI * YTY *** SISKO LISBETH *** AARRE JO *** BOR *** BOR ** ROOPE *** BOR * BOR * BOR * BOR *** VIRMA *** KATRI *** FREJA *** SW *** BELINDA *** SALO *** LEILA * KOLBU *** keiden välinen ero olisi selvästi erilainen kuin muina vuosina. Lisäksi vuoteen 1994 liittyvä luottamusväli sisältää kaikista vuosista lasketun ko. lajikkeiden keskimääräisen eron ( = -83 kg/ha, Liite 1). 5.2 Parametrittomat vaihtoehdot Lajikekokeista saatuun aineistoon (Taulukko 1) voidaan soveltaa kaltaistettujen parien t-testin sijasta joko yhden otoksen merkkitesti tai Wilcoxonin testi. Näitä testejä käyttäen saadaan aikaiseksi täsmälleen samantyyppiset tulostukset kuin perinteisellä parivertailuilla, mutta testien vaatimukset tulevat täytettyä jakaumaoletusten osalta paremmin. Käytännössä ei ole järkevää käyttää parametrittomia menetelmiä, mikäli lajikkeiden välisen erotuksen jakauma on peräisin normaalijakaumasta. Jos näin silti tehtäisiin, olisi kahden lajikkeen todellista eroa kuvaava tunnusluku silti oikea, mutta testi ei olisi kuitenkaan niin tehokas kuin se voisi olla. Testin heikentyminen vaikeuttaa johtopäätösten tekoa, eikä käytännössä merkittäviä eroja voitaisi aina tilastollisesti vahvistaa. Testien suhteellisia asymptoottisista tehokkuuksista on raportoinut mm. Gibbons ja Chakraborti (1992). Wilcoxonin testin suhteellinen tehokkuus verrattuna 19
21 V (,, SATO ERO Kuva 3. Lajikkeiden Leila ja Veli välinen satoero ja eron luottamusväli viitenä viimeisenä vuotena. Jokainen vuosi on analysoitu erikseen, kuten parivertailussa normaalisti tehdäänkin. Ympyrällä on merkitty lajikkeiden keskimääräiset erot, jotka löytyvät myös liitteestä 2. parivertailussa käytettyyn t-testiin on normaalij akauman tilanteessa 3/it ( = 0,955) ja huonoimmillaankin peräti 0,864, kun havainnot (eli lajikekokeissa lajikkeiden väliset erotukset) ovat peräisin mistä tahansa jatkuvasta ja symmetrisestä jakaumasta. Näiden tietojen valossa ei tehokkuuden menetys ole kovinkaan merkitsevä, jos t-testin tilalla käytettäisiin aina Wilcoxonin testiä. Jos taas käytetään normaalij akaumaoletukseen perustuvaa testiä havaintoaineistoon, joka ei ole peräisin normaalijakaumasta, voidaan helposti saada lajikkeiden väliselle erolle tilastollinen merkitsevyys, vaikka tosiasiassa eroa ei olisikaan. Tämä tulee hyvin ilmi pitkähäntäisissä vasteissa, joita lajikekokeissa ovat lähes kaikki prosenttivasteet. Yksi parametrittomat menetelmien hyvistä puolista on se, etteivät ne ole niin herkkiä poikkeaville havainnoille kuin normaalisuuteen perustuvat menetelmät. Tämä johtuu pitkälti siitä, että lajikkeiden välisiä eroja laskettaessa käytetään keskiarvojen sijasta mediaania tai Hodgesin-Lehmanin estimaattia. Näistä kolmesta keskiarvo on kaikista herkin poikkeaville havainnoille. Tällä hetkellä virallisten lajikekokeiden havaintoaineisto sisältää runsaasti poikkeavia havaintoja, joista osa on suoranaisia kirjaamisvirheitä. Virheellisten havaintojen runsaus johtunee puutteellisista poikkeavien havaintojen tunnistamismenetelmien tuntemisesta. Poikkeavien havaintojen tunnistamisesta lajikekokeissa ovat raportoineet mm. Jauhiainen & Öfversten (1997). Myös parametrittornat testit sisältävät aineistoa koskevia oletuksia, joiden tulee olla voimassa. Wilcoxonin testi on käyttökelpoinen, mikäli vastemuuttujan jakauma on symmetrinen, muttei välttämättä normaalinen. Koska virallisissa lajikekokeissa vastemuuttuja on aina kahden lajikkeen välinen erotus, niin symmetrisyys on voimassa lähes aina. Yhden otoksen merkkitesti on Wilcoxonin testiä väljempi, eikä se sisällä oletusta vasteen jakaumasta. Koska symmetrisyys oletus on kuitenkin voimassa lähes aina, ei ole yleensä mitään syytä käyttää merkkitestiä lajikekoesarjoj en analysoinnissa. Kumpikin parametriton testi perustuu 20