Aula 59. DIC, Delineamento Inteiramente Casualizado

Estrutura, croqui de campo com FielDHub, ANOVA e comparação de médias

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Objetivos da aula

  • Definir o Delineamento Inteiramente Casualizado, DIC, e reconhecer quando ele é apropriado
  • Gerar o croqui de aleatorização de campo com o pacote FielDHub
  • Obter a estatística descritiva por tratamento com metan
  • Conduzir a ANOVA e interpretar o teste F
  • Comparar médias com emmeans e apresentar o resultado com letras

Bloco 1

O Delineamento

Conceito, estrutura e quando é apropriado

  • No Delineamento Inteiramente Casualizado, DIC, os tratamentos são atribuídos às unidades experimentais de forma completamente aleatória, sem nenhuma restrição ou agrupamento.

  • Contexto: 5 cultivares de milho são avaliados quanto à produtividade, em gramas por planta, em casa de vegetação, ambiente controlado e homogêneo, sem gradiente ambiental relevante a controlar.

  • É o delineamento apropriado quando as unidades experimentais são, de fato, homogêneas entre si, condição mais comum em ambientes controlados do que em campo aberto.

Modelo estatístico do DIC

\[Y_{ij} = \mu + \tau_i + \epsilon_{ij}\]

Termo Significado
\(Y_{ij}\) Observação da repetição \(j\) no tratamento \(i\)
\(\mu\) Média geral
\(\tau_i\) Efeito do tratamento \(i\)
\(\epsilon_{ij}\) Erro experimental, assumido \(\sim N(0, \sigma^2)\)
  • É o modelo mais simples entre os delineamentos, com apenas dois componentes de variação, tratamento e resíduo.

Bloco 2

Gerando o Croqui

Conceito, FielDHub, por que aleatorizar corretamente

  • Sortear tratamentos “à mão” ou por critérios informais compromete a validade da aleatorização, que é a base teórica que sustenta a inferência estatística de qualquer delineamento.

  • O pacote FielDHub gera a aleatorização formalmente, documenta a semente utilizada para reprodutibilidade, e produz o croqui de campo, o mapa de onde cada tratamento deve ser instalado.

Código: CRD()

croqui_dic <- CRD(
  t          = cultivares,
  reps       = 6,
  plotNumber = 101,
  seed       = 2026)

croqui_dic$fieldBook

Output: o croqui gerado

   ID LOCATION PLOT REP  TREATMENT
1   1        1  101   3 Cultivar 3
2   2        1  102   6 Cultivar 2
3   3        1  103   6 Cultivar 4
4   4        1  104   2 Cultivar 3
5   5        1  105   4 Cultivar 5
6   6        1  106   4 Cultivar 4
7   7        1  107   2 Cultivar 1
8   8        1  108   4 Cultivar 2
9   9        1  109   3 Cultivar 2
10 10        1  110   5 Cultivar 2
  • O fieldBook documenta exatamente qual cultivar ocupa cada parcela, com a aleatorização registrada e reprodutível pela semente utilizada. O croqui visual facilita a instalação correta do experimento em campo, evitando erro de troca de parcelas.

Bloco 3

Descritiva

Código: desc_stat() por cultivar

dados_dic |>
  group_by(cultivar) |>
  desc_stat(produtividade)

Output e interpretação

# A tibble: 5 × 11
  cultivar   variable     cv   max  mean median   min sd.amo    se  ci.t n.valid
  <chr>      <chr>     <dbl> <dbl> <dbl>  <dbl> <dbl>  <dbl> <dbl> <dbl>   <dbl>
1 Cultivar 1 produtiv…  9.33  193.  176.   179.  147.  16.4   6.69 17.2        6
2 Cultivar 2 produtiv…  2.88  212.  202.   201.  195.   5.82  2.38  6.11       6
3 Cultivar 3 produtiv… 11.5   195.  173.   175.  137.  19.8   8.09 20.8        6
4 Cultivar 4 produtiv…  6.75  252.  229.   226.  209.  15.4   6.30 16.2        6
5 Cultivar 5 produtiv…  6.13  227.  213.   216.  199.  13.1   5.34 13.7        6
  • A produtividade média varia consideravelmente entre os cultivares, com o Cultivar 4 apresentando a maior média e o Cultivar 3 a menor. A ANOVA formaliza se essa diferença é estatisticamente sustentável.

Bloco 4

ANOVA

Código: aov()

modelo_dic <- aov(produtividade ~ cultivar, data = dados_dic)

summary(modelo_dic)

Output: tabela de ANOVA

# A tibble: 2 × 6
  fonte_variacao    Df `Sum Sq` `Mean Sq` `F value` `Pr(>F)`
  <chr>          <dbl>    <dbl>     <dbl>     <dbl>    <dbl>
1 "cultivar   "      4   13848.     3462.      15.7        0
2 "Residuals  "     25    5522.      221.      NA         NA

Interpretação do teste F

  • O quadrado médio de cultivar, dividido pelo quadrado médio do resíduo, produz a estatística F, comparada à distribuição F com os graus de liberdade do modelo.

  • Um valor de p pequeno indica que ao menos um cultivar difere dos demais quanto à produtividade média, mas não indica, sozinho, quais pares diferem entre si, questão respondida no próximo bloco.

Bloco 5

Comparação de Médias

Conceito, emmeans e teste de Tukey

  • O pacote emmeans calcula as médias ajustadas de cada nível do fator, e permite comparações par a par com correção para múltiplas comparações, como o método de Tukey, que controla a taxa de erro tipo I em nível de experimento.

Código: emmeans e cld

medias_dic <- emmeans(modelo_dic, ~ cultivar)

cld(medias_dic, Letters = letters, adjust = "tukey")

Output

# A tibble: 5 × 7
  cultivar   emmean    SE    df lower.CL upper.CL .group
  <fct>       <dbl> <dbl> <dbl>    <dbl>    <dbl> <chr> 
1 Cultivar 3   173.  6.07    25     156.     190. " a  "
2 Cultivar 1   176.  6.07    25     159.     193. " a  "
3 Cultivar 2   202.  6.07    25     185      219. "  b "
4 Cultivar 5   213.  6.07    25     196.     230. "  bc"
5 Cultivar 4   229.  6.07    25     212.     246. "   c"

Gráfico de médias com letras

Bloco 6

Erros Comuns

Erro comum 1, não aleatorizar de fato

  • Distribuir os tratamentos por conveniência, como agrupar todas as repetições de um mesmo cultivar lado a lado por facilidade de manejo, invalida a base teórica da inferência do DIC, mesmo que a análise estatística seja executada corretamente depois.

Erro comum 2, confundir repetição com pseudo-repetição

  • Medir a mesma planta várias vezes e tratar essas medições como repetições independentes infla artificialmente os graus de liberdade do resíduo, e não corresponde à estrutura real de repetição do DIC, que exige unidades experimentais distintas.

Resumo: DIC

Etapa Função no R
Croqui de campo FielDHub::CRD()
Estatística descritiva metan::desc_stat()
ANOVA aov()
Comparação de médias emmeans::cld()

Obrigada!

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