田间试验设计主要目的是减少试验误差，提高试验精确度，使研究人员能从试验结果中获得正确的观测值，对试验误差进行正确的估计。为达此目的，田间试验设计应遵循以下三条基本原则。
一、设置重复
在田间试验中，同一种处理种植的小区数即为重复(replication)次数。如每种处理种植了一个小区，则称为一次重复;如每种处理种植了两个小区，则称为二次重复。其中每一个小区称为一个试验单位(或称试验单元)。
重复最主要的作用是估计试验误差。试验误差是客观存在的，我们只能通过同一处理不同试验单位间的差异来估计。如果每一处理只有一个试验单位(即同一处理只有一个观测值)，那么同一处理内的差异则无法表现和获取，误差也就无法估计。
设置重复的另一个主要作用是降低试验误差，从而提高试验的精确度。已经证明试验误差与重复次数成反比，因此重复多，则试验误差小。有四次重复的试验，其误差仅是只有一次重复的同类试验的一半。但重复太多不易管理。因此不同试验重复次数的多少还要根据具体情况来确定。
二、随机排列
随机排列(random
assortment)是指每次重复中的每个处理都有同等的机会被安排在任何一个试验小区上，而不带有任何的主观成见。设置重复可以为误差的估计提供条件，但是要想获得无偏的试验误差估计值，则要求我们对各个处理做到随机排列。因此随机排列与设置重复相结合，就能够提供无偏的试验误差估计值。
进行随机排列，可以采用抽签法、计算机产生随机数字或利用随机数字表(附表1)。随机数字表的用法将在后面介绍。
三、局部控制
在田间试验中，要将所有的非处理因素控制得均衡一致是很难做到的。但我们可以进行局部控制(local
control)，即将整个试验环境划分成若干个相对最为一致的小环境(称为区组或重复)，再在每个小环境内分别设置一套完整的处理。由于在较小地段内试验环境条件等非处理因素较易控制。因此便可以在整个试验环境中分范围分地段地控制土壤差异等非处理因素。如果试验地有较为明显的土壤差异，最好按肥力梯度划分区组，使区组内相对均匀一致，每一区组再按处理数目划分小区。这样，能影响试验误差的只限于区组内较小地段细微的土壤差异，而与增加重复扩大试验面积所增大的土壤差异无关。这种布置就是田间试验的“局部控制原则。
综上所述，一个好的试验设计，必须根据设置重复、随机排列、局部控制这三个基本原则合理周密地做出安排。只有这样，我们才能在试验中得到最小的试验误差，获得真实的处理效应和无偏的试验误差估计。
