从总体中随机抽取部分个体。试验研究的目的是要了解事物总体的某些特性，但总体包含的个体往往很多，甚至是无穷的，不可能对其一一考察。这就需要抽样。例如，要知道一个小麦新品种的株高，不是测量该品种的全部植株，而只抽取若干植株进行测量。当性状或特性的测定带有破坏性时，抽样更是必不可少。所以抽样是试验研究的基本方法。

抽样必须符合随机的原则。随机是指总体中的每一个体有同等而且独立地被抽取的机会。这样随机抽取的个性所组成的样本，称为随机样本，简称样本。样本中所含个体的数目叫做样本容量，记为n。农业和生物学试验中，习惯上将样本容量（n）大于30的，称为大样本，小于30的，称为小样本。只有随机样本的统计数才是总体参数的无偏估计。

从总体中抽样可分为复置抽样和不复置抽样两种。复置抽样是每次随机抽取一个个体后，该个体必须放回原总体，参加下一次抽样。不复置抽样是每次随机抽取一个个体后，该个体不再放回原总体。从无限总体抽样，可不考虑复置与不复置问题，所得样本都属随机样本。但从有限总体抽样，若是复置，则如同无限总体抽样，样本属随机样本；若是不复置，则所得样本不再是随机样本。在实际抽样时，若样本容量不超过有限总体容量的5%，可以近似地看作从无限总体抽样，不论复置与否，样本都属随机样本。

农业试验或调查中常用的抽样方法有简单随机抽样、分层抽样、两级抽样、整群抽样、顺序抽样等。

抽样单位直接从总体中随机抽取，总体中每个抽样单位都有同等机会（等概率）被抽取。方法是先将总体中每个抽样单位编号，然后按所需的样本容量，利用随机数字表或计算机输出的随机数字进行抽样。简单随机抽样所获得的样本平均数和方差，是总体平均数和方差的无偏估计量。

当对所考察的总体有一个大体的了解时，可先将总体分成若干个部分，称为区层，使同一区层内抽样单位间的差异尽可能小些，然后分别对每个区层进行简单随机抽样。如样本容量相同，分层抽样的精确度一般优于简单随机抽样，其精确度的改善程度依赖于各区层内抽样单位间的均匀程度。

抽取抽样单位分二级进行。从总体中随机抽出抽样单位，称初级单位。从每一个初级单位中再随机抽出抽样单位，称次级单位。如果再从每一个次级单位随机抽取抽样单位，则称为三级抽样或多级抽样。对于相同的样本容量，二级或多级抽样的精确度一般不如简单随机抽样，所以只有在二级或多级抽样明显地比简单随机抽样方便时，才考虑应用。

抽样单位不是从总体中直接抽取，而是先从总体中随机抽取若干单位整群，然后在每一单位整群内考察全部抽样单位。例如，一块水稻田总体有4000丛，随机抽取40丛作为样本，抽样分数为1%，这是随机抽样。若先从总体中随机抽取10个单位整群，每个单位整群包括有相邻的2×2丛稻（即一个单位整群有4丛稻），共取40丛，抽样分数也为1%，就属整群抽样。整群抽样实质上是二级抽样的特例。二级抽样时，若对初级单位的全部次级单位进行调查，即为整群抽样。

根据总体容量N和所需抽取的样本容量n计算出抽取间隔1（1＝N/n须为正整数，以四舍五入求得），再在y₁，y₂……，y₁中随机抽取一个抽样单位，尔后每隔1个再抽取一个，这种抽样方法又称为系统抽样。当总体容量很大或样本容量很大时，采用简单随机抽样往往非常麻烦，顺序抽样则较为方便。