第十二章田间计划和育种试验课件

第十二章第十二章 育种试验设计育种试验设计第十二章 育种试验设计1一、园林植物育种试验的设计一、园林植物育种试验的设计（一）试验设计的任务（一）试验设计的任务科学研究：实验科学研究：实验 验证验证(test)试验试验 探索探索(experiment)试验设计：试验方法试验设计：试验方法 统计分析方法统计分析方法育种实验设计：育种方法设计育种实验设计：育种方法设计 品种比较试验品种比较试验一、园林植物育种试验的设计（一）试验设计的任务2（二）田间试验的重要意义（二）田间试验的重要意义 育育种种试试验验设设计计是是用用统统计计学学的的方方法法分分析析试试验验结结果果，从从而而获获得得真真实实遗遗传传的的、稳稳定定的的、真正的新品种。真正的新品种。育育种种工工作作者者为为了了正正确确地地鉴鉴定定原原始始材材料料和和育育种种材材料料的的品品质质、产产量量以以及及其其它它各各种种性性状状和和特特性性，从从而而选选育育出出适适合合生生产产需需要要的的优优良良品品种种，就就必必须须在在育育种种过过程程中中进进行行一一系系列列的比较试验。的比较试验。（二）田间试验的重要意义3比较试验的方法比较试验的方法:1.盆栽试验盆栽试验;2.温室试验温室试验;3.露地试验和实验露地试验和实验;4.实验室试验等。实验室试验等。比较试验的方法:4（三）试验设计的基本要求（三）试验设计的基本要求1.目的性目的性2.典型性典型性3.精确性精确性4.重演性重演性5.坚韧性坚韧性6.可行性可行性（三）试验设计的基本要求5(四四)基本原则基本原则1.样本数量样本数量2.设置重复设置重复3.设置对照设置对照4.局部控制局部控制(四)基本原则6（五）田间试验设计的特点（五）田间试验设计的特点1.植物生长的季节性植物生长的季节性2.田间影响因子的多方面性田间影响因子的多方面性3.生物生长发育的阶段性生物生长发育的阶段性 试验场所：试验场所：露地、温室、实验室。露地、温室、实验室。栽培方式：栽培方式：地栽、盆栽、无土栽培。地栽、盆栽、无土栽培。（五）田间试验设计的特点试验场所：栽培方式：7二、田间试验设计的误差控制二、田间试验设计的误差控制（一）田间试验的误差来源（一）田间试验的误差来源1.广义误差广义误差2.错误错误 试验者必须克服，不能出现；试验者必须克服，不能出现；3.误差误差 系统误差系统误差偶然误差偶然误差材料与方法造成，合材料与方法造成，合理的试验设计克服。理的试验设计克服。具有随机性，设置重具有随机性，设置重复，尽可能缩小。复，尽可能缩小。二、田间试验设计的误差控制（一）田间试验的误差来源系统误差材82.田间误差田间误差3.个体差异个体差异4.环境差异环境差异5.栽培措施栽培措施6.材料丢失材料丢失7.数据采集数据采集田间误差9（二）克服误差的基本原则（二）克服误差的基本原则1.重复原则重复原则 principle of repetition 2.随机化原则随机化原则 principle of randomization 3.局部控制原则局部控制原则 principle of local control重复重复随机排列随机排列局部控制局部控制正确估计正确估计试验误差试验误差适当减少适当减少试验误差试验误差（二）克服误差的基本原则重复原则 principle of 10(三三)田间试验设计的误差控制田间试验设计的误差控制1、提高田间试验典型性的方法、提高田间试验典型性的方法 为了提高田间试验的典型性，在选为了提高田间试验的典型性，在选择试验地时应尽量使它在自然条件和栽择试验地时应尽量使它在自然条件和栽培技术等方面是典型的，也就是说应该培技术等方面是典型的，也就是说应该把试验地设置地在本地区进行推广。把试验地设置地在本地区进行推广。(三)田间试验设计的误差控制1、提高田间试验典型性的方法112、提高田间试验精确性的方法提高田间试验精确性的方法 田间试验误差：田间试验误差：定向误差定向误差偶然误差偶然误差 克服试验误差的方法：克服试验误差的方法：目力测定目力测定试探播种试探播种 2、提高田间试验精确性的方法12 3、克服土壤差异的主要方法克服土壤差异的主要方法（1）合理整地合理整地;（2）匀地播种匀地播种;（3）应用适当合理的田间设计应用适当合理的田间设计;对于温室花卉进行育种试验时，对于温室花卉进行育种试验时，除采用以上各种方法来克服差异外，除采用以上各种方法来克服差异外，还应特别注意温室内不同部分光线、还应特别注意温室内不同部分光线、温度、湿度等方面的差异。温度、湿度等方面的差异。3、克服土壤差异的主要方法13三、田间试验设计三、田间试验设计 田间试验设计的正确与否，关系着田间试验设计的正确与否，关系着整个试验的成败，因而在进行田间试验整个试验的成败，因而在进行田间试验以前，必须精细地设计，田间试验设计以前，必须精细地设计，田间试验设计应该建立在对试验目的有充分了解以及应该建立在对试验目的有充分了解以及对试验地进行全面研究的基础上。对试验地进行全面研究的基础上。（一）田间试验设计内容（一）田间试验设计内容（二）田间排列形式（二）田间排列形式（三）田间试验中的栽培与试验技术问题（三）田间试验中的栽培与试验技术问题三、田间试验设计14（一）田间试验设计内容（一）田间试验设计内容1.小区的大小、形状与方向小区的大小、形状与方向 小小区区面面积积的的大大小小对对田田间间试试验验的的精精确确性性影影响响很很大大，在在一一般般情情况况下下小小区区面面积积太太小小会会使使试试验验产产生生很很大大的的误误差差，而而加加大大小小区区面面积积则则试试验验的的精精确确性性与与典典型型性性也也就就会会随随之之而而提提高高，通通常常小小区区面面积积的的大大小小是是由由供供试试材材料料的的数数量量、育育种种工工作作所所处处的的不不同同阶阶段段、试试验验土土壤壤差差异异的的大大小小、试试验验小小区区重重复复次次数数的的多多少少以以及及人人力力物物力力的的充充足足与与否否，田田间间管管理理的的方便与否等因素所决定。方便与否等因素所决定。（一）田间试验设计内容152.小区的形状和方向小区的形状和方向 对于提高试验的精确性也有作用，一对于提高试验的精确性也有作用，一般的情况下长方形的而其长边方向与土壤般的情况下长方形的而其长边方向与土壤差异的方向相平行与耕作方向相垂直的小差异的方向相平行与耕作方向相垂直的小区，其精确性较高。区，其精确性较高。SN2.小区的形状和方向SN163.重复的设置及其次数：重复的设置及其次数：在整个试验中同一品种的同一处理不只种植一个在整个试验中同一品种的同一处理不只种植一个小区或一次，而是种植几个小区或种植几次，并将同小区或一次，而是种植几个小区或种植几次，并将同一品种同一处理的几个小区适当分配到试验地上的不一品种同一处理的几个小区适当分配到试验地上的不同地点，这就叫做重复。同地点，这就叫做重复。设置重复可以克服一个小区以及附近小面积的土设置重复可以克服一个小区以及附近小面积的土壤差异；但不能充分反映整个试验土壤差异程度，并壤差异；但不能充分反映整个试验土壤差异程度，并且由于在每一个重复之中必须包括参加试验的每一品且由于在每一个重复之中必须包括参加试验的每一品种的每一处理，这样就不是以一个小区的表现来评定种的每一处理，这样就不是以一个小区的表现来评定一个品种或一个处理，而是根据几个小区的平均表现一个品种或一个处理，而是根据几个小区的平均表现来评定一个品种或一个处理的优劣，因而就可使试验来评定一个品种或一个处理的优劣，因而就可使试验的结果较为可靠。这种设置重复的方法要方法要比单的结果较为可靠。这种设置重复的方法要方法要比单纯增大小区面积来提高试验精确性的效果更为显著。纯增大小区面积来提高试验精确性的效果更为显著。3.重复的设置及其次数：174.标准区的设置标准区的设置 标准区或称对照区，它是作为衡量选量标准区或称对照区，它是作为衡量选量选育品种优劣的标准和增加试验准确性而选育品种优劣的标准和增加试验准确性而设置的小区。设置的小区。标准区内所播种的品种应该是当地普遍标准区内所播种的品种应该是当地普遍栽培的优良品种，这种品种可称为标准种。栽培的优良品种，这种品种可称为标准种。4.标准区的设置18 所有田间试验都应设置标准区，并使所有田间试验都应设置标准区，并使所有试验小区的种植品种与标准区内的标所有试验小区的种植品种与标准区内的标准品种进行比较，比较的结果凡显著优于准品种进行比较，比较的结果凡显著优于标准区的即可当选；如低于标准区的则须标准区的即可当选；如低于标准区的则须淘汰，设置较多的标准区可以校正因土壤淘汰，设置较多的标准区可以校正因土壤差异而对试验发生的影响，并能有利于田差异而对试验发生的影响，并能有利于田间的观察对比。间的观察对比。所有田间试验都应设置标准区，并使所有试验小区195.保护区的设置保护区的设置 为为消消除除生生长长竞竞争争和和边边际际影影响响以以及及其其它它扰扰乱乱因因子子的的影影响响，保保证证试试验验的的精精确确性性，在在任任何何试试验验中中都都应应设设置置一一定定的的保保仿仿带带。保保护护带带有以下三种：有以下三种：1.整个试验地四周的保护带。整个试验地四周的保护带。2.小区四周的保护带。小区四周的保护带。3.重复之间的保护带。重复之间的保护带。5.保护区的设置20（二）田间排列形式（二）田间排列形式1.多次重复法：多次重复法：多多次次重重复复是是将将标标准准区区作作为为一一般般的的小小区区参参加加在在各各个个重重复复里里的的方方法法，应应用用这这种种方方法法在在设设置置重重复复时时，可可使使各各重复密集排列，也可分散排列。重复密集排列，也可分散排列。（二）田间排列形式21 由于各重复内的小区排列形式不同，又可将多次重复法分为顺序排列和随机排列二种基本形式。由于各重复内的小区排列形式不同，又可222.对比法对比法 对比法是规定每隔对比法是规定每隔2个小区设置一个标准区，个小区设置一个标准区，以便使每一个处理都能与标准区相邻而进行相互以便使每一个处理都能与标准区相邻而进行相互对比，这种方法多采用顺序排列，但重复次数多对比，这种方法多采用顺序排列，但重复次数多时也可采用随机排列，对比法的优点是标准区与时也可采用随机排列，对比法的优点是标准区与供试品种小区相邻的种植在一起，在很大程度上供试品种小区相邻的种植在一起，在很大程度上处于相对相同的土壤肥力条件下，因此试验结果处于相对相同的土壤肥力条件下，因此试验结果较为精确，但它的缺点是标准区所占的面积太多。较为精确，但它的缺点是标准区所占的面积太多。2.对比法233.拉丁方拉丁方 它是多次重复法中一种特殊排列方式，它的特点是重它是多次重复法中一种特殊排列方式，它的特点是重复次数一定要与供试品种数或试验处理相等复次数一定要与供试品种数或试验处理相等,因而使试验地因而使试验地构成一个方形。这种排列方式从试验的纵横二个方向来看构成一个方形。这种排列方式从试验的纵横二个方向来看都可互为重复，并可以消除纵横二个方向的土壤差异以提都可互为重复，并可以消除纵横二个方向的土壤差异以提高试验的精确性，这种方法的缺点是不适于处理太多，重高试验的精确性，这种方法的缺点是不适于处理太多，重复次数太多，否则会使试验面积过大，拉丁方一般都在育复次数太多，否则会使试验面积过大，拉丁方一般都在育种后期阶段应用。种后期阶段应用。3.拉丁方24（三）田间试验中的栽培与试验技术问题（三）田间试验中的栽培与试验技术问题 为为了了提提高高田田间间试试验验的的典典型型性性和和精精确确性性，除除应应用用合合理理的的田田间间试试验验设设计计外外，最最根根本本也也是是最最重重要要的的方方法法就就是是应应用用正正确确的的栽栽培培与与试试验验技技术术，它它是是保保证田间设计具体实现的重要措施。证田间设计具体实现的重要措施。1、试验地的选择和试探播种、试验地的选择和试探播种；2、试验地的轮作与匀地播种、试验地的轮作与匀地播种 在在进进行行轮轮作作时时应应采采用用当当地地最最典典型型的的轮轮作作制制度度，通通常常对对异异花花授授粉粉植植物物应应选选择择几几个个可可以以隔隔离离开开的轮作区，以防优良品种的互相混杂。的轮作区，以防优良品种的互相混杂。（三）田间试验中的栽培与试验技术问题253、施肥与整地、施肥与整地 必须注意肥料质量的一致性以及撒播时必须注意肥料质量的一致性以及撒播时的均匀性，为了达到以上目的，须使厩肥的的均匀性，为了达到以上目的，须使厩肥的腐熟程度一样，并进行充分混合。腐熟程度一样，并进行充分混合。4、试验地段的划分、试验地段的划分 试验地平整好后，应按事先拟定的田间试验地平整好后，应按事先拟定的田间设计图划分试验区，即划分出各重复区及每设计图划分试验区，即划分出各重复区及每重复中的不同小区，小区面积必须划分准确，重复中的不同小区，小区面积必须划分准确，在各重复区间要留出小道，播种或定植时要在各重复区间要留出小道，播种或定植时要划分好相等的行距，保持整齐的播种量或株划分好相等的行距，保持整齐的播种量或株距，然后在每个小区前钉上写有区号的木牌，距，然后在每个小区前钉上写有区号的木牌，经与田间设计书核对无误后，即可进行播种经与田间设计书核对无误后，即可进行播种或定植。或定植。3、施肥与整地265、播种、播种 须须选选择择品品质质优优良良一一致致的的种种子子进进行行播播种种，并并应应作作好好种种子子的的清清选选、干干燥燥及及储储藏藏工工作作，播播种种量量一一般般根根据据品品种种特特性性（每每亩亩相相同同的的发发芽芽种种子子数数，每每亩亩相相同的种子重量）及营养面积的大小加以确定。同的种子重量）及营养面积的大小加以确定。6、田间管理、田间管理 田田间间管管理理的的好好坏坏，可可以以直直接接影影响响试试验验的的精精确确性，因此对于这一工作，应该特别加以注意。性，因此对于这一工作，应该特别加以注意。7、田间观察记载、田间观察记载 一一切切田田间间试试验验的的目目的的就就是是为为了了探探测测各各种种处处理理下下的的性性状状表表现现，只只有有按按照照一一定定的的要要求求进进行行正正确确的的观察才能达到以上的目的。观察才能达到以上的目的。5、播种278、确定被淘汰小区、确定被淘汰小区 当当某某些些小小区区的的某某一一部部分分受受到到与与实实验验无无关关的的偶偶然然影影响响而而发发生生缺缺株株或或生生长长不不良良等等现现象象时时，就就会会影影响响整整个个试试验验的的精精确确性性，因因此此必必须须把把这这些些小小区或部分地段淘汰，区或部分地段淘汰，9、种子的收获、种子的收获 用种子繁殖的花木应及进分别收种、编号、用种子繁殖的花木应及进分别收种、编号、脱粒、储藏，在这一工作的整个过程中，均应脱粒、储藏，在这一工作的整个过程中，均应注意防止一切可能发生的混毁，通过单株选择注意防止一切可能发生的混毁，通过单株选择而当选的当选的优良单株，还应专门分另记载而当选的当选的优良单株，还应专门分另记载和采收种子。和采收种子。8、确定被淘汰小区28四、试验设计的方法四、试验设计的方法要使试验获得预期的效果，正确地设要使试验获得预期的效果，正确地设计试验是重要环节。计试验是重要环节。实验设计的基本步骤：实验设计的基本步骤：1.确定研究对象；确定研究对象；2.确定试验的基本方法；确定试验的基本方法；3.确定试验的实施方案：确定试验的实施方案：小区的大小、形状、重复次数、小区小区的大小、形状、重复次数、小区排列的方式、整个田间试验的布置，排列的方式、整个田间试验的布置，。四、试验设计的方法要使试验获得预期的效果，正确地设计试验是重29（一）试验因子和处理（一）试验因子和处理1.概念概念1)试验因子（因素）：指试验中要考虑试验因子（因素）：指试验中要考虑的某项指标（或称研究对象）。的某项指标（或称研究对象）。2)水平（处理）：指研究试验因子所采水平（处理）：指研究试验因子所采用的具体措施。用的具体措施。（一）试验因子和处理1.概念302.试验种类试验种类1)单因子试验：在整个试验中仅研究一个单因子试验：在整个试验中仅研究一个因子的效果；因子的效果；2)多因子试验：在同一试验中同时研究两多因子试验：在同一试验中同时研究两个获两个以上试验因子的效果。个获两个以上试验因子的效果。2.试验种类313.多点试验与区域试验多点试验与区域试验例：茶花引种试验例：茶花引种试验因子因子A：材料来源：材料来源A1-青岛植物园青岛植物园A2-北美北美A3 密苏里植物园密苏里植物园A4 蓓蕾植物园蓓蕾植物园因子因子B:引种栽植措施引种栽植措施B1-露地保护露地保护B2-叶面喷施保护叶面喷施保护剂剂B3-栽培技术处理栽培技术处理3.多点试验与区域试验A1-青岛植物园因子B:引种32筛选适宜北京地区种植的茶花品种筛选适宜北京地区种植的茶花品种A1 A2 A3 A4B1B2B3B4四季青乡苗圃四季青乡苗圃A1 A2 A3 A4B1B2B3B4北安河苗圃北安河苗圃A1 A2 A3 A4B1B2B3B4朝阳区绿化苗圃朝阳区绿化苗圃筛选适宜北京地区种植的茶花品种A1A2A3A4B1B2B3B33（二）重复的设置（二）重复的设置1.田间设置重复田间设置重复变化方向变化方向土壤肥力土壤肥力R1R2R3(1)(2)坡向坡向R1R2R3(3)阳阳光光R1R2R3SN(4)风力、风向风力、风向（二）重复的设置1.田间设置重复变化方向土壤肥力R1(1)342.重复的排列方式重复的排列方式1)多排式排列多排式排列R1R2R32)单排式排列单排式排列R1 R2 R32.重复的排列方式1)多排式排列R12)单排式排列R1351)顺序排列方式顺序排列方式3.小区的排列方式小区的排列方式123412341234R2R1R31)顺序排列方式3.小区的排列方式12341234123362)多排式小区逆向排列法多排式小区逆向排列法123412121110911234122)多排式小区逆向排列法12341212111091123373)多排式小区阶梯式排列法多排式小区阶梯式排列法1234125678910111212349101112123456783)多排式小区阶梯式排列法1234125678910111384)随机排列方式随机排列方式随机的原则是局部控制随机的原则是局部控制随即区组设计随即区组设计拉丁方设计拉丁方设计列区设计列区设计4)随机排列方式随机的原则是局部控制39六、育种试验结果的统计分析六、育种试验结果的统计分析（一）数理统计在育种试验中的意义（一）数理统计在育种试验中的意义 要要使使选选种种育育种种工工作作的的成成果果具具有有可可靠靠的的科科学学依依据据，必必须须进进行行一一系系列列的的比比较较试试验验，所所有有这这些些对对比比试试验验都都要要调调查查大大量量对对象象，测测量量和和记记载载大大量量数数据据，从从而而取取得得第第一一手手资资料料，这这是是使使试试验验结结果果免免受受主主观观影影响的客观基础响的客观基础.六、育种试验结果的统计分析（一）数理统计在育种试验中的意义40（二）变异数列（二）变异数列 在在统统计计中中能能够够变变异异的的性性状状或或特特性性，才才是是需需用用要要研研究究的的对对象象，不不呈呈变变异异的的性性状状，就就失失去去研研究究的的意意交交，而而对对于于能能够够变变异异的的整整个个数数量量资资料料，即即通通过过观观察察和和测测量量所所获获得得的的一一群群同同质质的的原原始始数数据据，就就称称为为变异数列。变异数列。（二）变异数列41（三）平均数和标准差 为了表示整个变异数列的特征，一般在统计上，必须求出两个最基本的统计指标，即平均数和标准差。1、平均数：以X表示，它可以表示变数的中心位置，或资料的集中的情况。（三）平均数和标准差422、标准差、标准差 以以S表表示示，平平均均数数只只能能表表示示变变数数的的分分布布的的中中心心位位置置，但但不不能能表表示示出出各各变变数数分分布布范范围围的的大大小小，标标准准差差则则最最能能表表示示材材料料中中各各变变异异数数的的分分布布范围，即变异程度。范围，即变异程度。标标准准差差愈愈大大，则则说说明明资资料料的的变变动动程程度度愈愈大大，由此资料算得的平均的可靠性就愈大。由此资料算得的平均的可靠性就愈大。2、标准差43（四）常态曲线（或称正态曲线、正态分布）（四）常态曲线（或称正态曲线、正态分布）在数量性状各变数的分布，如在数量性状各变数的分布，如N很大（至少很大（至少30以上）时，将某一类变数为横座标，和此类变数以上）时，将某一类变数为横座标，和此类变数相应的变数出现的次数为纵座标，其分布可绘出一条相应的变数出现的次数为纵座标，其分布可绘出一条以平均数为中心的，左右对称的光滑曲线，叫做常态以平均数为中心的，左右对称的光滑曲线，叫做常态曲线。曲线。（四）常态曲线（或称正态曲线、正态分布）44（五）变异系数（五）变异系数 上面所讲标准差是用来表示变异量的绝对上面所讲标准差是用来表示变异量的绝对值的，基单位与样本的相同，如高度用厘米，值的，基单位与样本的相同，如高度用厘米，重量用公分，但是如有需要比较高度和重量的重量用公分，但是如有需要比较高度和重量的相对变异程度，则因单位不同，无法比较，或相对变异程度，则因单位不同，无法比较，或虽为同一单位，平均数（虽为同一单位，平均数（X）不同时也无法比）不同时也无法比较，这就需要用消除了单位的相对变异量即变较，这就需要用消除了单位的相对变异量即变量系数（量系数（c、v）来表示。）来表示。（五）变异系数45（六）标准误（机误）（六）标准误（机误）对对试试验验植植株株进进行行全全面面的的测测量量，所所获获得得平平均均数数（X）标标准准差差（S），一一般般可可以以认认为为是是完完全全可可靠靠的的，但但是是在在试试验验植植株株过过多多时时，不不能能进进行行全全部部测测量量，只只能能用用抽抽样样法法抽抽取取部部份份样样本本株株进进行行测测量量，样样本本既既非非正正体体，S不不能能真真正正代代表表总总体体,其其间间的的误误差差即称标准误（或称平均数标准差）差。即称标准误（或称平均数标准差）差。标标准准误误差差与与标标准准差差成成正正比比，与与抽抽取取样样本本的的平方根成反比平方根成反比.（六）标准误（机误）46（七）两个平均数的比较及其差异显著性的测定（七）两个平均数的比较及其差异显著性的测定 任任何何试试验验数数据据都都要要与与对对照照或或标标准准种种的的数数据据进进行行比比较，而这种比较又不能单纯比较平均数之大小。较，而这种比较又不能单纯比较平均数之大小。当当差差异异出出现现的的机机率率在在0.95以以上上时时，称称显显著著差差异异，0.99以上时称非常显著，以上时称非常显著，0.95以下则为差异不显著。以下则为差异不显著。根据正态分布特性可知，只有两平均数之差至少根据正态分布特性可知，只有两平均数之差至少是它的标准误差的是它的标准误差的2倍时，出现的机率才会在倍时，出现的机率才会在0.95上上以以;3倍时，出现的机率是倍时，出现的机率是0.99以上。以上。（七）两个平均数的比较及其差异显著性的测定47