1、第十二章第十二章 育种试验设计育种试验设计一、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（二）田间试验的重要意义（二）田间试验的重要意义 育种试验设计是用统计学的方法分析育种试验设计是用统计学的方法分析试验结果，从而获得真实遗传的、稳定的、试验结果，从而获得真实遗传的、稳定的、真正的新品种。真正的新品种。育种工作者为了正
2、确地鉴定原始材料育种工作者为了正确地鉴定原始材料和育种材料的品质、产量以及其它各种性和育种材料的品质、产量以及其它各种性状和特性，从而选育出适合生产需要的优状和特性，从而选育出适合生产需要的优良品种，就必须在育种过程中进行一系列良品种，就必须在育种过程中进行一系列的比较试验。的比较试验。比较试验的方法比较试验的方法:盆栽试验盆栽试验;温室试验温室试验;露地试验和实验露地试验和实验;1.实验室试验等。实验室试验等。（三）试验设计的基本要求（三）试验设计的基本要求目的性目的性典型性典型性精确性精确性重演性重演性坚韧性坚韧性1.可行性可行性(四四)基本原则基本原则样本数量样本数量设置重复设置重复设置
3、对照设置对照局部控制局部控制（五）田间试验设计的特点（五）田间试验设计的特点植物生长的季节性植物生长的季节性田间影响因子的多方面性田间影响因子的多方面性1.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。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广义误差广义误差错误错误 试验者必须克服，不能出现；试验者必须克服，不能出现；1.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。
4、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。田间误差田间误差个体差异个体差异环境差异环境差异栽培措施栽培措施材料丢失材料丢失数据采集数据采集（二）克服误差的基本原则（二）克服误差的基本原则重复原则重复原则 principle of repetition 随机化原则随机化原则 principle of randomization 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(三三)田间试验设计的误差控制田间试验设计的误
5、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。2、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 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
6、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。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
7、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（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 小区面积的大小对田间试验的精确小区面积的大小对田间试验的精确性影响很大，在一般情况下小区面积太小性影响很大，在一般情况下小区面积太小会使试验产生很大的误差，而加大小区面会使试验产生很大的误差，而加大小区面积则试验的精确性与典型性也就会随之而积则试验的精确性与典型性也就会随之而提高，通常小区面积的大小是由
8、供试材料提高，通常小区面积的大小是由供试材料的数量、育种工作所处的不同阶段、试验的数量、育种工作所处的不同阶段、试验土壤差异的大小、试验小区重复次数的多土壤差异的大小、试验小区重复次数的多少以及人力物力的充足与否，田间管理的少以及人力物力的充足与否，田间管理的方便与否等因素所决定。方便与否等因素所决定。2.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。SN3.重复的
9、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
10、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。4.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
11、确性量选育品种优劣的标准和增加试验准确性而设置的小区。而设置的小区。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。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
12、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。5.保护区的设置保护区的设置 为消除生长竞争和边际影响以及其它扰为消除生长竞争和边际影响以及其它扰乱因子的影响，保证试验的精确性，在任乱因子的影响，保证试验的精确性，在任何试验中都应设置一定的保仿带。保护带何试验中都应设置一定的保仿带。保护带有以下三种：有以下三种：整个试验地四周的保护带。整个试验地四周的保护带。小区四周的保护带。小区四周的保护带。1.重复之间的保护带。重复之间的保护带。（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：多次重复是将标准区作为一般的小区参加在各个多次重复是将标准区作为一般的小区参加在各
13、个重复里的方法，应用这种方法在设置重复时，可使各重复里的方法，应用这种方法在设置重复时，可使各重复密集排列，也可分散排列。重复密集排列，也可分散排列。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。2.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区，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，但重行相互对比，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，对比法的优点复次数多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
14、，是标准区与供试品种小区相邻的种植在一起，在很大程度上处于相对相同的土壤肥力条件下，在很大程度上处于相对相同的土壤肥力条件下，因此试验结果较为精确，但它的缺点是标准区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。所占的面积太多。3.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
15、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。（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 为了提高田间试验的典型性和精确性，除为了提高田间试验的典型性和精确性，除应用合理的田间试验设计外，最根本也是最重要应用合理的田间试验设计外，最根本也是最重要的方法就是应用正确的栽培与试验技术，它是保的方法就是应用正确的栽培与试验技术，它是保证田
16、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 在进行轮作时应采用当地最典型的轮作制在进行轮作时应采用当地最典型的轮作制度，通常对异花授粉植物应选择几个可以隔离开度，通常对异花授粉植物应选择几个可以隔离开的轮作区，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。3、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，
17、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。
18、5、播种、播种 须选择品质优良一致的种子进行播种，并应须选择品质优良一致的种子进行播种，并应作好种子的清选、干燥及储藏工作，播种量一般作好种子的清选、干燥及储藏工作，播种量一般根据品种特性（每亩相同的发芽种子数，每亩相根据品种特性（每亩相同的发芽种子数，每亩相同的种子重量）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 田间管理的好坏，可以直接影响试验的精确田间管理的好坏，可以直接影响试验的精确性，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 一切田间试验的目的就是为了探测各种处理一切田间试
19、验的目的就是为了探测各种处理下的性状表现，只有按照一定的要求进行正确的下的性状表现，只有按照一定的要求进行正确的观察才能达到以上的目的。观察才能达到以上的目的。8、确定被淘汰小区、确定被淘汰小区 当某些小区的某一部分受到与实验无关的当某些小区的某一部分受到与实验无关的偶然影响而发生缺株或生长不良等现象时，就偶然影响而发生缺株或生长不良等现象时，就会影响整个试验的精确性，因此必须把这些小会影响整个试验的精确性，因此必须把这些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
20、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。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，正确地要使试验获得预期的效果，正确地设计试验是重要环节。设计试验是重要环节。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、小小区的大小、形状、重复次数、小区排列的方式
21、、整个田间试验的布置，区排列的方式、整个田间试验的布置，。（一）试验因子和处理（一）试验因子和处理1.概念概念试验因子（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）。1)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。2.试验种类试验种类单因子试验：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；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。3.多点试验与区域试验多点试验与区域试
22、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-叶面喷施保护剂叶面喷施保护剂B3-栽培技术处理栽培技术处理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（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
23、方向土壤肥力土壤肥力R1R2R3(1)(2)坡向坡向R1R2R3(3)阳光阳光R1R2R3SN(4)风力、风向风力、风向2.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 R31)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123412341234R2R1R32)多排式小区逆向排列法多排式小区逆向排列法123412121110911234123)多排式小区阶梯式排列法多排式小区阶梯式排列法1234125678910111212349101112123456784)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
24、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 要使选种育种工作的成果具有可靠要使选种育种工作的成果具有可靠的科学依据，必须进行一系列的比较试的科学依据，必须进行一系列的比较试验，所有这些对比试验都要调查大量对验，所有这些对比试验都要调查大量对象，测量和记载大量数据，从而取得第象，测量和记载大量数据，从而取得第一手资料，这是使试验结果免受主观影一手资料，这是使试验结果免受主观影响的客观基础响的客观基础.（二）变异数列（二）变异数列 在统计中能够变异的性状或特性，在统计中
25、能够变异的性状或特性，才是需用要研究的对象，不呈变异的性才是需用要研究的对象，不呈变异的性状，就失去研究的意交，而对于能够变状，就失去研究的意交，而对于能够变异的整个数量资料，即通过观察和测量异的整个数量资料，即通过观察和测量所获得的一群同质的原始数据，就称为所获得的一群同质的原始数据，就称为变异数列。变异数列。（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。2、标准差、标准差 以以S表示，平均数只能表示变数的分布的表示，平均数只能表示变数的分布的中心位置，但不能
26、表示出各变数分布范围的大中心位置，但不能表示出各变数分布范围的大小，标准差则最能表示材料中各变异数的分布小，标准差则最能表示材料中各变异数的分布范围，即变异程度。范围，即变异程度。标准差愈大，则说明资料的变动程度愈大，标准差愈大，则说明资料的变动程度愈大，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。（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
27、布可绘出一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，叫做条以平均数为中心的，左右对称的光滑曲线，叫做常态曲线。常态曲线。（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
28、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。（六）标准误（机误）（六）标准误（机误）对试验植株进行全面的测量，所获得平均对试验植株进行全面的测量，所获得平均数（数（X）标准差（）标准差（S），一般可以认为是完全可），一般可以认为是完全可靠的，但是在试验植株过多时，不能进行全部测靠的，但是在试验植株过多时，不能进行全部测量，只能用抽样法抽取部份样本株进行测量，样量，只能用抽样法抽取部份样本株进行测量，样本既非正体，本既非正体，S不能真正代表总体不能真正代表总体,其间的误差其间的误差即称标准误（或称平均数标准差）差。即称标准误（或称平均数
29、标准差）差。标准误差与标准差成正比，与抽取样本的标准误差与标准差成正比，与抽取样本的平方根成反比平方根成反比.（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 任何试验数据都要与对照或标准种的数据进行比任何试验数据都要与对照或标准种的数据进行比较，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。当差异出现的机率在当差异出现的机率在0.95以上时，称显著差异，以上时，称显著差异，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。
