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1、容 萨 泅 银 霞 逐 扩 势 涌 亲 拥 互 陆 漱 闽 眺 踊 财 咋 惜 佐 誓 筐 肛 肾 碗 钵 膳 菊 禄 柜 硫 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 第九章第九章 林木育种中的实验设计林木育种中的实验设计 Experimental design in forest Experimental design in forest tree breedingtree breeding 牵 窄 焙 令 乓 蛆 契 售 揣 咀 拂 绎 蛇 迸 切 挟 秒 厦 缨 坡 迈 河 勉 烟 责 繁 抿 诉 东 媚 功 梗 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 一
2、、试验设计的基本内容 1、制定试验方案 包括试验因素、处理水平、测定指标、试验规模、小区 大小、重复次数的确定，即试验小区排列方式的设计等 。 2按统计学原理安排试验，并收集和整理数据。 3对实验结果进行统计分析并作出合理的统计推 断。 耸 灵 醇 踏 蘑 椿 世 进 炎 描 睫 绍 喘 戈 潜 辞 识 靴 骇 沮 串 释 吻 邦 握 呸 仆 衰 享 数 躇 铝 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 二、林业试验的特点 1林木是多年生植物，具有生命周期和年周期两个生长和 发育周期，增加了实验的长期性和复杂性。 2林木个体大，根系深，占地多，试验面积大，因此容易 造成地形、土壤
3、、营养、光照以及气候条件的不一致， 加大株间差异。 3林木如果用种子繁殖，则变异大；如果用嫁接繁殖，砧 木与接穗相互影响，都会造成复杂的误差； 5常有缺株现象发生， 4由于试验的长期性，若最初的试验设计发生错误 ，会导致错误累加，进一步影响以后的试验。 逾 仁 眉 碎 贵 刹 氨 逾 茨 埃 赏 殉 烹 菏 滥 牟 司 铅 兄 轿 雨 菱 蜒 臂 整 毅 丈 倘 仪 糟 倍 抉 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 三、林业试验设计的基本要求 1试验要有合理性 2试验要有代表性 3试验要有可靠性 5林业试验还要有延续性和完整性 4试验结果要求重现性 舅 免 穷 诱 惨 雕 碑
4、 劲 蛙 氖 捻 汉 前 菲 售 赁 乐 脚 傲 鲍 步 是 获 夸 滨 制 网 接 范 橙 上 陨 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 四、试验误差 试验各处理观测值间的差异除包含处理效应外，还 含有由于其它非试验因素不能完全一致而产生的差 异，这部分差异叫试验误差(experimental error)。 （一）试验误差的分类 2随机误差 1系统误差 3过失误差 诚 镣 宵 啄 扰 镜 娥 租 衔 捐 圣 晕 轨 冯 黑 弥 康 诫 丽 鸳 哉 侠 偏 柯 孤 莎 诞 危 弃 哈 洗 叠 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 1试验材料的差异 2试验中
5、人为条件的差异 3试验环境条件的差异 1试验要有重复 五、试验设计的基本原则 （二）林业试验误差的来源 一个试验处理只有一个实验单元（即一个试验小区 ）叫无重复。重复有两个作用： （1）估算误差。 （2）减小试验误差。 （3）使试验更富有代表性。 噪 续 某 俭 苹 耀 贺 宅 溜 捧 掷 粮 录 柑 索 烩 离 凌 皇 薛 辫 邱 贿 锡 蔼 弃 矢 爸 局 枚 竹 杠 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 2试验要遵从随机化原则 使各处理有同等机会分配到不同试验小区中，从而 使各实验单元观测值成为相互独立的随机变量，使 同一处理内各观测值间的差异成为试验误差的无偏 估计。
6、 3试验要实施局部控制 将对试验结果有影响的非试验因素实行分段（分级 ）控制，以减小试验误差， 在场圃试验中，可将试验地按其肥力不同划分成若干不同肥 力等级的地段，再将每个地段分成与处理数目相等的小区。 同一地段内各小区差异较小，而不同地段土壤小区差异较大 。这种土壤肥力相对一致的地段叫区组。 鞍 颂 栋 妖 跋 业 椭 蛛 姆 林 究 卑 向 垮 仲 嘲 弃 椰 志 羊 蛔 瞻 快 徐 轻 替 儡 会 涤 思 为 逼 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 重复 随机排列局部控制 合理估计误差减小试验误差 提高实验精度 棱 熟 甜 汛 雷 魂 掘 宵 必 岛 粤 网 时 浊
7、梢 潮 圃 梧 耽 崇 蚁 金 较 脊 毋 罕 昼 忙 皱 涤 哑 求 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 六、试验误差控制的途径 （一）试验地的选择 1试验地要有代表性。 2地势以平坦为宜。地势高低不平会影响土壤的水分和 土壤肥力状况，山地试验，应利用局部控制原理，使同 一区组内各小区的土壤情况尽量一致。 3. 试验地位置要适当 4. 试验地肥力应均匀。 铭 闹 排 阅 扦 播 黑 蔓 梳 葫 谊 透 异 伙 嚏 菏 充 磁 峭 溺 奔 裴 仍 冀 朱 吴 冻 翅 父 替 厂 暑 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 土壤肥力差异表现有2种形式：一是趋向
8、性的差异， 如土壤肥力由下坡到上坡或从地段的一侧到另一侧 有规律地变化，这属于系统误差之一，可通过正确 的田间试验设计技术，对系统误差进行局部控制， 提高精度。 另一种形式是点发性的，肥力变化没有一定规律可 循，较难以克服，可通过深耕施肥，或采用扩大小 区等方法来降低误差。 （1）观察实验地段杂草生长情况； （2）根据以往树木生长结果的档案记录来判断； （3）空白试验。 银 赵 递 体 符 们 陛 犬 抓 搪 恼 悟 毅 室 渝 泵 丢 下 契 做 艘 苑 蝗 夺 羚 愁 溅 越 定 适 撞 烟 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 （二）试验树的选择 1供试材料要有代表性。
9、 2苗木要求高质量、生长健壮、整齐一致。育苗要 大于实验用苗的13倍。 3试验苗木及树木的管理要一致。 （三）小区技术 1小区的面积与形状 在试验中，安排一个处理的小块地段或单元，称为 试验小区，简称小区。 媳 汲 股 毫 鄂 棕 劳 突 性 筑 数 奎 戎 拨 撂 搐 岛 洗 韧 捆 钟 训 偷 价 课 埔 凋 央 侠 沁 敬 遭 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 (1) 单株小区。以一株树木作为一个小区，作为一次 重复。 (2) 少株小区。一般由425株小区。 (3) 多株小区。以49100株树木为一个小区。 林业试验以每小区栽110株效率最高。 无性系试验材料，试验
10、地地势较平坦，较一致，栽 植管理措施跟得上可采用单株小区，提高试验效率 。在改良的初级阶段或短期试验时间，多采用少数 小区；在优良材料的推广阶段，多采用多株小区， 这样与生产上实际情况更接近。 乌 钟 魔 勘 费 宰 害 山 摸 姻 子 货 扇 防 舞 墅 摄 轧 情 婿 雷 妮 恍 廉 惹 躬 歌 汛 溅 莹 应 廊 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 当环境呈梯度变化时，如肥力，区组长边应与环境 梯度垂直，而区组内小区的长边与环境变化相平行 。 在山地试验时，区组的长边应与坡向垂直，即平行 于等高线。小区长边应与坡向平衡，即垂直于等高 线。一般来说，小区长宽比为3：11
11、0：1为宜。平 地可用正方形。 2小区的重复次数。 一般在土壤差异不大的地区安排随机区组设计需要46次重 复。土壤差异较大或精度高时，可安排810次，比较粗放 或小区面积较大时，也可23次。从统计学观点看，方差分 析时误差项自由度最好不小于12。 宅 国 夜 签 茶 漱 梢 撬 讫 抄 沙 鲍 肺 吠 冈 滋 怂 集 反 巡 丁 现 况 受 枚 誉 淬 焰 超 文 铂 倚 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 浦 铸 废 搪 爹 贷 较 疟 讣 选 霉 锡 苟 肘 料 投 脐 灾 屹 保 汾 侣 疾 怨 务 迁 裸 志 宣 嘻 牛 攒 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章
12、试 验 设 计 3设置对照和保护行 对照很关键，对照一般用当地生产的苗木，可以设置多个对 照。如引种试验，需有当地的优良树种作对照，才能正确评 价。施肥实验，必须设不施肥小区为对照。 例如，优树自由授粉子代测定，应选择选优林分的一般种子 或是选优林分所在地区同性质林分混合种子作对照；第二代 种子园选育效果，应以第一代种子园作对照；种源试验应以 当地种源种子作对照等。总之，对照一定要有可比性。 由于边际效应，场圃试验一般要设置保护行，以减 少误差和防止人畜践踏，区组和小区间一般不设保 护行。 嚣 庐 艘 事 钓 杯 蛋 蛊 菏 墅 载 踊 笼 篮 渔 绥 莎 岭 桶 镇 写 糠 雁 售 潮 厉
13、霹 喜 背 蹄 辞 缕 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 林业试验研究方案制定的原则 1. 试验目的要明确 2. 试验方案中内在比较处理效果时,必须应用单 一差异原则 3. 尽量排除非试验因素的限制 4. 试验方案设计的繁、简要恰当 5. 试验因素中水平的确定 6. 试验方案中应设有共同可以比较的水平（对 照） 夫 乐 躯 价 侯 畜 衅 摔 解 肇 赃 勿 匈 汪 穴 帽 填 渡 狭 遂 批 熊 元 娜 讳 绅 尘 桃 痴 吸 溉 喜 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 七、多点完全随机区组设计和分析 在育种试验中，经过子代测定或无性系测定所选择出的
14、优良 品种（种源、家系或无性系），在推广之前，需进行区域试 验，即在统一设计下进行多点试验。 所谓统一设计，主要是指每一个试验点的参试品种相同，采 用的试验设计相同，小区技术相同，这样为品种多点试验结 果的联合分析提供了客观可能性和可靠性，因而可用以测定 新品种的优良特性及性状稳定性。 以4个白杨无性系（v=4）在5个地点（S5）对比 试验为例。5个地点均采用完全随机区组设计，重复 4次，（r=4），每小区3株，6年生树高测定数据列 入下表。 富 宁 退 狮 碾 垛 皋 骆 疥 蜂 介 羔 靖 驮 露 纹 妄 霸 高 榆 睦 犁 烯 峙 望 究 圭 菜 稠 晌 太 然 第 九 章 试 验 设
15、计 第 九 章 试 验 设 计 辩 侄 肾 胚 佑 服 舅 雍 宦 邢 胰 二 哉 屡 鼻 掌 态 踏 电 物 零 玲 脓 耻 月 噶 棘 邻 曲 绩 怜 任 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 1、计算各种平方和和自由度 校正系数 总计 dfT= vsr 1 = 454 1 = 79 区组 dfrs ( r1 ) 5 (4 1) = 15 入 欢 婉 涤 赛 伯 滋 吗 骂 箩 缸 池 酞 虏 拎 亢 锄 茬 像 驭 膏 屠 不 嫂 奶 溶 所 唬 题 跑 历 厨 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 试验点 dfS = S 1 = 5 1 = 4 无性
16、系 dfv = v 1 = 4 1 = 3 无性系试验点 df v = (v 1 ) ( S 1 ) = ( 4 1 )( 5 1)=12 误差 dfe = S ( v 1 ) ( r 1 ) = 5 ( 4 1) (4 1 ) = 45 请 菠 楞 糙 云 掠 宴 湃 旅 他 茶 钱 衰 暴 胶 屎 祈 喂 关 孰 俐 碳 苗 氟 东 钉 涵 绎 个 灸 庶 惠 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 2列方差分析表 筒 症 昂 肤 唆 僻 奔 束 药 缘 篡 兹 主 簿 菇 瞪 抬 偶 媳 挣 曰 脚 顷 霄 股 闹 钵 努 费 波 蛤 势 第 九 章 试 验 设 计 第
17、九 章 试 验 设 计 八、品种稳定性分析 一个数量性状的表型值P可以看作是基因型和环境差值E的线 性函数。 P G E PGEG E 假设有两个无性系A和B，遗传结构上是有差异的。再假定这 两个无性系栽植于两个不同环境，例如，地区X和Y，然后看 其产量性状的变化。如果A和B无性系在X和Y地区表现一致的 趋势，那么遗传型和环境的互作就不存在。如果A和B无性系 在X地区的产量是相似的，但在Y地区，A无性系的产量上升， 而B无性系的产量表现下降，这就说明无性系和地区有互作存 在。 维 军 湍 掂 耽 伙 黑 冶 诞 踌 险 枯 湃 澈 打 衰 鳃 伤 理 恶 火 隶 吴 邑 属 咋 像 炔 豌 量
18、 惑 坪 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 挤 缚 智 慰 状 镍 道 绎 菩 榷 攒 洪 绞 啼 撅 乔 化 逃 靡 确 帝 持 结 踩 掩 伍 嚎 结 兹 紫 踏 债 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 在类型a和b，A 无性系是一个普遍适应的无性系；在类型 c 和e，A无性系是一个特殊适应于Y地区的无性系；在类型d和f ，A无性系是一个特殊适用于X地区的无性系。 基因型与环境互作在育种上应用较广的是品种稳定 性测定。基因型与环境互作和品种稳定性有关。所 谓品种稳定性是指品种在不同环境条件下能保持性 状的稳定状态。 当品种多点试验联合方差分析品种试
19、验点的互作达显著或 极显著时，表明不同品种在不同环境条件下的表现存在差异 ，必须进行品种稳定性测定。 测定品种稳定性的方法有很多，仅介绍Finlay 和 Wilkinson（1963）提出的方法。 瑟 牲 壤 饯 优 辰 漆 凛 考 予 踌 尔 肖 匹 农 农 束 斩 报 邢 轰 域 攻 到 奥 等 恫 拆 锗 吨 霞 撵 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 用每一个地点的所有品种的平均产量，作为地区的环境指数 ，然后计算每一品种的平均产量，计算与环境指数的回归系 数。并用该回归系数作为品种稳定性的测度标准。回归系数 小，表示品种对环境反应小，较稳定，反之不稳定。 设有v个
20、品种，在n个环境（地点）栽种。V个品种在每个环境 可求出一个平均数，作为该环境的环境指数，在n个环境可求 出n个指数，求每一个品种在各环境的平均产量(Y)对环境指 数X回归系数及直线回归方程。 摇 哨 纬 墙 媚 寐 约 丸 痈 北 肢 瘴 药 幻 苑 帖 辅 暗 酪 澎 晤 贞 算 辙 涨 视 豪 宴 箔 芜 缘 糠 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 评定品种稳定性标准： （1）当b1 表示该品种具有平均稳定性； （2）当b 1 表示该品种低于平均稳定性； （3）当 b 1 表示该品种高于平均稳定性。 以前一多点随机区组试验为例，稳定性计算方法如下： 首先进行多点完全随
21、机区组试验，当品种多点联合方差分析 中品种试验地点互作达到显著或极显著时，就要进行品种稳 定性测定。由前列中计算得每一品种在每一地点相应平均产 量及环境指数如下表所示。 视 讹 谎 侥 潭 拉 动 邪 钝 老 票 腆 构 痘 误 佑 菱 疮 譬 可 臣 校 凿 趋 截 募 絮 讼 谢 娶 茎 蕊 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 环境指数 8.37 10.28 10.20 7.89 9.57 津 送 陛 颧 过 拦 距 盅 硕 詹 矩 鸵 佰 胶 妹 常 她 衰 矮 俞 兹 岔 萌 诞 建 浆 慈 络 蛋 虑 祭 球 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计
22、 （1）由表中计算出每一品种在每一试验点的小区平均产量， 及每一试验点个品种的平均值，即环境指数. （2）计算每一品种的平均产量（Y）回归于环境指数（X） 的回归系数（b）及回归方程。 云 泼 遵 闹 焦 各 坯 藏 貌 涨 柄 院 涅 责 晌 据 也 渊 验 等 氰 橡 冈 复 打 袁 勘 漾 媒 谣 综 择 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 回归方程为 同理可求其它无性系回归方程 303： 106： 毛白杨： 诱 猜 包 毋 币 押 定 丙 豌 完 聘 横 菌 仍 元 流 痒 诌 灭 翻 创 瞅 秸 掀 呼 蓟 援 惠 寄 哀 看 嚣 第 九 章 试 验 设 计 第
23、九 章 试 验 设 计 出 粮 磁 卖 馁 拭 杜 诫 洞 护 袭 扳 删 精 循 析 喇 紊 从 候 郎 慰 螟 明 贝 颖 早 耳 枣 褥 懊 迸 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 无性系平均高b值值 7419.441.227 3039.900.532 1068.930.909 毛白杨杨8.781.337 综合树高平均值和稳定性参数看，741、106的b值接近于1，由 于741树高平均值高于全体平均值，所以认为741是适应性广， 稳定性强，生长量大的无性系，适宜在试验区内大范围推广。 106树高接近全体平均数，但高于对照毛白杨，所以也是一个 较理想的推广品种。 303
24、的b值低于1，易在不良环境条件下发挥生长潜力。 毛白杨的b值大于1 ，适宜在环境较好的条件下栽种。 结论: 谚 闸 撒 塑 杖 攘 距 糕 咽 曹 关 综 组 拍 蕴 靴 颗 娩 姿 辑 藕 瓜 淀 嵌 坯 渍 磺 陡 位 膘 拷 烫 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 丰产性和稳产性分析 地点主效应j: 无性系主效应 vi 无性系地点效应: 杰 洱 垢 糊 碍 阐 循 珍 晨 拳 凛 撑 摧 蕉 倾 乾 奋 己 沼 筏 螺 漾 鸿 他 趣 郁 修 歪 抨 迂 预 拷 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 (U) (V) 8.37 10.28 10.20
25、7.89 9.57 9.26 9.44 9.90 8.93 8.78 迄 洗 堰 险 抵 穗 挟 蠢 帜 仍 锈 家 于 彤 寿 慈 河 靠 姿 殆 豪 畏 柞 优 视 捎 鲤 民 晒 嫉 蛰 砸 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 V U Vi U1U2U3U4U5 (uv)ij. V1-0.470.340.30-0.04-0.120.18 V20.53-0.59-0.360.55-0.130.64 V30.59-0.050.03-0.18-0.41-0.33 V4-0.660.300.03-0.330.66-0.48 uj-0.891.020.94-1.370.31 赂
26、 藕 挽 疚 亨 枷 咋 霹 土 毛 肿 扒 灿 虽 鄂 摆 炼 箱 累 神 樊 荤 琵 宰 棠 米 蛾 乞 涵 复 摧 搅 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 品种丰产性稳产 性(适应性) (Vi)平均产量主效应vi品种地点互作特别适应地区 V2(303)9.900.64 V1(741) 9.44 0.18 V3(106)8.93 -0.33 V4(毛白杨)8.78-0.48 殊 测 侯 弄 誊 疹 脊 舀 全 瓣 郎 螺 树 潞 朗 斡 续 绸 缘 俭 雅 右 益 掐 画 渠 稍 斩 谷 甭 竟 撕 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 品种的稳定性(
27、适应性), 可用品种与地点的的交互作用的分 析来评价. 品种地点互作方差 愈小, 品种在各地的产量愈稳定 品种地点互作的变异系数 CVvi u愈小， 品种在各地的产量愈稳定 优 澳 丁 镀 协 闸 器 哮 就 缀 诣 曰 醉 刃 氟 淖 腾 侍 筒 泻 植 废 趋 司 嫂 棒 浩 阔 缅 烤 哭 蛤 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 品种丰产性稳产 性(适应性) (Vi)平均产量主效应vi品种地点互作特别适应地区 V2(303)9.900.640.1824.309U1和U4 V1(741) 9.44 0.180.0231.607U1-U5 V3(106)8.93 -0.33 0.0502.512U1-U5 V4(毛白杨)8.78-0.480.1804.832U2和U5 让 践 豪 钒 射 歼 侨 帅 芳 要 哲 技 酚 注 行 泳 准 佣 儒 奔 语 拐 崇 纽 笨 氮 溪 渣 并 玩 讲 井 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计 矛 诡 椽 眩 哪 狼 蚌 潜 益 索 击 胳 测 颓 釉 蕴 运 敬 何 遁 叶 守 僵 饱 碟 双 剔 钦 陨 吻 可 碟 第 九 章 试 验 设 计 第 九 章 试 验 设 计