作物育种不同阶段田间试验小区设计

作物育种不同阶段田间试验小区设计第1页，共48页，2023年，2月20日，星期三实验一作物育种不同阶段田间试验小区设计材料及用具1．材料：由教师提供的供试材料编号、世代资料和试验地情况（包括形状、肥力等）。2．仪器用具：铅笔，直尺，绘图本。第2页，共48页，2023年，2月20日，星期三

在育种计划的实施中，鉴定和选择主要是通过田间试验进行的。田间试验的基本要求：环境条件的一致性。原因：作物本身，无论是个体还是群体，表现的所有特征特性都是基因型、环境条件相互作用的结果。要正确地鉴定和选择优良的基因型，必须尽力消除实验中环境条件的差异。田间试验正确与否，直接影响鉴定和选择的效果，从而影响育种的成效。实验原理（一）田间试验设计的基本原则第3页，共48页，2023年，2月20日，星期三

作物育种田间试验设计的主要作用：减少实验误差，提高实验精确度，使育种材料在选择和鉴定过程中表现出真实准确的基因差异。实验误差的主要来源——试验田的土壤差异。因此对实验田的基本要求是前茬一致、地力均匀。

※

使试验误差降低到最小程度的3项田间设计的基本原则：1）重复的设置；2)小区随机排列；3）局部控制。

（一）田间试验设计的基本原则第4页，共48页，2023年，2月20日，星期三实验一作物育种不同阶段田间试验小区设计设置重复在试验中，同一处理(同一基因型)出现的次数称为重复。显然重复次数≥2的试验才能称为有重复的试验。重复的作用是：估计误差和降低误差。

第5页，共48页，2023年，2月20日，星期三实验一作物育种不同阶段田间试验小区设计2.随机排列随机是指在一个重复区中的某一个处理究竟安排在哪一个小区，不能由试验者的主观意志决定，而完全是由机会决定的。随机的作用是无偏估计误差。随机排列是估计试验误差的重要手段，也是应用生物统计方法分析试验结果的前提。

第6页，共48页，2023年，2月20日，星期三实验一作物育种不同阶段田间试验小区设计3.局部控制

局部控制就是分范围、分地段的控制非试验因素，使之对各处理的影响趋于最大程度的一致，即通过对试验小区的合理安排，把误差控制在一个局部范围内。局部控制是用来排除规律性非试验因子干扰的重要手段，其主要功能是降低误差。第7页，共48页，2023年，2月20日，星期三实验一作物育种不同阶段田间试验小区设计3.局部控制原则可将试验田按重复次数划分为同数的区组，如有较为明显的土壤差异，最好能按肥力划分，使每一区组内肥力差异较小。每一区组内再按不同处理划分小区，各个小区在同一区组内随机排列，这样，同一区组内不同处理间差异较少，即使区组间差异较大也可应用方差分解予以分开，这种布置就是田间试验的局部控制原则。在安排随机完全区组设计时，应尽量注意掌握“方形区组，长形小区”的原则

第8页，共48页，2023年，2月20日，星期三实验一作物育种不同阶段田间试验小区设计3.局部控制原则

北东第9页，共48页，2023年，2月20日，星期三实验一作物育种不同阶段田间试验小区设计实验原理（二）控制田间试验误差的小区技术

1.小区面积、形状和方向小区(plot)

：安排一个处理（品种/品系/育种群体）的小块地段在一定范围内，小区面积增加，试验误差减少第10页，共48页，2023年，2月20日，星期三实践证明，小区面积增加到100m2后，误差的减少几乎没有。对于植株较矮小的作物，小区面积可小些，如稻、麦品系比较试验小区面积一般为5-15m2；对于较高大的作物，小区面积可大些，如玉米品比试验为15-25m2

第11页，共48页，2023年，2月20日，星期三小区形状：一般情况下长方形尤其是狭长小区的误差较方形小区为小，长方形小区的长宽比一般在4~6:1为宜。但狭长小区易于增加边际效应。小区方向：一般小区的长边应与非试验因素变化方向相平行，如试验地的肥力，这样各小区所受土壤肥力的影响一致，从而减轻了小区间的试验误差。第12页，共48页，2023年，2月20日，星期三

第13页，共48页，2023年，2月20日，星期三第14页，共48页，2023年，2月20日，星期三实验一作物育种不同阶段田间试验小区设计实验原理（二）控制田间试验误差的小区技术

2.重复次数一般应根据试验要求的精度、试验地土壤差异大小、试验材料的多少、试验地面积的大小、小区的大小等因素来确定。

在试验地总面积不变的情况下，降低试验误差，增加重复次数，比单纯增大小区面积更有效。

在育种初期测产，由于材料数较多，要求也不高，重复次数应少些；进行面积大的对比试验时，2次重复即可，最好能有几个地点联合试验，对产量进行综合分析。第15页，共48页，2023年，2月20日，星期三实验一作物育种不同阶段田间试验小区设计实验原理（二）控制田间试验误差的小区技术

3.设置对照对照可以作为衡量品种或处理优劣的标准，同时估计和校正试验田的土壤差异。对照设置可分为顺序式和非顺序式。顺序式设置是每隔2、4或9个处理设置一对照，如对比法和间比法。非顺序式对照与其它处理一样，在试验中随机排列。第16页，共48页，2023年，2月20日，星期三实验一作物育种不同阶段田间试验小区设计实验原理（二）控制田间试验误差的小区技术

4.设置保护行保护试验材料不受外来因素如人、畜等的践踏和损害；减少边际效应的影响，使处理间能正确比较。

保护行的数目视作物而定，如禾谷类作物一般至少应种植4行以上的保护行。保护行种植的品种，可用对照种，最好用比供试品种略为早熟的品种。

第17页，共48页，2023年，2月20日，星期三第18页，共48页，2023年，2月20日，星期三常用的田间试验设计

对比法(contrastdesign)间比法(intervalcontrastdesign)完全随机(completelyrandomdesign)随机区组(randomizedblocksdesign)拉丁方(latinsquaredesign)裂区(split-plotdesign)再裂区设计(split-splitplotdesign)条区设计(stripblocksdesign)……第19页，共48页，2023年，2月20日，星期三实验一作物育种不同阶段田间试验小区设计实验原理（三）不同育种试验阶段的试验技术

一般完整的育种程序包括原始材料圃、选种圃、鉴定圃、品种比较试验、生产试验和多点试验、区域试验等育种环节；不同环节应根据育种目的，进行不同的田间试验设计与规划。第20页，共48页，2023年，2月20日，星期三实验一作物育种不同阶段田间试验小区设计实验原理（三）不同育种试验阶段的试验技术

1.选种圃种植选择育种中中选单株的后代；杂交育种中F1、F2、F3由于选种圃阶段每一株行或株系的种子有限，一般不设重复一般每隔9，即逢10的行种植对照行以资比较目测鉴定主要性状，如生育期、株高、抗病虫、抗逆、抗倒以及产量因素等，一般不计算产量。第21页，共48页，2023年，2月20日，星期三实验一作物育种不同阶段田间试验小区设计2.鉴定圃1)初级鉴定试验进入初级鉴定试验的株系数目一般较多，而每一株系的种子量又较少，所以一般不设重复。采用间比法，即每隔几个小区设一个对照小区作物生育期间，除了对适于目测的性状进行目测鉴定外，要对产量性状进行比较（以每一株系小区的实际产量与相邻最近的两个对照小区的平均产量进行比较，以百分率来表示株系的产量潜力）。根据试验结果，淘汰较差的材料，较好的材料升入高一级的产量比较试验，即鉴定试验。应用几个对照的平均产量为标准的目的，是为了减少偶尔有点产量过低的对照的影响。不设重复的试验法的优点是工作简便，可以同时容纳较多的育种材料进行鉴定，适用于进行初级鉴定的早期。第22页，共48页，2023年，2月20日，星期三实验一作物育种不同阶段田间试验小区设计2.鉴定圃2)鉴定试验（预备试验）鉴定试验是对初级鉴定试验圃中入选的稳定株系进行进一步的田间鉴定。在鉴定试验中，要设置重复，采用顺序排列的间比法试验设计，每一重复中仍设置对照小区。在鉴定圃中入选的材料称为品系，进入品系比较试验其排列方法是，在一排地段上，排列的第一个小区和最末尾的小区一定是对照（CK）小区，每两个CK小区中间排列相同数目的处理小区，一般习惯上为4或9个，重复2~3次。各重复可排成一排，也可多排。如果在一排地段上不能安排一个完整重复的所以小区，则可在下一排地段延续下去，但在开始时仍要种一对照，称为额外对照（ExCK），如图.每一试验材料在一重复中排列的顺序相同，便于观察、记载和产量测定。第23页，共48页，2023年，2月20日，星期三ⅠCK1234CK5678CK9101112CK13141516CK17181920CK

ⅡCK20191817CK16151413CK1211109CK8765CK4321CK

ⅢCK1234CK5678CK9101112CK13141516CK17181920CK

20个品种3次重复的间比法排列，逆向式（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代表重复；1、2、3…代表品种；CK代表对照）鉴定试验第24页，共48页，2023年，2月20日，星期三←ⅢⅠ→Ⅱ→

图1816个品系3次重复的间比排列示意图（两排3个重复及ExCK的设置，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代表重复，1、2、3、4代表株系，CK为对照，ExCK为额外对照）第25页，共48页，2023年，2月20日，星期三实验一作物育种不同阶段田间试验小区设计3.品系比较试验

进入品系比较试验的品系数目较少(一般10个左右为宜，一般不超过20个

)，常采用设置重复的随机区组设计方法：将一块试验地分成几个肥力相对均匀一致的地段，每个地段安排一套参试品系(称为一个区组)，每套参试品种在区组内的小区位置是随机决定的优点：随机区组设计有较好的局部控制作用：每一套品系在比较均匀一致的试验条件下，相互比较时可以获得较为可靠的结果各个区组的地力差异可以通过方差分析加以分解各品系在区组中随机排列，可以获得无偏的误差估计第26页，共48页，2023年，2月20日，星期三小麦品系比较试验田间种植图（4个品系四次重复）北东第27页，共48页，2023年，2月20日，星期三实验一作物育种不同阶段田间试验小区设计4.生产试验和多点试验多点试验和生产试验的目的：测试不同品系在不同生态区、不同耕作栽培条件和接近生产情况的较大面积下的反应，可在品系试验之后或同时进行。多点试验：在育种单位所在地周围的若干地区，用同一套品系进行试验，分析同一品系在不同地区的反应，决定品系的适应范围生产试验：选择较优良的品系，按照接近大田生产的条件以及生产上所采用的种植密度和技术措施，考验品系的生产潜力，供品种推广应用时参考。第28页，共48页，2023年，2月20日，星期三实验一作物育种不同阶段田间试验小区设计5.区域试验区域试验是在品种审定机构统一布置下，在一定区域范围内所进行的多点试验。它包括多点的品种比较试验和生产试验，是品种选育和推广之间的重要中间环节主要目的是考察新品种在不同地区的产量潜力、性状表现、适宜推广的区域范围和推广价值以及品种适宜的栽培条件等

第29页，共48页，2023年，2月20日，星期三区域试验的方法和程序1)设立试点根据作物分布范围的农业区划或生态区划，以及各该作物种植面积等，选出有代表性科研单位或良种场作为试点。试点须有代表性，分布合理2)试验设计一般采用随机区组设计，重复不少于3个，参试品种10-15个。一般规定只设一个对照品种，必要时可以增设当地的推广品种作为第二对照3)试验年限一般2～3年，其中表现突出的品种可以在参加第二年区试时，同时参加生产试验。生产试验一般在区试2年后，选出表现较好的少数品种参加，一般进行2年。4)参试品种的条件有2年以上育种单位的品系比较试验结果，以及自己设置品系多点试验的结果，一般要求比对照增产10%以上；或者产量不低于对照，但具有其他突出优点。5)总结评定每年由主持单位汇总各试点的试验材料，对供试品种作出全面的评价后，提出处理意见和建议，报同级农作物品种审定委员会，作为品种审定的主要依据第30页，共48页，2023年，2月20日，星期三作业：假设某一年份有20个小麦品系进入鉴定试验(预备试验)，应用间比法设计出鉴定圃的田间小区规划方案，绘制出田间布置详图。（要求顺序排列，3次重复，每4个小区设置1个对照，小区长2m，宽0.6m，假设肥力变异方向为从南到北↑）

假设某年要进行一个辽宁省中晚熟玉米区域试验，参试品种数10个，对照(CK)品种1个，试点3个，随机区组设计，小区长30m，宽40m，3次重复。绘制出其中一个试点的田间布置详图，假设肥力变异方向为从南到北↑

。第31页，共48页，2023年，2月20日，星期三第32页，共48页，2023年，2月20日，星期三小麦品系比较试验田间种植图（4个品系四次重复）北东第33页，共48页，2023年，2月20日，星期三实验一小麦杂交技术实验目的小麦的花器构造；小麦的开花习性；小麦杂交技术。第34页，共48页，2023年，2月20日，星期三材料与工具

1.试验地种植的小麦品种。

2.用具：镊子、剪刀、透明纸袋、纸牌、回形针。实验要求

1.态度认真；

2.保管好自己使用后的工具，镊子和剪刀不要丢失在田里；

3.撰写实验报告：实验报告要完整，字迹要工整。实验一小麦杂交技术第35页，共48页，2023年，2月20日，星期三实验报告写作格式1.实验日期、地点、实验题目等；2.实验的目的、意义；3.实验材料与方法；4.实验结果与分析；5.结论与讨论。第36页，共48页，2023年，2月20日，星期三穗轴小花护颖小穗小麦的花器构造第37页，共48页，2023年，2月20日，星期三雄蕊雌蕊外颖（稃）内颖（稃）雌雄蕊鳞片第38页，共48页，2023年，2月20日，星期三1234567891.麦穗2.穗轴3.小穗4.护颖5小花6.外稃7.内稃8.雄蕊9.雌蕊10.鳞片10第39页，共48页，2023年，2月20日，星期三小麦的开花习性通常小麦抽穗2-4天开花（有的当天就开花，也有的抽穗10天才开花）。开花的最适温度为18-23℃，最适相对湿度70-80％,花粉在田间条件下的生活力约20分钟。开花的高峰期随地区、品种、当时温、湿度有所差异，通常一天有两个高峰，上午5-8时，下午约16-20时开花最盛。小麦的开花顺序，就全株而言先主穗后分蘖穗；同一穗上，先中部的小穗，然后依次向上、向下两端开放；就一个小穗而言，先基部第一朵小花，然后依次向上，全穗开花约3-5天。小麦开花时，鳞片吸水膨胀，迫使外颖张开，同时花丝迅速伸长并伸出颖片外，花粉囊破裂而散粉，一朵小花开花时间很短，大约15-20分钟，开花后花粉落在柱头上1-2小时开始萌发。第40页，共48页，2023年，2月20日，星期三第41页，共48页，2023年，2月20日，星期三选穗、整穗去雄花粉的采集和授粉小麦人工杂交的方法和步骤第42页，共48页，2023年，2月20日，星期三小麦人工杂交方法1.如何选穗整穗选穗：根据计划确定的杂交组合，