《园艺科研第一章》PPT课件.ppt

第一章 园艺科研的特点和要求 第一节 科学研究的类型和特点 第二节 园艺科学研究的特点 第三节 园艺科研方法的类型 第四节 科学研究的基本要求,第一节 科学研究的类型和特点 科学研究是对自然、社会和思维规律新知识的探求。 按试验进程分为：预备试验（研究）、基本试验（研究）、 示范试验（研究）、开发与产业化试验、推广与转化试验 按研究性质分为：（基础研究-应用基础研究）-（应用研究-开发研究） 按专业划分分为：栽培试验、育种、植保、贮藏加工、土壤管理试验,杨洪强(山东农业大学园艺学院),一、按试验进程分类 1、预备试验（研究） 探索性的-规模小，设计简单，处理多，重复少，“探路找苗头” 方法和试材准备-方法建立、调查单株或小区的变异性 2、基本试验（研究） 重复、验证预备试验的结果， 属正式实验，以田间小区试验为主，也有盆载和室内试验，是鉴定、总结的依据 规模不大，但设计要严格，处理集中，重复较多，准确性要高,杨洪强(山东农业大学园艺学院),3、示范试验（研究） 生产性试验、中试、区域试验 在尽量接近生产状况的条件下，结合当地的具体生产实际，完善和检验基本试验的结果，具有示范意义。 处理和重复少而精，面积大，材料多，代表性强，多年多点进行 4、开发与产业化试验、推广与转化试验 技术组装配套，综合性强，比较成熟，面积大，注重高效益，目的是把科学技术转化为生产力。,杨洪强(山东农业大学园艺学院),二、按研究性质分类 1、基础研究 也称纯基础研究、基本研究或基础理论研究。 为获得关于现象和可观察事实的基本原理及新知识而进行的实验性和理论性工作。 主要是探索自然规律，揭示自然现象。 它不以任何特定的、具体的应用或使用为目的（如：自然科学基金项目、973课题等）。 （应用科学里也有基础研究）,杨洪强(山东农业大学园艺学院),基础研究的特点是： 以认识现象、发现和开拓新的知识领域为目的，即通过实验或理论性研究对事物进行分析，加深对客观事物的认识，解释现象的本质，揭示物质运动的规律，或者提出和验证各种设想、理论或定律。 没有任何特定的应用或使用目的，在进行研究时说不清、看不出其成果有什么用处，或虽肯定会有用，但并不确知达到应用目的的技术途径和方法。,杨洪强(山东农业大学园艺学院),在确定研究专题以及工作安排上有很大程度的自由。依靠兴趣，自由选题（基金面上项目最明显） 研究结果通常具有一般的或普遍的正确性，成果常表现为一般的原则、理论或规律，并以论文的形式在科学期刊上发表或学术会议上交流。,杨洪强(山东农业大学园艺学院),研究某一应用技术中的理论基础，以便为某一技术的合理应用提供依据。 有明确的应用“前景” 自然科学基金、科技支撑计划（攻关项目）,杨洪强(山东农业大学园艺学院),2、应用基础研究（定向基础研究） 针对某一具体的实际目标或目的而进行的创造性研究。 （为解决应用中的问题而进行的基础研究，有明确的应用目的或目标）,纯基础研究与应用基础研究的区别如下： 纯基础研究是为了推进知识的发展，不考虑长期的经济利益或社会效益，也不致力于应用其成果于实际问题或把成果转移到负责应用的部门。 应用基础研究的目的是期望能产生广泛的知识基础，为解决实际问题提供理论支撑（为已看出或预料的当前、未来或可能发生的问题的解决提供资料）。 纯基础研究和应用基础研究合称基础研究,杨洪强(山东农业大学园艺学院),3、应用研究 又称技术性研究，为了解决生产中的实际问题而进行的研究，如为了生产新材料、新产品或新装置，而建立新工艺、新系统或新设施；以及对已有的材料、产品、装置、工艺、系统或设施进行实质性的改进等；育种、栽培技术 是运用现成的从研究中或实际经验中获得的科学知识而进行的任何系统性工作。 （“遗传-育种”的关系，“生理、生态、土壤-栽培”的关系） 863项目、科技支撑计划,杨洪强(山东农业大学园艺学院),应用研究主要是针对某一特定实际目的或目标，特点是： 具有特定的实际目的或应用目标，具体表现为：为了确定基础研究成果可能的用途，或是为达到预定的目标探索应采取的新方法（原理性）或新途径。 研究结果一般只影响科学技术的有限范围，并具有专门的性质，针对具体的领域、问题或情况，其成果形式以原理性模型或发明专利为主（也有论文、专著等） 。 就是将理论发展成为实际运用的形式，把基础研究（理论）变为现实的生产力。,杨洪强(山东农业大学园艺学院),（基础研究-应用基础研究）-（应用研究-开发研究） 基础研究-应用研究 4、开发研究 又称技术开发，是对科学和某些研究成果作进一步的更加深入、细致的验证、扩展和推广的研究。 是把应用研究的成果直接用于生产实践的研究。 农业技术推广与示范项目 科技成果转化项目、 “星火”计划、“丰收计划”、粮食丰产工程”,杨洪强(山东农业大学园艺学院),不同类型研究的主要特点对比,杨洪强(山东农业大学园艺学院),杨洪强(山东农业大学园艺学院),杨洪强(山东农业大学园艺学院),杨洪强(山东农业大学园艺学院),第二节 园艺科学研究的特点 由作物特点决定，以果树为例： 1、长期性、复杂性 多年生-生命周期和年周期-特点不同，两者必须结合起来考虑 处理措施的长效性与持续影响-如肥料实验，要多年的结果 试验时间长-易发生意外，设计要力求周全、严密 时间性和季节性强，受环境影响大,杨洪强(山东农业大学园艺学院),2、根系深入心土层，误差来源多，所占空间大 树体高大，个体差异大，不易得到一致的试材（砧木的遗传差异） 长期生活在一个地方，环境造成的生长速率的差异会日益积累（相同的立地条件难找）： 苗圃中带来的差异，到干周达到原来的34倍才消失； 定植时的人为变差会很快放大； 立地条件的差异会随生长的进程而积累 树体大，占地广，使小区相当大，造成同一区组内差异大，局部控制的效应差，对试验设计提出了更高的要求,杨洪强(山东农业大学园艺学院),3、繁殖方式多样，使选材更困难 品种、砧木、繁殖方式都要考虑 4、多样的栽培方式使选材和设计更复杂 山地和零星栽培,杨洪强(山东农业大学园艺学院),5、自体记录 多年生特性使果树象一台“记录器”，可以把果树本身及环境中的各种变化用特殊的“符号”记录下来。,杨洪强(山东农业大学园艺学院),6、无性繁殖性状相对稳定(葡萄、石榴、枣),年轮及其变化 冬季枝条各部位的芽和节及颜色等特征可反映当年的肥水供应；盲节、轮痕、果台 便于测知前几年的情况（生长和环境）,杨洪强(山东农业大学园艺学院),第三节 园艺科研方法的类型 一、调查（观察）研究法 二、试验研究法 三、逻辑思维方法 （数学、理论物理、软件、农业信息化等研究）,杨洪强(山东农业大学园艺学院),一、调查研究方法（做调查） 1、概念 在一定自然条件下，进行系统地有计划地观察、调查、测定和记载，经过分析总结出作物生长发育规律和先进技术经验，发现新的种质资源及其在当地的适应与变异性的一种方法。 不改变原来的自然和栽培条件，针对直观现象 依据-作物自体记录的特性，调查研究就是识别读懂作物这一特殊“文字”包含的意义。学习调查研究法就是一个“识字”的过程 特点-简便易行，适用面广，不需特殊的设备,杨洪强(山东农业大学园艺学院),2、调查研究调查研究种类 （1）生物学特性调查 主要观察作物生长发育规律及其与外界环境的关系 是各种试验研究方法的基础-衡量试验研究效果的指标的数值，均要通过调查,杨洪强(山东农业大学园艺学院),（2）资源调查 对某一地区的作物种类、品种分布，生长结果表现，当地的生态条件、植物分布、生物群落等进行调查分析。分普查和重点调查两步进行。 目的在于摸清当地作物资源，直接或间接用于农业生产： -直接用于加工、做砧木、育种原始材料、驯化栽培 -在了解资源与品种适应性的基础上为农业发展规划、品种区域化和制定栽培管理制度提供依据 -研究农作物的起源、传播、栽培史和演化（从古书、古迹、文物遗址中调查）,杨洪强(山东农业大学园艺学院),（3）生产经验总结 对各地出现的早果、高产、稳产、优质、低耗的农田、果园进行系统的调查总结以得到成套或单项的技术经验 疏散分层型的由来、施肥与灌水量的确定 亩产2万斤的果园,杨洪强(山东农业大学园艺学院),3、调查的原则和要求 （1）结果的客观性 （2）内容的系统性（产量形成） （3）调查对象的代表性-环境和材料能代表当地大面积生产的实际情况；选择正常的普通的植株，找普遍规律，如冻害的伤害情况 （4）调查对象的典型性-根据研究目的选择典型的材料和环境，如冻害特征。,杨洪强(山东农业大学园艺学院),4、局限性 （1）假象多，易受干扰-所调查的因素之间及其和环境中诸因素密切相连 如施肥的园子病虫害少-施肥治病虫？需要控制其他因素 （2）应用范围受自然条件限制 （3）粗糙、难以深入本质,杨洪强(山东农业大学园艺学院),二、试验研究方法（做试验） 指主体根据一定研究目的，利用科学仪器和设备，人为地干预、控制或模拟自然现象和过程，并以纯粹、典型形式表现出来，从而有利于研究的科学方法。 需要进行专门的试验设计。,杨洪强(山东农业大学园艺学院),1、试验研究方法的特点 （1）可以简化、纯化研究对象（如影响作物生长发育的因素好多、生长发育又包括很多要素，通过试验设计可只研究温度茎伸长的影响）。 （2）可强化研究对象(创造在自然条件难以出现的环境条件,如超高低温度、压力、磁场等)。如1911年卡曼林-昂尼斯发现“超导”现象实验、作物生长发育对失重的反应。,杨洪强(山东农业大学园艺学院),（3）可使对象属性及其变化过程重复出现，如在人工控制的环境下作物的生长发育。 （4）可模拟某些自然现象和过程。如用PEG模拟干旱胁迫、用人工气候室模拟野生的栽培环境、模拟原始还原性大气条件下氨基酸产生过程实验。,杨洪强(山东农业大学园艺学院),2、试验研究方法的类型 根据试验目的、性质、作用包括如下类型： 定性与定量试验； 析因(探求因果联系)试验； 对照（比）试验(常用于生物,医学,农业科学等)； 判决性试验(为判决同时并存且相互对立的假说之间孰是孰非所进行的实验); 模拟(数学物理模型)试验； 此外，依据研究手段、条件可分为直接与间接、实验室与野外、地面与空间、实物与思想或理想实验等；依据对象运动形式不同有物理、化学、生物、心理实验等。,杨洪强(山东农业大学园艺学院),农业科学（包括园艺）研究主要以单项对比为基础，在人工控制的条件下，排除次要因素，突出所要研究的有关内容，观测比较不同处理的反应和效果。 对照（比）试验是农业科研的主要方法。,杨洪强(山东农业大学园艺学院),农业科学试验包括 1、田间试验：预备试验、小区试验、生产试验、品种区域化试验 2、实验室或温室试验：在人工控制的环境条件下，研究生产上反应出来的现象，可进行理论探讨，使研究向深入发展，是田间试验或调查总结的辅助或补充。,杨洪强(山东农业大学园艺学院),1、田间试验 指在大田的自然环境中，通过人为的处理和控制，以差异对比法为基础，以作物本身的表现作为指示者而进行一系列处理、观察、比较来客观地评价不同处理的效果和反应的研究工作。 它是在人工控制条件下，比较各种处理效果的试验。 试验中要突出研究的主要内容，排除次要因素的干扰。 田间试验法是农业科学研究的主要方法（任何农业技术或措施在应用到大田生产时，都必须先进行田间试验）。,杨洪强(山东农业大学园艺学院),（1）田间试验特点 田间试验是处于既不是完全人为控制条件下，又不是完全生产条件下进行处理研究的，在科学上起着理论研究与生产实践之间的桥梁作用。 田间试验的研究对象和材料是生物体本身，由农作物或其他生物体本身的反应来直接检测试验的效果。 田间试验是在开放的自然条件下进行的，因而田间试验的环境条件也存在着导致产生试验误差的多种可能性。 对于多年生植物，田间试验要求的时间较长，同时需要一定的仪器，设备、经费、材料等条件。,杨洪强(山东农业大学园艺学院),预备试验,正式田间试验,田间小区试验,大田生产试验,区域 试验,（2）田间试验步骤,杨洪强(山东农业大学园艺学院),2、实验室或温室试验：,是在完全人为控制的条件下，研究作物本身和生产栽培的各种问题，从中寻找规律的实验。 是田间试验或调查总结的辅助试验或预备试验。 包括盆栽试验、水培试验、沙培试验、根系观察，大棚、人工气候室内的实验，以及营养诊断、花芽分化观察、花粉发芽实验、组织培养、生理生化分析等 。,杨洪强(山东农业大学园艺学院),三、逻辑思维方法（做分析） 1、分析与综合 分析与综合是对感性材料进行抽象思维的基本方法。 分析是把复杂的事物分解为简单的要素，分别加以研究考察。 综合就是把研究对象的各个要素联系起来统一研究考察。 分子生物学-系统生物学,杨洪强(山东农业大学园艺学院),2、归纳与演绎 归纳法是从个别事实中概括出一般的原理，演绎法是从一般原理中推断出个别的结论。 (植物分类:界门纲目科属种品种就是应用归纳法建立起来的) 演绎法：演绎法是作出科学预见的一种手段。演绎和归纳是相反的一种逻辑思维方法。 演绎法最常用的形式三段论：大前提、小前提、结论。 例如：大前提：所有高等植物都能进行光合作用； 小前提：苹果是高等植物； 结论： 苹果可以进行光合作用。,杨洪强(山东农业大学园艺学院),演绎的大前提是一般的，推出的结论是个别的，但在前提中包括了结论，所以它是必然的，是一种必然性的推理。只要前提正确，推理的形式符合逻辑规则，结论就一定正确可靠。 归纳和演绎都是不可缺少的。演绎法必须以归纳法为基础，没有归纳，经验材料不能上升为理论；没有演绎，理论不能精确化，不能成为严密的科学。,杨洪强(山东农业大学园艺学院),演绎型推理的路线： 假设观测推断结论 | | 公理逻辑演绎定理 从一般到特殊（因果）,归纳型推理的路线： 实验观测数据综合定律 | | 数据分析资料归纳公理 从特殊到一般（果因）,杨洪强(山东农业大学园艺学院),3、想象与假说 想象不是没有任何根据的空想。想象是以客观实际或者试验结果为依据的，是直观的深化和外延。 “想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识的源泉。严格地说，想象力是科学研究中的实在因素” 。科学研究计划就带有想象性质。,杨洪强(山东农业大学园艺学院),想象（创造性思考）的来源： 困难的刺激； 好奇心的激励； 讨论的启迪。 创造力知识量发散型思维,假说是人们根据已知的事实材料和科学原理，对尚未被认识的事物作出一种假定性的说明。 假说具有两个显著的特点：一是有一定的科学事实根据；二是有一定的推测性质。 假说是形成学说和理论的基础 “大胆假设，小心求证”,杨洪强(山东农业大学园艺学院),4、循序渐进与偶然发现 科学研究是一个严密的工作过程，这个过程要坚持循序渐进，但在科学史上，也有许多偶然发现。而偶然发现是建立在勤奋研究基础之上的。 5、逐步逼近法 科学研究中正确的结果常常不是一次就能获得的，特别是正确的理论、定理并非一次得来，而是不断实践，不断修正，逐步逼近目的而获成功的。 6、论证 论证是一种思维活动。人们的认识是否正确，需要经过实践来检验，但并不是每一个认识或每一次认识都要经过实践检验。可以应用一个或一些正确的认识来证明另一个认识的正确性，这就是论证。,杨洪强(山东农业大学园艺学院),第四节 科研的基本要求 一、科研目的要明确 二、科研结果的正确性（可靠） 三、科研的代表性 四、科研的重演性（复现性） 一、科研目的要明确-要解决科学与技术中问题，不是为了试验而试验。,杨洪强(山东农业大学园艺学院),二、科研结果的正确性（可靠） 正确性包括准确度和精确度两个方面： 准确度试验中某一性状（小区产量或其他性状）的观察值与其理论真值的接近程度。 精确度试验中同一性状的重复观察值彼此接近的程度。即试