森林培育科学研究中的方法论

1、森林培育科学研究中的方法论森林培育科学研究中的方法论 徐程扬徐程扬主要内容 l研究中普遍存在的问题研究中普遍存在的问题 l如何把握主要矛盾如何把握主要矛盾 l试验设计的重要性试验设计的重要性 l数据分析的科学性数据分析的科学性 l典型研究案例典型研究案例 一、研究中普遍存在的问题一、研究中普遍存在的问题 l 文献阅读数量不足文献阅读数量不足 l 文献使用不尽合理文献使用不尽合理 l 研究的核心内容不够突出研究的核心内容不够突出 l 机理性研究不足机理性研究不足 l 研究方法追风研究方法追风 l 数据解释简单数据解释简单 一、研究中普遍存在的问题一、研究中普遍存在的问

2、题 1文献阅读数量不足文献阅读数量不足 国内外研究生论文参考文献数量与质量对比国内外研究生论文参考文献数量与质量对比 总数量近5年文献综述文献外文文献 博士 国内30257/26.5%28/12.3%92/42.1% 变幅146-30231-1097-6832-165 国外285 硕士 国内9723/24.4%10/10.3%37/38.1% 变幅64-1504-633-2811-107 根据国内外博士硕士研究生论文各根据国内外博士硕士研究生论文各10篇统计篇统计 一、研究中普遍存在的问题一、研究中普遍存在的问题 2 文献使用不尽合理文献使用不尽合理 文献的使用现状文献的使用现状：研究综述，讨

3、论：研究综述，讨论 文献的科学使用文献的科学使用：研究综述，研究内容确定，：研究综述，研究内容确定， 研究方法确定，讨论：结果比较、缺失补研究方法确定，讨论：结果比较、缺失补 充、意义和应用拓展充、意义和应用拓展 案例案例：即使在湿润的土壤中，土壤的机械阻力依然可以：即使在湿润的土壤中，土壤的机械阻力依然可以 导致根系伸长速度降至正常情况下的一半以下导致根系伸长速度降至正常情况下的一半以下 （Bengough et al.，2011）。因此，尽管紧实胁迫对三倍）。因此，尽管紧实胁迫对三倍 体毛白杨细根生物量的影响不显著，但是，细根平均直体毛白杨细根生物量的影响不显著，但是，细根平均直 径随着土

4、壤紧实度提高显著增加，细根长度、表面积、径随着土壤紧实度提高显著增加，细根长度、表面积、 根尖数及比根长和比根表面积则大幅下降（表根尖数及比根长和比根表面积则大幅下降（表2），进而），进而 将影响其对土壤资源的获得能力。将影响其对土壤资源的获得能力。 一、研究中普遍存在的问题一、研究中普遍存在的问题 3 研究内容核心不够突出研究内容核心不够突出 题目太大题目太大 内容分散内容分散 主题不突出主题不突出 未抓住主要矛盾未抓住主要矛盾 内容与研究目的内容与研究目的 不一致不一致 案例案例1：温室苗木生长与抗逆性调：温室苗木生长与抗逆性调 控技术研究控技术研究 标题解读标题解读：旱、寒、热、淹、盐：

5、旱、寒、热、淹、盐 碱、污染等等碱、污染等等 原主要内容原主要内容： n 栽培基质：栽培基质： u基质配方基质配方,生长生长,光合光合,电导电导,生生 化物质化物质 u基质配方，生长，基质养分基质配方，生长，基质养分 和水分和水分 n 炼苗时间炼苗时间 n 抗性调节剂：生长，光合，抗性调节剂：生长，光合， 生化物质生化物质 n 施肥技术：生长施肥技术：生长 一、研究中普遍存在的问题一、研究中普遍存在的问题 3 研究内容核心不够突出研究内容核心不够突出 案例案例2：太行山南段石灰岩低山区植被构建技术研究：太行山南段石灰岩低山区植被构建技术研究 标题解读标题解读：景观尺度、林分尺度；适地适树；组成

6、和空间配置：景观尺度、林分尺度；适地适树；组成和空间配置 原主要内容原主要内容： n 立地类型划分与土壤肥力评价立地类型划分与土壤肥力评价 u立地类型划分：海拨、母质母岩、土壤厚度、坡向坡度立地类型划分：海拨、母质母岩、土壤厚度、坡向坡度 u土壤肥力评价：各立地类型的全土壤肥力评价：各立地类型的全N，有机质，速效磷，速效钾，有机质，速效磷，速效钾， pH值值 n 土地利用结构优化土地利用结构优化 u水浇地、旱地、山地、其他（目标决策分析，结论）水浇地、旱地、山地、其他（目标决策分析，结论） u乔木林、灌木林、经济林、坡地、荒山荒地乔木林、灌木林、经济林、坡地、荒山荒地 n 植被类型布局优化：植

7、被类型布局优化： 目标决策分析，立地和植被目标决策分析，立地和植被 n 树种选择生理生态依据与适地适树优化方案：抗旱（膨树种选择生理生态依据与适地适树优化方案：抗旱（膨 压，光合），耐瘠薄（光合）压，光合），耐瘠薄（光合） 一、研究中普遍存在的问题一、研究中普遍存在的问题 3 研究内容核心不够突出研究内容核心不够突出 案例案例3：云南金沙江流域退化天然林恢复重建模式研究：云南金沙江流域退化天然林恢复重建模式研究 标题解读标题解读：现状与问题；参照系；恢复技术：自然、人促；：现状与问题；参照系；恢复技术：自然、人促； 重建技术：人工造林重建技术：人工造林,模式筛选模式筛选;机理：物种组成和空间结

8、构机理：物种组成和空间结构 原主要内容原主要内容： n 流域森林生态系统分区流域森林生态系统分区 n 退化林分系统的分类和分区评价退化林分系统的分类和分区评价 u退化指标：干扰初试时间、类别、频度退化指标：干扰初试时间、类别、频度 u分类：根据干扰得分分类：根据干扰得分 n 退化天然林封育恢复模式选择退化天然林封育恢复模式选择 u封禁后群落结构，土壤理化性质，生物量，蓄水能力封禁后群落结构，土壤理化性质，生物量，蓄水能力 u间伐试验（一个树种）间伐试验（一个树种） n 退化天然林和人工林近自然化改造规程草案退化天然林和人工林近自然化改造规程草案 一、研究中普遍存在的问题一、研究中普遍存在的问题

9、 3 研究内容核心不够突出研究内容核心不够突出 案例案例4：湖南城市群林业建设对策研究：湖南城市群林业建设对策研究 标题解读标题解读：区域布局及其合理性；林业：植被、机构、产：区域布局及其合理性；林业：植被、机构、产 业、政策等建设；业、政策等建设； 原主要内容原主要内容： n 城市群经济关联度分析城市群经济关联度分析 n 城市群区域景观格局与生态用地潜力分析城市群区域景观格局与生态用地潜力分析 u景观斑块动态景观斑块动态 u土地利用潜力土地利用潜力 u存在的问题存在的问题 n 城市群区域森林景观格局分析城市群区域森林景观格局分析 u区划结果区划结果 u林业用地景观斑块林业用地景观斑块 u城市

10、群林业建设问题城市群林业建设问题 n 林业发展对策林业发展对策 一、研究中普遍存在的问题一、研究中普遍存在的问题 4 机理性研究不足机理性研究不足 案例案例5：泡桐修枝促接干技术及其效应的研究：泡桐修枝促接干技术及其效应的研究 标题解读标题解读：接干的原因；接干措施；接干后解剖结构、生：接干的原因；接干措施；接干后解剖结构、生 理生化反映；接干效果评价理生化反映；接干效果评价 原主要内容原主要内容： n 主干生长动态主干生长动态 u适宜修枝促接干树龄确定适宜修枝促接干树龄确定 u促接干对主干生长量的影响促接干对主干生长量的影响 u促接干对主干年生长节律的影响促接干对主干年生长节律的影响 u促接

11、干对主干连年生长过程的影响促接干对主干连年生长过程的影响 n促接干对泡桐枝生长动态及枝干相对生长关系的影响促接干对泡桐枝生长动态及枝干相对生长关系的影响 u枝生长量，枝生长年动态，相对生长关系枝生长量，枝生长年动态，相对生长关系 n 叶片生长、枝叶和干叶相对生长叶片生长、枝叶和干叶相对生长 n 光合和水分利用效率光合和水分利用效率 一、研究中普遍存在的问题一、研究中普遍存在的问题 5 研究方法追风研究方法追风 根据前人研究根据前人研究 方法进行拼凑方法进行拼凑 根据仪器设备根据仪器设备 确定研究方法确定研究方法 根据数据信息根据数据信息 量获得能力确量获得能力确 定研究方法定研究方法 树种不同

12、是创新吗？树种不同是创新吗？ 保护酶并非全能！保护酶并非全能！ 光合与生产力关系？光合与生产力关系？ 根系形态能说明什么问题？根系形态能说明什么问题？ 光合数据的用途？光合数据的用途？ 气象站的作用？气象站的作用？ 常见的保护酶和生化物质 超氧化物歧化酶（超氧化物歧化酶（SOD） 过氧化物酶（过氧化物酶（POD） 过氧化氢酶（过氧化氢酶（CAT） 丙二醛（丙二醛（MDA） 脯氨酸（脯氨酸（proline） 可溶性糖可溶性糖 可溶性蛋白可溶性蛋白 图5 净光合速率与生物量的关系 100 200 300 400 500 0102030 净光合速率(mol m-2 s-1) 总生物量 (g) 图6

13、单株光合产量与生物量的关系 y =0.5927Ln(x)-0.4581 R 2=0.86 100 200 300 400 500 123456 单 株 光 合 产 量 (mol stem -1 s-1) 总生物量(g) 图8 叶面积与生物量的关系 y =224.35Ln(x)-1387.6 R 2=0.82 100 200 300 400 500 1000200030004000 叶 面 积 (cm 2) 总生物量(g) d RA 通常的规律：通常的规律： 为什么净光合速率与为什么净光合速率与 树木生物量不完全正树木生物量不完全正 相关？相关？ 光响应曲线光响应曲线 50%P+100%N -4

14、 -2 0 2 4 6 8 040080012001600 PAR(mol m-2 s-1) Pn(mol m -2 s-1) y=0.028x-3.150 R2=0.974 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 0100200 Pn(mol m -2 s-1) PAR(mol m-2 s-1) 树木的光合作用树木的光合作用 降雨降雨 树冠树冠 截留截留 土壤水分土壤水分 蒸腾蒸腾 空气水分亏空气水分亏 缺缺 气孔导度气孔导度 根系根系 辐射能辐射能 叶面积叶面积 树冠量子效率树冠量子效率 初级初级(碳水化合物碳水化合物) 生产力生产力 碳水化合物碳水化合物 分配分配 茎茎(干干) 营养营养

15、 枯落物枯落物 预测树木生长的简化过程示意图预测树木生长的简化过程示意图 根生物根生物 量积累量积累 根系分解根系分解 和被捕食和被捕食 根系呼根系呼 吸消耗吸消耗 光与光合作用光与光合作用 20 10 250500750 Control Photon damage Photon protection Photoinhibition 30 CO2与光合作用与光合作用 A CE 200 400 600 800 阶段阶段1 Ci（molmol-1） 阶段阶段2 光合作用的光合作用的CO2响应曲线响应曲线 mol m-2s-1 光呼吸速率光呼吸速率 CO2饱和点？饱和点？ 光合的影响因素太多！光合的

16、影响因素太多！ 10月1 4日 0 1 2 3 4 5 6 23.5 25.5 27.5 29.5 31.5 33.5 35.5 37.5 Tleaf() Pn(m olCO 2m-2s-1) 全光 F ull sun 一层网 1 layer of shade-net 三层网 3 layers of shade-net 5月2 7日 0 1 2 3 4 5 6 7 24.5 26.5 28.5 30.5 32.5 34.5 Tleaf() Pn(m olCO 2m-2s-1) 7月2 1日 0 2 4 6 8 10 12 30.5 32.5 34.5 36.5 38.5 40.5 42.5 T

17、leaf() Pn(m olCO 2m-2s-1) 6月1 9日 -2 -1 0 1 2 3 30.5 32.5 34.5 36.5 38.5 40.5 42.5 Tleaf() Pn(m olCO 2m-2s-1) -2 0 2 4 6 8 10 12 0100200300400500 Ci(ppm) Pn(mol m-2 s-1) 图图3不同不同N、P比例处理苗木的比例处理苗木的CO2响应曲线响应曲线 Fig3 CO2 response curves of seedling treated using different proportions of N and P 注：圆实点注：圆实点(

18、Filled circle)：200%P:100%N，三角框，三角框 (triangle)100%P:100%N,圆框圆框( (circle) ) 50%P:100%N，实三，实三 角角(filled triangle) 0%P:100%N，星对照，星对照(asterisk is control) 。 矿物质营养与光合矿物质营养与光合 根系形态的作用 乔木树种乔木树种 乔木根干重与主干新梢高生长 量相关性 G=4770RW-1.3392 R2=0.88 0 10 20 30 40 50 60 70 20304050607080 根系干重(g) 新梢生长量(cm) G=0.529RW+7.303

19、 R2=0.71 0 10 20 30 020406080100 根系干重(g) 新梢生长量(cm) 灌木根干重与主干新梢高生 长量相关性 根系形态的作用 乔木D2mm根系长度()及 根系总长度()与主干新梢 生长量的关系 G=1E-06RLt2-0.0062RLt+24.087 R2=0.70 G=2E-06RL2mm2-0.0067RL2mm+24.305 R2=0.69 0 20 40 60 80 0200040006000 2mm根系长度，根系总长度(cm) 新梢高生长量(cm) 灌木D2mm根系长度()及 根系总长度()与主干新 梢高生长量相关性 G=5.9324Ln(RLt)-20

20、.809 R2=0.88 G=5.17Ln(RL2mm)-14.021 R2=0.90 0 5 10 15 20 25 30 35 01000200030004000 2mm和总根系长度(cm) 新梢生长量(cm) 根系形态的作用 供试乔木树种根据根系形态聚类结果 C A S E 0 5 10 15 20 25 Label Num 臭椿臭椿 2 樟子松樟子松 3 楸树楸树 7 沙枣沙枣 9 饲料桑饲料桑 5 果桑果桑 6 栾树栾树 1 皂角皂角 8 圆柏圆柏 4 酸枣酸枣 11 沙棘沙棘 10 光合数据的用途，气象站的作用光合数据的用途，气象站的作用 光合数据：光合数据： 瞬时碳同化能力变化及

21、其影响因素：瞬时碳同化能力变化及其影响因素： 光、温度胁迫、水分亏缺、气孔限制、光、温度胁迫、水分亏缺、气孔限制、 同化限制等。同化限制等。 气象站数据：气象站数据： 环境背景条件及其控制环境背景条件及其控制 环境对观测变量变化的调控环境对观测变量变化的调控 一、研究中普遍存在的问题一、研究中普遍存在的问题 6 数据解释简单数据解释简单 具体表现：具体表现： 简单描述图表数据的规律：方差分析简单描述图表数据的规律：方差分析 十分重要！十分重要！ 孤立地解释研究结果孤立地解释研究结果 前后章节脱节前后章节脱节 不能揭示数据后面透视的实质性问题不能揭示数据后面透视的实质性问题 不善于使用数学手段不

22、善于使用数学手段 案例：从根系特征总结树种抗旱能力 供试灌木树种和种源根据根系形态聚类结果 E 0 5 10 15 20 25 Label Num +-+-+-+-+-+ 武寨柠条 5 盐池柠条 7 东胜柠条 6 海原柠条 3 馋口柠条 2 赤峰柠条 8 西康扁桃 9 杭锦旗柠条 4 红瑞木 10 沙地柏 1 丁香 11 自然条件下灌木树种和种源根系长度比较自然条件下灌木树种和种源根系长度比较 树种树种 比例比例% 根系总长根系总长 度度(cm) 根系干重根系干重 (g) 根系深度根系深度 （cm） D2mm2D5mm 馋口柠条馋口柠条49.02 50.98 0.00 234.2010.327

23、20 海原柠条海原柠条61.03 35.96 3.01 345.6513.04821 东胜柠条东胜柠条70.91 28.73 0.36 400.1313.81325 盐池柠条盐池柠条70.54 27.36 2.10 443.6815.241122 赤峰柠条赤峰柠条65.26 31.31 3.43 367.5212.48421 西康扁桃西康扁桃68.66 29.82 1.52 383.0513.62424 杭锦旗柠条杭锦旗柠条80.54 12.62 6.84 1567.7925.56628 红红 瑞瑞 木木 70.44 25.98 3.58 560.4519.081337 沙沙 地地 柏柏86.

24、18 10.49 3.33 3127.1387.11624 丁丁 香香75.0020.504.501364.9724.921129 武寨柠条武寨柠条68.86 28.83 2.31 436.1914.45924 二、如何把握主要矛盾二、如何把握主要矛盾 根据研究根据研究 目标确定目标确定 主要内容主要内容 施肥技术施肥技术 l生产力生产力 l需肥规律需肥规律 l吸收与同化吸收与同化 l吸收的影响因素等吸收的影响因素等 抚育技术抚育技术 l林木分级林木分级 l抚育强度试验与林木短期响应抚育强度试验与林木短期响应 l林木生长和林分动态模拟林木生长和林分动态模拟 l密度与生产力密度与生产力 l抚育与

25、小气候、土壤水肥特性等抚育与小气候、土壤水肥特性等 二、如何把握主要矛盾二、如何把握主要矛盾 根据作用根据作用 机理确定机理确定 主要内容主要内容 养分对林木生产力的调控养分对林木生产力的调控 l核心：核心：R/S碳、养分体内分配及反碳、养分体内分配及反 馈调节馈调节 l前提：摒除非养分因素的作用前提：摒除非养分因素的作用 l因素：养分与碳同化，生产力的表达，因素：养分与碳同化，生产力的表达， 吸收、同化、运输消耗，物质运输的吸收、同化、运输消耗，物质运输的 生化控制等生化控制等 抚育对林木生长的作用机理抚育对林木生长的作用机理 l林木生长的短期与长期反映林木生长的短期与长期反映 l小气候和土

26、壤环境变化小气候和土壤环境变化 l生长节律变化，生产力的表达，形态生长节律变化，生产力的表达，形态 反映，生理反映反映，生理反映 l环境因素与生产力的关系环境因素与生产力的关系 二、如何把握主要矛盾二、如何把握主要矛盾 长期试验长期试验 与专项试与专项试 验相结合验相结合 长期试验长期试验 完成目标完成目标 专项试验专项试验 探索机理探索机理 以抚育技术为例以抚育技术为例l 抚育强度试验抚育强度试验 l 抚育方法试验抚育方法试验 l 生物量分配动态生物量分配动态 l 小气候变化过程小气候变化过程 l 土壤肥力变化过程土壤肥力变化过程 l 林下植被变化过程林下植被变化过程 l 光合作用变化光合作

27、用变化 l 养分利用效率变化养分利用效率变化 l 水分利用效率变化水分利用效率变化 l 养分有效性变化养分有效性变化 l 水分有效性变化水分有效性变化 l 光照环境对比等光照环境对比等 根据目标确定内容 案例：云南金沙江流域退化天然林案例：云南金沙江流域退化天然林 恢复重建模式研究恢复重建模式研究 主要目标：模式集成主要目标：模式集成 主要内容：主要内容： n 退化特征及其原因退化特征及其原因 n 典型作业干扰后的林分特征典型作业干扰后的林分特征 n 典型作业干扰措施的合理性评价典型作业干扰措施的合理性评价 n 树种选择及其造林效果评价树种选择及其造林效果评价 n 合理模式筛选合理模式筛选 n

28、 恢复与重建技术集成恢复与重建技术集成 根据机理确定主要内容 案例：泡桐修枝促接干技术及其效应的研究案例：泡桐修枝促接干技术及其效应的研究 作用机理：顶端优势及其生理生化和解剖学控制作用机理：顶端优势及其生理生化和解剖学控制 主要内容：主要内容： n 顶端优势状况顶端优势状况 n无顶端优势的原因无顶端优势的原因 生理，生化，解剖生理，生化，解剖 n修枝后顶端优势变化修枝后顶端优势变化 相应指标变化相应指标变化 n接干后生理、生化、解剖学接干后生理、生化、解剖学 n密度与顶端优势间的关系密度与顶端优势间的关系 相应指标变化相应指标变化 n促接干技术：合理密度、科学修枝、适时接干、接促接干技术：合

29、理密度、科学修枝、适时接干、接 干方法等干方法等 三、试验设计的重要性三、试验设计的重要性 l内容科学性内容科学性 l结论严密性结论严密性 l分析问题容易性分析问题容易性 l数据隐含意义数据隐含意义 l全面统筹变量全面统筹变量 l理清逻辑关系理清逻辑关系 l全面考虑要素全面考虑要素 l找出主导因子找出主导因子 l分离影响程度分离影响程度 l突出研究重点突出研究重点 l数据尽量引申数据尽量引申 l数据彼此关联数据彼此关联 N供给量和根系直径对根系呼吸速率的影响供给量和根系直径对根系呼吸速率的影响 方差分析方差分析 树种树种根系呼吸变量根系呼吸变量变差来源变差来源自由度自由度F值值 每重复每重复

30、样本数样本数 显著性显著性 白皮松白皮松 Pinus bungeana 单位根系表面单位根系表面 积呼吸速率积呼吸速率 RSa N供给量供给量2 6.275 0.01 径级径级2 134.27 50.01 单位根系体积单位根系体积 呼吸速率呼吸速率RV N供给量供给量2 37.31 50.01 径级径级2 45.81 50.01 单位根系干重单位根系干重 呼吸速率呼吸速率RMS N供给量供给量2 1.51 5NS 径级径级2 7.36 50.05 温度、施肥、灌溉对叶片光合作用的影响温度、施肥、灌溉对叶片光合作用的影响 树种树种处理处理 253035 MSFPMSFPMSFP P 山杏山杏 光

31、饱光饱 和净和净 光合光合 速率速率 施肥施肥9.73 2.04 NS5.74 3.09 0.114.11 16.16 0.01 灌溉灌溉45.07 9.47 0.0120.01 10.76 0.0118.96 21.72 0.01 施肥施肥灌溉灌溉1.85 0.39 NS3.64 1.96 NS0.29 0.33 NS 山杏山杏 水分水分 利用利用 效率效率 施肥施肥2.27 5.32 0.050.14 0.77 NS0.15 0.44 NS 灌溉灌溉8.97 21.01 0.010.64 3.51 0.10.51 1.51 NS 施肥施肥灌溉灌溉0.83 1.93 NS0.63 3.47

32、0.10.08 0.23 NS 多因素方差分析多因素方差分析 树种根系呼吸变量变差来源自由度均方比 每重复样 本数 显著性 侧柏 Platycladus orientalis 单位根系表面 积呼吸速率 温度216964 60.0001 径级219506 60.0001 温度径级41101 60.0001 单位根系体积 呼吸速率 温度231264 60.0001 径级219253 60.0001 温度径级45296 60.0001 单位根系干重 呼吸速率 温度231283 60.0001 径级216726 60.0001 温度径级44865 60.0001 设计不设计不 尽合理尽合理 林业科学研

33、究林业科学研究 中的试验问题中的试验问题 缺乏设缺乏设 计思路计思路 丢失大量丢失大量 信息信息 研究效率研究效率 低下低下 出现致命出现致命 错误错误 研究水平研究水平 低下低下 设计相设计相 对简单对简单 设计不设计不 够严密够严密 题目：鸭粪对杉木林地土壤的改良作用题目：鸭粪对杉木林地土壤的改良作用 案例案例：试验设计简单带来的后果试验设计简单带来的后果 田间试验设计：田间试验设计： 设设6个样块，在试验地的上坡位设立个样块，在试验地的上坡位设立3个样个样 块，分别为块，分别为A、B、C；下坡位设立；下坡位设立3个样地个样地 分别为分别为D、E、F。每个样地面积为。每个样地面积为400m

34、2, 干干 鸭粪施用量每年鸭粪施用量每年4500kg/hm2。每个样地施肥。每个样地施肥 处理设处理设3个重复，同时以不施鸭粪为对照。个重复，同时以不施鸭粪为对照。 题目：鸭粪对杉木林地土壤的改良作用题目：鸭粪对杉木林地土壤的改良作用 案例：试验设计简单带来的后果案例：试验设计简单带来的后果 取样分析设计：取样分析设计： 1 观察记录土层厚度、土壤颜色、质地、结构、观察记录土层厚度、土壤颜色、质地、结构、 松紧度、干湿情况、植物根系分布状况松紧度、干湿情况、植物根系分布状况 2 各个样地在表层各个样地在表层20cm的深度采集土样，对土壤的深度采集土样，对土壤 的有机质、全氮、水解氮、速效磷、速

35、效钾含的有机质、全氮、水解氮、速效磷、速效钾含 量进行了分析。量进行了分析。 3 土壤质地土壤质地(手测手测)、pH值、容重、含水量值、容重、含水量 题目：鸭粪对杉木林地土壤的改良作用题目：鸭粪对杉木林地土壤的改良作用 案例：试验设计简单带来的后果案例：试验设计简单带来的后果 丢失的重要丢失的重要 信息信息 坡位与施肥量的交互作用程度坡位与施肥量的交互作用程度 养分全量养分全量 有机质含量有机质含量 林份要素与施肥关系林份要素与施肥关系 土壤质地量化值土壤质地量化值 土壤养分利用效率土壤养分利用效率 增加了不确定性增加了不确定性 题目：南美蟛蜞菊扦插繁殖题目：南美蟛蜞菊扦插繁殖 案例：试验设计

36、不合理的后果案例：试验设计不合理的后果 田间试验设计：田间试验设计： A1(红土、横埋、遮荫、粗放红土、横埋、遮荫、粗放) A2(红土、横埋、光照、精细红土、横埋、光照、精细) B1(红土、横埋、遮荫、粗放红土、横埋、遮荫、粗放) B2(红土、横埋、光照、精细红土、横埋、光照、精细) C (砂土、横埋、遮荫、粗放砂土、横埋、遮荫、粗放) F (砂土、扦插、遮荫、粗放砂土、扦插、遮荫、粗放) 试验结果：试验结果： 1 查穗成苗率查穗成苗率 2 扦插后不同时间苗木生长状况扦插后不同时间苗木生长状况 题目：南美蟛蜞菊扦插繁殖题目：南美蟛蜞菊扦插繁殖 案例：试验设计不合理的后果案例：试验设计不合理的后

37、果 丢失的重要丢失的重要 信息信息 1 多数环境因子缺失多数环境因子缺失 4 促生根优、劣信息促生根优、劣信息 3 土壤、环境、扦插土壤、环境、扦插 交互作用交互作用 2 扦插方式信息扦插方式信息 5 苗木质量信息苗木质量信息 难以集成配套技术难以集成配套技术 设设 计计 信信 息息 调调 查查 信信 息息 田间试验设计田间试验设计 a+b+ a-b+a+b-a-b- a+b+a+b-a-b+a-b- 竞争强度控制竞争强度控制 田间试验设计田间试验设计田间试验设计田间试验设计 a+b+ a-b+a+b-a-b- a+b+a+b-a-b+a-b- a:aboveground b:belowgro

38、und +:competition -:non-competition Kosola & Gross. 1999. Resource competition and suppression of plants colonizing early successional old fields. Oecologia, 118: 69-75 合理的田间试验设计合理的田间试验设计 现状调查现状调查 田间试验：田间试验： 分隔法分隔法 Rajaniemi DK et al. 2003. Root competition can cause a decline in diversity with incr

39、eased productivity. Journal of Ecology, 91: 407416 合理的试验设计合理的试验设计 l 主导因素尽可能全面主导因素尽可能全面 l 次要因素纳入系统误差次要因素纳入系统误差 l 复杂因素通过分组简化复杂因素通过分组简化 l 重复数量尽可能大重复数量尽可能大 l 避免人为造成误差避免人为造成误差 典型设计典型设计 主导因素：林分密度，林龄，立地条件主导因素：林分密度，林龄，立地条件 次要因素：林木个体间差异次要因素：林木个体间差异 处理：处理： n抚育强度：对照、强、中、弱抚育强度：对照、强、中、弱 n立地条件：阳坡薄土、阳坡厚土、阴坡薄土、阴坡厚土

40、立地条件：阳坡薄土、阳坡厚土、阴坡薄土、阴坡厚土 弱化因子：林龄，选择年龄基本一致的林分弱化因子：林龄，选择年龄基本一致的林分 试验设计：完全（随机）区组试验。抚育强度作为处理，试验设计：完全（随机）区组试验。抚育强度作为处理， 沿坡位设置；坡向作为区组，纳入系统误差，但坡度要求沿坡位设置；坡向作为区组，纳入系统误差，但坡度要求 基本一致。重复基本一致。重复45个。个。 设计案例设计案例1抚育强度对林木生长的影响抚育强度对林木生长的影响 A B C D B C D A C D A B D A B C D B D B D B A A A C C D B D B A D C C A 完全完全 区组

41、区组 完全随完全随 机区组机区组 典型设计典型设计 主导因素：树龄，生长调节剂，树冠部位，扦插时间，主导因素：树龄，生长调节剂，树冠部位，扦插时间， 扦插基质，光照强度与质量，扦插深度等扦插基质，光照强度与质量，扦插深度等 次要因素：枝条部位，插穗大小、插穗长度、切口方式、次要因素：枝条部位，插穗大小、插穗长度、切口方式、 插后管理等插后管理等 处理：处理： n树龄：树龄：1、5、10、20年等年等 n生长调节剂：生长调节剂：ABT、NAA、IBA n树冠部位：上、中、下，东、西、南、北树冠部位：上、中、下，东、西、南、北 n扦插时间：扦插时间：3月中旬、月中旬、5月中旬、月中旬、6月中旬等月

42、中旬等 n扦插基质：河沙、蛭石、草炭、土壤等扦插基质：河沙、蛭石、草炭、土壤等 n光照强度：光照强度：100%、70%、50%、30%等等 n光照质量：全光谱、蓝光、绿光等光照质量：全光谱、蓝光、绿光等 n扦插深度：扦插深度：2cm、4cm、8cm等等 设计案例设计案例2树木扦插繁殖技术树木扦插繁殖技术 典型设计典型设计 试验设计：分组设计试验设计：分组设计 u正交试验。生长调节剂种类、生长调节剂浓度、浸泡时间。正交试验。生长调节剂种类、生长调节剂浓度、浸泡时间。 3因素、因素、3水平、交互作用。选择水平、交互作用。选择L18（37）设计）设计 设计案例设计案例2树木扦插繁殖技术树木扦插繁殖技

43、术 L18（37）正交试验设计表头正交试验设计表头 处理 试验号 种类浓度种类 浓度 时间种类 时间 浓度 时间 空白 u对比试验：扦插基质、母树年龄、树冠部位、扦插时间、对比试验：扦插基质、母树年龄、树冠部位、扦插时间、 光照强度与质量，扦插深度等光照强度与质量，扦插深度等 u次要因素：回避，尽可能采用同样条件次要因素：回避，尽可能采用同样条件 典型设计典型设计 试验设计：分组区组设计试验设计：分组区组设计 设计案例设计案例350个全同胞、个全同胞、150个优树子代测定林个优树子代测定林 u 分组方法：分组方法：10个全同胞或优树子代作为一组，个全同胞或优树子代作为一组， 选择共同的对照物（

44、天然自由授粉后代）。随选择共同的对照物（天然自由授粉后代）。随 机不完全区组或随机完全区组。机不完全区组或随机完全区组。 u 造林：每一个立地条件类型安排一个区组造林：每一个立地条件类型安排一个区组 u 数据分析：采用以对照为主的相对值。数据分析：采用以对照为主的相对值。 四、数据分析的科学性四、数据分析的科学性 数据分析注意的问题数据分析注意的问题 研究尺度一致性研究尺度一致性 方差分析的基础方差分析的基础 多元统计方法多元统计方法 数学模型的基础数学模型的基础 多多(单单)目标决策法目标决策法 数据转换！数据转换！ 满足方差齐次性满足方差齐次性 自变量相互独立自变量相互独立 具有生物学意义

45、具有生物学意义 获得最佳的依据获得最佳的依据 正确处理定性变量正确处理定性变量 四、数据分析的科学性四、数据分析的科学性 简单比较法简单比较法 方差分析法方差分析法 多元统计方法多元统计方法 数学模拟法数学模拟法 多多(单单)目标决策法目标决策法 获得最佳的依据获得最佳的依据 简单模型简单模型 综合模型综合模型 线性模型线性模型 非线性模型非线性模型 多元统计分析多元统计分析 单因素方差分析单因素方差分析 双因素方差分析双因素方差分析 多因素方差分析多因素方差分析 广义方差分析广义方差分析 数据分析的主要方法数据分析的主要方法 注意交注意交 互作用互作用 五、典型研究案例五、典型研究案例 l

46、根系呼吸对树木生产力的控制机理根系呼吸对树木生产力的控制机理 l XX丰产林水肥管理技术研究丰产林水肥管理技术研究 l XX能源林合理经营密度研究能源林合理经营密度研究 l 冰雪灾害区植被恢复技术研究冰雪灾害区植被恢复技术研究 研究案例研究案例1：根系呼吸对树木生产力的控制机理：根系呼吸对树木生产力的控制机理 森林的森林的 生产力生产力 立地立地 因素因素 经营经营 管理管理 遗传遗传 因素因素 森林生产力的总体构成森林生产力的总体构成 环境环境 控制控制 遗传遗传 改良改良 根系调 控森林 生产力 的可能 途径 高输导能力高输导能力 节约资源节约资源 高吸收能力高吸收能力 R/S 地上地上 地下地下 同化效率同化效率 结构能力结构能力 吸收根吸收根 贮藏根贮藏根 输导根输导根 控制控制 根