第二章 园艺植物试验研究的特点和方法

第二章园艺植物试验研究的特点和方法第二章园艺植物试验研究的特点和方法目

的

要

求

1、掌握园艺植物试验研究的特点？

（园艺植物与大田作物的差异？

一年生植物与多年生植物的差异？）

2、掌握园艺植物试验研究的方法和它们之间

的关系？

第一节

园艺植物试验研究的特点

1、时间性

园艺植物都具有年生长周期和生命周期的变化规律，因而其试验研究在时间上具有连续性和周期性。（1）果树及一些多年生园林、蔬菜植物具有长周期性和连续作用性，因此其试验研究所需时间长；（2）绝大多数种类的蔬菜及一些短周期花卉具有短周期性，因此其试验研究所需时间相对较短。

年生长周期(annualgrowthcycle)?生命周期(lifecycle)?园艺植物的年生长周期定义：是指每年随着气候变化，植物的生长发育表现出与外界环境因子相适应的形态和生理变化，并呈现出一定的规律性。在年生长周期中，这种与季节性气候变化相适应的植物器官的形态变化时期称为物候期(phonologicalperiod)。年生长周期变化在落叶果树和落叶观赏树木中有明显的生长期和休眠期之分；常绿树木在年生长周期中无明显的休眠期。1年生植物仅有生长期。介于两者之间，2年生植物中部分有明显的休眠期，有些则没有。现以多年生木本植物为例，阐述园艺植物年生长周期特点。(1)生长期(growthperiod)

生长期是指植物各部分器官表现出显著形态特征和生理功能的时期。落叶树木自春季萌芽开始，至秋季落叶为止。主要包括萌芽、营养生长、开花坐果、果实发育和成熟、花芽分化和落叶等物候期。而常绿树木由于开花、营养生长、花芽分化及果实发育可同时进行，老叶的脱落又多发生在新叶展开之后，1年内可多次萌发新梢。

有些树木可多次花芽分化，多次开花结果，其物候期更为错综复杂。

尽管如此，同一植物年生长周期顺序是基本不变的，各物候期出现的早晚则受气候条件影响而变化，尤以温度影响最大。

(2)休眠期(dormantperiod)

休眠期是指植物的芽、种子或其他器官生命活动微弱、生长发育表现停滞的时期。

植物的休眠器官主要是种子和芽。

如苹果、桃、板栗、牡丹等种子须低温层积处理，减少种皮及胚乳中抑制发芽物质后才能发芽。而芽的休眠则包括落叶树木越冬时的休眠、大蒜和马铃薯等的鳞茎、块茎休眠。

常绿果树、观赏林木等的休眠：常绿木本植物一般无明显的自然休眠，但外界环境变化时也可导致其短暂的休眠，如低温、高温、干旱等使树体进入被迫休眠状态。一旦不良环境解除，即可迅速恢复生长。园艺植物

的生命周期1年生园艺植物的生命周期1年生园艺植物的生命周期2年生园艺植物的生命周期多年生园艺植物的生命周期种子发芽期营养生长旺盛期幼苗期开花结果期营养生长阶段

生殖生长阶段多年生木本植物多年生草本植物有性繁殖的无性繁殖的童期成年期衰老期营养生长期结果期衰老期

2、季节性强

3、空间性果树和一些园林观赏植物等高大园艺植物占空间大，占地多，条件一致性较难保证。相对来说蔬菜及部分花卉的试验研究条件容易满足。

4、试材差异性园艺植物同一个品种的个体之间存在差异，尤其是高大的园艺植物如果树、园林树木等植株间差异更大，试材一致性较难。

5、简缩性应用生物学调查，可以简化试验方案，缩短试验期限。（多年生植物、有机体与环境统一）

第二节园艺植物科学试验研究方法研究方法：研究采取的步骤和手段。分为特殊研究方法和一般研究方法。特殊研究方法：各门自然科学的具体研究方法。如：园艺植物研究法、动物学研究法、地质学研究法、病毒学研究法等等。一般研究方法：各门自然科学普遍适用的研究方法。如观察方法、实验方法以及对实验结果进行的比较、分析、综合、归纳等科学方法。园艺植物科学试验研究方法包括：一、观察方法二、试验研究方法三、实验室实验法四、逻辑思维方法掌握第一手整料上升为理论科学

一、观察方法

（一）观察的意义所谓观察，是指人们通过感觉器官，在自然发生的条件下，直接感受观察对象提供的信息过程。

科学研究始于观察。观察是人们认识事物获得感性材料最起始的手段，已经成为科学研究的一种基本方法和必要步骤，各门学科都要用到它。观察是最古老的方法，也是最基本的方法。所以有人说“科学研究开始于观察”。

（二）观察的要素

1、观察目的：根据研究的需要而定。

2、观察对象：以实物为主体，进行定性（现象）观察和定量观察。

3、观察内容：根据目的和对象而定，分为基本观察和专项观察。

4、观察环境：自然环境和特定环境。

5、观察工具：是肉眼的扩大。

定性观察：表象概念性观察。定量观察：获得一定的具体数值的观察。前者不够精确，而后者往往需要配合调查研究。基本观察：如：物候学观察。专项观察：为某一专门需要提供观察资料的观察。自然环境：指保持自然状态下的环境。

特定环境：指在栽培条件下的试验设计或不同立地条件的比较观察的环境。

在园艺植物的观察中，常用的观察工具有：

显微镜、电子显微镜、双目扩大镜、测微尺、照度计、照相机、折射仪、测糖仪、天平、台秤、温度计、湿度计、钢卷尺、游标卡尺等电子显微镜双目扩大镜电子显微镜下观察的人体红细胞

（三）观察的原则

1．客观性原则。

2．典型性原则。

3．动态性原则。

（四）观察的方法

1、制订观察计划

包括：目的、对象、地点、观察要求

2、编制观察记录表格物候：指园艺植物在一年中随着气候的变化所表现出的萌芽、展叶、抽枝、开花、结果、落叶休眠等生长发育现象。物候期：物候出现的时期。物候相：表现出来的外貌。物候观察的重点是生长期的变化，通过物候观察来认识园艺植物生理机能和形态发生的规律变化，为栽培利用提供依据。

实例物候观察1.物候观察地点、观察植株的选定观察点必须具有代表性-即能代表该地区的自然环境条件。对多年生的木本果树或观赏植物，要做多年规定不变观察，应在代表性园地中一定数量的代表性植株作观测，对观测植株做好标记，并注意保护。2.观测记载方法（表1，表2）表1木本植物物候观测记录表

芽萌动期展叶期

开花期

果实成熟期

叶秋季变色期

落叶期

芽膨大期

芽开绽期开始展叶期展叶盛期

花序出现期

开花始期

开花盛期开花未期落花期

果实着色期果实成熟期果实脱落期叶开始变色期

叶全部变色期开始落叶期落叶未期

品种：发育期出现日期（日/月）表2草本植物物候观察记录表品种播种期发芽期营养生长盛期初花期盛花期初采期盛采期终采期出现日期（日/月）问题：进行物候观察，除了物候期观察，还要进行什么的观察？二、试验研究方法

试验研究方法调查总结研究法田间试验法（一）调查总结研究法

选择具有代表性的条件（如自然条件），通过系统调查，总结规律，提出措施或技术的方法叫调查总结研究法。即是在一定的自然条件下，对园艺植物的生物学特性、栽培技术、生产效果进行系统调查研究、测定记载，根据其结果进行概括总结，探索其生长发育规律以及对环境条件的要求及栽培技术经验，然后将这些实践经验加以总结，提高到理论水平，找出规律性。如：1.物种资源的起源及分布规律的了解。

2.病虫发生规律的调查。

3.某园艺作物品种种植情况。09年夏天楚天金报道：江夏区一农户种植的水稻颗粒无收。？？四季豆耐湿性调查特点：

这种方法简便易行，不需要特殊设备，但有一定局限。因为经验是在一定条件下产生的，必须经过实践、认识，再实践、再认识的过程。

通过调查，发现规律；通过调查，发现问题。（二）田间试验法

1.概念与评价

田间试验（Fieldexperiment）指在大田的自然环境中，进行人为的处理和控制，以差异对比法为基础，以园艺植物本身的表现作为指示者进行一系列处理、观察、比较来客观地评价不同处理的效果和反应。

它是在人工控制条件下，比较各种处理效果的试验。试验中要注意突出研究的主要内容，排除次要因素的干扰。田间试验法是园艺植物试验研究的主要方法。比如：品比试验、施肥试验等特点：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，所以在科学上起着理论研究与生产实践之间的桥梁作用。田间试验对于多年生园艺植物，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。预备试验正式田间试验田间小区试验田间生产试验区域试验图1田间试验步骤图

又为初步试验（Primaryexperiment），在正式试验之前，为正式试验做准备的小型科研活动。

特点：涉及的试验材料较多，范围广，设计简单、要求的准确性不高，一般能看到科研方向的苗头，提供简单的信息，为正式试验提供试材和处理的大致范围。

预备试验又称基本试验（Basicexperiment），是在预备试验的基础上按照严格的试验设计和试验技术要求进行的试验。特点：往往涉及的材料不多，但常常处理较多，一般都要设置重复和对照。在试验过程中，每一细节都要严格及认真。数据一般都要进行方差分析，其可靠度要求达95%以上。

正式田间试验

按照试验的目的要求，设置一定的处理、重复，重复次数可多些，占地面积可小些，要求有较高的精确性。

田间小区试验（smallplotexperiment）栽培和育种试验都适用。ⅠⅡ辣椒品种比较试验红菜苔的品种比较试验

又称多年多点试验，主要指品种区域化试验，用于选育种。试验结果能否大面积推广，必须在本地区内进行多点试验，通过区域试验后，才能扩大推广。时间为3~5年。

区域试验（districtexperiment）多用于育种试验。田间生产试验（Productionexperiment)

是一种鉴定试验。在小区试验完成以后，把选育的品种或筛选出的某项技术措施用于生产。它的试验面积较大，田间栽培管理水平和当地一般栽培管理水平相一致。对生产试验所提供的数字资料，通常不做统计分析，一般只求其主要数量性状的平均值，或者只进行直观分析。品种的认定和审定有何区别？田间生产试验以及区域试验均为示范试验。栽培和育种试验都适用。

三、实验室实验法

实验室实验（Laboratoryexperiment）:

在完全人为控制的条件下，研究园艺植物本身和生产栽培的各种问题，从中寻找规律的实验。如：如盆栽试验、水培试验、沙培试验、根系观察、塑料大棚、人工气候室等实验，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。

特点：作为田间试验或调查总结的辅助试验。需要完全控制实验条件以及仪器设备。如：蔬菜的高产优质抗性育种四、逻辑思维方法

（一）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。

（二）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。二者是认识过程中的两种推理形式，也是两种基本的思维方法。

演绎法：

演绎推理是科学认识中十分重要的方法之一，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是三段论：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：梨是高等植物；结论：梨是可以进行光合作用的。大前提：杂种二代会出现分离现象小前提：该材料是苦瓜杂种二代结论：该材料种植以后会出现分离现象

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。这是演绎法的一大特点。

在自然科学研究中，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。

演绎法

一种论证的方法。特征是从一般到个别，也就是从一般的原理为前提去论证个别事物，从而推导出一个新的结论。所谓“一般的原理”，包括古今中外经典著作的原理，举世公认的科学原理和定义，还有各种流传较广的名言警句等。

归纳法

归纳方法是经典物理研究及其理论建构中的一种重要方法。它要解决的主要任务是：

第一由因导果或执果索因，理解事物和现象的因果联系，为认识物理规律作辅垫。

第二透过现象抓本质，将一定的物理事实（现象、过程）归入某个范畴，并找到支配的规律性。完成这一归纳任务的方法是：在观察和实验的基础上，通过审慎地考察各种事例，并运用比较、分析、综合、抽象、概括以及探究因果关系等一系列逻辑方法，推出一般性猜想或假说，然后再运用演绎对其进行修正和补充，直至最后得到物理学的普遍性结论。归纳法是从特殊到一般，优点是能体现众多事物的根本规律，且能体现事物的共性。缺点是容易犯不完全归纳的毛病。

演绎法是从一般到特殊，优点是由定义根本规律等出发一步步递推，逻辑严密结论可靠，且能体现事物的特性。缺点是缩小了范围，使根本规律的作用得不到充分的展现。

归纳法和演绎法在应用上并不矛盾，有些问题可采用前者，有些则采用后者。而更多情况，将两者结合着应用，则能收到更好的效果。

（三）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。想象是形成新的科学概念的重要手段，是新的科学思想的胚芽，否则就不会有新的发现。

爱因斯坦是极为推崇想象的，他说：“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。”

科学研究人员要敢于想象，要善于想象。科学研究计划就带有想象性质。如：蔓生豇豆矮生豇豆；

番茄土豆；

黑玫瑰辐射诱变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作根据；二是有一定的推测性质。比如细胞膜结构：单位膜假说、膜流动镶嵌模式假说。

（四）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，否则就会一事无成。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，与投机取巧是无缘的。比如：苯的结构、阿基米德定律、地膜的作用、

杂交水稻等等。“世界杂交水稻之父”袁隆平艰难的研究历程

１９６０年袁隆平从一些学报上获悉杂交高粱、杂交玉米、无籽西瓜等，都已广泛应用于国内外生产中。这使袁隆平认识到：遗传学家孟德尔、摩尔根及其追随者们提出的基因分离、自由组合和连锁互换等规律对作物育种有着非常重要的意义。于是，袁隆平跳出了无性杂交学说圈，开始进行水稻的有性杂交试验。

１９６０年７月，他在早稻常规品种试验田里，发现了一株与众不同的水稻植株。第二年春天，他把这株变异株的种子播到试验田里，结果证明了上年发现的那个“鹤立鸡群”的稻株，是地地道道的“天然杂交稻”。他想：既然自然界客观存在着“天然杂交稻”，只要我们能探索其中的规律与奥秘，就一定可以按照我们的要求，培育出人工杂交稻来，从而利用其杂交优势，提高水稻的产量。这样，袁隆平从实践及推理中突破了水稻为自花传粉植物而无杂种优势的传统观念的束缚。于是，袁隆平立即把精力转到培育人工杂交水稻这一崭新课题上来。

偶然发现归纳、演绎在１９６４年到１９６５年两年的水稻开花季节里，他和助手们每天头顶烈日，脚踩烂泥，低头弯腰，终于在稻田里找到了６株天然雄性不育的植株。经过两个春秋的观察试验，对水稻雄性不育材料有了较丰富的认识，他根据所积累的科学数据，撰写成了论文《水稻的雄性不孕性》，发表在《科学通报》上。这是国内第一次论述水稻雄性不育性的论文，不仅详尽叙述水稻雄性不育株的特点，并就当时发现的材料区分为无花粉、花粉败育和部分雄性不育三种类型。从１９６４年发现“天然雄性不育株”算起，袁隆平和助手们整整花了６年时间，先后用１０００多个品种，做了３０００多个杂交组合，仍然没有培育出不育株率和不育度都达到１００％的不育系来。袁隆平总结了６年来的经验教训，并根据自己观察到的不育现象，认识到必须跳出栽培稻的小圈子，重新选用亲本材料，提出利用“远缘的野生稻与栽培稻杂交”的新设想。在这一思想指导下，袁隆平带领助手李必湖于１９７０年１１月２３日在海南岛的普通野生稻群落中，发现一株雄花败育株，并用广场矮、京引６６等品种测交，发现其对野败不育株有保持能力，这就为培育水稻不育系和随后的“三系”配套打开了突破口，给杂交稻研究带来了新的转机。

想象循序渐进是将“野败”这一珍贵材料封闭起来，自己关起门来研究，还是发动更多的科技人员协作攻关呢？在这个重大的原则问题上，袁隆平毫不含糊、毫无保留地及时向全国育种专家和技术人员通报了他们的最新发现，并慷慨地把历尽艰辛才发现的“野败”奉献出来，分送给有关单位进行研究，协作攻克“三系”配套关。

１９７２年，农业部把杂交稻列为全国重点科研项目，组成了全国范围的攻关协作网。１９７３年，广大科技人员在突破“不育系”和“保持系”的基础上，选用１０００多个品种进行测交筛选，找到了１０００多个具有恢复能力的品种。张先程、袁隆平等率先找到了一批以ＩＲ２４为代表的优势强、花粉量大、恢复度在９０％以上的“恢复系”。

１９７３年１０月，袁隆平发表了题为《利用野败选育三系的进展》的论文，正式宣告我国籼型杂交水稻“三系”配套成功。这是我国水稻育种的一个重大突破。紧接着，他和同事们又相继攻克了杂种“优势关”和“制种关”，为水稻杂种优势利用铺平了道路。

九十年代后期，美国学者布朗抛出“中国威胁论”，撰文说到下世纪３０年代，中国人口将达到１６亿，到时谁来养活中国，谁来拯救由此引发的全球性粮食短缺和动荡危机？这时，袁隆平向世界宣布：“中国完全能解决自己的吃饭问题，中国还能帮助世界人民解决吃饭问题”。其实，袁隆平早有此虑。早在１９８６年，就在其论文《杂交