2002
2. 广东省翁源县茂源糖业有限责任公司 广东 512626
2. Maoyuan Limited Liability Company, Yongyuan county, Guangdong 512626
顺序排列设计(如对比法和间比法设计)和 随机区组设计是甘蔗选育种中最常用的试验设 计。前者主要用于实生苗第二、三年选择阶段， 这时期因种苗数量不足，同时由于参试的品系数 太多，不能进行有重复的试验；后者主要用于有 足够的种苗数量，且参试品系数不太多的阶段。 顺序排列试验虽然简单，但无法对试验误差作出 估计，而常规的试验设计如随机区组、拉丁方和 裂区等则要求参试的品种（系）数目不能太多， 否则会因区组太多，占地面积过大，因土壤差异 导致的试验误差增大。甘蔗是无性繁殖作物，繁 殖系数低。由第一年实生苗到有足够的种苗做有 重复的对比试验需要4 年左右的时间。在选种圃 或鉴定圃，或从国内外引进品种中发现有优良材 料时，如果按部就班地遵循常规五圃制试验步 聚，就会失去1~2年甚至更长的时间。
增广设计是1956 年夏威夷甘蔗研究所生物 统计室主任W. T. Federer 博士针对甘蔗选育 种试验中的问题而提出[1]。夏威夷甘蔗研究所首 先将此设计应用于甘蔗选育种试验中，并一直沿 用至今。这类设计的基本特点是在标准设计的区 组中增加试验小区数（故任何一种标准设计均可 形成相应的增广设计），试验中将若干个作为对 照或需要比较的品种仍采用标准设计，而“增广” 的小区则用以安排选系或参与比较的优良材料。 其主要优点是①可正确处理重复试验和单区试验 的关系，将品种测验和选系测验结合起来；②可 对试验误差作出无偏估计；③可在品种间、选系 间以及品种和选系间进行有效的比较。增广设计 在其它作物上也有应用。著名甘蔗专家王鉴明教 授结合我国的实际情况，将这种设计称为“作物 跳级选种试验设计”，并作过介绍和论述[2]。在 我国，虽然早已有不少人提出甘蔗育种破“五圃 制”的要求，但这种“跳级选种”的方法却一直 未被尝试。
2001 年，广东省翁源县茂源糖业有限责任 公司在该县蔗区进行的品种比较试验中，由于部 分新引进品种的苗量不足和参试材料数较多，为 了有重点地对新引进的品种及早进行有效的比 较，采用了增广随机区组设计。本文介绍该试验 产量分析结果和增广随机区组试验的分析方法。
试验为无灌溉岗地，土层浅薄，土壤较瘦瘠， 前作为木薯。
供试品种：A. 粤糖93-159、B. 粤糖89-113、 C. ROC16、D. ROC22、E. ROC23、F. ROC25、G. ROC10。
供试材料：1. C25（粤蔗C25）、2.粤糖83- 271、3.粤糖85-177、4.甘引1 号、5.甘引6 号、 6.甘引8 号、7.粤农87-1305、8.闽糖86-05 9. 粤农81-762、10.ROC24。
采用增广随机区组设计，试验含3 个不完 全区组：
区组I：A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 1、 4、 9、 10
区组Ⅱ：A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 2、 5、 8
区组Ⅲ：A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 3、 6、 7
各品种在各区组中均随机排列，然后将供试 优良品系随机安排在区组中空出的小区中。小 区面积33.3m2，行距0.9m，5 行区行长7.4m。 试验中，粤糖93-159、粤糖89-113、ROC16、 ROC22、ROC23、ROC25 和ROC10 作为品种参与 试验，进行3 次重复试验，其它品种作为优良材 料参与试验只做一次重复试验。
试验于2001 年1 月12 日种植，2002 年1 月3 日收获。下种时每亩施N-P2O5-K2O 为6-6-9 的复混肥150kg 作基肥。每亩下种3500 段双芽 苗，下种后亩施呋甲5kg，覆土约4cm，然后用 40cm 宽幅的除草地膜覆盖。4 月下旬揭膜，每亩 施6-6-9 型复混肥100kg+尿素10kg，小培土6 月下旬每亩施尿素40kg。试验地未进行大培土。 按一般品种比较试验的要求调查萌芽率、分蘖 率、株高及生长速。11 月6 日、12 月3 日和12 月30 日分别采样检糖，每次每品种检一个样本， 每个样本8 条甘蔗11 月上旬进行产量性状调 查，1 月3 日收获时分小区称产。本文仅对试验 的收获产量进行分析，以说明增广随机区组设计 的分析方法和比较各参试品种和材料的产量。
各试验小区的收获产量折合成单位面积产量 （kg/667m2）列于表1。
 | 表1 甘蔗增广随机区组试验产量结果(kg/667m2) |
本试验中，共3 个区组，表示为 b=3, b1、 b2 和b3 分别表示区组1、2 和3。
V1 代表品种数，即V1=7；V2 代表优良品 系数，即V2=10；V 代表总材料数，V=V1+V2= 7+10=17。
于是有：
总df=bV1+V2-1=3×7+10-1=30
区组(不问材料) df=b-1=3-1=2
材料(消去区组效应)df=V1+V2-1=7+10-1=16
其中品种 df=V1-1=7-1=6
优良材料及其对品种 df=V2=10
误差 df=(b-1)(V1-1)=(3-1)(7-1)=12
区组(消去材料效应) df=b-1=3-1=2
材料(不问区组) df= V1+V2-1=7+10-1=16
总平方和SST=67742+65962+...+65982-1889622/31=19877585.68
区组不问材料平方和 B =650892/11+635702/10+603032/10?1889622/31=1076103.68
材料(不问区组)平方和M =(198322+192882+188232+...+140292)/3+62162+71352+...+65982-1889622/31=17132624.68
区组(消去材料效应)平方和 SSB=(414472+420942+435332)/7-1270742/21=325748.86
材料(消去区组效应)平方和SSM=M+SSB-B= 17132624.68+325748.86-1076103.68=16382269.86
品种平方和SSV=(198322+192882+...+140292)/3-1270742/21=7332917.24
优良材料及其对品种SSS=SSM?SSV=16382269.86-7332917.24=9049352.62
误差平方和SSe=SST-B-SSM=19877585.68-1076103.68-16382269.68=2419212.32
应注意的是,上述计算中,B 和M 是发生了 混杂的平方和,仅有用于计算的意义。
由上述计算结果得方差分析于表2。
| 表2 品种比较试验产量方差分析 |
在作多重比较时，品种平均均数不需矫正， 可直接作比较，因为品种和区组是正交的。但优 良材料的观察值则必须用区组效应进行矫正后才 能作多重比较。矫正方法如下：
求出各区组的区组效应：某区组的效应=该 区组品种的平均数-全试验品种的平均数，于是 有：
区组Ⅰ效应r1=41447/7?127074/21=-130.14
区组Ⅱ效应r2=42094/7?127074/21=-37.71
区组Ⅲ效应r3=43533/7-127074/21=167.86
这表明区组Ⅰ和区组Ⅱ的环境水平低于全试 验的平均水平,而区组Ⅲ则高于全试验的平均水 平。因此，在区组Ⅰ和区组Ⅱ优良材料的产量应 相应增加，而在区组Ⅲ优良材料的产量则需相应 降低。各优良材料的矫正产量见表3。
| 表3 各优良材料的观察产量和矫正产量 |
在进行品种间、优良材料间，以及品种与优 良材料间的比较时，由于品种有3 次重复，优良 材料只有1 次重复，因而它们之间的比较有不同 的基准，即最低差异显著标准不同。
两品种间均数比较时，差数标准误为
同区组两材料比较时,差数标准误为
不同区组两材料比较时,差数标准误为
品种与材料比较时,差数标准误为
以上各标准误乘以 tα 值,可得到相应的在 α 水平上的最小显著差数LSD,用以测验相应差 数的显著性。如当本试验中，df=12，t0.05= 2.179。
品种平均数间的LSD0.05=366.6×2.179= 799。
同区组两材料间的LSD0.05=635×2.179= 1384。
现将两品种间、同区组两材料间、不同区组 两材料间以及品种与材料间的平均数比较的5 和1 显著水平的LSD 列于表4。
| 表4 品种试验多重比较5%和1%显著水平的最小差数 |
在进行品种间、同区组两材料间、不同区组 两材料间和品种与材料间的比较时，可用字母标 记法（见表5）或梯形表法（见表6）表示比较 结果。梯形表法方法简单，而字母标记法则更为 直观明了。
| 表5 参试品种产量比较 |
| 表6 参试品系和材料产量多重比较 |
比较结果表明，甘引6 号的产量居首位，达 7344 kg/667m2，但其与闽糖86-05、甘引1 号、 粤糖83-271、粤糖93-159、粤糖85-177、ROC23、 粤农81-762、ROC25 和ROC16（即表6 中排名第 2~第10 的品种）等9 个品种之间，产量差异不 显著；与ROC22、粤糖89-113 和ROC24 等7 个 品种之间，产量差异显著。在本试验中，粤蔗C25、 ROC10 和粤农87-1305 的产量较低，这3 个品种 之间、及其与甘引8 号和ROC24 之间，产量差异 不显著，但它们的产量显著或极显著低于其它11 个品种（表6 中排名12 以上的品种）的产量。 此结果至少表明这3 个品种不适应当年当地的生 产条件。排名第4（粤糖83-271）~第12（粤 糖89-113）的品种为目前翁源蔗区的主要推广 品种和计划推广品种，这些品种之间产量无显著 差异。
(1)增广随机区组设计是一种非常灵活的试 验设计，它可根据供试品种和优良材料的数目和 区组数的实际大小方便地进行调整。根据局部控 制原理，在保证同一区组内各小区的试验条件一 致的前提下，即可得到可靠的结果；不同区组可 安排在同一地块、也可安排在不同的地点，所以 可容纳较多的优良材料参与试验。每一区组的小 区数目，可根据相对均匀地段的大小而定但若 试验地面积充裕，则每一区组的小区数宜尽量接 近或相当。
(2)本试验作为增广随机区组设计应用的一 次尝试，其结果表明该设计应用于甘蔗品种试验 是可行的。该设计的试验方案的实施和试验结果 的统计分析简单易行，适合于科研和生产单位应 用。在常育种中，可将“五圃制”中不同选择阶 段（高级圃和低级圃）的材料在同一试验中作比 较，这将有利于促进早期阶段中发现的优良材料 的产量和亩含糖量等重要经济性状鉴定，从而缩 短甘蔗选育种的年限。
(3)本文利用增广随机区组试验的新植产量 结果，较为详细地说明了试验数据分析的过程。 在评价甘蔗品种中，产量只是重点考虑的性状之 一，就产量而言，也还须考虑宿根产量。所以本 文中参试品种产量比较结果仅作为翁源蔗区甘蔗 品种改良的参考。
(4)2001 年翁源蔗区的天气状况比较特殊， 3 月下旬至8 月份的雨日和降雨量明显比常年 多，连施肥等田间作业的实施也常因天雨影响而 难以正常进行，甘蔗前期生长缓慢。自8 月底至 10 月份又经历了两个多月连续不下雨的长期干 旱天气，使甘蔗叶片枯黄，生长停滞。在这种条 件下，ROC10 等本来前期生长就较慢的品种，中 后期生长又受到干旱的影响，使生长量蒙受严重 损失。此外12 月20 日至1 月上旬还发生当地 少有的连续半个多月的霜冻天气，其中，12 月 22~23 日发生冰冻，使几乎全县的甘蔗生长点 及相邻的幼嫩组织冻死、叶片干枯，和大量侧芽 冻死而不能留种。本试验地处朝南坡，甘蔗受冻 较轻，虽各品种的生长点及邻近节间均已冻死， 但大部分蔗芽仍存活。本试验的结果对评价参试 品种的抗旱性和耐寒性有一定的参考价值。
| [1] | Federer W. T. Augmented (or Hoonuiaku)Designs. Hawaiian Sugar Planters' Record,1956:191～208 ( 1)
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| [2] | 王鉴明.1991.甘蔗选育种论文集.南宁:广西民族出版社,1991:454～460. (1)
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