黔南州核桃優(yōu)良單株堅(jiān)果性狀主成分分析

杜洪業(yè)，田華林，張季，徐潤(rùn)，王玉奇

(黔南州林業(yè)科學(xué)研究所，貴州 都勻　558000)

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黔南州核桃優(yōu)良單株堅(jiān)果性狀主成分分析

杜洪業(yè)，田華林，張季，徐潤(rùn)，王玉奇

(黔南州林業(yè)科學(xué)研究所，貴州 都勻558000)

摘要：為了選出產(chǎn)量高、堅(jiān)果性狀優(yōu)良的核桃單株，以黔南州22株優(yōu)良核桃單株的堅(jiān)果樣品為試材，采用主成分分析對(duì)各單株堅(jiān)果的8個(gè)主要性狀進(jìn)行分析和鑒定.結(jié)果表明：核桃單株堅(jiān)果性狀中的3個(gè)指標(biāo)三徑均值、仁質(zhì)量、出仁率方差累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)87.104%，可以綜合反映核桃單株的堅(jiān)果品質(zhì)；通過(guò)各單株的主成分分值結(jié)合其方差貢獻(xiàn)率進(jìn)行綜合評(píng)分，評(píng)選出最優(yōu)的4個(gè)單株，分別是：平塘02、福泉10號(hào)、平塘01、平塘新00號(hào)，與堅(jiān)果性狀實(shí)際表現(xiàn)相符.主成分分析法在核桃優(yōu)株綜合選擇中有很好的應(yīng)用價(jià)值.

關(guān)鍵詞：核桃優(yōu)良單株；堅(jiān)果性狀；相關(guān)分析；主成分分析

我國(guó)西南地區(qū)是世界鐵核桃(JuglanssigillataDode.)的原產(chǎn)中心，核桃在貴州栽培已有上千年歷史，是優(yōu)良的荒山綠化及用材樹(shù)種[1].核桃是深受人們喜愛(ài)的營(yíng)養(yǎng)食品，我國(guó)核桃栽培面積廣，品種多，資源豐富[2].黔南州作為貴州核桃的主產(chǎn)區(qū)之一，其特殊的氣候條件造就了適應(yīng)于當(dāng)?shù)氐暮颂曳N質(zhì)資源性狀[3].由于黔南州核桃單株大都處于散生狀態(tài)，且分布在邊遠(yuǎn)農(nóng)村的房前屋后，核桃單株選優(yōu)工作還未系統(tǒng)開(kāi)展，導(dǎo)致品種混雜，良莠不齊.為此，學(xué)者于2011年開(kāi)展了黔南州核桃選優(yōu)調(diào)查工作，調(diào)查的主要指標(biāo)有單株產(chǎn)量、樹(shù)齡、樹(shù)高、胸徑、冠幅、品種、生長(zhǎng)狀況等，依據(jù)國(guó)家核桃堅(jiān)果質(zhì)量等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 20398-2006)，在對(duì)當(dāng)?shù)睾颂疫M(jìn)行初選和復(fù)選的基礎(chǔ)上，決選出22株遺傳性狀穩(wěn)定、豐產(chǎn)性強(qiáng)、連續(xù)結(jié)實(shí)能力強(qiáng)的優(yōu)良單株，于2013年采收核桃單株的果實(shí)進(jìn)行主要性狀的測(cè)定和分析評(píng)價(jià).本研究采用主成分分析法，依據(jù)多個(gè)主成分組成的綜合指數(shù)來(lái)評(píng)選核桃優(yōu)株，以期為黔南州核桃優(yōu)樹(shù)評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建及核桃選優(yōu)工作提供參考.

1材料與方法

1.1供試材料

黔南布依族苗族自治州地處貴州省中南部，地理位置E 106°12′～108°12′，N 25°04′～27°29′，處于云貴高原東南部向廣西丘陵過(guò)度的斜坡地帶，地勢(shì)西北高，東南低，平均海拔997 m，屬典型的亞熱帶溫暖濕潤(rùn)的季風(fēng)氣候，平均年降雨量1 235.3 mm，年平均氣溫13.6～19.6 ℃，該研究區(qū)成土母質(zhì)有砂巖、頁(yè)巖、玄武巖等，土壤類(lèi)型以黃壤和石灰土為主[4].2011年以來(lái)，在黔南州各個(gè)縣市開(kāi)展核桃選優(yōu)工作，2013年決選出優(yōu)良單株22株.

1.2核桃堅(jiān)果采集和測(cè)定

于2013年9月采集22株核桃單株的堅(jiān)果樣品，在每株樹(shù)冠的上、中、下及里外層隨機(jī)抽樣1.5 kg，用呢龍網(wǎng)袋包裝放于通風(fēng)處，去青皮、風(fēng)干備用.依據(jù)GB/T 20398-2006標(biāo)準(zhǔn)，在各樣品中隨機(jī)抽取20個(gè)樣果，進(jìn)行外殼特征、果形、三徑均值、單果質(zhì)量、種仁飽滿(mǎn)度、內(nèi)種皮顏色、出仁率、取仁難易度及風(fēng)味等外觀品質(zhì)的測(cè)定[5].

單果質(zhì)量：每個(gè)單株隨機(jī)抽取20個(gè)堅(jiān)果分別用電子天平稱(chēng)其質(zhì)量并求其均值.三徑值：用游標(biāo)卡尺分別測(cè)出20個(gè)堅(jiān)果的縱徑、橫徑、側(cè)徑并求出均值，同時(shí)計(jì)算出三徑均值.殼厚：用游標(biāo)卡尺分別測(cè)量20個(gè)堅(jiān)果殼中部的厚度取平均值.仁質(zhì)量，出仁率：用核桃?jiàn)A逐個(gè)取出20個(gè)堅(jiān)果樣品的果仁，用電子天

平稱(chēng)取仁質(zhì)量，仁質(zhì)量與果質(zhì)量之比即出仁率[6].

1.3數(shù)據(jù)處理

測(cè)得數(shù)據(jù)采用SPSS 18.0軟件進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析.

2結(jié)果與分析

2.1黔南州核桃單株堅(jiān)果主要性狀品質(zhì)分析

對(duì)篩選出的22株核桃單株的堅(jiān)果性狀進(jìn)行觀察和測(cè)定，結(jié)合國(guó)家核桃堅(jiān)果質(zhì)量等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 20398-2006，表3)對(duì)核桃單株的堅(jiān)果性狀進(jìn)行品質(zhì)分析，結(jié)果表明(表1和2)：仁質(zhì)量的變異系數(shù)最大(23.38%)，三徑均值的變異系數(shù)最小(7.40%)，各堅(jiān)果性狀的變異系數(shù)大小依次為仁質(zhì)量>殼厚>果質(zhì)量>出仁率>縱徑>橫徑>側(cè)徑>三徑均值.從果形上看，平塘02、福泉10號(hào)、平塘01、平塘新00號(hào)和福泉8號(hào)符合GB/T 20398-2006特級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；從外殼上看，除長(zhǎng)順007、長(zhǎng)順006、平塘新001、平塘02-1、平塘V號(hào)和惠水Ⅰ號(hào)外，其他核桃單株都符合特級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；從種仁上看，符合特級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的單株有9株，分別為平塘IV號(hào)、平塘01、甕安4號(hào)、平塘新00號(hào)、福泉10號(hào)、平塘02、平塘V號(hào)、平塘6號(hào)、惠水Ⅰ號(hào)；從取仁難易上看，符合特級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的單株有9株，分別為福泉0號(hào)、平塘01、甕安4號(hào)、平塘新00號(hào)、福泉10號(hào)、平塘02、福泉9號(hào)、羅甸1號(hào)-1、平塘6號(hào).

總體來(lái)看，各核桃單株之間的堅(jiān)果性狀差異較大，堅(jiān)果品質(zhì)參差不齊，進(jìn)一步篩選很有必要.

表1　核桃優(yōu)株堅(jiān)果性狀指標(biāo)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

表2　核桃優(yōu)樹(shù)堅(jiān)果性狀感官指標(biāo)和物理指標(biāo)

表3　國(guó)家核桃堅(jiān)果質(zhì)量等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 20398-2006)部分指標(biāo)

本試驗(yàn)中部分指標(biāo)國(guó)標(biāo)未規(guī)定.

2.2核桃優(yōu)樹(shù)堅(jiān)果性狀相關(guān)分析

核桃單株堅(jiān)果性狀相關(guān)分析表明(表4)，核桃單株堅(jiān)果的橫徑和縱徑、側(cè)徑、果質(zhì)量、仁質(zhì)量、三徑均值呈現(xiàn)出極顯著的正相關(guān)性(P<0.01)；縱徑和側(cè)徑呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)性(P<0.05)，縱徑和果質(zhì)量、仁質(zhì)量、三徑均值呈現(xiàn)出極顯著的正相關(guān)性(P<0.01)；側(cè)徑和果質(zhì)量、仁質(zhì)量、三徑均值呈現(xiàn)出極顯著的正相關(guān)性(P<0.01)；果質(zhì)量和仁質(zhì)量、三徑均值呈現(xiàn)出極顯著的正相關(guān)性(P<0.01)；殼厚和出仁率呈現(xiàn)出極顯著的負(fù)相關(guān)性(P<0.01)；仁質(zhì)量和出仁率、三徑均值呈現(xiàn)出極顯著的正相關(guān)性(P<0.01).核桃單株堅(jiān)果性狀之間存在明顯的相關(guān)性，并相互影響.

2.3核桃單株堅(jiān)果性狀主成分分析

對(duì)核桃單株堅(jiān)果性狀的8個(gè)主要指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，結(jié)果表明(表5和6)：第一主成分的特征值為4.983，方差貢獻(xiàn)率為55.369%，其中三徑均值具有較大的因子載荷量，說(shuō)明其代表的是堅(jiān)果的大?。坏诙鞒煞值奶卣髦禐?.820，方差貢獻(xiàn)率為20.227%，其中出仁率因子載荷量最大，說(shuō)明其代表的是堅(jiān)果的出仁率；第三主成分的特征值為1.036，方差貢獻(xiàn)率為11.509%，其中仁質(zhì)量因子載荷量最大，說(shuō)明其代表的是堅(jiān)果的仁質(zhì)量.前三個(gè)特征值的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為87.104%，因此可以用這3個(gè)因子代替8個(gè)原始變量，即用這3個(gè)因子來(lái)反映核桃單株的堅(jiān)果品質(zhì).

表4　核桃單株堅(jiān)果性狀相關(guān)性

*表示差異顯著(P<0.05)；**表示差異極顯著(P<0.01).

表5　總方差分解

表6　因子載荷量

根據(jù)主成分的定義，可得到提取的3個(gè)主成分與原8項(xiàng)核桃單株堅(jiān)果性狀的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)的線(xiàn)性組合.3個(gè)因子的主成分表達(dá)式為：

主成分1=0.903X1+0.751X2+0.914X3+0.888X4+0.021X5+0.924X6+0.299X7+0.971X8

主成分2=0.105X1-0.083X2+0.002X3-0.364X4-0.934X5+0.195X6+0.804X7-0.009X8

主成分3=0.128X1+0.127X2+0.087X3+0.118X4-0.153X5+0.751X6-0.447X7+0.134X8

2.4核桃單株堅(jiān)果性狀綜合得分排名

由于主成分較多，單一主成分難以對(duì)各單株堅(jiān)果性狀的優(yōu)劣做出客觀的判斷[8].因此，以表5中3

個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率作為權(quán)重進(jìn)行加權(quán)求和，建立核桃單株堅(jiān)果性狀的綜合評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型：

F=0.553 69×fac1+0.202 27×fac2+0.115 09×fac3

式中：fac1、fac2、fac3為各單株主成分得分值.

22株核桃單株堅(jiān)果性狀各主成分分值及綜合得分結(jié)果見(jiàn)表7.由于主成分為綜合變量且相互獨(dú)立，所以用主成分值作為選擇利用的指標(biāo)，可較準(zhǔn)確地了解各性狀的綜合表現(xiàn).表6所列22個(gè)核桃單株，根據(jù)其堅(jiān)果3個(gè)主成分分值進(jìn)行綜合總評(píng)分，并且核桃單株堅(jiān)果的感官性狀和物理性狀如果形、果仁、取仁難易、風(fēng)味和外殼特征等也都必須至少符合GB/T 20398-2006(核桃堅(jiān)果質(zhì)量等級(jí))Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn).經(jīng)過(guò)分析和篩選，平塘02、福泉10號(hào)、平塘01、平塘新00號(hào)是22株核桃單株中堅(jiān)果品質(zhì)最為優(yōu)良的單株，其堅(jiān)果性狀均符合國(guó)標(biāo)中規(guī)定的特級(jí)標(biāo)準(zhǔn).

表7　核桃優(yōu)樹(shù)堅(jiān)果性狀綜合得分排名

3討論與結(jié)論

1)核桃單株堅(jiān)果性狀之間差異較大，堅(jiān)果性狀各指標(biāo)之間存在明顯的相關(guān)性，并相互影響.三徑均值對(duì)核桃單株堅(jiān)果品質(zhì)影響最為顯著，和核桃單株的其他5個(gè)指標(biāo)都呈現(xiàn)出極顯著的正相關(guān)關(guān)系.這與胡安鴻等[9]的研究結(jié)果一致.

2)采用主成分分析法對(duì)22株核桃單株堅(jiān)果的8個(gè)性狀進(jìn)行了分析，確定了3個(gè)綜合指標(biāo)，即三徑均值、出仁率、仁質(zhì)量.將主成分分析用于核桃優(yōu)良品種的選擇上，能簡(jiǎn)化選擇程序，同時(shí)避免了性狀間的相關(guān)性對(duì)選擇效果的影響[10].

3)22株核桃單株中平塘02、福泉10號(hào)、平塘01、平塘新00號(hào)是遺傳性狀和堅(jiān)果綜合品質(zhì)最為優(yōu)良的單株.今后可以以這幾株核桃單株為繁殖材料，通過(guò)嫁接或組織培養(yǎng)的方式進(jìn)行推廣種植.

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(責(zé)任編輯趙曉倩)

Principal component analysis on superior walnut

plants in Qiannan

DU Hong-ye,TIAN Hua-lin,ZHANG Ji,XU Run,WANG Yu-qi

(Research Institute of Forestry Science,Duyun 558000,China)

Abstract：In order to select high yield and excellent walnut plants in Qiannan state,nut samples were collected based on 22 plants,used principal component analysis to analyze main traits of samples.The results showed that there were great differences in nut characters of 22 walnut plants,and a significant correlation was found between the nut traits.The cumulative variance percentage of the 3 criteria included the fruit size,nut weight and kernel rate reached 87.104%,reflected the nut quality of plants.Four plants were finally screened out based on the integrated evaluation of the important values of principal components and variance percentages of plants,the theoretical results were verified with practical indices.It is suggested that the principal component analysis has good application value in the comprehensive selection of walnut plants.

Key words：superior walnut plants;nut traits；correlation analysis；principal component analysis

收稿日期：2014-04-09；修回日期：2014-05-04

基金項(xiàng)目：黔南州科技計(jì)劃項(xiàng)目“核桃高效栽培技術(shù)集成與示范研究”(黔南科合 農(nóng)字[2012]4號(hào)).

通信作者：田華林，男，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)樯峙嘤?E-mail：921166024@qq.com

中圖分類(lèi)號(hào)：S 664.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1003-4315(2015)01-0110-06

第一作者：杜洪業(yè)(1987-)，男，碩士，工程師，研究方向?yàn)榱帜驹耘嗌砩鷳B(tài).E-mail：duhongye7031@126.com