彩色棉產(chǎn)量及品質(zhì)構(gòu)成因素的主成分分析

李　瑋　曲延英　潘存勝

摘要應(yīng)用主成分分析法，由樣本相關(guān)矩陣出發(fā)，對10個陸地棉品種的9個產(chǎn)量及品質(zhì)構(gòu)成因素(衣分、單株鈴數(shù)、單鈴重、籽指、纖維長度、馬克隆值、比強(qiáng)度、伸長率、整齊度)進(jìn)行分析，以性狀的累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到85.0％，確定3個反映彩色棉產(chǎn)量及品質(zhì)性狀的主成分及其函數(shù)式，并通過計算品種(系)的重要主成分值。對供試品種(系)比較，進(jìn)而選擇綜合經(jīng)濟(jì)性狀優(yōu)良的品種(系)，其結(jié)果與品種(系)實際表現(xiàn)型相近似。表明可以用主成分分析法對彩色棉主要經(jīng)濟(jì)性狀綜合評選，以期為彩色棉選種提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞彩色棉；產(chǎn)量；品質(zhì)；構(gòu)成因素；主成分分析

中圖分類號S562文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號 1007-5739(2009)01-0168-02

棉花的主要經(jīng)濟(jì)性狀是指與產(chǎn)量和纖維品質(zhì)有密切關(guān)系、對產(chǎn)量的高低和纖維優(yōu)劣起決定作用的性狀。主成分分析是將多個性狀指標(biāo)經(jīng)正交變換轉(zhuǎn)化為較少個數(shù)的綜合指標(biāo)，而這些綜合指標(biāo)彼此既互不相關(guān)，又能綜合反映原來多個性狀指標(biāo)的主要信息，即主成分，并通過主成分體現(xiàn)原來變量絕大部分的變異，主成分分析在主要彩色棉產(chǎn)量性狀及纖維品質(zhì)性狀的研究報道較少[1，2]，通過對彩色棉花主要產(chǎn)量性狀及纖維品質(zhì)性狀的主成分分析，為棉花育種提供理論依據(jù)[3，4]。

1材料與方法

1.1供試材料

彩色棉品種(系)由中國彩棉公司和石河子棉花研究所提供，共10個品種，其中棕色棉品種6個，綠色棉品種4個(見表1)。

1.2試驗方法

試驗于2005年、2006年、2007年分別在南疆的阿瓦提豐收三場、農(nóng)一師三團(tuán)、庫爾勒彩棉試驗基地和北疆的瑪納斯縣、石河子133團(tuán)5個試驗點進(jìn)行。田間試驗設(shè)計為隨機(jī)區(qū)組種植，每小區(qū)面積為21m²，每小區(qū)種植42株，設(shè)3次重復(fù)，田間管理同一般彩色棉大田管理。通過田間調(diào)查、室內(nèi)考種及品質(zhì)測定考察產(chǎn)量及品質(zhì)性狀。

1.3考察性狀

1.3.1產(chǎn)量性狀。衣分(X1)、單株鈴數(shù)(X2)、單鈴重(X3)、籽指(X4)。

1.3.2品質(zhì)性狀。纖維長度(X5)、馬克隆值(X6)、比強(qiáng)度(X7)、伸長率(X8)、整齊度(X9)。

1.4統(tǒng)計方法

主成分分析：彩色棉品種的產(chǎn)量、品質(zhì)性狀的主成分分析應(yīng)用DPSv3.01數(shù)據(jù)處理軟件中的主成分分析程序，由樣本相關(guān)矩陣出發(fā)，對原始數(shù)據(jù)經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后，計算性狀相關(guān)矩陣R特征根和特征向量，并根據(jù)性狀特征根和原變量個數(shù)，計算每個主成分的貢獻(xiàn)率和方差貢獻(xiàn)率，以累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到85.0％以上確定主成分個數(shù)和建立主成分方程，由此確定彩色棉選種的重要性狀指標(biāo)，以選擇綜合性狀優(yōu)良的品種(系)。

2結(jié)果與分析

2.1彩色棉產(chǎn)量及品質(zhì)構(gòu)成因素的主成分分析

在主成分分析中，方差代表了在主成分方向上的分散程度。方差越大，主成分在樣本數(shù)據(jù)分析中所起的作用越大。應(yīng)用主成分分析法，由樣本相關(guān)矩陣出發(fā)，對10個彩色棉品種(系)主要的產(chǎn)量性狀及品質(zhì)性狀進(jìn)行分析，以性狀的累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到85.0％，確定反映棉花纖維性狀的主成分。由表2可知，前3個主成分的累積方差貢獻(xiàn)率87.778 47％，表明前3個主成分已經(jīng)代表了全部性狀87.778 47％的綜合信息。其余6個主成分在樣本性狀分析中所起的作用僅為12.221 53％。因此，選取前3個主成分為彩色棉產(chǎn)量及品質(zhì)性狀的重要主成分。

主成分與原性狀呈線性關(guān)系，根據(jù)計算樣本相關(guān)矩陣的特征向量(見表3)可給出主成分的函數(shù)式為：

Y1=0.361 19 X1+0.092 88 X2+0.390 81 X3+0.225 21 X4+0.346 58 X5+0.407 11 X6+0.383 32 X7-0.144 82 X8+0.451 34 X9

Y2=-0.340 13 X1+0.572 85 X2-0.162 23 X3+0.320 55 X4+0.129 75 X5-0.070 97 X6+0.299 75 X7+0.561 03 X8+0.024 66 X9

Y3=-0.258 06 X1-0.207 16 X2+0.480 59 X3+0.717 09 X4-0.222 29 X5-0.023 44 X6-0.108 24 X7-0.097 43 X8-0.272 29 X9

由函數(shù)式看出，在第1主成分Y1中，整齊度X9的系數(shù)最大，其次是馬克隆值X6、單鈴重X3和比強(qiáng)度X7，伸長率X8有較大的負(fù)系數(shù)，表明第1主成分主要反映的是彩色棉纖維的整齊度、馬克隆值和強(qiáng)力及單鈴重的綜合指標(biāo)。第2主成分Y2中，單株鈴數(shù)X2的系數(shù)最大，其次是伸長率X8、籽指X4，衣分X1和單鈴重X3有較大的負(fù)系數(shù)，表明第2主成分主要反映的是彩色棉單株結(jié)鈴性、籽指及棉纖維的拉伸能力的綜合指標(biāo)。第3主成分Y3中，籽指X4的系數(shù)最大，其次是單鈴重X3，表明第3主成分主要反映的是彩色棉棉鈴重量和籽指的綜合指標(biāo)?？傊?，由主成分的方差貢獻(xiàn)率和主成分(Y1~3)與原性狀(X1~9)的相關(guān)矩陣的特征向量進(jìn)一步表明彩色棉產(chǎn)量及品質(zhì)性狀間的主要差異為棉纖維成熟度、細(xì)度和強(qiáng)力，其次是單株鈴數(shù)、籽指及棉纖維的拉伸能力。

2.2利用主成分值選擇優(yōu)良品種

彩色棉產(chǎn)量的高低及品質(zhì)的好壞取決于衣分、單株鈴數(shù)、單鈴重、籽指、纖維長度、馬克隆值、比強(qiáng)度、伸長率、整齊度9個產(chǎn)量和品質(zhì)指標(biāo)。前3個主成分可以反映彩色棉主要產(chǎn)量指標(biāo)和纖維指標(biāo)。因此，可用主成分值作為優(yōu)種選擇的依據(jù)，進(jìn)而可選擇符合育種目標(biāo)的優(yōu)良品種。

供試的10個彩色棉品種(系)可根據(jù)表4中的第1、第2主成分分值劃分為4個組(見表5)。

3結(jié)論與討論

試驗對彩色棉品種(系)4個主要產(chǎn)量性狀和5個主要品質(zhì)性狀進(jìn)行研究，提出了彩色棉產(chǎn)量性狀和品質(zhì)性狀的重要主成分，確定了Y1、Y2和Y3 3個主成分，這3個主成分代表了供試性狀87.778 47％的綜合信息。用主成分作為彩色棉優(yōu)種選擇標(biāo)準(zhǔn)，較用單一性狀加權(quán)打分選擇更為簡便，同時避免了性狀間的相關(guān)性對選擇效果的影響，較人為加權(quán)打分選種更具準(zhǔn)確性和科學(xué)性。

應(yīng)用主成分值對10個彩色棉供試品種主要產(chǎn)量性狀進(jìn)行分析，其結(jié)果與相關(guān)優(yōu)系的實際表現(xiàn)型近似，表明主成分值選種在彩色棉優(yōu)種選擇和發(fā)展生產(chǎn)中有一定的應(yīng)用價值，在實際應(yīng)用中，可根據(jù)選種目標(biāo)，綜合評判品種的生產(chǎn)性能。現(xiàn)代彩色棉花選育時間短，基礎(chǔ)差，尤其在彩色棉育種過程中，彩色棉產(chǎn)量及品質(zhì)性狀的相互關(guān)系及遺傳規(guī)律，仍然是一個尚未深入研究的空白點。只有了解了產(chǎn)量及品質(zhì)性狀的構(gòu)成因素，才有可能選育出產(chǎn)量高、品質(zhì)好的品種，為開展彩色棉育種奠定理論基礎(chǔ)。

4參考文獻(xiàn)

[1] 任劍波.主成分分析在產(chǎn)品質(zhì)量檢測中的應(yīng)用[J].技術(shù)經(jīng)濟(jì)與管理研究，2005(1)：88-89.

[2] 陳偉.主成分分析法用于評價需注意的問題[J].人類工效學(xué)，2002(1)：30-33.

[3] 徐崇志，李青.陸地棉纖維品質(zhì)性狀的主成分分析[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，43(2)：121-124.

[4] 湯慶峰.棉花纖維品質(zhì)的形成機(jī)理及影響因子研究進(jìn)展[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2003，40(4)：206-210.