應(yīng)用聚類分析和主成分分析法評價洋蔥新品種

朱新明，常國軍，何 丹，趙海霞，馬 超

（甘肅省酒泉市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，甘肅 酒泉 735000）

酒泉市是全國重要的洋蔥產(chǎn)區(qū)［1］，種植面積近13 333.33 hm2。近年，各種子企業(yè)引進了大量的品種，給農(nóng)民選擇品種帶來困難。2013年，酒泉市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院對酒泉市引進的27個洋蔥品種應(yīng)用系統(tǒng)聚類分析和主成分分析結(jié)合的方法進行了綜合評價，現(xiàn)將結(jié)果報道如下。

1 材料與方法

1.1 供試材料

參試品種（系）27個，為新紅早豐、卡麗布、莊園1號、保羅、黃皮02、紅運紫星、歡呼6064、卡欽、紅盾801、紫鈺、紅天、新紅福、千里馬、新豐田黃金、新豐田紅珠、新豐田黃貴人、新豐田黃玉、新豐田黃寶、阿波羅2號、1002、NO102、 ON20141R、 ON20142R、 ON20143R、ON20144Y、ON20145Y、ON20146W，均由酒泉市洋蔥經(jīng)銷商提供。

圖1 27個品種（系）歐氏距離聚類

1.2 試驗方法

試驗采用隨機區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積4.0 m2（2.5 m×1.6 m），每小區(qū)9行，行距15 cm，株距16 cm，小區(qū)間距25 cm，重復(fù)間間距50 cm，折合35.16萬株/hm2。試驗覆黑色地膜育苗移栽。管理同當(dāng)?shù)卮筇?，小區(qū)收獲計產(chǎn)。

對品種的葉片形態(tài)、葉色、生長天數(shù)、鱗莖縱徑、橫徑、球形、皮色、亮度、著色皮層數(shù)、鱗莖皮脫落度、硬度、收口、單球重、干皮厚度、產(chǎn)量15個變量的觀測值進行系統(tǒng)聚類分析和主成分分析［2］，聚類分析按歐氏距離進行聚類。聚類分析和主成分分析用統(tǒng)計分析軟件IBMSPSS19.0的分類和降維兩個分析模塊［3］。在聚類分析和主成分分析的基礎(chǔ)，對品種的特征特性進行綜合評定。

2 結(jié)果與分析

1.2 聚類分析

從圖1分析，歸入同一類的品種特征特性相似性較高，彼此的遺傳距離較小，具有相近的鱗莖皮色、生育期、品質(zhì)及產(chǎn)量，而不同類群之間的品種特征特性具有較大的差異。根據(jù)洋蔥品種特征特性，將類群間區(qū)分的歐氏距離定為10，分為5類，符合洋蔥品種類群區(qū)分習(xí)慣，能較好的反映洋蔥品種不同類群的特征特性。洋蔥品種在酒泉通常按鱗莖皮色分為銅蔥（俗稱黃蔥）、紅蔥和白蔥品種。按生育期分為早熟、中晚熟、晚熟品種。分類結(jié)果見表1。

從表1看出，第1類共有15個品種（系），鱗莖皮色為銅色和深銅色，生育期112～124 d，屬于晚熟品種，單球重平均281.74 g；第2類1個品種，鱗莖皮色為白色，生育期114 d，屬于晚熟品種，單球重275.7 g；第3類共9個品種（系），鱗莖皮色為紅色或深紅色，生育期104～117 d，屬于中晚熟品種，單球重平均202.40 g；第4類和第5類品種各1個，鱗莖皮色為深紅色和淺紅色，生育期為94 d和84 d，屬于早熟品種，單球重分別為 250.7、199.3 g。

1.3 主成分分析

主成分分析因子方差提取見表2。提取的公因子方差從表2的結(jié)果可知，15個變量的共性方差除收口為0.476外，其余均大于0.5，故提取的公因子能夠很好地反映原始變量的主要信息。

如果主成分分析中所提取的多個主成分的特征值貢獻率能達到70%以上，就可以用這幾個主成分對事物的屬性進行概括性分析，基本可以得出影響事物性質(zhì)的主要因素［4］。從表3看出，提取前4個主成分累計貢獻率已達76.849%，可以概括不同洋蔥品種主要特征特性的15個性狀的絕大部分信息。

表1 各類群內(nèi)品種與表現(xiàn)

表2 公因子方差

表3 27個洋蔥品種（系）主成分相關(guān)矩陣的特征值

表4為因子得分系數(shù)矩陣，由此可得最終因子得分公式：

Z x1、Z x2、Z x3……Z x15為葉態(tài) x1、葉色 x2、生長天數(shù)x3……產(chǎn)量x15經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化處理的值，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化是指Z標(biāo)準(zhǔn)化。

第1主成分產(chǎn)量、單球重、硬度系數(shù)較大，其次是干皮厚度、皮脫落度、縱徑、橫徑的系數(shù)較大，可歸納為產(chǎn)量因子；第2主成分生育期系數(shù)較大，為生育期因子；第3主成分縱徑、收口、橫徑較大、為球型形態(tài)因子；第4主成分球型系數(shù)較大，為商品率因子。

表4 27個洋蔥品種（系）主要性狀的主成分相關(guān)矩陣成分矩陣

表5 因子得分矩陣

1.4 綜合得分評價

對27個品種（系）進行綜合評價，對4個公因子F1、F2、F3、F4得分進行加權(quán)求和，權(quán)數(shù)取方差貢獻值。

綜合得分=48.477F1+12.927F2+8.164F3+7.311F4

綜合得分結(jié)果按聚類分析的5個類群分別進行排序，結(jié)果見表5。從表5看出，在第1類皮色為銅色的15個晚熟品種組中，綜合得分高的品種（系）有千里馬、ON20145Y、新豐田黃貴人、卡欽、保羅；第3類皮色為紅色或深紅色的9個中晚熟紅蔥品種組中，得分較高的為ON20143R、1002、莊園1號和新紅福；第2、4、5類各只有1個品種，不做排序。第4、5類的兩個品種雖然各獨立成為1類，但外在表現(xiàn)和生育期基本接近，屬早熟紅蔥品種。其中新豐田紅珠得分較高。以上綜合得分評定結(jié)果與品種在田間的表現(xiàn)吻合。

3 小結(jié)與討論

1）對27個洋蔥新品種（系）的葉片形態(tài)、葉色、生育期、產(chǎn)量等15個因子進行聚類分析，按鱗莖顏色、產(chǎn)量、品質(zhì)綜合分為5類。在此基礎(chǔ)上，對27個品種的15個因子變量觀測值進行主成分分析，前4個公因子對所考察性狀變異的累計方差貢獻率達76.849%，較好的反映了所有性狀大部分信息。

2） 根據(jù)各品種（系）在各公因子上的得分值，對27個品種（系）綜合評價，綜合得分按聚類分析結(jié)果分類排序。皮色為銅色的5個晚熟品種（千里馬、ON20145Y、新豐田黃貴人、卡欽、保羅）、4個中晚熟紅蔥品種（ON20143R、1002、莊園1號和新紅福）、早熟紅蔥品種新豐田紅珠以及晚熟白蔥品種ON20146W綜合得分較高，可作為進一步示范推廣的品種。

［1］ 蒲興秀，馬令卉.酒泉市洋蔥生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展對策［J］. 甘肅農(nóng)業(yè)科技，2004（11）：32-34.

［2］ 唐守正.多元統(tǒng)計分析方法［M］.北京：中國林業(yè)出版社，1984：20；61.

［3］ 杜 強，賈麗艷.SPSS統(tǒng)計分析從入門到精通［M］.北京：人民郵電出版社，2013：248；260.

［4］ 辛秀琚，于鳳瑤，周順啟，等.黑龍江省近期審定大豆品種的聚類分析和主成分分析［J］.浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報，2010（4）：806－810.