基于主成分分析的云陽(yáng)縣油桐果實(shí)品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)研究

摘要 ［目的］篩選出在重慶市云陽(yáng)縣果實(shí)經(jīng)濟(jì)性狀最優(yōu)的鄉(xiāng)土油桐品種，為重慶市云陽(yáng)縣鄉(xiāng)土油桐的高效栽培和輻射推廣提供參考。［方法］選擇8年生盛果期的大米桐、小米桐、窄冠桐、白花桐、柿餅桐、柴桐為研究對(duì)象，觀測(cè)油桐果實(shí)橫徑、縱徑、果形指數(shù)、單果質(zhì)量、果皮厚度、鮮籽質(zhì)量、鮮出籽率、出仁率、種子含油量、種仁含油率和酸值11項(xiàng)指標(biāo)，并采用主成分分析法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。［結(jié)果］6個(gè)品種油桐各項(xiàng)指標(biāo)存在一定差異，變異系數(shù)為0.04%～0.26%，相關(guān)性較為復(fù)雜。采用主成分分析法，簡(jiǎn)化了油桐果實(shí)11項(xiàng)指標(biāo)，共提取出3個(gè)主成分，其中第1、第2、第3主成分的方差貢獻(xiàn)率依次為40.666%、27.394%、25.233%，3個(gè)主成分累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為93.293%，以各主成分的特征值與總特征值的比重為權(quán)重，建立了6個(gè)品種油桐的綜合評(píng)價(jià)模型，得出各品種油桐的綜合表現(xiàn)由優(yōu)到劣依次為大米桐、小米桐、窄冠桐、柿餅桐、白花桐、柴桐。［結(jié)論］該研究結(jié)果建議在云陽(yáng)縣油桐的更新?lián)Q代和輻射推廣過(guò)程中，可優(yōu)先考慮使用大米桐、小米桐和窄冠桐。

關(guān)鍵詞 油桐；果實(shí)經(jīng)濟(jì)性狀；主成分分析；云陽(yáng)縣

中圖分類號(hào) S794.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2024）15-0140-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.15.030

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Comprehensive Evaluation of Fruit Quality of Vernicia fordii Based on Principal Component Analysis in Yunyang County

SUN Ye

（State Owned Yangtze River Forest Farm in Yunyang County， Chongqing City， Chongqing 404500）

Abstract ［Objective］To select the native Vernicia fordii with the best fruit economic characteristics in Yunyang County， Chongqing， and provide reference for the efficient cultivation and radiation popularization of native Vernicia fordii in Yunyang County， Chongqing. ［Method］We selected 8-year varieties of ‘Damitong’‘Xiaomitong’‘Zhaiguantong’‘Baihuatong’‘Shibingtong’ and ‘Chaitong’ in full bearing period as the research objects to observe the fruit transverse diameter， longitudinal diameter， fruit shape index， single fruit weight， peel thickness， fresh seed quality， fresh seed yield， yield， seed oil content， kernel oil content and acid value， and used the principal component analysis method for comprehensive evaluation. ［Result］There were some differences in various indexes among the 6 varieties， the coefficient of variation ranged from 0.04% to 0.26%， and the correlation was complicated. The principal component analysis method was used to simplify 11 indicators of Vernicia fordii fruits and extract 3 principal components， among which the variance contribution rate of the first， second and third principal components was 40.666%， 27.394% and 25.233%， and the cumulative variance contribution rate of the three principal components was 93.293%. The comprehensive evaluation model of 6 varieties of Vernicia fordii was established with the weight of the eigenvalues of each principal component and the proportion of the total eigenvalues. It was concluded that the comprehensive performance of the various varieties of Vernicia fordii was from excellent to inferior： ‘Damitong’ ‘Xiaomitong’‘Zhaiguantong’‘Baihuatong’‘Shibingtong’ and ‘Chaitong’. ［Conclusion］The results of this study suggest that in the process of upgrading and radiating the development of Vernicia fordii in Yunyang County， priority should be given to the use of ‘Damitong’‘Xiaomitong’‘Zhaiguantong’.

Key words Vernicia fordii;Fruit economic character;Principal component analysis;Yunyang County

油桐（Vernicia fordii）屬于大戟科（Euphorbiaceae）油桐屬（Vernicia）落葉喬木，適生于溫暖濕潤(rùn)地區(qū)，是我國(guó)亞熱帶地區(qū)重要的經(jīng)濟(jì)樹種，與油茶、核桃、烏桕被譽(yù)為中國(guó)四大木本油料植物［1-2］。油桐以產(chǎn)桐油為主，種子含油率50%～70%，其中94%為不飽和脂肪酸［3］，是植物油中最優(yōu)質(zhì)的干性油［4］。桐油，有光澤，干燥快，具有耐酸堿、耐高溫、防腐防銹、附著性強(qiáng)等特性［5］，可作為環(huán)保材料生產(chǎn)的底物、高質(zhì)量的生物質(zhì)柴油及其他工業(yè)原料［6-7］，隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高，國(guó)家對(duì)生物質(zhì)能源的重視，桐油需求量日益上升，市場(chǎng)潛力巨大［8］。

重慶市云陽(yáng)縣油桐栽植歷史悠久，有“中國(guó)油桐之鄉(xiāng)”的美稱［9］，油桐栽植面積曾達(dá)3.3余萬(wàn)hm2，現(xiàn)保存面積2.0余萬(wàn)hm2。雖然發(fā)展面積較大，但仍存在一些問(wèn)題，按照現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展模式，重慶市云陽(yáng)縣油桐生長(zhǎng)大部分處于半野生狀態(tài)［10］，品種混雜、品質(zhì)良莠不齊等現(xiàn)象。據(jù)調(diào)查，目前云陽(yáng)縣油桐保存品種以大米桐、小米桐、窄冠桐、白花桐、柿餅桐、柴桐為主［11-12］。主成分分析法運(yùn)用于研究經(jīng)濟(jì)林優(yōu)樹選擇的報(bào)道較多［13-15］，但是采用該方法研究重慶市云陽(yáng)縣油桐品種的綜合分析鮮見報(bào)道。筆者選取油桐果實(shí)形態(tài)、質(zhì)量、出油率及酸值等指標(biāo)，對(duì)重慶市云陽(yáng)縣6個(gè)鄉(xiāng)土油桐品種進(jìn)行多因素綜合評(píng)價(jià)，篩選出最具經(jīng)濟(jì)價(jià)值的油桐品種，以期為該地區(qū)油桐的高效栽培和推廣提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于重慶市云陽(yáng)縣人和街道（108°48′45″～108°50′00″E，30°43′00″～30°44′00″ N），海拔310～550 m，屬中亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候。年平均氣溫為18.7 ℃，多年平均降雨量1 145.1 mm，多年平均陸地蒸發(fā)量694.9 mm，降雨充沛，年日照時(shí)數(shù)1 528 h。土壤為砂巖發(fā)育而成的山地黃壤，酸性。油桐基地建于2011年，總面積200 hm2，土壤背景：pH 4.75，石礫15.000%，有機(jī)質(zhì)0.846%，全氮0.056%，全磷0.052%，全鉀1.410%。

1.2 供試品種

供試品種為重慶市云陽(yáng)縣油桐良種市級(jí)科技示范基地8年生盛果期的大米桐、小米桐、窄冠桐、白花桐、柿餅桐、柴桐，其立地條件、經(jīng)營(yíng)水平、栽培密度、水肥條件基本一致。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)區(qū)每個(gè)油桐品種以20株為1組，3次重復(fù)，共60株。11月為油桐果實(shí)成熟期，選擇2020年11月23—24、28—29日采摘油桐果實(shí)。選定的油桐樹按上、中、下層的東、南、西、北各采摘12粒果實(shí)，同一品種果實(shí)混合，測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)，并計(jì)量數(shù)據(jù)。

1.4 指標(biāo)的測(cè)定方法

用游標(biāo)卡尺測(cè)定油桐果橫徑、縱徑，并計(jì)算果形指數(shù)、鮮出籽率、出仁率、酸值：

果形指數(shù)=縱徑/橫徑

鮮出籽率=鮮籽重/果重×100%

出仁率=烘干仁重/烘干籽重×100%

酸值的測(cè)定參考《動(dòng)植物油脂 酸值和酸度測(cè)定》［16］，桐油測(cè)定參考《糧油檢驗(yàn) 油脂定性試驗(yàn)》［17］。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析使用SPSS 26.0軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種油桐各評(píng)價(jià)指標(biāo)的變異

由表1可知，不同品種油桐的各性狀指標(biāo)存在一定程度差異，變異系數(shù)為0.04%～0.26%，變異系數(shù)大于0.1%的指標(biāo)為縱徑、單果質(zhì)量、果皮厚度、鮮籽質(zhì)量及酸值，共計(jì)5項(xiàng)指標(biāo)，占總指標(biāo)數(shù)量的45.45%?？梢?，重慶市云陽(yáng)縣鄉(xiāng)土經(jīng)濟(jì)作物油桐品種果實(shí)形狀間存在一定程度差異，基于果實(shí)性狀篩選出油桐優(yōu)良品種后進(jìn)行推廣種植意義重大。

2.2 不同品種油桐各評(píng)價(jià)指標(biāo)間的相關(guān)性

由表2可知，不同品種油桐的各項(xiàng)指標(biāo)間存在較為復(fù)雜的關(guān)系。果徑與果皮厚度呈顯著正相關(guān)；果高與果形指數(shù)呈顯著正相關(guān)；果形指數(shù)與鮮出籽率呈顯著負(fù)相關(guān)；單果質(zhì)量與鮮籽質(zhì)量、出仁率及種子含油量呈顯著/極顯著正相關(guān)；鮮籽質(zhì)量與鮮出籽率、出仁率呈顯著/極顯著正相關(guān)；鮮出籽率與出仁率呈顯著正相關(guān)；出仁率與種子含油量呈顯著正相關(guān)。可見，不同品種油桐果實(shí)的品質(zhì)受多種因素影響。因此，對(duì)重慶市云陽(yáng)縣的油桐進(jìn)行優(yōu)良評(píng)價(jià)時(shí)，需要考慮多個(gè)觀測(cè)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

2.3 不同品種油桐評(píng)價(jià)指標(biāo)的主成分分析與綜合評(píng)價(jià)

采用油桐各評(píng)價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，遵循主成分特征值大于1、累計(jì)方差貢獻(xiàn)率≥85%的原則，共提取出3個(gè)主成分（表3），其中第1、第2、第3主成分的方差貢獻(xiàn)率依次為40.666%、27.394%、25.233%，3個(gè)主成分累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為93.293%，說(shuō)明油桐果實(shí)11個(gè)分析指標(biāo)信息可由這3個(gè)主成分表示，基本能夠反映油桐果實(shí)經(jīng)濟(jì)特征。其中第1主成分主要包含單果質(zhì)量、種子含油量、鮮籽質(zhì)量和出仁率等，第2主成分主要包含果形指數(shù)、果高、鮮出籽率等，第3主成分主要包含果皮厚度、果徑、種仁含油率等。

將原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后，求此作為計(jì)算各主成分得分的各變量前的系數(shù)，分別用x1，x2，x3，…，x11表示11個(gè)分析指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值，用f1、f2、f3代表第1、第2、第3主成分的得分，得到3個(gè)主成分的表達(dá)式分別如下：

f1=0.080x1+0.142x2+0.141x3+0.263x4-0.025x5+0.199x6+0.022x7+0.166x8+0.279x9+0.020x10-0.266x11

f2=-0.055x1-0.323x2-0.409x3-0.121x4+0.011x5+0.003x6+0.253x7+0.056x8-0.133x9+0.265x10+0.290x11

f3=0.307x1+0.139x2-0.032x3-0.030x4+0.325x5+0.018x6+0.042x7+0.023x8+0.081x9+0.323x10+0.247x11

以各主成分的特征值與總特征值的比重為權(quán)重，得到6個(gè)品種油桐的評(píng)價(jià)指標(biāo)在第1、2、3主成分中的得分和綜合得分（f），f=0.436f1+0.294f2+0.270f3，最后以綜合得分的高低來(lái)評(píng)判6個(gè)油桐品種的果實(shí)經(jīng)濟(jì)情況（表4）。由表4可知，6個(gè)鄉(xiāng)土油桐品種的果實(shí)經(jīng)濟(jì)性狀由優(yōu)至劣表現(xiàn)為大米桐＞小米桐＞窄冠桐＞柿餅桐＞白花桐＞柴桐，即從果實(shí)經(jīng)濟(jì)性狀來(lái)看，大米桐最優(yōu)，其次為小米桐和窄冠桐。

3 結(jié)論與討論

該研究中6個(gè)品種油桐果實(shí)11項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的變異系數(shù)為0.04%～0.26%，對(duì)重慶市云陽(yáng)縣鄉(xiāng)土油桐品種進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，篩選最優(yōu)品種并大面積推廣具有積極意義。通過(guò)主成分分析提取出3個(gè)主成分方差貢獻(xiàn)率依次為40.666%、27.394%、25.233%，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為93.293%，采用3個(gè)主成分構(gòu)建綜合評(píng)價(jià)模型，得出綜合得分，以果實(shí)經(jīng)濟(jì)性狀為評(píng)價(jià)指標(biāo)得出6種油桐由優(yōu)至劣依次為大米桐、小米桐、窄冠桐、柿餅桐、白花桐、柴桐，綜合得分依次為0.697 3、0.271 0、0.152 0、0.073 9、-0.148 3、-1.045 9。根據(jù)各主成分得分和綜合得分特性，可將6個(gè)油桐品種劃分為Ⅲ類，Ⅰ類為大米桐、小米桐、窄冠桐，Ⅱ類為柿餅桐，Ⅲ類為白花桐、柴桐，在云陽(yáng)縣油桐的更新?lián)Q代和輻射推廣過(guò)程中，可優(yōu)先考慮使用第Ⅰ類品種。

油桐富含桐油，桐油是我國(guó)重要的工業(yè)用油，桐油主要脂肪酸為α-桐酸，含量高達(dá)69.83%～84.11%［18-19］。α-桐酸易給出電子發(fā)生親電加成反應(yīng)，形成結(jié)構(gòu)和功能各異的聚合物單體，廣泛應(yīng)用于高分子材料合成［20］。α-桐酸氧化聚合形成一層致密的油膜，該油膜光澤好、干燥快、附著力強(qiáng)、防滲透、防腐蝕、不導(dǎo)電等，廣泛運(yùn)用于油漆、油墨、皮革、人造橡膠、電器、塑料等領(lǐng)域［21］。此外，桐油的脂肪酸構(gòu)成符合生物柴油油脂標(biāo)準(zhǔn)，為生物柴油的理想原料［22］。相關(guān)研究報(bào)道，自2011年以來(lái)，我國(guó)桐籽產(chǎn)量逐漸下滑，桐油供應(yīng)不足，難以滿足市場(chǎng)需求，因此加快油桐品種篩選，提高油桐高效培育迫在眉睫，該研究結(jié)果可為云陽(yáng)縣油桐品種推廣提供理論依據(jù)。

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