基于主成分及聚類分析的10個楊梅品種生產性狀綜合評價

樊樹雷 李和孟 邱寶財 徐國鈞 戚行江 梁森苗 鄭金土

摘要：為優化品種結構，篩選適合寧波市發展種植的楊梅栽培品種，對從全國主要產區引種的10個楊梅主栽品種，進行連續3年的生物學特性、果實性狀觀察記載和果實主要品質指標分析，并采用主成分分析法對樹冠空間體積、單株產量、單果質量、可食率、可溶性固形物含量、可滴定酸含量、固酸比、可溶性還原糖含量、葡萄糖含量、花青苷含量等10個性狀指標進行綜合評價。結果表明，慈薺樹勢較強、產量高、果實品質優，綜合性狀最優，得分23.348，系統聚類分析時單獨聚為1類;烏紫楊梅、晚稻楊梅、炭梅、東魁綜合性狀較優，得分分別為21.590、20.120、18.966、18.387，系統聚類分析時與荸薺種聚為1類;其余品種聚為1類。綜合考慮，慈薺可作為寧波市荸薺種楊梅的更新品種;烏紫楊梅、晚稻楊梅、東魁和炭梅在市場認可條件下，可作為主栽品種或適量栽培;粉紅種和水晶楊梅果實特色鮮明，可作為搭配品種;其他品種，在當地當前栽培條件下，不建議引種。

關鍵詞：楊梅;寧波;引種;主成分分析;聚類分析;生產性狀;綜合評價

中圖分類號： S667.603.7? 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2020）14-0170-04

楊梅是我國的特色果樹，主要分布于長江流域以南，栽培面積超過30萬hm2，年總產量達80萬t以上，經濟和生態效益顯著[1]。浙江省寧波市是我國楊梅的重要產區，2017年全市楊梅栽培面積為178萬hm2，占果園總面積的37.1%[2]，全市楊梅栽培品種比較單一，以荸薺種為主，它的栽培面積占總栽培面積的3/4左右。為優化楊梅栽培品種結構，寧波市林特科技推廣中心自2010年年初從全國楊梅主產區引進了10個主要楊梅品種，以當地主栽品種荸薺種為對照，進行適宜栽培品種初步篩選。

主成分分析是由Hotelling于1933年首次提出，通過多個變量間的相關性分析，運用線性變化將多個有相關性的變量簡化成少數無相關性的綜合變量的一種統計分析方法[3]。近年來，將主成分分析法用于果實綜合品質[4-5]、品種（株系）綜合性狀[6-8]評定的研究越來越多，具有較高的科學性、準確性和可參考性[6]。已有相關研究將主成分分析法用于楊梅果實品質、營養性狀的綜合評價[4，9]，具有較高的參考性。本研究采用主成分分析法對良種園內10個楊梅品種的樹體生長、產量、果實品質等生產性狀進行綜合評價，以期在栽培條件相對一致的條件下，篩選適合寧波市發展種植的優良品種，并為各地楊梅引種生產提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗園概況

試驗基地位于寧波市江北區慈城鎮南聯村寧波市楊梅良種園內，該基地為山地，位于東北坡，坡度為15°左右，毗鄰英雄水庫，環境條件優厚。土壤為紅壤，pH值為5.0，有機質含量為2.42%，速效鉀含量為 40 mg/kg，堿解氮含量為98 mg/kg，速效磷含量為 3.47 mg/kg。2010年年初，從全國有代表性楊梅產區引進樹苗，每個品種20株，4～5年生，挖寬100 cm、深80 cm大穴成列定植，株行距為4 m×5 m。楊梅樹形在原基礎上按多主枝矮化圓頭形培養，其他進行常規管理。楊梅品種來源情況見表1。

1.2 試驗方法

用卷尺測定楊梅冠幅和株高，每個品種測3株，按照以下公式計算樹冠空間體積。

樹冠空間體積=π×（平均冠幅/2）2×平均株高。

2016—2018年，在果實成熟期，每個品種選代表性樹3株，測定單株產量。每個品種取代表性果實10顆進行品質測定，單果質量及單核質量采用萬分之一天平稱量，可食率=[（果實單果質量-單核質量）/果實單果質量]×100%。

楊梅果實可溶性固形物含量采用PAL-1手持糖度計測定;可滴定酸含量采用酸堿滴定法測定，以檸檬酸計;可溶性還原糖含量采用二硝基水楊酸（DNS）法測定[10];葡萄糖含量采用葡萄糖測定試劑盒（上海榮盛生物藥業有限公司）測定;花青苷含量測定采用pH示差法，參照Wrolstad等的方法[11]，具體操作參照張澤煌等[12]的步驟。

1.3 數據處理與統計分析

試驗數據采用SPSS v19.0進行主成分分析及聚類分析。將10個引進楊梅品種及荸薺種楊梅的樹冠空間體積、單株產量、單果質量、可食率、可溶性固形物含量、可滴定酸含量、固酸比、可溶性還原糖含量、葡萄糖含量、花青苷含量等10個指標分別用x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7、x8、x9、x10表示。參照樊保國等的方法[13]進行主成分分析：（1）對原始數據進行標準化處理，消除量綱和量級差異影響;（2）求各原始指標的相關系數矩陣;（3）計算相關矩陣的特征值、貢獻率、累計貢獻率及相應的特征向量;（4）提取特征值大于1.000的主成分，得出其數學表達式;（5）將各待評楊梅品種的標準化數據分別代入各主成分表達式中，計算各楊梅品種測定指標的主成分得分，然后以方差貢獻率為權數求和得到綜合得分，計算公式為S=∑Ci×yi，其中Ci為主成分方差貢獻率，yi為主成分因子得分。采用平均連接（組間）法進行系統聚類分析。

2 結果與分析

2.1 10個引進楊梅品種及荸薺種生產性狀

由表2可知，各品種間的各性狀指標均存在一定差異。水晶楊梅、晚稻楊梅、慈薺生長旺盛，枝葉空間分布體積均大于45 m3，丁岙梅樹體營養生長不良;慈薺、荸薺種、晚稻楊梅豐產性表現較好，硬絲豐產性較差;東魁、烏紫楊梅和硬絲果實較大;除烏紫楊梅外，其余各品種可食率均在95%以上;可溶性固形物含量以烏紫楊梅、慈薺和炭梅較高，均超過12%;可滴定酸含量以荸薺種最低，為0.97%，以東魁最高，為1.42%;固酸比以炭梅最高，為1208，其次為慈薺和荸薺種楊梅;可溶性還原糖含量以烏紫楊梅最高，其次為慈薺、東魁和晚稻楊梅;葡萄糖含量以慈薺最高，為2.19%，其次為炭梅和東魁楊梅;花青苷含量以慈薺最高，為846.91 mg/kg，以水晶楊梅含量最低，為20.60 mg/kg。

2.2 10個引進楊梅品種及荸薺種各性狀指標的相關性分析

由表3可知，單株產量與樹冠空間體積呈顯著正相關;可溶性固形物含量與固酸比呈顯著正相關，與可溶性還原糖、花青苷含量呈極顯著正相關，可滴定酸含量與固酸比呈極顯著負相關。由于不同性狀之間存在顯著或極顯著相關性，用它們直接進行綜合評價會產生信息重疊，因此需用主成分分析法將這些指標重新組合成1組新的無顯著相關性的指標，再用其對楊梅品種進行綜合評價，才能提高評價的可靠性。

2.3 10個引進楊梅品種及荸薺種生產性狀的主成分分析

經SPSS數據處理，提取出3個特征值大于1的主成分，由表4可知，3個主成分累積方差貢獻率達81.088%，可選取這3個主成分作為評價10個楊梅良種在寧波市表現的綜合指標。根據各性狀相關矩陣的特征向量，列出3個主成分的函數表達式：

y1=0.125x1+0.188x2+0.003x3+0.108x4+0.219x5-0.062x6+0.168x7+0.196x8+0.164x9+0.166x10;

y2=0.115x1+0.083x2+0.330x3-0.252x4+0.089x5+0.334x6-0.218x7+0.190x8-0.013x9-0.005x10;

y3=0.469x1+0.190x2-0.291x3+0.199x4-0.178x5+0.173x6-0.207x7-0.045x8+0.292x9-0.418x10。

由表4及各函數表達式可以看出，第1主成分可溶性固形物含量、固酸比、可溶性還原糖含量、花青苷含量4個指標的系數較大，可用于代表果實的內在品質;第2主成分果實單果質量、可滴定酸系數較大，可用于代表果實外觀品質及口感風味;第3主成分樹體空間體積系數最大且單株產量系數在3個主成分中最大，可用于反映樹體長勢，并在一定程度上反映結果性能。

2.4 10個引進楊梅品種及荸薺種生產性狀的主成分得分和綜合評價

“2.3”節中所列y1、y2、y3函數表達式，計算得出10個引進楊梅良種和荸薺種所測定的10個指標的3個主成分得分，然后以其方差貢獻率為權重，計算各品種指標的綜合得分。綜合得分越大，楊梅良種在寧波市的綜合表現就越好。

由表5可知，寧波市楊梅良種園引種的10個楊梅良種，綜合得分最高的是慈薺，為23.348，其次為烏紫楊梅、晚稻楊梅、炭梅和東魁，與荸薺種相當，總分在20分左右;其他品種得分稍低。

2.5 荸薺種及10個引進楊梅品種綜合得分的聚類分析

將表5中各品種對應綜合得分采用平均連接（組間）法進行聚類分析，結果如圖1所示。10個引進楊梅品種聚類為4個大類，其中慈薺為單獨1類;烏紫楊梅、晚稻楊梅、炭梅、東魁同荸薺種聚為1類;粉紅種和水晶楊梅聚為1類;其余品種聚為1類。

3 結論與討論

主成分分析法通過降維思維，在最大程度保留原有數據信息的前提下，將原有個數較多指標轉化為個數較少的綜合指標，具有避免重復信息干擾、可排除主觀因素影響等特點[6]，近年來，在品種評價方面有較多應用。本研究采用主成分分析法對引種的10個楊梅品種在寧波市的主要生產性狀進行綜合評價，并以此為依據對各個品種進行聚類分析，總體反映這些品種在當地環境條件和栽培水平下的生產能力，結果可作為進一步試驗研究和生產推廣的重要參考依據。

根據本研究各品種生產性狀、綜合得分及系統聚類結果可知，慈薺樹勢較強、產量高、果實綜合品質突出，綜合得分23.348，高于荸薺種，且系統聚類分析時單獨聚為1類，認為其綜合品質優于荸薺種，可作為荸薺種的更新品種;烏紫楊梅、晚稻楊梅、炭梅、東魁等4個品種綜合性狀較優，得分分別為21.590、20.120、18.966、18.387，系統聚類分析時與荸薺種聚為1類，認為其綜合性狀與荸薺種相當，在考慮市場認可度情況下，可作為主要栽培品種引種;粉紅種、水晶楊梅綜合得分較荸薺種低且聚為1類，認為其綜合性狀雖劣于荸薺種，但其果實具有顯著特色，分別呈粉紅色和乳白色，外觀誘人、風味獨特，可在生產中作為搭配品種，適量栽培;其他品種綜合得分低且不具有顯著特色，在當地當前栽培水平下，不建議引種。

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收稿日期：2019-07-15

基金項目：國家公益性行業（農業）科研專項（編號：201203089）。

作者簡介：樊樹雷（1986—），男，河北邢臺人，碩士，農藝師，從事果樹技術研究與推廣工作。E-mail：huisetianlang@126.com。

通信作者：鄭金土，研究員，主要從事果樹科學研究與技術推廣工作。E-mail：nbltkj@126.com。