用主成分分析法和聚類分析法確定AA肉雞生產指標

馬發順，牛月琳，邢安琪，趙夢雪，王莫含，元雪湞，梁秀麗

（1.安陽工學院 生物與食品工程學院，河南 安陽 455000；2.安陽文峰區寶蓮寺鎮人民政府，河南安陽 455000；3.河南省獸藥飼料監察所，鄭州 450000）

AA肉雞是美國艾拔益加種雞公司培育的四系配套白羽肉用雜交雞，作為引入品種在我國各地均有分布，特別是豫北地區飼養量較大。在AA肉雞飼養實踐中，原始生產記錄繁多，生產指標間存在錯綜復雜的關系，造成生產力綜合評定的困難。目前還沒有AA肉雞生產力綜合評定的統一標準，關于AA肉雞生產性能綜合評定的研究還較少。若能在眾多原始生產記錄中篩選出具有代表性的主要生產指標，根據主要生產指標對其生產力進行快速準確評價，將在指導AA肉雞飼養管理實踐上發揮重要作用。

目前關于AA肉雞的研究主要有不同鋅水平、大蒜素和中草藥等對其屠宰性能和肌肉品質的影響[1-3]；蘆丁、鋅水平和飼養方式等對其生產性能的影響[1,4-7]；馬發順等曾分析了AA肉雞的生產性能和指標間的相關性，并建立了最佳生長模型[8-10]。在多指標研究方面，王錢保等[11]和楊朝武等[12]對肉雞性狀進行過主成分分析；趙振華等[13]基于主成分和聚類分析建立了優質肉雞評價模型；馬發順等曾進行了AA肉雞的飼養環境與生產性能間的典型相關分析，并依據9項生產指標建立了生產性能評定模型[14-15]。

雖然主成分分析和聚類分析已應用于眾多領域，但在AA肉雞生產指標研究方面的運用還很少。馬發順等曾進行過AA肉雞生產力評價指標的篩選，但只涉及9項生產指標，原始生產記錄還不夠全面[16]。本試驗以AA肉雞16項原始生產記錄為依據，分別進行主成分分析和聚類分析，最后綜合二者的分析結果篩選出具有代表性的生產指標，以作為生產力快速評價的理論依據，也可作為進一步建立生產性能評價模型的參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以河南省滑縣某肉雞場4棟雞舍1～5周齡93 636只AA肉雞為材料，按雞舍和周齡依次統計原始生產記錄；以每棟雞舍每周齡為統計單元，構成1個統計樣本，共獲得20個統計樣本。采用地面平養飼養方式，使用優質配合飼料，自由飲水；按AA肉雞飼養規范組織飼養。

1.2 測定項目

每個統計樣本均測定16項原始生產記錄。入欄數（x1）：雞舍新進仔雞數（只）；死淘數（x2）：周死淘合計數（只）；成活率（x3）：存欄數/入欄數（%）；周耗料量（x4）：每棟雞舍周消耗飼料總量（kg）；累計周耗料量（x5）：從1周齡開始周耗料累計量（kg）；日耗料量（x6）：平均每日耗料量（kg）；累計日耗料量（x7）：從1周齡開始日耗料累計量（kg）；只耗料量（x8）：每只肉雞一周消耗飼料總量（g）；累計只耗料量（x9）：從1周齡開始只耗料累計量（g）；只日耗料量（x10）：平均每只肉雞每日消耗飼料量（g）；累計只日耗料量（x11）：從1周齡開始只日耗料累計量（g）；體質量（x12）：每只肉雞周末空腹重（g）；周增重（x13）：本周體質量與上周體質量之差（g）；日增重（x14）：平均每日肉雞增重（g）；周效率（x15）：每周飼料轉化率，即：存欄數×周增重/周耗料量×100 %；累計效率（x16）：從1周齡開始總飼料轉化率，即存欄數×體質量/累計周耗料量×100 %。

1.3 數據的統計分析

首先按周齡對16項原始生產記錄進行描述統計，計算平均值、標準誤和變異系數等；生產指標以“平均值±標準誤”表示。其次對16項生產指標進行主成分分析和聚類分析。主成分分析包括指標相關系數矩陣、總方差解釋和成分得分系數矩陣等；根據特征值和方差貢獻率確定入選主成分數，由主成分得分系數寫出入選主成分信息表達式，再根據各主成分得分系數絕對值大小對主成分進行命名，并篩選主要生產指標。采用系統聚類法對16項生產指標進行分類，得到集中計劃表和聚類譜系圖；結合生產實際確定分類數，并在每一類中根據每個指標與其他指標相關指數均值大小選出典型生產指標。最后將主成分分析與聚類分析結果相結合確定AA肉雞的主要生產指標。使用Excel 2010進行描述統計，使用SPSS 24.0進行主成分分析和聚類分析。

2 結果與分析

2.1 AA肉雞各周齡生產指標描述統計

AA肉雞1～5周齡16項生產指標的描述統計，見表1。

表1 （續）

表1 AA肉雞生產指標的描述統計

由表1可知，AA肉雞1～5周齡x1為不變量，x2、x4、x5、x6、x7、x8、x9、x10、x11、x12、x13、x14呈上升態勢，x3、x15、x16呈下降態勢；從變異程度看，x2、x12～x16變異程度較大，x3～x11變異程度較小；1～5周齡各指標變異程度均具有波動性，但具體表現不一致。

2.2 AA肉雞16項生產指標主成分分析

AA肉雞16項生產指標間存在錯綜復雜的相關關系，并且大部分相關系數達到了極顯著水平（P＜0.01），這是主成分分析的良好基礎。主成分分析中，前9個主成分的特征值、方差貢獻率和累計貢獻率，見表2。

表2 主成分的特征值、方差貢獻率和累計貢獻率

由表2可知，前4個主成分的特征值和方差貢獻率均相對較大，其余5個主成分所占比率相對較小，所以，選取前4個主成分較為合適。前4個主成分的方差貢獻率分別為82.579%、8.584%、4.318%和3.726%，累計貢獻率為99.207%，即包含了原16項生產指標99.207%的信息量。

由主成分得分系數矩陣可得出4個主成分的信息表達式：

從主成分信息表達式中各變量系數絕對值的大小來看，F1中x8、x10、x12的系數較大，其次是x4～x7、x9，主要綜合了飼料消耗和體質量方面的信息，可命名為“耗料與體質量因子”；F2中x1、x2的系數較大，其次是x3，主要綜合了入欄數和死淘數方面的信息，可命名為“飼養規模因子”；F3中x1、x2、x3的系數較大，其次是x16，主要綜合了成活率和累計效率等方面的信息，可命名為“成活與總效率因子”；F4中x15的系數最大，其次是x13、x14，主要綜合了周效率和增重方面的信息，可命名為“增重與周效率因子”。

2.3 AA肉雞16項生產指標聚類分析

采用組間連接法進行系統聚類，以卡方度量計數，可得到AA肉雞16項生產指標聚類分析譜系，見圖1。

由圖1可見，16項生產指標聚為5類較合適。其中x5、x7、x9、x11、x12聚為一類，x12為典型指標；x13、x14、x4、x6、x8、x10聚為一類，x10為典型指標；x2單獨為一類；x1、x3聚為一類，x1為典型指標；x15、x16聚為一類，x15為典型指標。

圖1 16項生產指標聚類分析譜系圖

3 討論

AA肉雞的各項生產性能指標間存在著錯綜復雜的關系，在1～5周齡的動態變化中，有些指標呈上升態勢，有些指標呈下降態勢，但這些指標之間大多存在著極顯著的正相關關系或極顯著的負相關關系，這與馬發順等[9]針對11個生產指標的研究結果基本一致。本研究16項生產指標按照其在生產實際中的關系可區分為因類指標（x1～x11）和果類指標（x12～x16），從變異程度看，果類指標變異程度普遍大于因類指標，這正符合回歸分析對因變量和自變量的客觀要求。雖然馬發順等[9]建立的4個回歸方程R2均在0.95以上，回歸效果良好，但若能在主成分和聚類分析的基礎上建立回歸方程，可能會有更好的回歸效果。

本研究選取的4個主成分累計貢獻率為99.207%，包含了原有16項生產指標99.207%的信息量。王錢保等[11]選取的5個主成分累計貢獻率為92.64%，楊朝武等[12]選取的3個主成分累計貢獻率為88.42%。可見，本研究選取4個主成分累計貢獻率是最高的。從4個主成分表達式來看，F1主要綜合了飼料消耗和體重方面的信息，以x10、x12為代表；F2主要綜合了進雞數與死淘數等信息，以x1、x2為代表；F3主要綜合了成活率與累計效率等信息，以x2、x16為代表；F4主要綜合了周效率與增重等信息，以x15為代表。馬發順等[16]對9項生產指標提取了3個主成分并分別進行了命名，本研究結果除了與其相似的3個因子外，還增加了“成活與總效率因子”，使累計貢獻率達到99.207%的水平，對原生產指標的概括力更強。本研究4個主成分概括了16項生產指標幾乎全部的信息，將繁雜的生產指標歸結為較為明晰的4個方面，并對每個主成分賦予特定的實際含義，使其正好與飼養管理目標相銜接，所以，運用主成分因子可以監測和預警肉雞生產的運行狀態，從而提高生產管理的針對性。

AA肉雞的16項生產指標聚為5類，這充分考慮了生產實際情況。5類中的典型生產指標分別為 x12、x10、x2、x1、x15。聚類分析與主成分分析的結果基本吻合。從主成分綜合指標信息可知，16項生產指標中代表性指標為x1、x2、x10、x12、x15、x16，其中x15和x16都屬于效率指標，且x16在F3中排位較靠后，所以可以x15代替。綜合考慮主成分分析與聚類分析的結果，最終確定x1、x2、x10、x12、x15為AA肉雞的主要生產指標。本研究確定的5項主要生產指標與馬發順等[16]從9項指標中選取4個代表性指標的本質基本一致，但較之更具體、明確。

4 結論

本研究選取的4個主成分包含了原有16項生產指標99.207%的信息量。4個主成分中，F1主要綜合了飼料消耗和體質量方面的信息，命名為“耗料與體質量因子”；F2主要綜合了進雞數與死淘數等信息，命名為“飼養規模因子”；F3主要綜合了成活率與累計效率等信息，命名為“成活與總效率因子”；F4主要綜合了周效率與增重等信息，命名為“增重與周效率因子”。AA肉雞的16項生產指標聚為5類，5類中的典型生產指標分別為 x12、x10、x2、x1、x15。綜合考慮主成分分析與聚類分析的結果，最終確定x1、x2、x10、x12、x15為AA肉雞的主要生產指標。確定的5項主要生產指標不僅可以用于AA肉雞實際生產過程中生產力的快速綜合評價，也可作為生產指標間回歸分析時的參考。