應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

（甘肅省酒泉市農業科學研究院，甘肅 酒泉 735000）

酒泉市是全國重要的洋蔥產區［1］，種植面積近13 333.33 hm2。近年，各種子企業引進了大量的品種，給農民選擇品種帶來困難。2013年，酒泉市農業科學研究院對酒泉市引進的27個洋蔥品種應用系統聚類分析和主成分分析結合的方法進行了綜合評價，現將結果報道如下。

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

試驗采用隨機區組排列，3次重復，小區面積4.0 m2（2.5 m×1.6 m），每小區9行，行距15 cm，株距16 cm，小區間距25 cm，重復間間距50 cm，折合35.16萬株/hm2。試驗覆黑色地膜育苗移栽。管理同當地大田，小區收獲計產。

對品種的葉片形態、葉色、生長天數、鱗莖縱徑、橫徑、球形、皮色、亮度、著色皮層數、鱗莖皮脫落度、硬度、收口、單球重、干皮厚度、產量15個變量的觀測值進行系統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，對品種的特征特性進行綜合評定。

2 結果與分析

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、品質及產量，而不同類群之間的品種特征特性具有較大的差異。根據洋蔥品種特征特性，將類群間區分的歐氏距離定為10，分為5類，符合洋蔥品種類群區分習慣，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 各類群內品種與表現

表2 公因子方差

表3 27個洋蔥品種（系）主成分相關矩陣的特征值

表4為因子得分系數矩陣，由此可得最終因子得分公式：

Z x1、Z x2、Z x3……Z x15為葉態 x1、葉色 x2、生長天數x3……產量x15經過標準化處理的值，數據標準化是指Z標準化。

第1主成分產量、單球重、硬度系數較大，其次是干皮厚度、皮脫落度、縱徑、橫徑的系數較大，可歸納為產量因子；第2主成分生育期系數較大，為生育期因子；第3主成分縱徑、收口、橫徑較大、為球型形態因子；第4主成分球型系數較大，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得分進行加權求和，權數取方差貢獻值。

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

綜合得分結果按聚類分析的5個類群分別進行排序，結果見表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果與品種在田間的表現吻合。

3 小結與討論

1）對27個洋蔥新品種（系）的葉片形態、葉色、生育期、產量等15個因子進行聚類分析，按鱗莖顏色、產量、品質綜合分為5類。在此基礎上，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.酒泉市洋蔥生產現狀與發展對策［J］. 甘肅農業科技，2004（11）：32-34.

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

［3］ 杜 強，賈麗艷.SPSS統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］.浙江農業學報，2010（4）：806－810.