基于主成分分析的葡萄中短剪結實性狀分析

史洪琴　蔣麗光

摘要：采用SPSS 19.0軟件，對11種葡萄（Vitis L.）品種冬季中短剪（剪留4～8芽為主，剪留1～3芽為輔）后主要結實性狀指標（結果枝總數、新梢結果枝率、果穗數、果穗重、結果母枝直徑）進行主成分分析，通過降維處理，用3個新的主成分代表原有的5個指標，且反映出了93.817%以上的原始指標信息。實踐證明，分析結果與生產實際表現類似，體現出主成分分析法對葡萄中短剪后結實性狀的分析科學、簡便；建議綜合主成分值在-0.97以下的葡萄品種不宜采用中短剪修剪方式，而綜合主成分值在0.02以上的均可采用中短剪修剪方式。

關鍵詞：葡萄（Vitis L.）；修剪；結實性狀；主成分分析

中圖分類號：S663.1；S605+.1；Q944.59 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）22-5431-03

主成分分析是統計學上利用降低數據集的維數，將多個指標轉化為少數幾個綜合性指標的多元統計方法[1]，所得到的少數新綜合變量能反映原來多個變量所提供的主要信息[2]。該方法以各主成分相應的方差貢獻率為權重，可避免人為賦予權重造成的干擾，為多指標多品種的樣品綜合評價提供了一種客觀、可行的方法[3]，由于主成分綜合變量相互獨立，當主成分值作為優種選擇指標時，就可以較準確地了解各性狀的綜合表現，這在科學研究中具有一定的理論和實際意義[4]。現在主成分分析已被廣泛應用于農業科學研究中[5-9]，因此試驗利用主成分分析方法，對葡萄（Vitis L.）栽培管理中的中短剪與結實性狀的相關性進行了分析，以期為貴州省遵義市在葡萄生產管理上制訂技術規程提供依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料及田間管理

試驗園年均溫14.6 ℃，年均降雨量1 200 mm左右，全部壟栽，株行距1.8 m×3.0 m，避雨栽培。供試品種有藤稔（Vitis vinifera L.× V. labrusca L.cv. Fujiminori）、美人指（V. vinifera cv. Manicure Finger）、紅高（V. vinifera cv. Benitaka）、水晶（V. vinifera ×V. labrusca cv. Crystal）、溫克（V. vinifera cv.Wink）、摩爾多瓦（V. vinifera × V. labrusca cv. Moldova）、紅富士（V. vinifera × V. labrusca cv. Benifuji）、巴拉迪（Vitis vinifera×V. labrusca cv. Baladí）、 紅玫瑰（Vitis vinifera cv. Rosario Rosso）、維多利亞（V. vinifera cv.Victoria）、 紅地球（V. vinifera cv. Red Globe）；每品種在田間隨機抽取，每3株1個小區，重復3次。2012年冬季疏除當年的結果母枝，選4～5個直徑在0.8 cm的營養枝作為次年的結果母蔓，結果母蔓在修剪上以中剪（留4～8個芽）為主，以短剪（留1～3芽）為輔。開春后抹除副芽，營養枝留8葉修剪，所有副梢留1～2芽反復摘心多次。

1.2 方法

2013年4月中旬，在葡萄果實成熟期對影響葡萄結果性能的主要指標進行調查記錄，各指標分別是結果枝數、果穗總數、結果母枝直徑、新梢結果枝率、果穗重。從原始記錄的各品種中短剪結實性狀指標出發，應用SPSS 19.0軟件中降維模塊的因子分析方法，找出方差分解主成分提取分析表、相關系數矩陣、初始因子載荷矩陣，以性狀累積方差貢獻率達到85%以上的確定為主成分的數量。經轉化求特征向量，將其與標準化后的數據相乘，推出主成分表達函數式；計算各品種的各主成分，以各主成分方差貢獻率為權重，求出各品種的綜合主成分值。

2 結果與分析

2.1 葡萄中短剪后結實性狀指標主成分分析

在主成分分析中，主成分的特征根和貢獻率是選擇主成分的依據[4]，方差越大，主成分在樣本數據分析中所起的作用也就越大[10]。試驗從主成分分析所得到的結實性狀指標方差貢獻率和累積方差貢獻率情況見表1。從表1可見，前3個主成分的累積方差貢獻率為93.817%，說明這3個主成分足以代表原有性狀，可以作為葡萄中短剪后結實性狀指標的主成分。依據主成分與原結實性狀指標的關系， 計算得到葡萄中短剪后結實性狀相關矩陣的特征向量，具體見表2。

推導出的3個主成分函數表達式分別為：

y1=0.51x1﹢0.50x2-0.25x3﹢0.42x4﹢0.07x5（1）

y2=-0.06x1﹢0.03x2﹢0.07x3-0.01x4﹢0.99x5 （2）

y3=0.11x1﹢0.10x2﹢0.95x3﹢0.25x4-0.06x5 （3）

主成分是原變量的正規化線性組合，主成分中各性狀載荷值的大小體現了各性狀在主成分中的重要程度[4]。從上述3個函數式可知，第一主成分是有關結果枝數與果穗總數多少的，也是影響葡萄中短剪后結實性狀指標的最主要因子；第二主成分是有關果穗重的；第三主成分是有關結果母枝直徑大小的。由此可見，中短剪后葡萄結實性狀的差異主要由結果枝的多少決定，其次是穗重、結果母枝粗細。

以累積方差貢獻率在93.817%的前3個主成分相對應的方差貢獻率為權重，將各主成分得分與對應權重的積求和，得到綜合函數式：

F總=0.564F1+0.224F2+0.151F3 （4）

由式（4）計算出11個葡萄品種中短剪后結實性狀指標的綜合得分和排序，結果見表3。從表3可見，按照第一主成分值的大小進行排序，則試驗的各品種依次為藤稔、摩爾多瓦、水晶、維多利亞、紅富士、紅高、紅玫瑰、溫克、巴拉迪、美人指、紅地球；按第二主成分值的大小進行排序，則依次為溫克、美人指、紅玫瑰、紅富士、紅地球、藤稔、摩爾多瓦、維多利亞、紅高、巴拉迪、水晶；按第三主成分值的大小進行排序，則依次為溫克、紅玫瑰、紅地球、藤稔、摩爾多瓦、巴拉迪、紅高、紅富士、水晶、維多利亞、美人指。這個排序說明，在中短剪后參試的11個葡萄品種間結實性狀指標間存在差異，有趣的是第一主成分值的前三名是歐美雜種，第二、第三主成分值的前三名是歐亞雜種。

2.2 葡萄中短剪后結實性狀綜合評價

從表3分析可見，參試的11個葡萄品種經中短剪后，結實性狀的綜合主成分值排在前三名的分別是藤稔、摩爾多瓦、紅富士；排在后三名的分別是紅地球、美人指、巴拉迪，這后三名它們的綜合主成分值都小于0。水晶是本地的傳統品種，已栽培多年，在當地有良好的口碑，以它作對照，則藤稔、摩爾多瓦、紅富士、紅玫瑰、溫克都是優勝者，而維多利亞、紅高、紅地球、美人指、巴拉迪將是被淘汰者。結合2013年當地的生產銷售情況，5個優勝者均產生了良好的經濟效益和社會效益，維多利亞、紅高在生產中由于品質較好，加上產量在11 250 kg/hm2左右，仍然具有一定的生產價值，可適當發展；而最后三名成為實際的淘汰對象。由此可見，用主成分分析法對中短剪后葡萄結實性狀進行分析，其結果與實際生產情況基本相符，所以主成分分析法可以作為葡萄生產擇優分析的手段。

3 小結與討論

1）通過主成分分析，采用3個綜合的、相互獨立的主成分替代原有的結果枝數、果穗總數、結果母枝直徑、新梢結果枝率、果穗重5個結實性狀指標，3個主成分可提供涵蓋原性狀93.817%的信息，說明這3個主成分足以表達原有性狀，選優結果簡便、科學，可以作為葡萄中短剪后結實性狀指標的主成分應用。

2）試驗以以藤稔、摩爾多瓦、水晶、維多利亞、紅富士、紅高、紅玫瑰、溫克、巴拉迪、美人指、紅地球11個葡萄品種為對象，推導出葡萄中短剪后結實性狀主成分的函數表達式，顯示出中短剪后葡萄結實性狀的差異主要由結果枝的多少決定，其次為果穗重、結果母枝粗細。

3）采用主成分分析法對11個葡萄品種中短剪后的結實性狀指標進行排序，其結果與這11個品種在實際生產里的表現相近，表明主成分分析法在葡萄生產中具有實用意義，具備理論參考價值。

4）試驗里第一主成分是有關葡萄結果枝量與果穗量多少的，第二主成分是有關果穗輕重的；而第一、第二主成分的累積方差貢獻率為78.729%，接近80%，說明決定葡萄中短剪后結實性狀的關鍵因子是果枝數、果穗數與果穗重，這也是符合葡萄結實特性規律的[11]。

5）試驗得出的綜合主成分值在0以下的葡萄品種，其中短剪后的產量不能滿足生產上的要求，建議綜合主成分值在-0.97以下的葡萄品種不宜采用中短剪修剪方式，因此所采用的栽培管理方案應該改進；而綜合主成分值在0.02以上的均可采用中短剪修剪方式。但試驗得出的結論是否適宜于葡萄的其他經濟指標還有待進一步確認。

參考文獻：

[1] 宋登蓉，張文英.主成分分析在作物科學研究中的應用[J].長江大學學報（自然科學版），2012，9（5）：8-11，22.

[2] 裴鑫德.多元統計分析及其應用[M].北京：北京農業大學出版社，1991.196-216.

[3] 白沙沙，畢金峰，王 沛，等.基于主成分分析的蘋果品質綜合評價研究[J].食品科技，2012，37（1）：54-57.

[4] 郭寶林，楊俊霞，李永慈，等.主成分分析法在仁用杏品種主要經濟性狀選種上的應用研究[J].林業科學，2000，36（6）：53-56.

[5] 樊保國，李月梅，李登科.鮮食棗品質性狀的綜合評價[J].西北林學院學報，2012，27（2）：79-82.

[6] 吳代坤，羅治建，李雙龍，等.主成分分析法在核桃選優中的應用[J].中國農學通報，2011，27（25）：45-48.

[7] 袁軍偉，郭紫娟，馬愛紅，等.葡萄砧木抗寒性的鑒定與綜合評價[J].中國農學通報，2013，29（4）：99-103.

[8] 姚慶群，白昌軍，王文強，等.不同統計方法對豆科牧草種質資源適應性評價的比較[J].亞熱帶植物科學，2009，38（1）：26-30.

[9] 陳守智，李正麗，龍月娟，等.桃樹主要性狀指標的主成分分析及與產量關系的研究[J].云南農業大學學報，2005，20（4）：544-547.

[10] 楊建華，李淑芳，范志遠，等.美國山核桃主要經濟性狀的主成分分析及良種選擇[J].浙江農林大學學報2011，28（6）：907-910.

[11] 李世誠，金佩芳，李宏義.巨峰葡萄副梢結果母枝結實特性的研究[J].園藝學報，1992，19（2）：117-122.

（責任編輯 王 珞）

2.2 葡萄中短剪后結實性狀綜合評價

從表3分析可見，參試的11個葡萄品種經中短剪后，結實性狀的綜合主成分值排在前三名的分別是藤稔、摩爾多瓦、紅富士；排在后三名的分別是紅地球、美人指、巴拉迪，這后三名它們的綜合主成分值都小于0。水晶是本地的傳統品種，已栽培多年，在當地有良好的口碑，以它作對照，則藤稔、摩爾多瓦、紅富士、紅玫瑰、溫克都是優勝者，而維多利亞、紅高、紅地球、美人指、巴拉迪將是被淘汰者。結合2013年當地的生產銷售情況，5個優勝者均產生了良好的經濟效益和社會效益，維多利亞、紅高在生產中由于品質較好，加上產量在11 250 kg/hm2左右，仍然具有一定的生產價值，可適當發展；而最后三名成為實際的淘汰對象。由此可見，用主成分分析法對中短剪后葡萄結實性狀進行分析，其結果與實際生產情況基本相符，所以主成分分析法可以作為葡萄生產擇優分析的手段。

3 小結與討論

1）通過主成分分析，采用3個綜合的、相互獨立的主成分替代原有的結果枝數、果穗總數、結果母枝直徑、新梢結果枝率、果穗重5個結實性狀指標，3個主成分可提供涵蓋原性狀93.817%的信息，說明這3個主成分足以表達原有性狀，選優結果簡便、科學，可以作為葡萄中短剪后結實性狀指標的主成分應用。

2）試驗以以藤稔、摩爾多瓦、水晶、維多利亞、紅富士、紅高、紅玫瑰、溫克、巴拉迪、美人指、紅地球11個葡萄品種為對象，推導出葡萄中短剪后結實性狀主成分的函數表達式，顯示出中短剪后葡萄結實性狀的差異主要由結果枝的多少決定，其次為果穗重、結果母枝粗細。

3）采用主成分分析法對11個葡萄品種中短剪后的結實性狀指標進行排序，其結果與這11個品種在實際生產里的表現相近，表明主成分分析法在葡萄生產中具有實用意義，具備理論參考價值。

4）試驗里第一主成分是有關葡萄結果枝量與果穗量多少的，第二主成分是有關果穗輕重的；而第一、第二主成分的累積方差貢獻率為78.729%，接近80%，說明決定葡萄中短剪后結實性狀的關鍵因子是果枝數、果穗數與果穗重，這也是符合葡萄結實特性規律的[11]。

5）試驗得出的綜合主成分值在0以下的葡萄品種，其中短剪后的產量不能滿足生產上的要求，建議綜合主成分值在-0.97以下的葡萄品種不宜采用中短剪修剪方式，因此所采用的栽培管理方案應該改進；而綜合主成分值在0.02以上的均可采用中短剪修剪方式。但試驗得出的結論是否適宜于葡萄的其他經濟指標還有待進一步確認。

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[11] 李世誠，金佩芳，李宏義.巨峰葡萄副梢結果母枝結實特性的研究[J].園藝學報，1992，19（2）：117-122.

（責任編輯 王 珞）

2.2 葡萄中短剪后結實性狀綜合評價

從表3分析可見，參試的11個葡萄品種經中短剪后，結實性狀的綜合主成分值排在前三名的分別是藤稔、摩爾多瓦、紅富士；排在后三名的分別是紅地球、美人指、巴拉迪，這后三名它們的綜合主成分值都小于0。水晶是本地的傳統品種，已栽培多年，在當地有良好的口碑，以它作對照，則藤稔、摩爾多瓦、紅富士、紅玫瑰、溫克都是優勝者，而維多利亞、紅高、紅地球、美人指、巴拉迪將是被淘汰者。結合2013年當地的生產銷售情況，5個優勝者均產生了良好的經濟效益和社會效益，維多利亞、紅高在生產中由于品質較好，加上產量在11 250 kg/hm2左右，仍然具有一定的生產價值，可適當發展；而最后三名成為實際的淘汰對象。由此可見，用主成分分析法對中短剪后葡萄結實性狀進行分析，其結果與實際生產情況基本相符，所以主成分分析法可以作為葡萄生產擇優分析的手段。

3 小結與討論

1）通過主成分分析，采用3個綜合的、相互獨立的主成分替代原有的結果枝數、果穗總數、結果母枝直徑、新梢結果枝率、果穗重5個結實性狀指標，3個主成分可提供涵蓋原性狀93.817%的信息，說明這3個主成分足以表達原有性狀，選優結果簡便、科學，可以作為葡萄中短剪后結實性狀指標的主成分應用。

2）試驗以以藤稔、摩爾多瓦、水晶、維多利亞、紅富士、紅高、紅玫瑰、溫克、巴拉迪、美人指、紅地球11個葡萄品種為對象，推導出葡萄中短剪后結實性狀主成分的函數表達式，顯示出中短剪后葡萄結實性狀的差異主要由結果枝的多少決定，其次為果穗重、結果母枝粗細。

3）采用主成分分析法對11個葡萄品種中短剪后的結實性狀指標進行排序，其結果與這11個品種在實際生產里的表現相近，表明主成分分析法在葡萄生產中具有實用意義，具備理論參考價值。

4）試驗里第一主成分是有關葡萄結果枝量與果穗量多少的，第二主成分是有關果穗輕重的；而第一、第二主成分的累積方差貢獻率為78.729%，接近80%，說明決定葡萄中短剪后結實性狀的關鍵因子是果枝數、果穗數與果穗重，這也是符合葡萄結實特性規律的[11]。

5）試驗得出的綜合主成分值在0以下的葡萄品種，其中短剪后的產量不能滿足生產上的要求，建議綜合主成分值在-0.97以下的葡萄品種不宜采用中短剪修剪方式，因此所采用的栽培管理方案應該改進；而綜合主成分值在0.02以上的均可采用中短剪修剪方式。但試驗得出的結論是否適宜于葡萄的其他經濟指標還有待進一步確認。

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[6] 吳代坤，羅治建，李雙龍，等.主成分分析法在核桃選優中的應用[J].中國農學通報，2011，27（25）：45-48.

[7] 袁軍偉，郭紫娟，馬愛紅，等.葡萄砧木抗寒性的鑒定與綜合評價[J].中國農學通報，2013，29（4）：99-103.

[8] 姚慶群，白昌軍，王文強，等.不同統計方法對豆科牧草種質資源適應性評價的比較[J].亞熱帶植物科學，2009，38（1）：26-30.

[9] 陳守智，李正麗，龍月娟，等.桃樹主要性狀指標的主成分分析及與產量關系的研究[J].云南農業大學學報，2005，20（4）：544-547.

[10] 楊建華，李淑芳，范志遠，等.美國山核桃主要經濟性狀的主成分分析及良種選擇[J].浙江農林大學學報2011，28（6）：907-910.

[11] 李世誠，金佩芳，李宏義.巨峰葡萄副梢結果母枝結實特性的研究[J].園藝學報，1992，19（2）：117-122.

（責任編輯 王 珞）