運用主成分分析和聚類分析確定AA肉雞生產力的評價指標

馬發順，邢安琪，趙夢雪，葛玉杰，王莫含，宋玉偉,2，梁秀麗,2

(1. 安陽工學院生物與食品工程學院，河南 安陽 455000；2. 河南省獸用生物制品研發與應用國際聯合實驗室，河南 安陽 455000)

AA肉雞是典型的肉雞品種，在全國各地均有分布，其中豫北地區飼養量較大。肉雞生產的規?；彤a業化發展趨勢對肉雞生產管理提出了更高要求，而生產管理的科學化和精細化程度是衡量管理水平的重要尺度。若能根據AA肉雞生產過程中的原始資料快速而精準地對其生產力水平進行綜合評價，將極大提高飼養管理的時效性和管理措施的針對性。目前關于AA肉雞生產性能的研究多是在飼料中添加某些藥物、飼料添加劑或改變飼養方式等對AA肉雞生產力所產生的影響方面。張尊會[1]對不同季節條件下AA肉雞的成活率、只均活重、料重比等作了比較。龔爭等[2]分析了AA肉雞屠宰性狀與肌肉品質間的相關性。馬發順等[3]對海蘭褐蛋雞產蛋前期生產性能進行了綜合分析，計算了各指標間的相關系數并建立了回歸方程。主成分分析和聚類分析均屬于多元統計分析方法，有人利用主成分分析法和聚類分析法對肉雞的肉質性狀進行過研究。趙燕等[4]對馬站紅雞的生長和繁殖性狀進行主成分分析，選取的6個主成分累計貢獻率為87.34%；王錢保等[5]對三元雜交的優質肉雞進行體重及屠宰性能的主成分分析，選取的4個主成分累計貢獻率為86.17%；程郁昕等[6]將42日齡AA肉雞的屠宰性狀綜合出3個主成分，累計貢獻率為95.73%，并建立了評估模型。目前，根據AA肉雞原始生產記錄對其生產力綜合評價的研究還未見報道，特別是運用主成分分析和聚類分析法確定AA肉雞生產力評價指標的研究也尚未見報道。本研究以6棟雞舍1～5周齡AA肉雞的生產記錄為材料，運用主成分分析法和聚類分析法確定了AA肉雞的生產力綜合評價指標，以解決AA肉雞規?；曫B中生產力綜合評價問題。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以河南省滑縣某肉雞飼養場124 789只AA肉雞的飼養原始記錄為研究材料，6棟雞舍連續記錄1～5周齡數據，每棟雞舍每周齡作為1個統計樣本，共獲得30個統計樣本資料。對AA肉雞采取地面平養方式，按照AA肉雞飼養標準組織管理，使用優質配合飼料，自由飲水。

1.2 生產指標

每個樣本測定的生產指標有9項。存欄數(x1)，周平均每日存欄數；成活率(x2)，存欄數/基礎進雞數；周耗料量(x3)，周耗料總量(kg)；累計只耗料量(x4)，從第1周開始的平均只耗料累計量(g)；只日耗料量(x5)，平均每只每日耗料量(g)；體重(x6)，周末空腹重(g)；周增重(x7)，本周體重與上周體重的差(g)；周效率(x8)，周耗料×1 000/(存欄數×周增重)×100%；累計效率(x9)，累計耗料×1 000 /(存欄數×體重)×100%。按周齡對9項生產指標進行描述統計。

1.3 評價指標確定方法

在對9項生產指標描述統計分析的基礎上，根據相關分析和Bartlett球形檢驗判斷主成分分析的可行性，然后根據特征值、累計貢獻率的高低并結合統計分析的實際需要確定主成分個數[7]；以每個變量的特征向量為權數，寫出主成分信息表達式；采用系統聚類法對9項指標進行分類。根據主成分分析結果和聚類分析結果綜合評判，確定AA肉雞生產力綜合評價指標。

1.4 數據統計與分析

使用Excel 2010軟件進行各指標的描述統計分析，得到1～5周齡各指標的平均數、標準誤和變異系數,數據以“平均數±標準誤”表示；使用DPS v7.05軟件進行相關分析、主成分分析和聚類分析，并檢驗相關系數的顯著性。P<0.05表示差異顯著，P<0.01表示差異極顯著。

2 結果與分析

2.1 AA肉雞生產力表現

AA肉雞各周齡生產力表現見表1。各周齡指標的變異情況除指標x6較穩定外，其余各指標均有隨著周齡增長變異程度增大的趨勢，但均存在不同程度的波動性，這種波動主要表現在3、4周齡。從指標間的比較來看，x6、x7、x8、x9的變異程度大于x1、x2、x3、x4、x5，前者屬于效應類指標，后者屬于投入類指標。

2.2 生產力指標間的相關性

AA肉雞9個生產力指標間的相關系數見表2。9項生產力指標間均存在極顯著的相關性(P<0.01)。x1除了與x2有強正相關外，與其余各指標間均存在強負相關關系；x2與其后各指標間均存在強負相關關系；其余各指標之間均存在強正相關關系。

2.3 生產力指標主成分分析

主成分分析顯示，Bartlett球形檢驗結果極顯著(P<0.01)，并且9項指標間存在極顯著相關關系(P<0.01)，表明9項生產力指標適合進行主成分分析。主成分分析時根據特征值和貢獻率的大小作綜合判斷，確定選取前3個主成分是適宜的。選取的3個主成分特征值、貢獻率及特征向量情況，見表3。

表1 AA肉雞各周齡生產力指標統計

表2 AA肉雞生產力指標間的相關系數

表3 3個主成分的特征值、貢獻率及特征向量

由表3可見，主成分Y1、Y2、Y3的特征值分別為8.302 4、0.423 8、0.165 2，方差貢獻率分別為92.25%、4.71%、1.84%，累計貢獻率為98.79%，表明所選的3個主成分包含了原有9個指標98.79%的信息量。根據各指標特征向量數值，寫出3個主成分信息表達式為：

Y1=-0.331 0x1-0.332 9x2+0.342 4x3+0.344 2x4+0.343 4x5+0.344 9x6+0.315 5x7+0.301 7x8+0.341 3x9，

Y2=0.084 0x1+0.118 7x2+0.177 9x3-0.072 2x4+0.158 9x5+0.064 4x6+0.629 5x7-0.713 6x8-0.084 4x9，

Y3=0.635 0x1+0.549 9x2+0.248 3x3+0.020 9x4+0.210 9x5+0.042 8x6+0.129 7x7+0.370 1x8+0.179 6x9。

從表達式中各變量系數絕對值大小來看，主成分Y1中x6、x4、x5、x3的系數較大；Y2中x8、x7的系數較大；Y3中x1、x2的系數較大。

2.4 生產力指標聚類分析

用系統聚類法對9項指標進行聚類分析，結果見圖1。

圖1 AA肉雞9項生產指標的系統聚類樹

從圖1可知，9項指標可聚為4大類，x1和x3各聚為一類，x2、x5、x7、x8和x9聚為一類，x4和x6聚為一類。根據各類中每一指標與其他指標的平均相關指數和主成分分析結果，得出各類中代表性指標分別為x1、x3、x6和x8。其結果與主成分分析結果基本一致。

3 討論

3.1 AA肉雞生產力水平變異性及指標間的相關性

AA肉雞生產力指標的變異性隨周齡有增大的趨勢，但在第3～4周齡存在波動性，這與馬發順等[8]在對羅斯308肉雞生長曲線擬合時得出第4周體重變異性最大相似?？赡苁且驗槿怆u在3～4周齡時正處于育成期，隨著采食量增加，生長發育速度加快所致。這個階段是AA肉雞飼養管理的關鍵期，肉雞對飼養管理水平的敏感性表現更強。從各指標變異程度比較來看，效應類指標變異程度大于投入類指標，說明飼養管理經驗和技術水平對AA肉雞飼養效益有重要影響。陳合強[9]認為良好的飼養管理可提高雛雞的均勻度，而雛雞的均勻度與生產性能間存在正相關關系?？梢?，先進的飼養管理技術有總結推廣的必要，對各棟AA肉雞舍的生產力水平綜合評價不僅是提高飼養管理水平的需要，對于提高整個養雞場的生產效率也是非常重要的。指標間的相關分析顯示，AA肉雞的9個生產力指標間均存在極顯著相關關系，這與滕金言等[10]對黃羽肉雞的研究、馬發順等[3]對海蘭褐蛋雞的研究結果基本一致。在9個指標中，x1、x2與其他指標間呈負相關關系，表明每棟雞舍的雞群規模過大可能對綜合生產力水平有負面影響。至于多大的群體規模更有利于生產力水平的發揮有待進一步研究。

3.2 主成分分析的評判及主成分的生產力含義

9個指標間極顯著的相關性和Bartlett球形檢驗達到極顯著水平保障了主成分分析的成功。本研究選取的3個主成分特征值分別為8.302 4、0.423 8和0.165 2，這3個特征值正好位于碎石圖的陡峭部分，其中最小的特征值為舍去的最大特征值的3.638 8倍，可見，主成分選取是合適的。選取的3個主成分方差貢獻率分別為92.25%、4.71%和1.84%，累計貢獻率達到98.79%，綜合了原有9個指標98.79%的信息。而王錢保等[11]在對肉雞體重與體尺性狀主成分分析時，從8個指標中選取5個主成分累計貢獻率僅92.64%；吳錦波等[12]在對藏雞體重、體尺和屠宰性能進行主成分分析時，從12個指標中選取3個主成分累計貢獻率僅75.27%?？梢?，本研究選取的3個主成分累計貢獻率最高。選取的3個主成分中，Y1的綜合能力最強，綜合信息量最大，重點綜合了AA肉雞飼料消耗量和體重方面的信息，可命名為“綜合效率因子”，在生產上應重點關注這個指標；Y2綜合信息量次之，重點綜合了周增重、周效率和周耗料量的信息，可命名為“周效率因子”，可靈敏反應出AA肉雞各周齡的生產效率和飼養管理水平，該指標可用于飼養過程中的動態管理與控制；Y3綜合信息量最少，主要綜合了存欄數和成活率等信息，可命名為“雞群規模因子”，可反應AA肉雞淘汰與成活的情況，體現出雞群規模變動對綜合生產力的影響。這樣把原有存在錯綜復雜關系的9個變量抽象為3個獨立的主成分并賦予了特定的意義，使生產力指標不僅具有綜合性，而且還具有明晰性。運用這些指標使生產管理更具有針對性。

3.3 聚類分析及研究結果的價值

聚類分析顯示，9項指標聚為4大類，存欄數(x1)、周耗料量(x3)、體重(x6)和周效率(x8)為4類中的代表性指標，也就是生產力評價的重要指標，聚類分析與主成分分析結果基本吻合。該項研究從變異分析和相關分析為起點，通過主成分分析法提取出主成分，并通過聚類分析對生產指標進行了分類，確定了AA肉雞生產力評價指標，所以，這是一項系統性研究。而趙燕等[4]、王錢保等[5]、吳錦波等[12]只是進行了單一主成分分析，程郁昕等[6]雖然提取出主成分并且建立了生產模型，但沒有進行聚類分析。所以，本項研究更具有完整性和可靠性。本研究確定的AA肉雞生產力評價指標能夠綜合肉雞生產過程中生產記錄的絕大部分信息，能夠及時而精準地反映AA肉雞的生產力水平，研究結果可應用于AA肉雞飼養管理實踐，也可作為AA肉雞綜合選育的參考依據。