用主成分分析法和聚類分析法確定AA肉雞生產(chǎn)指標

馬發(fā)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(qū)寶蓮寺鎮(zhèn)人民政府，河南安陽 455000；3.河南省獸藥飼料監(jiān)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(qū)飼養(yǎng)量較大。在AA肉雞飼養(yǎng)實踐中，原始生產(chǎn)記錄繁多，生產(chǎn)指標間存在錯綜復雜的關(guān)系，造成生產(chǎn)力綜合評定的困難。目前還沒有AA肉雞生產(chǎn)力綜合評定的統(tǒng)一標準，關(guān)于AA肉雞生產(chǎn)性能綜合評定的研究還較少。若能在眾多原始生產(chǎn)記錄中篩選出具有代表性的主要生產(chǎn)指標，根據(jù)主要生產(chǎn)指標對其生產(chǎn)力進行快速準確評價，將在指導AA肉雞飼養(yǎng)管理實踐上發(fā)揮重要作用。

目前關(guān)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(zhì)的影響[1-3]；蘆丁、鋅水平和飼養(yǎng)方式等對其生產(chǎn)性能的影響[1,4-7]；馬發(fā)順等曾分析了AA肉雞的生產(chǎn)性能和指標間的相關(guān)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(yōu)質(zhì)肉雞評價模型；馬發(fā)順等曾進行了AA肉雞的飼養(yǎng)環(huán)境與生產(chǎn)性能間的典型相關(guān)分析，并依據(jù)9項生產(chǎn)指標建立了生產(chǎn)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(lǐng)域，但在AA肉雞生產(chǎn)指標研究方面的運用還很少。馬發(fā)順等曾進行過AA肉雞生產(chǎn)力評價指標的篩選，但只涉及9項生產(chǎn)指標，原始生產(chǎn)記錄還不夠全面[16]。本試驗以AA肉雞16項原始生產(chǎn)記錄為依據(jù)，分別進行主成分分析和聚類分析，最后綜合二者的分析結(jié)果篩選出具有代表性的生產(chǎn)指標，以作為生產(chǎn)力快速評價的理論依據(jù)，也可作為進一步建立生產(chǎn)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(tǒng)計原始生產(chǎn)記錄；以每棟雞舍每周齡為統(tǒng)計單元，構(gòu)成1個統(tǒng)計樣本，共獲得20個統(tǒng)計樣本。采用地面平養(yǎng)飼養(yǎng)方式，使用優(yōu)質(zhì)配合飼料，自由飲水；按AA肉雞飼養(yǎng)規(guī)范組織飼養(yǎng)。

1.2 測定項目

每個統(tǒng)計樣本均測定16項原始生產(chǎn)記錄。入欄數(shù)（x1）：雞舍新進仔雞數(shù)（只）；死淘數(shù)（x2）：周死淘合計數(shù)（只）；成活率（x3）：存欄數(shù)/入欄數(shù)（%）；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(zhì)量（x12）：每只肉雞周末空腹重（g）；周增重（x13）：本周體質(zhì)量與上周體質(zhì)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(zhuǎn)化率，即：存欄數(shù)×周增重/周耗料量×100 %；累計效率（x16）：從1周齡開始總飼料轉(zhuǎn)化率，即存欄數(shù)×體質(zhì)量/累計周耗料量×100 %。

1.3 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析

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

2 結(jié)果與分析

2.1 AA肉雞各周齡生產(chǎn)指標描述統(tǒng)計

AA肉雞1～5周齡16項生產(chǎn)指標的描述統(tǒng)計，見表1。

表1 （續(xù)）

表1 AA肉雞生產(chǎn)指標的描述統(tǒng)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(tài)勢，x3、x15、x16呈下降態(tài)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(xiàn)不一致。

2.2 AA肉雞16項生產(chǎn)指標主成分分析

AA肉雞16項生產(chǎn)指標間存在錯綜復雜的相關(guān)關(guān)系，并且大部分相關(guān)系數(shù)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(chǎn)指標99.207%的信息量。

由主成分得分系數(shù)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(shù)絕對值的大小來看，F(xiàn)1中x8、x10、x12的系數(shù)較大，其次是x4～x7、x9，主要綜合了飼料消耗和體質(zhì)量方面的信息，可命名為“耗料與體質(zhì)量因子”；F2中x1、x2的系數(shù)較大，其次是x3，主要綜合了入欄數(shù)和死淘數(shù)方面的信息，可命名為“飼養(yǎng)規(guī)模因子”；F3中x1、x2、x3的系數(shù)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(shù)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(chǎn)指標聚類分析

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

由圖1可見，16項生產(chǎn)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(chǎn)指標聚類分析譜系圖

3 討論

AA肉雞的各項生產(chǎn)性能指標間存在著錯綜復雜的關(guān)系，在1～5周齡的動態(tài)變化中，有些指標呈上升態(tài)勢，有些指標呈下降態(tài)勢，但這些指標之間大多存在著極顯著的正相關(guān)關(guān)系或極顯著的負相關(guān)關(guān)系，這與馬發(fā)順等[9]針對11個生產(chǎn)指標的研究結(jié)果基本一致。本研究16項生產(chǎn)指標按照其在生產(chǎn)實際中的關(guān)系可區(qū)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(fā)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(chǎn)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，F(xiàn)1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(shù)與死淘數(shù)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(fā)順等[16]對9項生產(chǎn)指標提取了3個主成分并分別進行了命名，本研究結(jié)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(chǎn)指標的概括力更強。本研究4個主成分概括了16項生產(chǎn)指標幾乎全部的信息，將繁雜的生產(chǎn)指標歸結(jié)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(yǎng)管理目標相銜接，所以，運用主成分因子可以監(jiān)測和預警肉雞生產(chǎn)的運行狀態(tài)，從而提高生產(chǎn)管理的針對性。

AA肉雞的16項生產(chǎn)指標聚為5類，這充分考慮了生產(chǎn)實際情況。5類中的典型生產(chǎn)指標分別為 x12、x10、x2、x1、x15。聚類分析與主成分分析的結(jié)果基本吻合。從主成分綜合指標信息可知，16項生產(chǎn)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(jié)果，最終確定x1、x2、x10、x12、x15為AA肉雞的主要生產(chǎn)指標。本研究確定的5項主要生產(chǎn)指標與馬發(fā)順等[16]從9項指標中選取4個代表性指標的本質(zhì)基本一致，但較之更具體、明確。

4 結(jié)論

本研究選取的4個主成分包含了原有16項生產(chǎn)指標99.207%的信息量。4個主成分中，F(xiàn)1主要綜合了飼料消耗和體質(zhì)量方面的信息，命名為“耗料與體質(zhì)量因子”；F2主要綜合了進雞數(shù)與死淘數(shù)等信息，命名為“飼養(yǎng)規(guī)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(chǎn)指標聚為5類，5類中的典型生產(chǎn)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(jié)果，最終確定x1、x2、x10、x12、x15為AA肉雞的主要生產(chǎn)指標。確定的5項主要生產(chǎn)指標不僅可以用于AA肉雞實際生產(chǎn)過程中生產(chǎn)力的快速綜合評價，也可作為生產(chǎn)指標間回歸分析時的參考。