‘黃冠梨’果實品質主成分分析與綜合評價

殷益明 丁福全 史星雲 王莉 徐珊珊

收稿日期：2023-06-25中文收稿日期

基金項目：2021年湖州市南太湖特支計劃人才項目，浙江省農業重大技術協同推廣計劃項目（2020XTTGGP01-02）。

第一作者簡介：殷益明（1972-），男，本科，正高級農藝師，主要從事水果生理與栽培技術研究。

*通信作者：史星雲（1988-），男，碩士，高級農藝師，主要從事水果生理與栽培技術研究。E-mail：shixingyunlove@163.com

摘? 要：【目的】為建立‘黃冠梨果實品質綜合評價方法提供理論基礎，并為指導其生產栽培管理提供科學依據。【方法】以‘黃冠梨果實為材料，測定其單果質量、果形指數、果皮色澤參數（L*、a*、b*）、水分含量、硬度等13項指標，運用主成分分析并結合相應權重計算綜合得分和排序。【結果】研究表明，不同果園間果實品質存在差異，不同指標之間離散程度不同，變異系數在1.05%～20.15%之間。通過主成分分析，共提取4個主成分，累計方差貢獻率87.861%；最終15個果園果實品質從高到底排序為：Z6、Z11、Z13、Z15、Z2、Z14、Z4、Z3、Z9、Z10、Z12、Z5、Z7、Z8和Z1。【結論】綜上所述，Z6、Z11、Z13、Z15和Z2幾個果園果實綜合品質表現好，運用主成分分析方法可以評價梨果實品質。

關鍵詞：黃冠梨；果實品質；主成分分析；綜合評價

文章編號：2096-8108（2023）06-0006-04? 中圖分類號：S661.2? 文獻標識碼：A

Principal Component Analysis and Comprehensive Evaluation on the Fruit Quality of ‘Huangguan Pear

YIN? Yiming1，3，DING? Fuquan1，3，SHI? Xingyun1，3*，WANG? Li1，3，XU? Shanshan 2

（1.Huzhou Academy of Agricultural Science， Huzhou Zhejiang 313000， China;

2.Shuanglin town Public Service Center， Huzhou Zhejiang 313000， China;

3.Key Laboratory of Huzhou Agricultural Germplasm Resources Innovation and Application， Huzhou Zhejiang 313000， China）

Abstract： 【Objective】The purpose of this work was to lay a theoretical foundation for the development of a system for evaluating the fruits quality and to offer a scientific recommendation for the development， cultivation， and management of a high-quality and effective Huangguan pear orchard. 【Methods】The fruits of Huangguan pears were used as experimental materials， determined 13 fruit quality indices， including single fruit weight， fruit shape index， fruit color parameters （L*， a* and b*）， water content， and fruit hardness etc. The comprehensive score and sort were then calculated by combining the corresponding weights using the principal component analysis. 【Results】The results showed that there were differences in fruit quality among different orchards， and the degree of dispersion between 13 indicators was different. The coefficient of variation was 1.05%～20.15%. After principal component analysis of normalized data， four principal components were obtained， with a cumulative contribution rate of 87.861%. The order of the synthetical score of the 15 orchards was Z6， Z11， Z13， Z15， Z2， Z14， Z4， Z3， Z9， Z10， Z12， Z5， Z7， Z8 and Z1 from high to low. 【Conclusion】In summary， the comprehensive fruit quality from orchards of Z6， Z11， Z13， Z15 and Z2 was better， principal component analysis may be used to evaluate the quality of pear fruit.

Keywords：Huangguan pear; fruit quality; principal component analysis; comprehensive evaluation

‘黃冠梨（Pyrus bretschneideri Rehd.）是由河北省農林科學院石家莊果樹研究所在1977年以雪花梨為母本、新世紀為父本雜交培育而成［1］，在甘肅省武威地區廣泛種植［2］。果實品質評價是決定一個品種是否具有推廣和應用價值的根本性因素。果實品質由多種因子復合構成，受光照、溫度、水肥和管理條件等多種因素的影響，且單一指標很難科學、客觀和全面的反映其綜合品質。因此，怎么科學系統地評價梨果實品質是我國梨科技工作者一直高度關注的研究領域。

目前，主成分分析法越來越多地用于綜合評價園藝作物品質，如蘋果［3-4］、獼猴桃［5］、石榴［6］、葡萄［7］、柑橘［8］、薄皮甜瓜［9］和西紅柿［10-11］等。然而，對于運用主成分分析法綜合評價‘黃冠梨果實品質鮮有報道。據此，本研究以甘肅省武威市涼州區內15個不同果園的‘黃冠梨為試材，對其外觀品質（單果質量、果形指數、L*、a*、b*）和內在品質（水分含量、硬度、可溶性固形物質量分數、可溶性糖質量分數、可滴定酸質量分數、固酸比、糖酸比和維生素C）的13項指標測定，采用主成分分析法進行果實品質分析與評價，以期為‘黃冠梨果實品質評價體系構建奠定理論基礎，同時也為‘黃冠梨優質高效果園建設、栽培和管理提供科學指導。

1? 材料與方法

1.1? 試驗材料

試材選自甘肅省武威市涼州區內15個果園的梨果，果園編號分別為Z1、Z2、…、Z14、Z15，果園氣象條件和栽培管理措施基本一致，樹齡一致，品種為‘黃冠梨。在‘黃冠梨成熟期，隨機選取每個果園的5株樹，在樹體中上部隨機采取東西南北4個方向果實40個，單株為1試驗小區，重復5次。然后帶回實驗室進行相關指標測定。

1.2? 試驗方法

1.2.1? 果實外觀品質測定

單果質量用電子天平測定，單位為g；果實縱、橫徑采用游標卡尺測定，單位mm；果形指數為果實的縱徑與橫徑之商。果實色澤參數L*、a*、b*采用CR-400色差計進行測定［12］。

1.2.2? 果實內在品質測定

可溶性固形物質量分數（SSC）、可滴定酸質量分數（TA）、果肉硬度、可溶性糖質量分數、維生素C含量均參考曹建康等人方法［13］測定，其中固酸比為SSC與TA之商；糖酸比為可溶性糖質量分數與TA之商。

1.2.3? 數據分析

采用WPS Office 2019軟件進行數據整理分析，采用SPSS 19.0軟件進行主成分分析。

2? 結果與分析

2.1? 果實品質指標分析

由表1可知，‘黃冠梨果實平均單果質量為273.15 g，變化范圍228.39～302.42 g，變異系數為4.34%；平均果形指數為0.91，變化范圍0.87～0.92，變異系數為1.79%；平均L*為66.18，變化范圍62.01～70.84，變異系數為2.72%；平均a*為-8.66，變化范圍-10.43～-7.37，變異系數為7.98%；平均b*為37.93，變化范圍34.66～41.30，變異系數為3.81%；平均水分含量為87.75%，變化范圍85.24%～90.28%，變異系數為1.10%，在所有性狀中變異系數最小；平均硬度為6.95 kg·cm-2，變化范圍5.30～8.85 kg·cm-2，變異系數為9.95%；平均SSC為11.17%，變化范圍9.01%～13.57%，變異系數為7.54%；平均可溶性糖質量分數為9.89%，變化范圍8.17%～12.05%，變異系數為7.47%；平均可滴定酸質量分數為0.25%，變化范圍0.15%～0.47%，變異系數為20.12%，在所有性狀中變異系數最大；平均固酸比為46.49，變化范圍28.87～75.07，變異系數為12.70%；平均糖酸比為41.19，變化范圍25.64～66.39，變異系數為12.66%；平均維生素C含量為7.59 mg·100g-1，變化范圍4.68～10.76 mg·100g-1，變異系數為14.11%。

2.2? 主成分分析

對15個果園‘黃冠梨果實品質的單果質量等13項品質指標進行KMO和Bartlett檢驗，結果見表2。由表2可以看出，KMO統計值為0.711，根據文獻可知原有變量比較適合做主成分分析，同時Bartlett球度檢驗統計量為1624.73，顯著性為0.000，說明相關系數矩陣與單位陣之間存在顯著性差異。綜上分析可知，可以用主成分分析法對‘黃冠梨果實品質進行評價分析。

如表3所示，對15個果園‘黃冠梨果實品質的單果質量等13項品質指標進行主成分分析，依據特征值大于1的原則，共提取了4個主成分，累計方差貢獻率87.861%，包含了‘黃冠梨果實品質性狀的大部分信息。其中，第1主成分的特征值為4.895，方差貢獻率37.653%；第2主成分的特征值為3.452，方差貢獻率26.558%，累計方差貢獻率為64.211%；第3主成分的特征值為1.778，方差貢獻率13.677%，累計方差貢獻率為77.888%；第4主成分的特征值為1.296，方差貢獻率9.973%，累計方差貢獻率為87.861%。

由‘黃冠梨果實品質指標主成分載荷矩陣（表4）可知，第1主成分中主要包含維生素C含量、可滴定酸質量分數等代表性指標，可稱為果實風味和功能因子，反映了原始信息量的37.653%；第2主? 成分中主要包含果實色澤參數L*、a*和b*等代表性指標，可稱為視覺因子，反映了原始信息量的26.558%；第3主成分中主要包含單果質量和果形指數代表性指標，可稱為果重和形狀因子，反映了原始信息量的13.677%；第4主成分中主要包含硬度等代表性指標，可稱為質地因子，反映了原始信息量的9.973%。

因各成分貢獻率不同，應綜合考慮各因子對果實品質的影響。由表5可以得出，主成分分析結果中綜合得分愈高表明果實綜合性品質愈好，反之則相反。15個果園‘黃冠梨果實品質從高到低排序為：Z6、Z11、Z13、Z15、Z2、Z14、Z4、Z3、Z9、Z10、Z12、Z5、Z7、Z8和Z1。說明采用主成分分析方法綜合評價‘黃冠梨果實品質是可行的。

3? 討論與結論

本研究發現，無論是梨果的外觀品質，還是內在品質，不同果園間均存在差異，且每個指標變異系數也不相同。梨果實品質受自身遺特性［14-15］、立地條件（土壤、溫度、水肥等）［16-18］、栽培管理措施［19-21］等多因素的綜合影響。本試驗中，共選取同一栽培地區的15個‘黃冠梨果園，其氣候條件和栽培管理措施基本一致，而管理水平和土壤肥力等因素卻存在一定差異，這可能也是導致不同果園間果實品質存在差異的主要因素，將為該地區‘黃冠梨的栽培管理和區域選擇提供一定的參考。在接下來的試驗中，將對不同果園間的土壤質地、養分和微生物群落等指標進行檢測分析，以便揭示‘黃冠梨果實品質與土壤指標之間的關系，進一步為‘黃冠梨的田間生產管理和優質高產提供理論基礎。

科學、系統和合理的評價方法是果實綜合評價的基礎和前提。主成分分析法是通過恰當的數學變換，使新變量（主成分）成為原變量的線性組合，并選取少數幾個在變差總信息量中比例比較大的主成分來分析的一種方法［22］，已廣泛應用于果實品質綜合評價中。本試驗對15個不同果園的‘黃冠梨的13項品質指標進行主成分分析，共提取了特征值大于1的4個主成分，累計方差貢獻率87.861%，能夠反映‘黃冠梨果實品質指標的大多信息，運用主成分分析可以很好地區分不同果園間的果實品質差異。通過15個果園‘黃冠梨綜合分值排序可以得出，果園Z6、Z11、Z13、Z15和Z2的梨果綜合品質表現較優，果園Z14、Z4、Z3、Z9和Z10的梨果綜合品質表現中等，果園Z12、Z5、Z7、Z8和Z1的梨果綜合品質表現較差。

中文致謝

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