基于主成分分析的云陽縣油桐果實品質綜合評價研究

摘要 ［目的］篩選出在重慶市云陽縣果實經濟性狀最優的鄉土油桐品種，為重慶市云陽縣鄉土油桐的高效栽培和輻射推廣提供參考。［方法］選擇8年生盛果期的大米桐、小米桐、窄冠桐、白花桐、柿餅桐、柴桐為研究對象，觀測油桐果實橫徑、縱徑、果形指數、單果質量、果皮厚度、鮮籽質量、鮮出籽率、出仁率、種子含油量、種仁含油率和酸值11項指標，并采用主成分分析法進行綜合評價。［結果］6個品種油桐各項指標存在一定差異，變異系數為0.04%～0.26%，相關性較為復雜。采用主成分分析法，簡化了油桐果實11項指標，共提取出3個主成分，其中第1、第2、第3主成分的方差貢獻率依次為40.666%、27.394%、25.233%，3個主成分累計方差貢獻率為93.293%，以各主成分的特征值與總特征值的比重為權重，建立了6個品種油桐的綜合評價模型，得出各品種油桐的綜合表現由優到劣依次為大米桐、小米桐、窄冠桐、柿餅桐、白花桐、柴桐。［結論］該研究結果建議在云陽縣油桐的更新換代和輻射推廣過程中，可優先考慮使用大米桐、小米桐和窄冠桐。

關鍵詞 油桐；果實經濟性狀；主成分分析；云陽縣

中圖分類號 S794.3 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2024）15-0140-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.15.030

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Comprehensive Evaluation of Fruit Quality of Vernicia fordii Based on Principal Component Analysis in Yunyang County

SUN Ye

（State Owned Yangtze River Forest Farm in Yunyang County， Chongqing City， Chongqing 404500）

Abstract ［Objective］To select the native Vernicia fordii with the best fruit economic characteristics in Yunyang County， Chongqing， and provide reference for the efficient cultivation and radiation popularization of native Vernicia fordii in Yunyang County， Chongqing. ［Method］We selected 8-year varieties of ‘Damitong’‘Xiaomitong’‘Zhaiguantong’‘Baihuatong’‘Shibingtong’ and ‘Chaitong’ in full bearing period as the research objects to observe the fruit transverse diameter， longitudinal diameter， fruit shape index， single fruit weight， peel thickness， fresh seed quality， fresh seed yield， yield， seed oil content， kernel oil content and acid value， and used the principal component analysis method for comprehensive evaluation. ［Result］There were some differences in various indexes among the 6 varieties， the coefficient of variation ranged from 0.04% to 0.26%， and the correlation was complicated. The principal component analysis method was used to simplify 11 indicators of Vernicia fordii fruits and extract 3 principal components， among which the variance contribution rate of the first， second and third principal components was 40.666%， 27.394% and 25.233%， and the cumulative variance contribution rate of the three principal components was 93.293%. The comprehensive evaluation model of 6 varieties of Vernicia fordii was established with the weight of the eigenvalues of each principal component and the proportion of the total eigenvalues. It was concluded that the comprehensive performance of the various varieties of Vernicia fordii was from excellent to inferior： ‘Damitong’ ‘Xiaomitong’‘Zhaiguantong’‘Baihuatong’‘Shibingtong’ and ‘Chaitong’. ［Conclusion］The results of this study suggest that in the process of upgrading and radiating the development of Vernicia fordii in Yunyang County， priority should be given to the use of ‘Damitong’‘Xiaomitong’‘Zhaiguantong’.

Key words Vernicia fordii;Fruit economic character;Principal component analysis;Yunyang County

油桐（Vernicia fordii）屬于大戟科（Euphorbiaceae）油桐屬（Vernicia）落葉喬木，適生于溫暖濕潤地區，是我國亞熱帶地區重要的經濟樹種，與油茶、核桃、烏桕被譽為中國四大木本油料植物［1-2］。油桐以產桐油為主，種子含油率50%～70%，其中94%為不飽和脂肪酸［3］，是植物油中最優質的干性油［4］。桐油，有光澤，干燥快，具有耐酸堿、耐高溫、防腐防銹、附著性強等特性［5］，可作為環保材料生產的底物、高質量的生物質柴油及其他工業原料［6-7］，隨著人們環保意識的提高，國家對生物質能源的重視，桐油需求量日益上升，市場潛力巨大［8］。

重慶市云陽縣油桐栽植歷史悠久，有“中國油桐之鄉”的美稱［9］，油桐栽植面積曾達3.3余萬hm2，現保存面積2.0余萬hm2。雖然發展面積較大，但仍存在一些問題，按照現代林業發展模式，重慶市云陽縣油桐生長大部分處于半野生狀態［10］，品種混雜、品質良莠不齊等現象。據調查，目前云陽縣油桐保存品種以大米桐、小米桐、窄冠桐、白花桐、柿餅桐、柴桐為主［11-12］。主成分分析法運用于研究經濟林優樹選擇的報道較多［13-15］，但是采用該方法研究重慶市云陽縣油桐品種的綜合分析鮮見報道。筆者選取油桐果實形態、質量、出油率及酸值等指標，對重慶市云陽縣6個鄉土油桐品種進行多因素綜合評價，篩選出最具經濟價值的油桐品種，以期為該地區油桐的高效栽培和推廣提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區位于重慶市云陽縣人和街道（108°48′45″～108°50′00″E，30°43′00″～30°44′00″ N），海拔310～550 m，屬中亞熱帶濕潤季風氣候。年平均氣溫為18.7 ℃，多年平均降雨量1 145.1 mm，多年平均陸地蒸發量694.9 mm，降雨充沛，年日照時數1 528 h。土壤為砂巖發育而成的山地黃壤，酸性。油桐基地建于2011年，總面積200 hm2，土壤背景：pH 4.75，石礫15.000%，有機質0.846%，全氮0.056%，全磷0.052%，全鉀1.410%。

1.2 供試品種

供試品種為重慶市云陽縣油桐良種市級科技示范基地8年生盛果期的大米桐、小米桐、窄冠桐、白花桐、柿餅桐、柴桐，其立地條件、經營水平、栽培密度、水肥條件基本一致。

1.3 試驗設計

試驗區每個油桐品種以20株為1組，3次重復，共60株。11月為油桐果實成熟期，選擇2020年11月23—24、28—29日采摘油桐果實。選定的油桐樹按上、中、下層的東、南、西、北各采摘12粒果實，同一品種果實混合，測定各項指標，并計量數據。

1.4 指標的測定方法

用游標卡尺測定油桐果橫徑、縱徑，并計算果形指數、鮮出籽率、出仁率、酸值：

果形指數=縱徑/橫徑

鮮出籽率=鮮籽重/果重×100%

出仁率=烘干仁重/烘干籽重×100%

酸值的測定參考《動植物油脂 酸值和酸度測定》［16］，桐油測定參考《糧油檢驗 油脂定性試驗》［17］。

1.5 數據處理

數據處理與統計分析使用SPSS 26.0軟件。

2 結果與分析

2.1 不同品種油桐各評價指標的變異

由表1可知，不同品種油桐的各性狀指標存在一定程度差異，變異系數為0.04%～0.26%，變異系數大于0.1%的指標為縱徑、單果質量、果皮厚度、鮮籽質量及酸值，共計5項指標，占總指標數量的45.45%。可見，重慶市云陽縣鄉土經濟作物油桐品種果實形狀間存在一定程度差異，基于果實性狀篩選出油桐優良品種后進行推廣種植意義重大。

2.2 不同品種油桐各評價指標間的相關性

由表2可知，不同品種油桐的各項指標間存在較為復雜的關系。果徑與果皮厚度呈顯著正相關；果高與果形指數呈顯著正相關；果形指數與鮮出籽率呈顯著負相關；單果質量與鮮籽質量、出仁率及種子含油量呈顯著/極顯著正相關；鮮籽質量與鮮出籽率、出仁率呈顯著/極顯著正相關；鮮出籽率與出仁率呈顯著正相關；出仁率與種子含油量呈顯著正相關?？梢姡煌贩N油桐果實的品質受多種因素影響。因此，對重慶市云陽縣的油桐進行優良評價時，需要考慮多個觀測指標進行綜合評價。

2.3 不同品種油桐評價指標的主成分分析與綜合評價

采用油桐各評價指標的標準化數據進行主成分分析，遵循主成分特征值大于1、累計方差貢獻率≥85%的原則，共提取出3個主成分（表3），其中第1、第2、第3主成分的方差貢獻率依次為40.666%、27.394%、25.233%，3個主成分累計方差貢獻率為93.293%，說明油桐果實11個分析指標信息可由這3個主成分表示，基本能夠反映油桐果實經濟特征。其中第1主成分主要包含單果質量、種子含油量、鮮籽質量和出仁率等，第2主成分主要包含果形指數、果高、鮮出籽率等，第3主成分主要包含果皮厚度、果徑、種仁含油率等。

將原始數據標準化后，求此作為計算各主成分得分的各變量前的系數，分別用x1，x2，x3，…，x11表示11個分析指標的標準化值，用f1、f2、f3代表第1、第2、第3主成分的得分，得到3個主成分的表達式分別如下：

f1=0.080x1+0.142x2+0.141x3+0.263x4-0.025x5+0.199x6+0.022x7+0.166x8+0.279x9+0.020x10-0.266x11

f2=-0.055x1-0.323x2-0.409x3-0.121x4+0.011x5+0.003x6+0.253x7+0.056x8-0.133x9+0.265x10+0.290x11

f3=0.307x1+0.139x2-0.032x3-0.030x4+0.325x5+0.018x6+0.042x7+0.023x8+0.081x9+0.323x10+0.247x11

以各主成分的特征值與總特征值的比重為權重，得到6個品種油桐的評價指標在第1、2、3主成分中的得分和綜合得分（f），f=0.436f1+0.294f2+0.270f3，最后以綜合得分的高低來評判6個油桐品種的果實經濟情況（表4）。由表4可知，6個鄉土油桐品種的果實經濟性狀由優至劣表現為大米桐＞小米桐＞窄冠桐＞柿餅桐＞白花桐＞柴桐，即從果實經濟性狀來看，大米桐最優，其次為小米桐和窄冠桐。

3 結論與討論

該研究中6個品種油桐果實11項評價指標的變異系數為0.04%～0.26%，對重慶市云陽縣鄉土油桐品種進行綜合評價，篩選最優品種并大面積推廣具有積極意義。通過主成分分析提取出3個主成分方差貢獻率依次為40.666%、27.394%、25.233%，累計方差貢獻率為93.293%，采用3個主成分構建綜合評價模型，得出綜合得分，以果實經濟性狀為評價指標得出6種油桐由優至劣依次為大米桐、小米桐、窄冠桐、柿餅桐、白花桐、柴桐，綜合得分依次為0.697 3、0.271 0、0.152 0、0.073 9、-0.148 3、-1.045 9。根據各主成分得分和綜合得分特性，可將6個油桐品種劃分為Ⅲ類，Ⅰ類為大米桐、小米桐、窄冠桐，Ⅱ類為柿餅桐，Ⅲ類為白花桐、柴桐，在云陽縣油桐的更新換代和輻射推廣過程中，可優先考慮使用第Ⅰ類品種。

油桐富含桐油，桐油是我國重要的工業用油，桐油主要脂肪酸為α-桐酸，含量高達69.83%～84.11%［18-19］。α-桐酸易給出電子發生親電加成反應，形成結構和功能各異的聚合物單體，廣泛應用于高分子材料合成［20］。α-桐酸氧化聚合形成一層致密的油膜，該油膜光澤好、干燥快、附著力強、防滲透、防腐蝕、不導電等，廣泛運用于油漆、油墨、皮革、人造橡膠、電器、塑料等領域［21］。此外，桐油的脂肪酸構成符合生物柴油油脂標準，為生物柴油的理想原料［22］。相關研究報道，自2011年以來，我國桐籽產量逐漸下滑，桐油供應不足，難以滿足市場需求，因此加快油桐品種篩選，提高油桐高效培育迫在眉睫，該研究結果可為云陽縣油桐品種推廣提供理論依據。

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