黔南州核桃优良单株坚果性状主成分分析

杜洪业，田华林，张季，徐润，王玉奇

(黔南州林业科学研究所，贵州 都匀　558000)



黔南州核桃优良单株坚果性状主成分分析

杜洪业，田华林，张季，徐润，王玉奇

(黔南州林业科学研究所，贵州 都匀558000)

摘要：为了选出产量高、坚果性状优良的核桃单株，以黔南州22株优良核桃单株的坚果样品为试材，采用主成分分析对各单株坚果的8个主要性状进行分析和鉴定.结果表明：核桃单株坚果性状中的3个指标三径均值、仁质量、出仁率方差累计贡献率达87.104%，可以综合反映核桃单株的坚果品质；通过各单株的主成分分值结合其方差贡献率进行综合评分，评选出最优的4个单株，分别是：平塘02、福泉10号、平塘01、平塘新00号，与坚果性状实际表现相符.主成分分析法在核桃优株综合选择中有很好的应用价值.

关键词：核桃优良单株；坚果性状；相关分析；主成分分析

我国西南地区是世界铁核桃(JuglanssigillataDode.)的原产中心，核桃在贵州栽培已有上千年历史，是优良的荒山绿化及用材树种[1].核桃是深受人们喜爱的营养食品，我国核桃栽培面积广，品种多，资源丰富[2].黔南州作为贵州核桃的主产区之一，其特殊的气候条件造就了适应于当地的核桃种质资源性状[3].由于黔南州核桃单株大都处于散生状态，且分布在边远农村的房前屋后，核桃单株选优工作还未系统开展，导致品种混杂，良莠不齐.为此，学者于2011年开展了黔南州核桃选优调查工作，调查的主要指标有单株产量、树龄、树高、胸径、冠幅、品种、生长状况等，依据国家核桃坚果质量等级标准(GB/T 20398-2006)，在对当地核桃进行初选和复选的基础上，决选出22株遗传性状稳定、丰产性强、连续结实能力强的优良单株，于2013年采收核桃单株的果实进行主要性状的测定和分析评价.本研究采用主成分分析法，依据多个主成分组成的综合指数来评选核桃优株，以期为黔南州核桃优树评价体系的构建及核桃选优工作提供参考.

1材料与方法

1.1供试材料

黔南布依族苗族自治州地处贵州省中南部，地理位置E 106°12′～108°12′，N 25°04′～27°29′，处于云贵高原东南部向广西丘陵过度的斜坡地带，地势西北高，东南低，平均海拔997 m，属典型的亚热带温暖湿润的季风气候，平均年降雨量1 235.3 mm，年平均气温13.6～19.6 ℃，该研究区成土母质有砂岩、页岩、玄武岩等，土壤类型以黄壤和石灰土为主[4].2011年以来，在黔南州各个县市开展核桃选优工作，2013年决选出优良单株22株.

1.2核桃坚果采集和测定

于2013年9月采集22株核桃单株的坚果样品，在每株树冠的上、中、下及里外层随机抽样1.5 kg，用呢龙网袋包装放于通风处，去青皮、风干备用.依据GB/T 20398-2006标准，在各样品中随机抽取20个样果，进行外壳特征、果形、三径均值、单果质量、种仁饱满度、内种皮颜色、出仁率、取仁难易度及风味等外观品质的测定[5].

单果质量：每个单株随机抽取20个坚果分别用电子天平称其质量并求其均值.三径值：用游标卡尺分别测出20个坚果的纵径、横径、侧径并求出均值，同时计算出三径均值.壳厚：用游标卡尺分别测量20个坚果壳中部的厚度取平均值.仁质量，出仁率：用核桃夹逐个取出20个坚果样品的果仁，用电子天

平称取仁质量，仁质量与果质量之比即出仁率[6].

1.3数据处理

测得数据采用SPSS 18.0软件进行处理和统计分析.

2结果与分析

2.1黔南州核桃单株坚果主要性状品质分析

对筛选出的22株核桃单株的坚果性状进行观察和测定，结合国家核桃坚果质量等级标准(GB/T 20398-2006，表3)对核桃单株的坚果性状进行品质分析，结果表明(表1和2)：仁质量的变异系数最大(23.38%)，三径均值的变异系数最小(7.40%)，各坚果性状的变异系数大小依次为仁质量>壳厚>果质量>出仁率>纵径>横径>侧径>三径均值.从果形上看，平塘02、福泉10号、平塘01、平塘新00号和福泉8号符合GB/T 20398-2006特级标准；从外壳上看，除长顺007、长顺006、平塘新001、平塘02-1、平塘V号和惠水Ⅰ号外，其他核桃单株都符合特级标准；从种仁上看，符合特级标准的单株有9株，分别为平塘IV号、平塘01、瓮安4号、平塘新00号、福泉10号、平塘02、平塘V号、平塘6号、惠水Ⅰ号；从取仁难易上看，符合特级标准的单株有9株，分别为福泉0号、平塘01、瓮安4号、平塘新00号、福泉10号、平塘02、福泉9号、罗甸1号-1、平塘6号.

总体来看，各核桃单株之间的坚果性状差异较大，坚果品质参差不齐，进一步筛选很有必要.

表1　核桃优株坚果性状指标数据统计

表2　核桃优树坚果性状感官指标和物理指标

表3　国家核桃坚果质量等级标准(GB/T 20398-2006)部分指标

本试验中部分指标国标未规定.

2.2核桃优树坚果性状相关分析

核桃单株坚果性状相关分析表明(表4)，核桃单株坚果的横径和纵径、侧径、果质量、仁质量、三径均值呈现出极显著的正相关性(P<0.01)；纵径和侧径呈现出显著的正相关性(P<0.05)，纵径和果质量、仁质量、三径均值呈现出极显著的正相关性(P<0.01)；侧径和果质量、仁质量、三径均值呈现出极显著的正相关性(P<0.01)；果质量和仁质量、三径均值呈现出极显著的正相关性(P<0.01)；壳厚和出仁率呈现出极显著的负相关性(P<0.01)；仁质量和出仁率、三径均值呈现出极显著的正相关性(P<0.01).核桃单株坚果性状之间存在明显的相关性，并相互影响.

2.3核桃单株坚果性状主成分分析

对核桃单株坚果性状的8个主要指标进行主成分分析，结果表明(表5和6)：第一主成分的特征值为4.983，方差贡献率为55.369%，其中三径均值具有较大的因子载荷量，说明其代表的是坚果的大小；第二主成分的特征值为1.820，方差贡献率为20.227%，其中出仁率因子载荷量最大，说明其代表的是坚果的出仁率；第三主成分的特征值为1.036，方差贡献率为11.509%，其中仁质量因子载荷量最大，说明其代表的是坚果的仁质量.前三个特征值的累计方差贡献率为87.104%，因此可以用这3个因子代替8个原始变量，即用这3个因子来反映核桃单株的坚果品质.

表4　核桃单株坚果性状相关性

*表示差异显著(P<0.05)；**表示差异极显著(P<0.01).

表5　总方差分解

表6　因子载荷量

根据主成分的定义，可得到提取的3个主成分与原8项核桃单株坚果性状的标准化数据的线性组合.3个因子的主成分表达式为：

主成分1=0.903X1+0.751X2+0.914X3+0.888X4+0.021X5+0.924X6+0.299X7+0.971X8

主成分2=0.105X1-0.083X2+0.002X3-0.364X4-0.934X5+0.195X6+0.804X7-0.009X8

主成分3=0.128X1+0.127X2+0.087X3+0.118X4-0.153X5+0.751X6-0.447X7+0.134X8

2.4核桃单株坚果性状综合得分排名

由于主成分较多，单一主成分难以对各单株坚果性状的优劣做出客观的判断[8].因此，以表5中3

个主成分的方差贡献率作为权重进行加权求和，建立核桃单株坚果性状的综合评价数学模型：

F=0.553 69×fac1+0.202 27×fac2+0.115 09×fac3

式中：fac1、fac2、fac3为各单株主成分得分值.

22株核桃单株坚果性状各主成分分值及综合得分结果见表7.由于主成分为综合变量且相互独立，所以用主成分值作为选择利用的指标，可较准确地了解各性状的综合表现.表6所列22个核桃单株，根据其坚果3个主成分分值进行综合总评分，并且核桃单株坚果的感官性状和物理性状如果形、果仁、取仁难易、风味和外壳特征等也都必须至少符合GB/T 20398-2006(核桃坚果质量等级)Ⅰ级标准.经过分析和筛选，平塘02、福泉10号、平塘01、平塘新00号是22株核桃单株中坚果品质最为优良的单株，其坚果性状均符合国标中规定的特级标准.

表7　核桃优树坚果性状综合得分排名

3讨论与结论

1)核桃单株坚果性状之间差异较大，坚果性状各指标之间存在明显的相关性，并相互影响.三径均值对核桃单株坚果品质影响最为显著，和核桃单株的其他5个指标都呈现出极显著的正相关关系.这与胡安鸿等[9]的研究结果一致.

2)采用主成分分析法对22株核桃单株坚果的8个性状进行了分析，确定了3个综合指标，即三径均值、出仁率、仁质量.将主成分分析用于核桃优良品种的选择上，能简化选择程序，同时避免了性状间的相关性对选择效果的影响[10].

3)22株核桃单株中平塘02、福泉10号、平塘01、平塘新00号是遗传性状和坚果综合品质最为优良的单株.今后可以以这几株核桃单株为繁殖材料，通过嫁接或组织培养的方式进行推广种植.

参考文献

[1]郗荣庭，张毅萍．中国果树志：核桃卷[M]．北京：中国林业出版社，1996

[2]商平，王玉兰，蔡旭艳，等.核桃壳对水中Fe3+吸附性能的研究[J].甘肃农业大学学报，2011，46(1)：105-109

[3]张东凯，刘济明，徐国瑞，等.不同坡位下罗甸小米核桃枝构件研究[J].浙江农业学报，2011，23(6)：1227-1331

[4]向仕敏，李玉敏，田华林，等.贵州黔南州林地土壤养分分析及资产价值评价[J].山东林业科技，2012，200(3)：16-19

[5]齐静.中国主栽区核桃坚果品质研究[D].保定:河北农业大学，2009

[6]李小琴，彭明俊，段安安，等．基于坚果性状的滇东北地区核桃选优[J].西南林业大学学报，2011，31(6)：17-20

[7]杜洪业，徐程扬，张添咏.阔叶红松林土壤养分空间异质性地统计学分析[J].东北林业大学学报，2013，41(10)：98-102

[8]高焕章，吴楚，姜学知，等.湖北兴山核桃复选优系主要经济性状主成分分析[J]．湖北农学院学报，2001，21(3)：207-211

[9]胡安鸿，董玉芝，李月，等．新疆乌什县核桃优树坚果性状评价[J]．新疆农业科学，2011，48(1)：53-59

[10]杨俊霞，郭宝林，张卫红，等.核桃主要经济性状的主成分分析及优良品种选择的研究[J]．河北农业大学学报，2001，24(4)：39-42

(责任编辑赵晓倩)

Principal component analysis on superior walnut

plants in Qiannan

DU Hong-ye,TIAN Hua-lin,ZHANG Ji,XU Run,WANG Yu-qi

(Research Institute of Forestry Science,Duyun 558000,China)

Abstract：In order to select high yield and excellent walnut plants in Qiannan state,nut samples were collected based on 22 plants,used principal component analysis to analyze main traits of samples.The results showed that there were great differences in nut characters of 22 walnut plants,and a significant correlation was found between the nut traits.The cumulative variance percentage of the 3 criteria included the fruit size,nut weight and kernel rate reached 87.104%,reflected the nut quality of plants.Four plants were finally screened out based on the integrated evaluation of the important values of principal components and variance percentages of plants,the theoretical results were verified with practical indices.It is suggested that the principal component analysis has good application value in the comprehensive selection of walnut plants.

Key words：superior walnut plants;nut traits；correlation analysis；principal component analysis

收稿日期：2014-04-09；修回日期：2014-05-04

基金项目：黔南州科技计划项目“核桃高效栽培技术集成与示范研究”(黔南科合 农字[2012]4号).

通信作者：田华林，男，高级工程师，研究方向为森林培育.E-mail：921166024@qq.com

中图分类号：S 664.1

文献标志码：A

文章编号：1003-4315(2015)01-0110-06

第一作者：杜洪业(1987-)，男，硕士，工程师，研究方向为林木栽培生理生态.E-mail：duhongye7031@126.com