攀枝花9个核桃优良单株主要经济性状的主成分分析及良种筛选

李 恒，唐 平，刀丽平，张春花，沈 杰

(攀枝花市农林科学研究院，四川攀枝花 617000)

核桃是一种综合开发利用价值很高的木本油料类经济林树种，自2007年开始，核桃产业在攀枝花市得到了迅速的发展。目前，全市已发展核桃基地面积超过2.4万hm2。为了更好地解决制约我市核桃发展的“瓶颈”问题——“良种”，项目组成员针对我市现有的核桃品种展开了广泛深入地调查，依据国家标准(GB7907-87)习学良等［1］采用的人为加权打分的方法进行品种性状指标的比较等方法，通过初选、复选和决选，决选出9个优良单株。目前，由于主成分分析法在动、植物种质资源多态性分析和育种的性状选择方面的广泛运用，在核桃选育方面，肖良俊［2］等应用主成分分析法，对滇东北的核桃优良单株主要经济进行主成分分析，得出3径平均值、坚果重和单位面积(m2)树冠投影产仁3个主成分，代表了核桃经济性状92.617%的信息，且是综合的独立的指标。利用主成分分析法对我市决选出的9个优良单株坚果品质的8个主要经济指标进行主成分分析，依据多个主成分组成的综合指数以及坚果主要经济性状评分表来评价核桃优株，以期为核桃良种选择利用提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验区基本情况

攀枝花市位于四川西南边陲，境内最高点为西北部盐边县境内的百灵山穿洞子，海拔4 195.5 m;最低点是东南部仁和区平地镇的师庄，海拔937 m。攀枝花市气候独特，，具有夏季长、温度日变化大，四季不分明，降雨少而集中，日照多，太阳辐射强，气候垂直差异显著等特征。海拔1 600 m～2 300 m范围区域，核桃种植面积大。该区域年气温昼夜变化大而年变化小，年平均气温16.6℃，1月平均气温12.8℃，7月平均气温 26.1℃。年均日照时数2 748.9 h，无霜期约300 d，年均降雨量890 mm。土壤类型主要为山地红壤。

1.2 供试材料来源

2008年以来，攀枝花市农林科学研究院依据国家标准(GB7907-87)和习学良等［2］采用的人为加权打分的方法进行品种性状指标的比较等方法，通过初选、复选和决选，决选出9个优良单株，基本情况见表1。

表1 攀枝花市决选出的9个优良单株的基本情况

1.3 测定方法

每个单株随机取10个鲜果，自然风干后，测量以下各项指标:(1)3径平均(X1):用游标卡尺分别测出10个坚果的横、纵、棱径，将3径值进行算术平均，得出3径平均值;(2)坚果重(X2):用精度为0.01g的电子天平称量风干后的坚果重量，计算平均值;(3)壳厚(X3):用游标卡尺测量坚果中部的果壳厚度，计算平均值;(4)种仁重(X4)、出仁率(X5):将坚果取仁后，用电子天平称量种仁重量，种仁重与坚果重之比，为出仁率，计算平均值;(5)粗脂肪(X6)、蛋白质(X7):随机取30个～40个自然风干后的干果，送至四川省林业科学研究院林产品加工利用研究设计所进行分析检测，分析方法按国家标准GB/T14488.1-93进行;(6)核桃树冠单位投影面积产仁量(X8):用连续3 a的核桃产仁量与单位树冠投影面积(m2)之比求出树冠单位投影面积产仁量。

1.4 数据计算与分析

应用SPSS软件中的主成分分析程序［3］。由样本相关矩阵出发，对原始数据进行标准化处理，计算性状相关矩阵的特征根和特征向量，并根据性状特征根和原变量数，计算各个主成分的贡献率和方差贡献率，以累积方差贡献率确定主成分个数和建立主成分方程［4］。由此确定我市核桃选种的重要性状指标，计算各样本的重要主成分值，进而对供试样本进行比较，最终选择出综合性状优良的单株。

2 结果与分析

2.1 函数的建立与分析

9个核桃优株的主要经济性状见表2。在主成分分析中，方差代表了性状在主成分向上的分散程度。方差越大，主成分在样本数据分析中所起的作用越大。样本相关矩阵的特征根计算的性状方差贡献北和累计方差贡献率见表3。由表3可知，前两个主成的累积方差贡献率为82.751%，表明前两个主成分已经代表了全部性状的82.751%的综合信息，因此，选出前两个主成分为我市核桃优良单株综合性状的重要主成分。

表2 攀枝花市几个核桃优株的主要经济性状

表3 攀枝花市几个主要核桃品系的经济性状主成分的方差贡献率和累积方差贡献率

因为主成分是原性状的线性组合函数，根据计算样本相关矩阵的特征向量，从表3可以得出主成分的函数式为:

由表4可以看出，在第一主成分Y1中，坚果重X2的系数最大，为0.916，其次为3径平均X1，这两个因子与核桃果实大小密切相关，表明第一主成分主要反映的是坚果核桃果实大小的综合指标;第二主成分Y2中，单位投影面积出仁量的系数最大，为0.916，其次为出仁率X5，表明第二主成分主要说明的是单位面积出仁量大小的综合指标。由此可见，由主成分的方差贡献率和主成分(Y1-Y2)与原性状(X1-X8)的相关矩阵的特征向量进一步表明，我市核桃主要品系经济性状间的主要差异为坚果重，其次为单位投影面积出仁量。坚果重和3径大小代表果实大小，单位面积树冠产仁量和出仁率代表产量。

表4 几个主要核桃品系经济性状相关阵的特征向量

2.2 优良单株排序

主成分的生物学内涵表明，上述两个主成分已较好地综合了核桃优株的主要性状特征，其代表性达到了82.751%。由于主成分较多，单一主成分难以对各优株综合利用性状作出客观判断。因此，对表4中两个主成分的方差贡献率作为权重进行加权求和，建立优株坚果性状的综合评价数学模型:F=0.6347×fac1+0.3653×fac2;其中，fac1、fac2为各优株主成分得分值。

从表5可以看出，根据对9个单株的两个主成分分值进行综合排序，依次排序结果为:啊喇6号、啊喇3号、攀核1号、啊喇2号、啊喇5号、南厂1号、柳溪1号、啊喇7号、啊喇1号。

表5 各优良单株主成分分值及排序表

2.3 优良单株坚果品质分析

为了对核桃坚果的营养品质进行综合评价，对单果仁重、壳厚度、出仁率等数量的测定结果进行分级量化处理，形成了坚果品质评分表(表6)，使选择对象的坚果品质用累计积分方式进行表达。检验时，将核桃果样铺放在洁净的平面上，目测法观察果壳的色泽和洁净度。砸开取仁，内褶壁不发达，能取整仁或半仁的为取仁容易;内褶壁较发达，能取1/4仁的为较难;根据内种皮颜色深浅，确定仁色;种仁肥厚，沟洼浅的为饱满，种仁充实，但不肥厚，沟洼较深的为较饱满。品尝种仁，鉴别香味和涩味，涩味感觉明显但程度较轻的为稍涩。

根据表6的划分标准，对主分成分析中得分前三的候选优树各指标进行对应评分，将各项得分累加得出不同优树的坚果品质评分。结果见表7所示。

从表7可以看出，通过对复选优树各指标逐一分析评价，攀核1号的各项指标得分84分，高于主成分分析中排列1、2的啊喇6号(67分)和啊喇3号(64分)，因此，将攀核1号作为此次评选的最佳核桃品种进行良种申报。

表6 核桃坚果品质的评分标准

表7 核桃优树坚果品质综合评价结果

3 结论与讨论

以在攀枝花市范围内决选的9株优良单株核桃的8个主要经济性状为试材，通过主成分分析得到它们的两个重要主成分即为坚果重和单位投影面积产仁量。这两个主成分代表了核桃经济性状的82.751%信息，是综合的相互独立的指标。主成分分析未考虑核桃的质量性状(口感、仁色、取仁难易等)和单株的适应性与抗逆性等特殊性状，但对核桃经济性状的选择比权重打分更为方便，具有一定科学性和准确性。

应用主成分值，对9个供试样本的综合性状进行排序分析，其结果与供试样本在实际生产中的表现相符，表明用主成分值选种在攀枝花市核桃良种选育和发展生产中有一定的应用价值。在应用中，对调查指标经标准化处理后，计算品种的重要主成分值，即可根据选种目标，综合评判品种的生产性能。

在北方核桃品种选育过程中，往往追求坚果个大、出仁率高、单位面积产仁量高，但在南方核桃主栽区，存在着单果重较低，但具备其它特殊性状如产量高、抗逆性强、耐贮运或具有特殊香味等的单株，如简单通过主成分分析，则不能入选优良单株，但在生产中应对这部分加以关注，充分利用其特殊性状，为核桃种质资源的保存和发展提供新的渠道。

［1］习学良，范志远，邹伟烈，等.10个美国山核桃品种的引种研究初报［J］.浙江林学院学报，2006，23(4):382～387.

［2］肖良俊，宁德鲁，等.滇东北核桃优良单株主要经济性状的主成分分析［J］.西北林学院学报2013，28(2):79～82.

［3］郝黎仁，樊元，等.SPSS实用统计分析［M］.北京:中国水利水电出版社，2002:14～121.

［4］裴鑫德.多元统计分析及其应用［M］.北京:北京农业大学出版社，1991:196～247.