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多指标综合选择野生怒江红山茶优良单株



全 文 :Vol. 36 No. 6
Jun. 2016
第 36卷 第 6期
2016年 6月
中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
Journal of Central South University of Forestry & Technology
收稿日期:2015-06-19
基金项目:云南省德宏州 4个油茶优良无性系的应用推广示范 [(2014)50号 ];国家林业局推广项目
作者简介:叶红莲,硕士研究生 通讯作者:王连春,副教授;E-mail:kaixianlc@126.com
引文格式:叶红莲,王连春 . 多指标综合选择野生怒江红山茶优良单株 [J].中南林业科技大学学报,2016, 36(6): 66-69, 74.
Doi:10.14067/j.cnki.1673-923x.2016.06.013 http: //qks.csuft.edu.cn
怒江红山茶 Camellia saluenensis Stapf,又名
怒江山茶,属山茶科山茶属滇山茶系植物,小乔木
或灌木,分布于云南腾冲县和四川南部 [1]。高 1~
5 m,嫩枝被柔毛,老枝无;叶子呈椭圆至长椭形,
长 3~ 3.5 cm,宽 1~ 2.3 cm。先端渐尖,无毛,
叶背短柔毛;花小,顶生,单生或对生;花直径 4
~ 5 cm,花色鲜艳;花期在每年的 12月至次年 2
月 [2];蒴果圆球形;该植物根系较发达,除耐旱耐
瘠薄以外,花色鲜艳,花朵密集,四季常绿,具有
很高的观赏价值和生态价值,其种子所含油脂可食
用 [3],是腾冲红花油茶的近缘种,靳高中 [4]等人
做过对比分析。刘云等 [5]对怒江红山茶茶籽油与
白花油茶做了理化成分对比分析,结果表明其多不
饱和脂肪酸含量高于白花油茶籽油;相对于白花油
茶,其矿质元素的含量更高,如:铁、钾、硫、磷、
锌等。当下大众对生活品质要求的提高,对健康的
关注度不断加强,那么高产油、高品质的食用油成
为大众一度关注的对象,因此针对高产油量、高油
品质的怒江红山茶的开发利用成为必要。就目前而
言,怒江红山茶还未发现有研究者进行大量栽培,
尚处于野生状态 [6],因此为提高其栽培品质,针对
怒江红山茶的优树选择成为当下急需的工作。
针对普通油茶的选优,均参照国家标准林木
良种审定规范 (GB/T14071- 93)[7]和林业行业标
多指标综合选择野生怒江红山茶优良单株
叶红莲,王连春
(西南林业大学 林学院,云南 昆明 650224)
摘 要:对 2014年云南省红河州建水县复选的 44株候选单株野生怒江红山茶树高、冠幅、经纬度、海拔、土
层厚度、果实鲜重等直接测量指标以及含油率(鲜果、种仁)、出仁率、出籽率等间接测量指标共 26项进行
测量,平均正交旋转变量因子最终确定主成分因子,共选取 6项指标建立回归方程 Y=0.258X1+8.762X2+3.260X3-
0.089X4+0.015X5+0.123X7+2.583,根据多元线性回归方程计算综合评分值,并结合含油率指标,确定优树选择指
标,采用聚类分析,选取了 2#、4#、6#、39#、40#、32#、33#、81#、86#、100#、102#、108#、116#、123#、134#、
140#、174#、177# 各项指标综合评分值比较高的 18株怒江红山茶优良单株,本项研究对云南省油茶良种选育的
工作具有一定的参考价值。
关键词:野生怒江红山茶;单株优树;多指标;综合选择;
中图分类号:S722.5 文献标志码:A 文章编号:1673-923X(2016)06-0066-04
A comprehensive selection superior individual of wild Camellia saluenensis
with multiple indices
YE Hong-lian, WANG Lian-chun
(College of Forestry, Southwest Forestry University, Kunming 650224, Yunnan, China)
Abstract: A preliminary selection for excellent Camellia saluenensis of 44 individuals with indices of their fruit fresh heavy, crown
site, tree high, soil thickness, longitude degrees, elevation, containing oil rate (species ren, and fruit), out seed rate and kernel rate etc 26
indicators at JianshuiYunnan Honghe state in 2014. We analyzed these indices with principal component analysis with the parameters
from characteristics above. We obtained a regression equation as Y=0.258X1+8.762X2+3.260X3-0.089X4+0.015X5+0.123X7-2.583. From the
evaluation from the equation and in addition to the index of oilrate of the tree,we determined 18 individuals (including 2#, 4#, 6#, 39#, 40#,
32#, 33#, 81#, 86#, 100#, 102#, 108#, 116#, 123#, 134#, 140#, 174#, 177#) to be excellent trees with obvious better performance.
Key words: wild of Camellia saluenensis; excellent tree; multiple indices; comprehensive selection
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准油茶 (LY∕ T1730- 2008)第 1部分:优树选
择和优良无性系选育技术规程 [8]中的相关要求进
行,选取的指标仅在经济性状上具有较高的相关
性 [9-10],并不能很好地全面反映出油茶优良单株的
整体性状特征,因此以此标准来选择优良单株存
在一定的局限性。怒江红山茶属小灌木,在怒江
红山茶的优树选择过程中,理应结合其自身特性
并参照普通油茶标准综合分析,最终确定怒江红
山茶的单株优树选优标准。本研究采用的实验材
料来源于云南省建水县复选出的 44株野生怒江红
山茶单株,运用 SPSS软件,对所测定的数据进行
处理,采用多指标主成分分析方法 [11]、多元线性
回归 [12]以及聚类分析法进行分析,最终选择出野
生怒江红山茶的优良单株。
1 研究方法
1.1 调查方法
优良单株的确定是参照普通油茶的典型样株
确定法,即通过现场实地观测 [13-15]。按照生长良好,
结实多,果实大小均匀且无病虫害等初选指标进
行优良单株的选择,并用防水挂牌写上日期和编
号悬挂于树体,作为 2014年候选的优良单株。其
中调查的指标包括:树高、地径、冠幅、土层厚
度、经纬度以及海拔高度、叶面积 [16]等 26个指标,
海拔、经纬度采用 GPS测定,小地名等信息来自
当地群众;通过 1 m深的土壤剖面来确定土壤质
地、土层厚度;树高、冠幅用皮尺测定 [17],怒江
红山茶属小灌木,其地径采用自动读数精确度在
0.02 mm的游标卡尺测定。之后将采取全株果实收
集到塑料袋中,带回实验室称取鲜果重,统计单
株产量。用电子天平(精确度 0.001 g)称取单株
产量,风干以后称取干重、干籽重等相关指标,
种仁含油率采用索式提取法测定。
1.2 数据分析方法
1.2.1 指标的选取及量化
经初选,从 100多株候选单株中共调查复选
单株 44株,其中所有复选单株均以无病虫害为基
础,因此在数据计算时,并没有将其列入主成分
分析中。经过选取的所有候选单株均需要对其进
行上述指标的测定,其中内业选取 7项指标(表
1)测定,在选取的 7项指标因子中,种仁出油率、
鲜果含油率、鲜果出籽率、(鲜、干)出仁率、
果皮重、冠幅单位面积鲜果产量等 7项都与野生
怒江红山茶单株果实产量有关的指标,其值均为
实测或测算值。冠幅单株面积是模拟椭圆面积来
计算得出,其中种仁含油率作为选择优良单株的
硬性指标,需单独分析。对其余剩余 6项指标进
行分析得到(表 2),KMO值大于 0.7,结果显示:
上述分析指标变量可以进行主成分分析。
表 1 指标变量
Table 1 Indices of the variations
指标因子 变量
冠幅单位面积鲜果产量 /(kg·m-2) X1
果皮重 /kg X2
鲜出籽率 /% X3
干出籽率 /% X4
干出仁率 /% X5
种仁含油率 /% X6
鲜果含油率 /% X7
表 2 KMO和Bartlett检验
Table 2 KMO and Bartlett tests
Kaiser-Meyer-Olkin
取样适切性量数
Bartlett球形检验
近似卡方分配值 自由度 显著性 P值
0.722 1 080 15 0.000
1.2.2 统计分析方法
本项研究在参考普通油茶品种选择优树标准
的基础上,考虑其品种本身特性,是利用在云南
省建水县经过初选再调查的 44株候选单株,用内
业选出的 7个指标因子进行主成分分析及相关分
析,来找到与优良单株选择关系最为紧密的因子,
进行多指标进行综合评定。其中综合评分值的确
定要结合回归分析,建立回归方程进行相应计算,
运用聚类分析对种仁含油率的实际观测值进行对
比分析 [18-19],验证怒江红山茶单株选优方法的科
学性,统计分析均采用 SPSS22.0软件完成。
2 结果与分析
2.1 确定主成分因子及特征值分析
在候选单株测定指标中,其数量高达 26项,
能够很好的反映出候选单株的优良性状。在研究中
进一步确定与单株优良性状关系最为紧密的 7个指
标因子,利用主成分分析方法进行分析确定,分析
其特征值在 1.0以上并得出结论:可划分主成分 3
个。从表 3和表 4得知,第 1主成分以鲜果含油率、
干出仁率 2项指标变量为主,包含的信息量最大,
占总的信息量 35.826%;鲜出籽率指标变量主要对
叶红莲,等:多指标综合选择野生怒江红山茶优良单株68 第 6期
第 2主成分起作用,达总信息量的 28.999%,在主
成分 3中,以冠幅单位面积鲜果量变量为主,达到
总信息量的 17.244%。3个主成分,其累计贡献率达
82.069%,能够基本反映出所有调查性状的总体信息。
FACl-l、FAC2-1、FAC3-1为系统得出的 3个主
成分得分值,将得分值 F(N)乘以各主成分的贡献
率 V(N),再相加,除以 3个主成分总的累计贡献率,
便可得出每株野生怒江红山茶单株评分值。设评分
值 Y(N),有:Y=ΣF(N)*V(N)/0.820 69。
表 3 初始特征值及贡献率
Table 3 Initial eigenvalues and their contributing rate
主成分 特征值 贡献率 /% 累计贡献率 /%
1 2.150 35.826 35.826
2 1.740 28.999 64.825
3 1.035 17.244 82.069
表 4 主成分载荷表
Table 4 Loading table of principal components
1 2 3
Zscore(冠幅单位面积鲜果量 kg/m2) -0.200 -0.020 0.935
Zscore(干出籽率 %) 0.424 -0.798 -0.082
Zscore(鲜出籽率 %) 0.195 0.717 -0.282
Zscore(干出仁率 %) 0.732 0.592 0.186
Zscore(鲜果含油率 %) 0.926 0.106 0.193
Zscore(果皮重 kg) -0.706 0.476 0.052
分析成分矩阵,并提取出 3个主成分,即
F1、F2和 F3,分析发现鲜果含油率、干出仁率 2
项指标对主成分 1起主要作用,主成分 2中,鲜
出籽率占主导作用,主成分 3中,以冠幅单位面
积鲜果量为主。根据公式:
U1=a1/sqr(特征根)。
式中 U1指特征向量,a1指主成分 1,同理根据
a2、a3(主成分 2,主成分 3)便可得出特征向
量 U2和 U3,其中特征根 3个,分别为:2.150、
1.740、1.035。将特征根乘以标准化以后的数据,
即可得出主成分的表达式:
F1=-0.200*Z冠幅单位面积鲜果量 +0.424*Z
干出籽率 +0.195*Z鲜出籽率 +0.732*Z干出仁率
+0.926*Z鲜果含油率 -0.706*Z果皮重;
F2=-0.020*Z冠幅单位面积鲜果量 -0.798*Z
干出籽率 +0.717*Z鲜出籽率 +0.592*Z干出仁率
+0.106*Z鲜果含油率 +0.476*Z果皮重;
F3=0.935*Z 冠幅单位面积鲜果量 -0.082*Z
干出籽率 -0.282*Z鲜出籽率 +0.186*Z干出仁率
+0.193*Z鲜果含油率 +0.052*Z果皮重。
2.2 回归模型的建立
在复选的过程中,单株综合评分是选择优良
单株非常重要的一个标准,针对 44株候选单株,
利用主成分得分值与怒江红山茶候选单株各项指
标因子两项数据进行回归分析,并以此建立回归
模型,最终将数据带入回归模型得出得分。根据
表 5和表 6可以看出,得到的相关系数为 0.999,
显著性检验F值为 6.18,Sig.=0.000说明因变量(主
成分分析得出的总评分值)与自变量(6项筛选的
指标变量)之间存在高度显著的线性关系。
通过表 7中的显著性概率研究变量间的关系,
由于显著性概率 Sig.=0.000,表明主成分分析得出
的总评分值(因变量)与各个主成分(各个自变量)
呈现显著的线性关系;利用非标准化系数的数值
进行相应的研究,确定综合得分值 Y与各项项指
标变量的关系。本研究选用以下几大指标并利用
相应回归方程对 Y进行确定,冠幅单位面积鲜果
产量(X1)、果皮重(X2)、鲜出籽率 (X3)、干出
籽率(X4)、干出仁率(X5)、鲜果含油率(X7):
Y=0.258X1+8.762X2+3.260X3-0.089X4+0.015X5
+0.123X7+2.583
表 5 模型概述
Table 5 Models in brief
模型 相关系数 确定系数 校正系数 标准误估计
1 0.999a 0.998 0.998 0.000 44
表 6 方差分析
Table 6 ANOVA analysis
模型 平方和 自由度 均方 F值 P值
回归 56.461 6 9.410 4.97 0.000a
残差 0.050 37 0.001
总计 56.461 43
表 7 回归系数
Table 7 Regression coefficients
模型
非标准化系数 标准系数
T值 P值
系数 α 误差 系数 β
常量 -2.583 0.068 -377.840 0.000
冠幅单位面
积鲜果产量 0.258 0.047 0.289 543.729 0.000
果皮重 8.762 0.000 0.134 195.845 0.000
鲜出籽率 3.260 0.068 0.286 475.700 0.000
干出籽率 -0.089 0.026 -0.351 -393.311 0.000
干出仁率 0.015 0.040 0.480 369.881 0.000
鲜果含油率 0.123 0.058 0.276 212.308 0.000
69第 36卷 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
2.3 划分优树等级及选优标准确定
在选择优良单株的过程中,把种仁含油率作
为一个重要的选择指标,并结合所得的综合评分
值进行最终优良单株的确定,综合评分的大小代
表着候选单株的优良性 [20]。选择过程中,主要采
用 SPSS软件来计算相关数据和层次聚类分析,以
此来确定最终的综合评分范围。通过分析发现,
44株野生怒江红山茶的最后评分值共分为 3级,
分别定为 I级、II级、III级,将 I级和 II级暂时
定为下一步待选优株(见表 8)[20]。在油茶(LY/
T1730- 2008)优树选择和优良无性系选育技
术规程当中,规定其优株的种仁含油率必须大于
42%[7]。那么,在野生怒江红山茶的优良单株选择
过程中,参考普通油茶的选优标准并结合怒江红
山茶本身特性,得出如果候选单株综合评分值分
级为 I级或 II级,其中以种仁含油率为标准,达
到 50%就可以划为优树行列;而综合评分值若分
为 III级,优株的种仁含油率达到 55%才可以列为
优株,采用以上选优标准,最终可确定各项指标
均优良的单株共 18株。
表 8 综合评分等级
Table 8 Levels from the comprehensive evaluation
综合得分值范围 ≥ 26.52 18.03~ 26.52 < 18.03
等级 I 级 II级 III级
株数 /株 8 10 26
2.4 优树选择结果
根据上述选择优树标准,最终从候选单株
中筛选出了 18株优良单株,分别为:2#、4#、
6#、39#、40#、32#、33#、81#、86#、100#、102#、
108#、116#、123#、134#、140#、174#、177#(见表 9),
其入选率达 40.9%。
表 9 被选优株的综合评价值及含油率
Table 9 Comprehensive evaluations of selected individual
trees and their oil rate
优株号 评分值 含油率 /% 优株号 评分值 含油率 /%
39# 14.74 65.99 116# 25.26 60.58
40# 12.28 55.78 123# 18.08 55.55
32# 23.01 65.73 134# 18.94 55.93
33# 22.32 56.86 140# 23.76 58.87
81# 19.64 59.80 174# 26.53 60.64
86# 24.51 56.91 177# 14.51 58.12
100# 21.49 58.87 2# 21.57 60.46
102# 27.82 55.56 4# 23.03 60.88
108# 16.49 57.97 6# 18.32 56.58
3 结论与分析
3.1 结 论
(1)通过主成分分析,从成分矩阵中得出鲜
果含油率、干出仁率 2项指标对主成分 1起主要
作用,鲜出籽率主要对主成分 2起作用,在主成
分 3中,以冠幅单位面积鲜果量为主。
(2)参照普通油茶选优标准,并结合野生怒
江红山茶本身特性,得出结论:野生怒江红山茶
的优良单株选择其候选单株所得到的综合评分若
分级为 I级或 II级,种仁含油率达到 50%便可以
划为优树行列;而综合评分值若分为 III级,优株
的种仁含油率达到 55%才可以列为优株。
(3)通过层次聚类分析,采取综合评分,最
终从 44株候选单株中筛选出 18株优树,分别为:
2#、4#、6#、39#、40#、32#、33#、81#、86#、100#、
102#、108#、116#、123#、134#、140#、174#、
177#。
3.2 讨论与分析
野生怒江红山茶优良单株的选择,主要是为
云南省油茶良种选育工作提供种质资源。其中将因
子分析的主成分分析方法作为本研究的主要研究方
法,首先收集怒江红山茶候选单株多项性状指标的
数据,其次运用平均正交旋转法将各性状指标间的
相关关系切断,之后再运用主成分分析法,使得各
个性状指标进行主成分多指标综合评价,以此来达
到提高怒江红山茶优树选择的效果的目的。
通过多指标进行综合分析、评价,以综合得
分的方式,最终选出各项指标均优良的 18株优树。
然而因外部因素的复杂性,在选择优树过程中考
虑并不全面,因此在某种程度上存在一定的局限
性。若能在选择优树的过程中综合考虑其抗逆性
和油茶油品质,并利用 3~ 4 a连续的相关性指标,
将当地的立地条件结合起来进行综合分析,最后
得到的结果应该会更加科学与合理。
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[本文编校:吴 彬 ]
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