全 文 ：聚类分析法在我国植胶区胶树
营养状况分析上的应用’
华南热带作物研究院 、 学院计算中心 邱健德
华南热带作物研 究院橡胶栽培研 究所 陆行正
摘 要
根据广东 、广西 、福建 、 云南植胶区胶树叶片N , P , K , C a , M g 的含量 , 应用聚类分析法及
目前国内正在推广的计算机软件一一 S P S S / P C , 可划分出这些植胶区胶树叶片中上述养分含 量
的类型区 , 并据以分析这些植胶区中胶树缺乏相关元素病的高发区和不发区 , 这对我国橡胶生产
具有洲定的指导意义。
气 聚类分析法简介
此外还要确定样品租 似 程 度 指 标 ,
通常表示样品相似程度的 指 标 主 要 有 三
种 : 一 r
1
。 欧氏距离 ( 距离系数 )
第 k与五两个对象的欧氏距离为
( X k x一 X h i )
P艺矛了`
i = 1
欧氏距离越小 , 意味着越相似 。
2
。 夹角余弦 ( 相似系数 )
第 k与 h两个对象的夹角余弦为
P
’ 艺 X : ; X 、 王
i = 1
e o s o k h 二一一X一P艺=一X一P艺二户2.1
聚类分析 ( C l u s t e r a n a l y s i s ) 是 多 元
数据的分类方法 。 在聚类分析法创立之前 ,
分类主要靠经验和专业知识 , 但随着科学技
术的发展 , 分类变得越来越细 , 接触面也愈
来愈广泛 , 以致光凭绎验与专业知识很难作
出确切的分类 , 唯有借助数学方法 , 才能作
出精确实用的分类。 . 聚类分析就是这种数学
方法的一种 。
应用聚类分析祛进行分类是根据 各个分
析对象的样品的相似程度 , 将 “ 性质相近 ”
者聚为一类 。 仁
进行聚类分析时护 应确定数据矩阵 。 以
几个观察对象 P个项目为例 , n个对象的 P个
项 目的数据矩阵记为 夹角余弦值越 大 , 意 味 着 越 根
X 1
x
X
一 2 … X ; ,
X :
i
X
: 2
·
:
·
X :
p
X
。 1
似 。zlJ、seJ、
一X
` 、 口 1 2 、 . 2 “ 口 p
. . . . 曰 . . . . . . 州 . . 二 匕 . . . .
3
. 相关系数 ·
第 K与第h个对象的线性相关系数为
* 本文承林德光教授提出宝贵意见 , 谨此致谢 。
P _ 一卫 ( X k ;一 X k ) ( X 、 ;一 X h )
i 之 1
r k ` “ 牙了
P _艺 ( X k ;一 X k ) 2
i 二 1
P _艺 ( X 、 ;一 X 、 ) “
= 1
相关系数越大 , 意味着越相似 。
聚类分析的计算基础是由几个观测对象 ( 本
例即地区 ) 两两之间的相似系数 ( 或相关系
数等 ) 所构成的矩阵 , 记为
f
. 〕
} S
: , .
!
s = } S
: , 5 3 2 . }
} S
; ; S 、 2 5 、 。 , : {
}
· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · … … !
( S
。 , S
。 2 5
。 。 S : 、 … S n , : 一 ; 辛 J
具体计算时 , 可应用计算机处理数据 。
将数据输入计算机首先计算出上述的矩阵 ,
然后在矩阵中寻找相似程度最好的 s k 、 (在距
离类相似度量中S * 卜即相似系数最小者 , 在相
关类相像度量中s k 、 即相关系数最大者 ) , 将
这两类合并 , 这样原来的几类则变成 为 n一
l 类 ; 然后 , 继续寻找相似程度次好的类再
合并 , 这样就得n一 2 类 , … … 如此下去 ,
在进行了 n 一 l 次合并后 , 所有观测对 象 都
聚合成一类了 。 当然 , 后面某些聚合的类的
相似程度都要比前面聚合的类差 。 因此 , 女口
果指定一个相似程度的临界水平 , 并规定相
似程度比它差的类不再聚合 , 那么在此水平
上便可能得到若干类 。
二 、 聚类分析法在稼胶树叶片 N ,
P
,
K
,
C a , M g含量类型区划分 上 的
应用
测出的广东 、 广西 、 福建 、 云南四省区
植胶区胶树营养状况的结果如表 1 。
进行分析时 , 先将计算机软件 s P s S / P c
( S 之a ti s t i e a l p 吕 e l ; a g e f o r t l: e S o e i a l S e i e n e e
社会科学统计软件包 , 19 8 5年由国际粮农组
织引进 ) 拷入 I B M / P C系列电子计算机的 硬
盘上 ,然后用键盘输入表 1 的数据 , 建立一个
数据文件 , 再调用 s P S S / P C立程序 , 继而
著
表 1
… 地二
一卜一~ -二二丁二…瓜一
}
`兰兰甲理_ 卜 , }
} 得 陌 示就p …… 才每南西可 …
I 梅 甫中邵 }
{ 海南拐汤 }
{ 量贾甲璧 {
} 号 曰 二哄神 一
{ 粤 东南邵 一
{ 粤东北部 …
, 」广西滨海地区 {… 仁亚东南部 一
} 翌汗 …
) 棍足 {…云南西双版纳 {
{ 云南河口 …
! 云南临沧 …
广东 、 广西 、 福建 、 云南植胶区胶树营养状况
叶片养分含量 ( % )
N
/
P K C a M g
采 一洋
地点
3
。
5 6
2
。
5 0
3
。
3 7
2
。
0 3
2
。
7 4
2
.
7 3
3
。
0 9
2
。
7 3
3
。
0 9
2
。
9 3
2
。
6 4
2
。
8 6
3
。
0 7
3
。
5 5
3
。 续g
2
。
7 3
0
。
19 7
O
。
14 6
0
。
2 0
0
。
19 5
0
。
15 5
0
。
2 3 2
0
.
18 3
0
。
1 6 3
0
。
15 9
0
.
16 0
0
。
15 6
0
。
14 9
0
。
14 9
0
。
2选3
0
。
2 8 3
0
。
2 8 9
0
。
9 64
0
。
9 2
1
。
0 6
0
。
9 4 2
1
。
21
0
。
9 6
1
。
2 6
1
。
4 3
1
。
10
1
。
3 8
1
。
0 0
1
。
36
0
。
7 2
1
。
0 1
0
。
9 5 6
0
。
9 5
0
。
9 9
1
。
3 1
0
。
9 3 2
1
。
3 7 4
0
。
6 3 7
1
。
2 7
C
。
6 8 3
O
。
7 3 2
0
。
8 19
C
。
8 4
0
.
8 0
1
。
32
0
。
3 0
0
。
3 4
0
。
3 5 8
O
。
3 2 4
0
。
4 5 6
0
.
4 5
0
.
2 2
0
。
3 3 5
0
。
2 14
0
。
3 6
0
。
2 12
0
。
2 7 7
0
。
16 0
0
。
4 3 9
0
。
3 15
0
o
Z RZ
畅好场
南平场
龙江场
加钗场
红明场
幸福场
黎明场
红湖场
册岭场
滨海场
大伦场
建设场
安厚场
景洪场
河口场
动定分场
n0o以,JR甘`任八匕通ó
.…刁.一J.占门二上124356798
10321456
注 : 本表摘 自 《 热带作物研究 》 1 0 8 5年第 2 期 。
调用 “ 用欧氏跄禽平方作相似尺度 , 用最长
距禽法作语东聚类分析的子程序” , 并联接
已建立的数据文件 , 进行计算。 计算过程 ,
聚类步骤 地区代号
计算机终端屏幕及打印机便输 “ 欧氏距离平
方相似性距离系数矩阵 , 然后输出如下聚类
步骤 :
地区代号 矩离系数
。
01 9 5 2 5
。
0 2 2 5 6 6
。
0 5 6 4 8 4
。
0 5 6 7 4 9
。
0 9 8 4 3 7
。
11 0 13 7
。
1 5 0 3 6 6
。
16 2 7 4 5
。
18 7 2 13
。
19 8 3 5 4
。
2 5 6 2 4 6
。
4 4 6 4 5 8
。
5 9 7 3 4 0
。
6 7 0 7 6 8
1
。
5 9 2 3 4 1
1380429366
-拓5747 2641172542
34657,102拐4拓
继而输出聚合过程示意图 :
地区代号 1
0 e 6 5 1 2 4 6 2 5 9 8 7 3 4 1
+ X笼义又欠欠X ( 又又兀 X又 X又 X X X 又X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X
十X X X X X X又 X X X X X X X X X X X X X X X X X X
`斗 X X X X XX X X X X
十 X X X大X X X X X X
十 X X X XX X X X X X
+ X盆X又X火X X X x
+ X X X X X文X X父 X
十 X X X X X X X X X X
,山2姗口
左ō5
X
十 X X X X义X大 ` ’
十 X
~ 呼止
+ X X X X X X X
-
十 X x x x x本”
+ X X X X X琴翼 ,
+ X
+ X
X X X X
X ②X
X X X X X X X X X X X X X
X X X X X X X X X X X X X
X X X X X X X X X X X
X X X X X X X X X X X
X X X X X X X X X
X X X X X X X
X X X X X X X
X X X X X X X
X X X X X X X
X X X X X X X
X X X X X
笨 . X X X X
苯 X X X X
Rù789内甘,二勺自n。月性5
JI,1lJ.占嘴人
图 1 舞 合 过 程 示
X X X X X X X X X X X X X X X X X X X
X X X X X X X X X X X X X X X X X X X
X X X X X X X X X X X X X X X X X
X X X X X X X X X X
·
X X X X X X X
X X X X X X X X X X X X X X X
X X X X X X X X X X X X X X X
X X X X X X X X X X X X X X X
X X X X X X X X X X X X X X X
X X X X X X X X X X X X X
X X X X X X X X X X X
X X X X X X X X X
X X X X X X X X X
X X X X X X X X X
X X X X X X X X X
①
意 图
2 6
由图 1①可看出第 7 号地区和第募3号地 -
区首先合并为一类 , 由图 1匆可看出第 8号
地区和第 6 号地区跟着又合并为一类 , 如此
类推 , 最后分为明显的四大类。
最后计算机终端及屏幕输出聚类的结果
一一树型图 :
_ _ 一 ,-一 , 一十
r、卜, JJ娜ù
-,.·l,卜护·I。,I:1+
+l,:
·! ,|l(!11;
·,11。+
N 良好 ) 亡 N
+:+I
为州
一一
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K (中) 叫
M吕 (缺户下〕
+·!;
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-叹·lI奋+电 I
ca `中下)} 、 州
+,1.、
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从习(中下) 物`富 ,
+
一
+
} }
}金·十牛 t+:、
-宁·、14,丫,
+·
r.L犷t万r.llI`
l
L25加巧1050
地区代号 7 13 9 巧 1 14 3 6 8 10 5 2 16 4 t2 11
广东西南福建西南(设à海南部中云ù用临海 沧南东ǎ平à海南北部广西滨海地区粤东南部粤西南部.南海西部(龙江è云南西双版纳海南部ǎ畅好à云南河口粤东北部福建ǎ安厚à粤北西部
图 2
由图 2 可以看出 :
聚 类 树
1
. 粤西北部、 福建安厚场 、 粤东北部 、
云南河 口 、 海南南部畅好场 、 云南西双版纳 、
不发区 高发区
,护 型 图
海南西部龙江场等地区胶树N 素营养较好 ,
叶片中N 的含量均在 3 . 0 % 以上 , 粤西南部 、
粤东南部 、 广西滨海地区 、 海南北部 、 海南
2 7
东南部 ( 南平场 ) 、 云南临沧 、 海南中部 、
福建西南建设场 、 广西东南部等地区胶树 N
素营养较低 , 叶片含氮量均在 3 . 0 %以下 。
2
。 粤西南部 、 粤东南部 、 广西滨海地
区 、 海南北部植胶区为高M g缺K区 , 胶树一
般不发生缺镁黄叶病 。 实际测得这些地区胶
树的缺镁黄叶病发生率也均为零 。
3
。 海南东南部 、云南临沧 、 海南中部 、
福建西南建设场 、 广西东南等植胶区 , . 胶树
中 K的含量中等 , 但一般缺M g , 故廷尽地区为
缺镁黄叶病的高发区 。 实际测得这些地区胶
树的缺镁黄叶病发生率依次为 78 . 8% , 2典 ,
4 7
.
7%
, 4
.
8 %
, 7 1
.
6 ;百。
4
. 海南西部 、 海南南部杨好场 、 云南西
双版纳等植胶区 K的含量丰富 , M 吕的含量除
西双版纳地区特高外 , 一般适中 。 所以除西
双版纳的胶树不发生缺镁黄叶病外 , 海南西
部 、 南部的胶树将会发生缺镁黄叶病 。 ·
5
. 粤西北部 、 福建安厚 场 、 粤 东北
部 、 云南河口 等地区 , 胶树中K 的 含 量 中
等 , M g 的含量除云南河口撇区 为 中等外 .
一般偏低 。 因此除云南河 口地区外 , 上述的
其余地区的胶树均易发生缺镁黄叶病 。
三 、 讨论与建议
1
。 本文仅对 16 个地区 , 每地区考虑 N ,
P , K , aC
,
M g五个项 目进行聚类分析 , 因
而对因子的考察尚不够全面 。 若在四省区中
增设更多一些有代表性的地区 , 每地区再增
加一些有意义的观测项 目 , 如此进行分析 ,
将可得到一张更全面 、 精确的四省区橡胶树
营养状况类型图 , 从而知得那些地区橡胶树
营养最为良好 , 那些地区的胶树缺乏何种元
素 、 生 一民不 良等 , 这对指导生产将更有参考
价值 。
2
. 本文所进行的聚类分析 , 划分类型
时对各地区的各个项 目是一视同仁的 , 实际
上 , 各个项 目对胶树的生长的影啊应该是有
轻重之分的 。 因此在今后作聚类分析中 , 应
考虑到各个项 目对胶树生 长 的 权 数 来 进
行 。
观察橡塑共混体系
两相形态的几项电子显微技术
华南热带作物科学研究 院测试 中心 毛业 定 兴
摘 要
本文报导应用电子显微镜观察橡塑共混体系微相分离结构形态的几项实用技术 , 即溶浓 成膜
技术 、 0 5 0 ` ( 四氧化俄 ) 深度染色技术 、 冷冻超薄切片技术 、 冷冻断裂技术和化学刻蚀技术 , 并
对这些技术的应用范围进行了讨论。
测定橡塑共混物空 间结构最好的方法是
x 射线结构分析法 。 但样品必须具有周期性
的结构 , 即需将样品形成晶体 。 而掌握晶体
* 江俊 、 陈雪华参加本试验工作。
形成的条件是相当困难的 , 因此 X 衍射技术
有一定局限性 。 最好的是将电子显微技术与
X 衍射技术等方法配合使用 。 电镜方法比较