全 文 ：收稿日期:2011-04-14
基金项目:福建省科技厅重点项目(2008N0081)。
作者简介:卓春宣(1964 -),男 ,高级农艺师。研究方向:果树生产技术及推广。
用主成分分析法选择金柑果实品质的评价因素
卓春宣 1 , 陈登云 2
(1.福建省尤溪县管前镇农业服务中心;2.福建省尤溪县农业局 ,福建 尤溪 365116)
摘要:用主成分分析法分析了 28份金柑果实样品品质构成的 10个指标因子。结果表明 , 前 6个主成分反映了果实品质
94.02%的信息 , 根据 6个主成分对 10个品质因子的特征向量进行系统聚类分析 , 得到 6个指标类别 ,在此基础上依主成分
特征向量(权重系数)大小选择可溶性固形物 、单果重 、种子数 、着色度 、维生素 C、可滴定酸共 6个指标为金柑果实品质的
评价因素。
关键词:金柑;品质评价;主成分分析;系统聚类分析
中图分类号:S666 文献标识码:A 文章编号:1673-0925(2011)02-0132-04
EvaluationfactorsofKumquatqualitydeterminedbytheprincipalcomponentanalysis
ZHUOChun-xuan1 , CHENDeng-yun2
(1.GuanqianTownAgriculturalServiceCenterinYouxiCounty;
2.YouxiCountyAgricultureBureau, Youxi, Fujian365116, China)
Abstract:Inordertosimplifytheevaluationfactorsofkumquatscientifically, 10 indexfactorswhichwerecomprisedof28 kumquat
samplesfromYouxiproductionregionwereanalyzed.Theresultsshowedthatthefirst6 principalconstituentsreflected94.02% in-
formationoffruitquality.Sixindicatorcategorieswereobtainedbyhierarchicalclusteranalyzingthecharacteristicvectorof10quali-
tyfactorsrelatedwith6principalcomponents.Basedontheeigenvectorofmaincomponent, solublesolids, singlefruitweight, seed
number, coloration, contentofVcandtitrableaciditywerechoseastheevaluationfactorsoffruitquality.
Keywords:kumquat;appraisalofquality;principalcomponentanalysis;hierarchicalclusteranalysis
金柑(FortunelacrasifoliaSwingle)属芸香科(Rutaceae)金柑属植物 ,主要分布在长江以南部分省区 。
在金柑良种选育与栽培实践中 ,对果实品质的评价是一项重要的工作。为客观全面地分析金柑果实品质 ,
常设置多个观察因子 ,多因子观察在提供丰富信息的同时也使数据采集和分析工作趋于复杂 ,因此有必要
简化金柑果实品质评价因素。主成分分析是把多个指标化为少数几个综合指标的统计分析方法 [ 1] ,鲍江
峰等[ 2] 、雷莹等[ 3]分别对纽荷尔脐橙和夏橙果实品质评价因子采用主成分分析法进行了选择 ,使评价工
作得到简化 。因此 ,本文通过对尤溪金柑主产区 28个样品 10个果实品质因子的分析测定 ,依据主成分分
析和系统聚类分析原理[ 4] ,探讨了金柑果实品质评价因素的选择 ,旨在为简化金柑品质评价提供客观
依据。
1　材料与方法
1.1　材料来源
以尤溪金柑为试材 ,从尤溪金柑主产区管前镇 、八字桥乡 9个村的金柑园中选择品质较好的 28个成
龄果园 ,每果园随机确定 1株采样树 ,于 2007年 11月 29至 30日 ,按树冠东 、南 、西 、北 4个方位各随机采
亚热带农业研究　　　　　　
SubtropicalAgricultureResearch
第 7卷 第 2期
　 2011年 5月
DOI :10.13321/j.cnki.subtrop.agric.res.2011.02.012
果 30个 [ 5-6] ,每株采 120个样果 ,纸箱包装 ,常规保存 , 12月 1日送至福建农林大学亚热带果树研究所试
验室进行品质分析。
1.2　测定方法
设定分析的品质因子有果实纵径 、横径 、着色度 、单果重 、种子数 、种子重 、可溶性固形物 、可滴定酸 、总
糖 、维生素 C,共 10项。果实纵径 、横径用游标卡尺测定;果实着色度采用全果着色为 10分的评分法确
定;单果重和种子重用电子天平测定;种子数按发育正常饱满的种子计数;可溶性固形物含量用手持折光
仪测定;可滴定酸含量 [ 7]采用 NaOH中和滴定法测定;总糖含量 [ 7]采用蒽酮比色法测定;维生素 C含量 [ 7]
采用 2, 6-二氯靛酚滴定法测定。
1.3　数据处理
试验数据应用 DPS软件进行主成分分析 ,聚类分析采用最长距离法[ 8] 。
2　结果与分析
2.1　金柑品质因子的相关性分析
将金柑果实品质因子进行相关分析(表 1),结果表明 ,金柑果实品质的 10个因子之间存在着密切相
关性或相对独立性。其中可溶性固形物与总糖 、种子数与种子重 、单果重与果实纵径及横径呈极显著正相
关 ,可滴定酸与维生素 C呈显著负相关 ,说明品质因子关系密切 ,相关因子量化指标的变化有同步上升或
下降的趋势 。着色度与其他各因子间相关较弱 ,表现相对独立。
表 1　金柑品质因子相关系数 1)
Table1　CorrelativecoeficientsofKumquatqualityfactors
品质因子 可溶性固形物 X(1)
总糖
X(2)
可滴定酸
X(3)
维生素
CX(4)
单果重
X(5)
着色度
X(6)
果实纵径
X(7)
果实横径
X(8)
种子数
X(9)
种子重
X(10)
X(1) 1.0000
X(2) 0.8593 1.0000
X(3) 0.0480 0.0253 1.0000
X(4) -0.0463 -0.0811 -0.4041 1.0000
X(5) -0.3301 -0.2481 0.1838 -0.0028 1.0000
X(6) -0.0975 -0.0042 -0.1799 0.3477 0.0612 1.0000
X(7) -0.3564 -0.2236 0.1320 -0.0484 0.8346 0.0630 1.0000
X(8) 0.0475 0.1002 0.1386 -0.0182 0.8289 0.0045 0.5919 1.0000
X(9) -0.2386 -0.2000 0.1525 0.1501 0.2597 0.1312 0.0908 0.1323 1.0000
X(10) -0.0043 -0.0501 0.5391 -0.0161 0.5394 -0.0663 0.3125 0.4666 0.6720 1.0000
　　1)n=28;r0.05 =0.3739, r0.01 =0.4785。
2.2　金柑品质因子的主成分分析
将金柑果实品质因子进行主成分分析(表 2),结果表明 ,决定第 1主成分大小的主要是单果重 ,果实
纵径 、横径等 ,是果实大小及果形指数的综合反映;决定第 2主成分大小的主要是可溶性固形物和总糖 ,是
果实风味品质的综合反映;决定第 3主成分大小的主要是维生素 C;决定第 4主成分大小的主要是种子
数;决定第 5主成分大小的主要是着色度 ,反映了果实成熟状况;决定第 6主成分大小的主要是可滴定酸
和维生素 C,是对第 2主成分的补充。构成金柑品质的因子经主成分分析 ,将具有一定相关性的 10个原
始因子降为 6个相互独立的主成分 ,前 6个主成分累计百分率达 94.02%,已把金柑果实品质 94.02%的信
息反映出来 ,因此选取前 6个主成分作为金柑果实品质的综合评价因素基本上保持了原始数据信息 。
·133·第 2期 卓春宣等:用主成分分析法选择金柑果实品质的评价因素
表 2　金柑 10个品质因子的主成分特征向量 、特征值及百分率
Table2　Principalcomponentcharacteristicvectors, characteristicvaluesandpercentageof10qualityfactorsinKumquat
主成分 因子 1 因子 2 因子 3 因子 4 因子 5
可溶性固形物 -0.2412 0.5439 0.3131 0.0702 -0.0663
总糖 -0.2052 0.5292 0.3708 0.0134 0.0605
可滴定酸 0.2021 0.3674 -0.3984 0.1797 0.4272
维生素 C -0.0179 -0.3194 0.5093 0.2742 -0.3278
单果重 0.5145 0.0156 0.1562 -0.2246 -0.0347
着色度 0.0233 -0.2564 0.4573 0.1955 0.7987
果实纵径 0.4359 -0.0426 0.1108 -0.3683 0.0995
果实横径 0.4029 0.2296 0.3133 -0.2386 -0.1384
种子数 0.2791 -0.0620 -0.0221 0.6454 -0.1528
种子重 0.4038 0.2505 -0.0449 0.4354 -0.1027
特征值 3.2491 2.0055 1.5132 1.3782 0.7567
百分率 /% 32.4914 20.0554 15.1318 13.7817 7.5671
累计百分率 /% 32.4914 52.5468 67.6786 81.4602 89.0273
主成分 因子 6 因子 7 因子 8 因子 9 因子 10
可溶性固形物 0.0403 0.0219 -0.4239 0.5770 0.1550
总糖 -0.1510 0.3177 0.4119 -0.4911 0.0433
可滴定酸 0.5557 -0.0111 0.3308 0.1723 0.0521
维生素 C 0.6487 0.0960 0.1592 0.0119 0.0090
单果重 -0.0122 -0.0809 -0.0343 -0.0975 0.8010
着色度 -0.1116 -0.1369 -0.1278 -0.0013 -0.0309
果实纵径 0.0288 0.7110 -0.0952 0.2020 -0.3070
果实横径 -0.0716 -0.5705 0.2792 0.1415 -0.4268
种子数 -0.4693 0.1797 0.3260 0.3385 0.0668
种子重 0.0847 -0.0270 -0.5523 -0.4596 -0.2189
特征值 0.4992 0.3095 0.1552 0.0883 0.0451
百分率 /% 4.9923 3.0949 1.5522 0.8827 0.4506
累计百分率 /% 94.0196 97.1145 98.6667 99.5494 100.0000
图 1　金柑果实品质评价因素聚类谱系图
Fig.1　ClusterofevaluationfactorsinKumquatfruitquality
2.3　金柑品质评价因素的选择
2.3.1　金柑品质因子的主成分聚类　根据主成
分分析结果 ,将表 2前 6个主成分的各个特征向
量数据进行标准化转换 ,采用欧氏距离 、最长距
离法作系统聚类分析 。结果表明 ,在最长距离为
2.81时可划分为 6个类别(图 1),可溶性固形物
与总糖 、单果重与果实纵径和横径 、种子数与种
子重等因子各为一类;着色度 、维生素 C和可滴
定酸分别单列为一类 。由品质因子间相关性分
析得知 ,同聚为一类的果实品质因子具有密切的
相关性 ,可选用 1个因子代表 ,其他予以简化;单
为一类的品质因子具有相对独立性 。由此得出 ,
金柑果实品质 6个评价因素是:(1)可溶性固形物或总糖;(2)单果重或果实纵径或果实横径;(3)种子数
或种子重;(4)着色度;(5)维生素 C;(6)可滴定酸 。
2.3.2　金柑品质评价类内因子选择　(1)可溶性固形物与总糖选择。两者相关系数为 0.8593 ,达到极显
著相关 ,且均出现在第 2主成分中 ,两者的特征向量(权重系数)分别为 0.5439、0.5292,依主成分特征向量
大小选择可溶性固形物作为该类的评价因子。
·134· 亚　热　带　农　业　研　究 第 7卷
(2)单果重与果实纵径 、横径选择 。单果重与果实纵径 、横径间的相关系数分别为 0.8346、0.8289,达
到极显著水平 ,三者均出现在第 1主成分中 ,特征向量分别为 0.5145、0.4359、0.4029 ,选择单果重作为该
类的评价因子。
(3)种子数与种子重选择。两者相关系数为 0.6720,达到极显著水平 ,均出现在第 4主成分中 ,特征
向量分别为 0.6454、0.4354,选择种子数作为该类的评价因子 。
(4)着色度 、维生素 C与可滴定酸三者相对独立 ,分别单选为品质评价因子 。
3　小结
主成分分析是从多个因子之间的相互关系入手 ,利用降维的思想 ,将多个因子化为少数几个互不相关
的综合因素的统计方法。本研究运用主成分分析 ,从金柑 10个品质因子中提取出 6个主成分 ,得到金柑
果实品质 94.02%的信息 ,并在此基础上应用系统聚类方法区分品质评价因素类别 ,再依主成分特征向量
(权重系数)大小选择权重系数大的因子为该类评价因素 ,所构建的综合评价因素充分利用了原始数据的
信息 ,各因子的权重通过主成分分析来体现 ,避免了主观因素的偏颇 。本研究表明 ,金柑果实品质评价可
以从 10个因素简化为 6个 ,即选择可溶性固形物 、单果重 、种子数 、着色度 、维生素 C、可滴定酸共 6个因
素作为金柑果实品质评价的因素。
参考文献
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