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收稿日期: 2000
04
03
基金项目: 国家林业局指南课题( 97
03)项目的部分内容
作者简介: 杨志玲( 1969
) ,女,湖南祁阳人,助理研究员,硕士.
* 参加调查的还有福建省建瓯市林业委员会蒋兴全、余荣海、王建华、林龙生, 福建省浦城县林业委员会邓真炎、揭东
虹,浙江省兰溪市林业局叶淼源、包顺新等;中国林科院亚林所李正才助理研究员协助数据分析,在此一并致谢.


文章编号: 1001
1498( 2001) 01
0090
05
锥栗果实经济性状的数量化分析*
杨志玲1, 龚榜初1, 陈增华2, 吴士元3, 吴连海3, 余建功4
( 1.中国林业科学研究院 亚热带林业研究所,浙江 富阳
311400; 2.福建省建瓯市林业
委员会,福建 建瓯
353100; 3.浙江省庆元县林业局,浙江 庆元
323800;
4.浙江省兰溪市林业局,浙江 兰溪
321100)


关键词: 锥栗; 果实经济性状; 主成分分析; 无性系选择
中图分类号: S664. 203



文献标识码: A
锥栗( Castanea henryi Rehd. et Wils. )为优良的木本粮食树种,分布于我国南方亚热带地区
十几个省(区) , 但人工规模种植仅限于闽北、浙南山区[ 1]。锥栗果实外形美观, 果肉细嫩香甜,
营养比板栗( Castanea mollissima Blume)更丰富,口感更好, 正越来越受到广大消费者的喜爱。
本研究在对闽北、浙南山区锥栗资源进行了广泛调查的基础上,初步选择出 41个单株。为了
比较这些单株的优劣,并从中获得优良无性系, 运用主成分分析法对 41个单株的经济性状进
行分析,其目的在于简化反映锥栗果实经济性状的数据结构,从主要果实经济性状中找出反映
单株优劣的综合因子,并以综合指标的加权平均值大小作为评价的标准。按该标准对初选的
41个单株进行排序和分类,从而获得几个经济性状较好的单株, 它们可以作为下一步选择即
无性系选择的对象。本文是对上述研究结果的分析和总结。
1
调查和分析方法
重点调查福建省建瓯市大面积实生和人工锥栗林,一般调查福建省政和县、浦城县, 浙江
省庆元县、兰溪市等地人工锥栗林。经走访锥栗分布区的林业部门和果农,了解锥栗科研和生
产情况,再深入产区实地调查,初步选择优良单株,采集果实,制作成标本。
以大中果、丰产、高产为选择目标, 并注意选择早熟、特甜糯等优良性状的特殊单株。调查
对象要求树龄在 10~ 20 a之间,树势强盛, 无病虫害,接近或进入盛果期。在调查的锥栗单株
东、南、西、北不同方位随机选择果实和果枝 30个以上, 并测量相关的经济性状指标。选择的
经济性状指标有:总苞质量( x1)、坚果质量( x 2)、果实横径( x 3)、果实纵径( x 4)、每果枝结苞数
( x 5)、每母枝抽生结果枝数( x 6)、果苞皮厚度( x 7)。
林业科学研究
2001, 14( 1) : 90~ 94
F orest Res ear ch


运用主成分分析法[ 2, 3]对锥栗果实的经济性状进行分析。
2
结果与分析
2. 1
样本相关矩阵 R


根据原始数据矩阵(因数据较多,故而省略)获得样本相关矩阵 R。计算结果详见表 1。
表 1
锥栗果实经济性状相关系数
变量 变







量

x 1

x2

x 3

x4

x 5

x 6

x7
x 1 1

0. 827 8 0. 7492 0. 711 0 0.0062 - 0. 133 8 0. 757 4
x 2 0. 827 8 1

0. 8834 0. 753 3 0.0066 - 0. 193 6 0. 494 1
x 3 0. 749 2 0. 883 4 1

0. 696 1 0.0185 - 0. 251 6 0. 329 4
x 4 0. 711 0 0. 753 3 0. 6961 1

- 0.0072 - 0. 111 2 0. 432 8
x 5 0. 006 2 0. 006 6 0. 0185 - 0. 007 2 1

0. 527 8 0. 095 9
x 6 - 0. 133 8 - 0. 193 6 - 0. 2516 - 0. 111 2 0.5278 1

0. 085 1
x 7 0. 757 4 0. 494 1 0. 3294 0. 432 8 0.0959 0. 085 1 1


2. 2
相关矩阵 R 的特征根和特征向量
由相关矩阵 R 获得 7个非负特征根,
1>
2>
3>
4>
5>
6>
7, 其中
1= 3. 69,
2=
1. 57, 因(
1+
2) / 7= 0. 751 1> 0. 75,所以只需求前 2个主成分的综合指标 y 1、y2, 并用它们作
为原来7个单项指标评价锥栗单株优劣的标准,
1、
2等所对应的正则化特征向量如表 2所
示。
表 2
锥栗果实经济性状主成分分析
变


量 主



成



分
y1
y2
y3
y4
y 5
y 6
y 7
x 1 0.490 0. 054 - 0. 250 0. 094 - 0. 096 - 0. 410 - 0.720
x 2 0.490 - 0. 036 0. 200 - 0. 025 - 0. 290 0. 780 - 0.150
x 3 0.450 - 0. 087 0. 420 0. 004 - 0. 410 - 0. 460 0.480
x 4 0.440 - 0. 021 0. 170 - 0. 450 0. 750 - 0. 034 0.099
x 5 0.022 0. 670 0. 390 0. 570 0. 270 0. 026 - 0.045
x 6 - 0.080 0. 690 - 0. 044 - 0. 640 - 0. 310 - 0. 045 - 0.003
x 7 0.350 0. 230 - 0. 730 0. 015 0. 045 0. 100 0.480

特征根



3.690 1. 570 0. 790 0. 460 0. 300 0. 110 0.080


贡献率/% 52. 710 22. 400 11. 310 6. 590 4.240 1. 530 1. 210


累计贡献率/ % 52. 710 75. 110 86. 420 93. 010 97.250 98. 780 100. 000
2. 3
主成分的意义和作用
第1主成分 y 1 中,系数较大的变量有 x 1(0. 49)、x 2(0. 49)、x 3(0. 45)、x 4( 0. 44)、x 7(0. 35) ,
说明 y 1 主要是由总苞质量、坚果质量、果实横径、果实纵径、果苞皮厚度 5个综合因子组成,它
第 1 期 杨志玲等:锥栗果实经济性状的数量化分析 91

代表锥栗产量特性。因为 y1 的方差贡献率高达 52. 71%,所以充分考虑单株的产量特性,作出
选择已有五成以上的把握。
第2主成分 y 2 中,系数较大的变量有 x 5(0. 67)、x 6(0. 69) ,说明 y 2 主要由每果枝结苞数、
每母枝抽生结果枝数 2个综合因子组成, 它代表锥栗结实特性。


综上所述, 选择锥栗单株优劣可从其产量特性和结实特性 2个综合因素考虑。
2. 4
主成分方程
如果以 x~记标准变化量, x 记原变量, x- 为 x 均值,则有:




y = u1x~ 1+ u2x~ 2+ u3x~ 3+ u4x~ 4+ u5x~ 5+ u6x~ 6+ u7x~ 7
= u1( x 1- x- 1) / S 1+ u2( x 2- x- 2) / S2+ + u7( x7- x- 7) / S 7
( = 1, 2)
其中 u11为表 2中第 1列的第 1个数,其它数据类推; si= sii 1/ 2, 为原数据第 i 变量的标准差。
代入具体数据后得前 2个主成分方程:
y 1= 0. 061x 1+ 0. 236x 2+ 2. 316x 3+ 1. 733x 4+ 0. 023x 5- 0. 167x 6+ 6. 11x 7- 13. 841


y 2= 0. 007x 1- 0. 017x 2- 0. 447x 3- 0. 083x 4+ 0. 698x 5+ 1. 452x 6+ 4. 025x 7- 7. 692
2. 5
加权平均值、综合得分值和排序
把41个单株的 7个经济性状观测数据代入主成分方程,分别计算它们在 2个综合指标上
的得分值 yi ( i= 1, 2)。以方差贡献率为权重,按公式 y^ = 0. 527 1y 1+ 0. 224y 2 计算各单株 y i的
加权平均值,求出各单株综合得分值 y^ ,再以 y^ 值的大小排序得名次,结果见表 3。
2. 6
锥栗单株分类
通过观察综合得分值和排序, 以 y^ 值的大小把41个锥栗单株分成以下 4个类型:
2. 6. 1
大果类型
以 y^ 0. 266为起点,有 q2、s21、s16、s4、s6、n13、n1、q1、p2、p6共 10个单株, 它们
的7个数量性状指标分别为:总苞质量34. 71 ! 6. 46 g,坚果质量 10. 355 ! 1. 775 g, 果实横径 2.
425 ! 0. 215 cm, 果实纵径 2. 855 ! 0. 345 cm, 每果枝结苞数 3. 775 ! 1. 195个,每母枝抽生结果枝
2. 25 ! 0. 72个,果苞皮厚度 0. 295 ! 0. 095mm。
2. 6. 2
中果类型
- 0. 59 ∀ y^ ∀ - 0. 02,有 n10、s1、n12、q6、q3、s13、n4、s12、n8、n5、n11、s11共 12个单
株,它们的 7个数量性状指标分别为:总苞质量 26. 335 ! 9. 275 g, 坚果质量 8. 39 ! 1. 79 g, 果实
横径 2. 245 ! 0. 185 cm,果实纵径 2. 595 ! 0. 225 cm, 每果枝结苞数 4. 04 ! 2. 19个, 每母枝抽生
结果枝2. 215 ! 0. 715个,果苞皮厚度 0. 25 ! 0. 06mm。
2. 6. 3
小果类型
- 1. 33 ∀ y^ ∀ - 0. 68, 有 s10、qy7、qy14、qy8、n6、l7、q7、p3、qy4、n7、qy1、n2共 12个
单株,它们在 7个性状上的数量指标分别为:总苞质量 18. 3 ! 4. 43 g, 坚果质量 6. 5 ! 1 g, 果实
横径 2. 195 ! 0. 105 cm,果实纵径 2. 345 ! 0. 265 cm,每果枝结苞数 3. 37 ! 0. 9个,每母枝抽生结
果枝 1. 755 ! 0. 665个,果苞皮厚度 0. 21 ! 0. 07 mm。
2. 6. 4
野生类型
y^< - 1. 71,有n9、l1、l3、l2、l11、l6、l9共 7个单株,它们在7个性状上的数量指
标分别为:总苞质量 12. 88 ! 3. 38 g,坚果质量5. 405 ! 0. 825 g, 果实横径 2. 085 ! 0. 235 cm,果实
纵径 2. 205 ! 0. 185 cm,每果枝结苞数 2. 53 ! 0. 67个,每母枝抽生结果枝 2. 145 ! 0. 785个,果
苞皮厚度 0. 14 ! 0. 03mm。
92
林 业 科 学 研 究
第 1 4 卷
表 3
41 个单株综合指标得分值和排序
单株号 得分值
y1
y2
y 排序 单株号
得分值

y 1
y 2
y 排序
n1 2. 06 - 2. 36 0. 56 7
n2 - 1. 18 - 3. 14 - 1. 33 34
n4 - 0. 29 - 1. 30 - 0. 44 17
n5 - 0. 02 - 2. 42 - 0. 55 20
n6 - 0. 61 - 2. 72 - 0. 93 27
n7 - 1. 19 - 2. 25 - 1. 13 32
n8 0. 68 - 3. 98 - 0. 53 19
n9 - 1. 60 - 3. 86 - 1. 71 35
n10 1. 77 - 4. 24 - 0. 02 11
n11 0. 70 - 4. 25 - 0. 58 21
n12 1. 02 - 2. 95 - 0. 12 13
n13 2. 72 - 2. 73 0. 82 6
q1 1. 41 - 0. 88 0. 55 8
q2 4. 74 - 1. 93 2. 07 1
q3 0. 29 - 2. 56 - 0. 42 15
q6 0. 69 - 2. 64 - 0. 23 14
q7 - 1. 14 - 1. 66 - 0. 97 29
s1 - 0. 39 0. 70 - 0. 05 12
s4 2. 00 - 0. 86 0. 86 4
s10 - 1. 07 - 0. 53 - 0. 68 23
s11 - 1. 23 0. 25 - 0. 59 22
s12 0. 41 - 3. 12 - 0. 480 18
s13 0. 35 - 2. 80 - 0. 443 16
s16 3. 29 - 3. 37 0. 980 3
s6 3. 20 - 3. 85 0. 824 5
s21 3. 86 - 3. 26 1. 300 2
p2 1. 89 - 3. 22 0. 275 9
p3 - 0. 21 - 4. 50 - 1. 120 30
p6 1. 92 - 3. 33 0. 266 10
qy1 - 1. 19 - 2. 89 - 1. 270 33
qy4 - 0. 92 - 2. 86 - 1. 126 31
qy7 - 0. 68 - 1. 70 - 0. 740 24
qy8 - 0. 96 - 1. 81 - 0. 910 26
qy14 - 0. 01 - 3. 62 - 0. 820 25
l1 - 1. 85 - 4. 07 - 1. 890 36
l2 - 2. 36 - 4. 46 - 2. 240 38
l3 - 2. 16 - 3. 71 - 1. 970 37
l6 - 3. 87 - 1. 99 - 2. 490 40
l7 - 0. 62 - 2. 82 - 0. 960 28
l9 - 3. 03 - 4. 45 - 2. 590 41
l11 - 3. 62 - 2. 05 - 2. 370 39
3
小结和建议
( 1)本文运用主成分分析法分析锥栗 41个单株经济性状的数量指标, 分析结果可见特征
根相差很大,说明锥栗的总苞质量、坚果质量、果实横径、果实纵径、每果枝结苞数、每母枝抽生
结果枝数、果苞皮厚度 7个经济性状之间关系紧密,但它们反映锥栗单株优劣的信息有一定的
重迭, 从数学上考虑可以简化变量个数, 即可通过寻找综合因子作为选择锥栗单株优劣的标
准。作者确定了锥栗的产量特性和结实特性 2个综合因子,并获得 2个主成分方程,计算出 41
个单株在 2个综合指标上的得分值。再以方差贡献率为权重,得出了 41个单株的加权平均值
(即综合值 y^ ) ,以 y^ 值的大小排序,把 41个锥栗单株分成 4个类型。
( 2)建议在大果类型单株和中果类型单株中进行无性系的再选择。这 2个类型锥栗单株
的总苞质量、坚果质量等 7个经济性状的综合得分值均较高, - 0. 59 ∀ y^ ∀ 2. 07,说明这 2个类
型锥栗单株的产量特性和结实特性均表现较好,可以进行无性系的丰产性和结实稳定性选择,
逐步淘汰劣株, 保留优良单株。
第 1 期 杨志玲等:锥栗果实经济性状的数量化分析 93

( 3)综合得分值和排序表中,小果类型单株尽管果实较轻较小,但是其中 s10、qy7、qy14、qy8、
n6、l7 共6个单株的每母枝抽生结果枝数和每果枝结苞数表现出结果性能良好、丰产性能好的
性状。其中 s10、n6、qy14等单株果甜,果肉品质较好,可选择出来作为加工品种或农家自用; qy7
单株为特早熟品种, 也可选择利用,可获得较好的经济效益。
( 4)虽然野生类型单株在生产上不利于推广, 但是它们也具有某些优良的性状, 如果苞皮
较薄( 0. 11~ 0. 17mm) ,有些单株如 n9、l6、l7、l11等的每果枝结苞数和每母枝抽生结果枝数都较
多,可作为砧木或杂交育种的亲本之一。另外收集野生类型的单株作为种质资源保存,是进行
锥栗遗传多样性研究的基础, 可为后续育种提供丰富的基因组分。
参考文献:
[ 1]
龚榜初,陈增华.锥栗农家品种资源调查研究[ J] .林业科学研究, 1997, 10( 6) : 574~ 580.
[ 2]
唐守正.多元统计分析方法[M] .北京:中国林业出版社, 1986.
[ 3]
杨维权,刘兰亭,林鸿洲,等.多元统计分析[ M] .北京:高等教育出版社, 1989.
Quantitative Analysis on the Economic Characters
of Castanea henryi Nut
YANG Zhi
ling1, GONG Bang
chu1, CHEN Zeng
hua2,
WU Shi
yuan3, WU Lian
hai 3, YU Jian
gong4
( 1. Research Inst itute of Subtropical Forestry, CAF, Fuyang
311400, Zhejiang, China; 2. Forestry Bureau of Jianou, Fujian
Province, Jianou
353100, Fujian, China; 3. Forestry Bureau of Qingyuan, Zhejiang Province, Qingyuan
323800, Zhejiang,
China; 4. Forestry Bureau of Lanxi, Zhejiang Province, Lanxi
321100, Zhejiang, China)
Abstract: Seven economic characters of 41 selected individuals of Castanea henry i were analyzed with
principal component analysis ( PCA) . Two overall indexes used to evaluate the individual characters were
determined and the weighted value of overall index was taken as the criterion of individual ordination and
classification. The authors suggested to reselect the clones among individual with large
sized nut and
medium
sized nut , and attention should be paid on the examining the individuals of small
sized nut with
f ine and special characters. The wild C. henryi should be collected as much as possible and should be
preserved as germ plasm resource.
Key words: Castanea henryi ; economic character; principal component analysis; clonal selection
94
林 业 科 学 研 究
第 1 4 卷