殷益明 丁福全 史星雲(yún) 王莉 徐珊珊

收稿日期：2023-06-25中文收稿日期

基金項(xiàng)目：2021年湖州市南太湖特支計(jì)劃人才項(xiàng)目，浙江省農(nóng)業(yè)重大技術(shù)協(xié)同推廣計(jì)劃項(xiàng)目（2020XTTGGP01-02）。

第一作者簡(jiǎn)介：殷益明（1972-），男，本科，正高級(jí)農(nóng)藝師，主要從事水果生理與栽培技術(shù)研究。

*通信作者：史星雲(yún)（1988-），男，碩士，高級(jí)農(nóng)藝師，主要從事水果生理與栽培技術(shù)研究。E-mail：shixingyunlove@163.com

摘? 要：【目的】為建立‘黃冠梨果實(shí)品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)方法提供理論基礎(chǔ)，并為指導(dǎo)其生產(chǎn)栽培管理提供科學(xué)依據(jù)?！痉椒ā恳浴S冠梨果實(shí)為材料，測(cè)定其單果質(zhì)量、果形指數(shù)、果皮色澤參數(shù)（L*、a*、b*）、水分含量、硬度等13項(xiàng)指標(biāo)，運(yùn)用主成分分析并結(jié)合相應(yīng)權(quán)重計(jì)算綜合得分和排序。【結(jié)果】研究表明，不同果園間果實(shí)品質(zhì)存在差異，不同指標(biāo)之間離散程度不同，變異系數(shù)在1.05%～20.15%之間。通過主成分分析，共提取4個(gè)主成分，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率87.861%；最終15個(gè)果園果實(shí)品質(zhì)從高到底排序?yàn)椋篫6、Z11、Z13、Z15、Z2、Z14、Z4、Z3、Z9、Z10、Z12、Z5、Z7、Z8和Z1?！窘Y(jié)論】綜上所述，Z6、Z11、Z13、Z15和Z2幾個(gè)果園果實(shí)綜合品質(zhì)表現(xiàn)好，運(yùn)用主成分分析方法可以評(píng)價(jià)梨果實(shí)品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：黃冠梨；果實(shí)品質(zhì)；主成分分析；綜合評(píng)價(jià)

文章編號(hào)：2096-8108（2023）06-0006-04? 中圖分類號(hào)：S661.2? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Principal Component Analysis and Comprehensive Evaluation on the Fruit Quality of ‘Huangguan Pear

YIN? Yiming1，3，DING? Fuquan1，3，SHI? Xingyun1，3*，WANG? Li1，3，XU? Shanshan 2

（1.Huzhou Academy of Agricultural Science， Huzhou Zhejiang 313000， China;

2.Shuanglin town Public Service Center， Huzhou Zhejiang 313000， China;

3.Key Laboratory of Huzhou Agricultural Germplasm Resources Innovation and Application， Huzhou Zhejiang 313000， China）

Abstract： 【Objective】The purpose of this work was to lay a theoretical foundation for the development of a system for evaluating the fruits quality and to offer a scientific recommendation for the development， cultivation， and management of a high-quality and effective Huangguan pear orchard. 【Methods】The fruits of Huangguan pears were used as experimental materials， determined 13 fruit quality indices， including single fruit weight， fruit shape index， fruit color parameters （L*， a* and b*）， water content， and fruit hardness etc. The comprehensive score and sort were then calculated by combining the corresponding weights using the principal component analysis. 【Results】The results showed that there were differences in fruit quality among different orchards， and the degree of dispersion between 13 indicators was different. The coefficient of variation was 1.05%～20.15%. After principal component analysis of normalized data， four principal components were obtained， with a cumulative contribution rate of 87.861%. The order of the synthetical score of the 15 orchards was Z6， Z11， Z13， Z15， Z2， Z14， Z4， Z3， Z9， Z10， Z12， Z5， Z7， Z8 and Z1 from high to low. 【Conclusion】In summary， the comprehensive fruit quality from orchards of Z6， Z11， Z13， Z15 and Z2 was better， principal component analysis may be used to evaluate the quality of pear fruit.

Keywords：Huangguan pear; fruit quality; principal component analysis; comprehensive evaluation

‘黃冠梨（Pyrus bretschneideri Rehd.）是由河北省農(nóng)林科學(xué)院石家莊果樹研究所在1977年以雪花梨為母本、新世紀(jì)為父本雜交培育而成［1］，在甘肅省武威地區(qū)廣泛種植［2］。果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)是決定一個(gè)品種是否具有推廣和應(yīng)用價(jià)值的根本性因素。果實(shí)品質(zhì)由多種因子復(fù)合構(gòu)成，受光照、溫度、水肥和管理?xiàng)l件等多種因素的影響，且單一指標(biāo)很難科學(xué)、客觀和全面的反映其綜合品質(zhì)。因此，怎么科學(xué)系統(tǒng)地評(píng)價(jià)梨果實(shí)品質(zhì)是我國梨科技工作者一直高度關(guān)注的研究領(lǐng)域。

目前，主成分分析法越來越多地用于綜合評(píng)價(jià)園藝作物品質(zhì)，如蘋果［3-4］、獼猴桃［5］、石榴［6］、葡萄［7］、柑橘［8］、薄皮甜瓜［9］和西紅柿［10-11］等。然而，對(duì)于運(yùn)用主成分分析法綜合評(píng)價(jià)‘黃冠梨果實(shí)品質(zhì)鮮有報(bào)道。據(jù)此，本研究以甘肅省武威市涼州區(qū)內(nèi)15個(gè)不同果園的‘黃冠梨為試材，對(duì)其外觀品質(zhì)（單果質(zhì)量、果形指數(shù)、L*、a*、b*）和內(nèi)在品質(zhì)（水分含量、硬度、可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)、可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)、可滴定酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)、固酸比、糖酸比和維生素C）的13項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定，采用主成分分析法進(jìn)行果實(shí)品質(zhì)分析與評(píng)價(jià)，以期為‘黃冠梨果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)體系構(gòu)建奠定理論基礎(chǔ)，同時(shí)也為‘黃冠梨優(yōu)質(zhì)高效果園建設(shè)、栽培和管理提供科學(xué)指導(dǎo)。

1? 材料與方法

1.1? 試驗(yàn)材料

試材選自甘肅省武威市涼州區(qū)內(nèi)15個(gè)果園的梨果，果園編號(hào)分別為Z1、Z2、…、Z14、Z15，果園氣象條件和栽培管理措施基本一致，樹齡一致，品種為‘黃冠梨。在‘黃冠梨成熟期，隨機(jī)選取每個(gè)果園的5株樹，在樹體中上部隨機(jī)采取東西南北4個(gè)方向果實(shí)40個(gè)，單株為1試驗(yàn)小區(qū)，重復(fù)5次。然后帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)測(cè)定。

1.2? 試驗(yàn)方法

1.2.1? 果實(shí)外觀品質(zhì)測(cè)定

單果質(zhì)量用電子天平測(cè)定，單位為g；果實(shí)縱、橫徑采用游標(biāo)卡尺測(cè)定，單位mm；果形指數(shù)為果實(shí)的縱徑與橫徑之商。果實(shí)色澤參數(shù)L*、a*、b*采用CR-400色差計(jì)進(jìn)行測(cè)定［12］。

1.2.2? 果實(shí)內(nèi)在品質(zhì)測(cè)定

可溶性固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)（SSC）、可滴定酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)（TA）、果肉硬度、可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)、維生素C含量均參考曹建康等人方法［13］測(cè)定，其中固酸比為SSC與TA之商；糖酸比為可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)與TA之商。

1.2.3? 數(shù)據(jù)分析

采用WPS Office 2019軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理分析，采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行主成分分析。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)分析

由表1可知，‘黃冠梨果實(shí)平均單果質(zhì)量為273.15 g，變化范圍228.39～302.42 g，變異系數(shù)為4.34%；平均果形指數(shù)為0.91，變化范圍0.87～0.92，變異系數(shù)為1.79%；平均L*為66.18，變化范圍62.01～70.84，變異系數(shù)為2.72%；平均a*為-8.66，變化范圍-10.43～-7.37，變異系數(shù)為7.98%；平均b*為37.93，變化范圍34.66～41.30，變異系數(shù)為3.81%；平均水分含量為87.75%，變化范圍85.24%～90.28%，變異系數(shù)為1.10%，在所有性狀中變異系數(shù)最?。黄骄捕葹?.95 kg·cm-2，變化范圍5.30～8.85 kg·cm-2，變異系數(shù)為9.95%；平均SSC為11.17%，變化范圍9.01%～13.57%，變異系數(shù)為7.54%；平均可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.89%，變化范圍8.17%～12.05%，變異系數(shù)為7.47%；平均可滴定酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.25%，變化范圍0.15%～0.47%，變異系數(shù)為20.12%，在所有性狀中變異系數(shù)最大；平均固酸比為46.49，變化范圍28.87～75.07，變異系數(shù)為12.70%；平均糖酸比為41.19，變化范圍25.64～66.39，變異系數(shù)為12.66%；平均維生素C含量為7.59 mg·100g-1，變化范圍4.68～10.76 mg·100g-1，變異系數(shù)為14.11%。

2.2? 主成分分析

對(duì)15個(gè)果園‘黃冠梨果實(shí)品質(zhì)的單果質(zhì)量等13項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行KMO和Bartlett檢驗(yàn)，結(jié)果見表2。由表2可以看出，KMO統(tǒng)計(jì)值為0.711，根據(jù)文獻(xiàn)可知原有變量比較適合做主成分分析，同時(shí)Bartlett球度檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量為1624.73，顯著性為0.000，說明相關(guān)系數(shù)矩陣與單位陣之間存在顯著性差異。綜上分析可知，可以用主成分分析法對(duì)‘黃冠梨果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。

如表3所示，對(duì)15個(gè)果園‘黃冠梨果實(shí)品質(zhì)的單果質(zhì)量等13項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，依據(jù)特征值大于1的原則，共提取了4個(gè)主成分，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率87.861%，包含了‘黃冠梨果實(shí)品質(zhì)性狀的大部分信息。其中，第1主成分的特征值為4.895，方差貢獻(xiàn)率37.653%；第2主成分的特征值為3.452，方差貢獻(xiàn)率26.558%，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為64.211%；第3主成分的特征值為1.778，方差貢獻(xiàn)率13.677%，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為77.888%；第4主成分的特征值為1.296，方差貢獻(xiàn)率9.973%，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為87.861%。

由‘黃冠梨果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)主成分載荷矩陣（表4）可知，第1主成分中主要包含維生素C含量、可滴定酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)等代表性指標(biāo)，可稱為果實(shí)風(fēng)味和功能因子，反映了原始信息量的37.653%；第2主? 成分中主要包含果實(shí)色澤參數(shù)L*、a*和b*等代表性指標(biāo)，可稱為視覺因子，反映了原始信息量的26.558%；第3主成分中主要包含單果質(zhì)量和果形指數(shù)代表性指標(biāo)，可稱為果重和形狀因子，反映了原始信息量的13.677%；第4主成分中主要包含硬度等代表性指標(biāo)，可稱為質(zhì)地因子，反映了原始信息量的9.973%。

因各成分貢獻(xiàn)率不同，應(yīng)綜合考慮各因子對(duì)果實(shí)品質(zhì)的影響。由表5可以得出，主成分分析結(jié)果中綜合得分愈高表明果實(shí)綜合性品質(zhì)愈好，反之則相反。15個(gè)果園‘黃冠梨果實(shí)品質(zhì)從高到低排序?yàn)椋篫6、Z11、Z13、Z15、Z2、Z14、Z4、Z3、Z9、Z10、Z12、Z5、Z7、Z8和Z1。說明采用主成分分析方法綜合評(píng)價(jià)‘黃冠梨果實(shí)品質(zhì)是可行的。

3? 討論與結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)，無論是梨果的外觀品質(zhì)，還是內(nèi)在品質(zhì)，不同果園間均存在差異，且每個(gè)指標(biāo)變異系數(shù)也不相同。梨果實(shí)品質(zhì)受自身遺特性［14-15］、立地條件（土壤、溫度、水肥等）［16-18］、栽培管理措施［19-21］等多因素的綜合影響。本試驗(yàn)中，共選取同一栽培地區(qū)的15個(gè)‘黃冠梨果園，其氣候條件和栽培管理措施基本一致，而管理水平和土壤肥力等因素卻存在一定差異，這可能也是導(dǎo)致不同果園間果實(shí)品質(zhì)存在差異的主要因素，將為該地區(qū)‘黃冠梨的栽培管理和區(qū)域選擇提供一定的參考。在接下來的試驗(yàn)中，將對(duì)不同果園間的土壤質(zhì)地、養(yǎng)分和微生物群落等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)分析，以便揭示‘黃冠梨果實(shí)品質(zhì)與土壤指標(biāo)之間的關(guān)系，進(jìn)一步為‘黃冠梨的田間生產(chǎn)管理和優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。

科學(xué)、系統(tǒng)和合理的評(píng)價(jià)方法是果實(shí)綜合評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)和前提。主成分分析法是通過恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)變換，使新變量（主成分）成為原變量的線性組合，并選取少數(shù)幾個(gè)在變差總信息量中比例比較大的主成分來分析的一種方法［22］，已廣泛應(yīng)用于果實(shí)品質(zhì)綜合評(píng)價(jià)中。本試驗(yàn)對(duì)15個(gè)不同果園的‘黃冠梨的13項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，共提取了特征值大于1的4個(gè)主成分，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率87.861%，能夠反映‘黃冠梨果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的大多信息，運(yùn)用主成分分析可以很好地區(qū)分不同果園間的果實(shí)品質(zhì)差異。通過15個(gè)果園‘黃冠梨綜合分值排序可以得出，果園Z6、Z11、Z13、Z15和Z2的梨果綜合品質(zhì)表現(xiàn)較優(yōu)，果園Z14、Z4、Z3、Z9和Z10的梨果綜合品質(zhì)表現(xiàn)中等，果園Z12、Z5、Z7、Z8和Z1的梨果綜合品質(zhì)表現(xiàn)較差。

中文致謝

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