应用聚类分析和主成分分析法评价洋葱新品种

朱新明，常国军，何 丹，赵海霞，马 超

（甘肃省酒泉市农业科学研究院，甘肃 酒泉 735000）

酒泉市是全国重要的洋葱产区［1］，种植面积近13 333.33 hm2。近年，各种子企业引进了大量的品种，给农民选择品种带来困难。2013年，酒泉市农业科学研究院对酒泉市引进的27个洋葱品种应用系统聚类分析和主成分分析结合的方法进行了综合评价，现将结果报道如下。

1 材料与方法

1.1 供试材料

参试品种（系）27个，为新红早丰、卡丽布、庄园1号、保罗、黄皮02、红运紫星、欢呼6064、卡钦、红盾801、紫钰、红天、新红福、千里马、新丰田黄金、新丰田红珠、新丰田黄贵人、新丰田黄玉、新丰田黄宝、阿波罗2号、1002、NO102、 ON20141R、 ON20142R、 ON20143R、ON20144Y、ON20145Y、ON20146W，均由酒泉市洋葱经销商提供。

图1 27个品种（系）欧氏距离聚类

1.2 试验方法

试验采用随机区组排列，3次重复，小区面积4.0 m2（2.5 m×1.6 m），每小区9行，行距15 cm，株距16 cm，小区间距25 cm，重复间间距50 cm，折合35.16万株/hm2。试验覆黑色地膜育苗移栽。管理同当地大田，小区收获计产。

对品种的叶片形态、叶色、生长天数、鳞茎纵径、横径、球形、皮色、亮度、着色皮层数、鳞茎皮脱落度、硬度、收口、单球重、干皮厚度、产量15个变量的观测值进行系统聚类分析和主成分分析［2］，聚类分析按欧氏距离进行聚类。聚类分析和主成分分析用统计分析软件IBMSPSS19.0的分类和降维两个分析模块［3］。在聚类分析和主成分分析的基础，对品种的特征特性进行综合评定。

2 结果与分析

1.2 聚类分析

从图1分析，归入同一类的品种特征特性相似性较高，彼此的遗传距离较小，具有相近的鳞茎皮色、生育期、品质及产量，而不同类群之间的品种特征特性具有较大的差异。根据洋葱品种特征特性，将类群间区分的欧氏距离定为10，分为5类，符合洋葱品种类群区分习惯，能较好的反映洋葱品种不同类群的特征特性。洋葱品种在酒泉通常按鳞茎皮色分为铜葱（俗称黄葱）、红葱和白葱品种。按生育期分为早熟、中晚熟、晚熟品种。分类结果见表1。

从表1看出，第1类共有15个品种（系），鳞茎皮色为铜色和深铜色，生育期112～124 d，属于晚熟品种，单球重平均281.74 g；第2类1个品种，鳞茎皮色为白色，生育期114 d，属于晚熟品种，单球重275.7 g；第3类共9个品种（系），鳞茎皮色为红色或深红色，生育期104～117 d，属于中晚熟品种，单球重平均202.40 g；第4类和第5类品种各1个，鳞茎皮色为深红色和浅红色，生育期为94 d和84 d，属于早熟品种，单球重分别为 250.7、199.3 g。

1.3 主成分分析

主成分分析因子方差提取见表2。提取的公因子方差从表2的结果可知，15个变量的共性方差除收口为0.476外，其余均大于0.5，故提取的公因子能够很好地反映原始变量的主要信息。

如果主成分分析中所提取的多个主成分的特征值贡献率能达到70%以上，就可以用这几个主成分对事物的属性进行概括性分析，基本可以得出影响事物性质的主要因素［4］。从表3看出，提取前4个主成分累计贡献率已达76.849%，可以概括不同洋葱品种主要特征特性的15个性状的绝大部分信息。

表1 各类群内品种与表现

表2 公因子方差

表3 27个洋葱品种（系）主成分相关矩阵的特征值

表4为因子得分系数矩阵，由此可得最终因子得分公式：

Z x1、Z x2、Z x3……Z x15为叶态 x1、叶色 x2、生长天数x3……产量x15经过标准化处理的值，数据标准化是指Z标准化。

第1主成分产量、单球重、硬度系数较大，其次是干皮厚度、皮脱落度、纵径、横径的系数较大，可归纳为产量因子；第2主成分生育期系数较大，为生育期因子；第3主成分纵径、收口、横径较大、为球型形态因子；第4主成分球型系数较大，为商品率因子。

表4 27个洋葱品种（系）主要性状的主成分相关矩阵成分矩阵

表5 因子得分矩阵

1.4 综合得分评价

对27个品种（系）进行综合评价，对4个公因子F1、F2、F3、F4得分进行加权求和，权数取方差贡献值。

综合得分=48.477F1+12.927F2+8.164F3+7.311F4

综合得分结果按聚类分析的5个类群分别进行排序，结果见表5。从表5看出，在第1类皮色为铜色的15个晚熟品种组中，综合得分高的品种（系）有千里马、ON20145Y、新丰田黄贵人、卡钦、保罗；第3类皮色为红色或深红色的9个中晚熟红葱品种组中，得分较高的为ON20143R、1002、庄园1号和新红福；第2、4、5类各只有1个品种，不做排序。第4、5类的两个品种虽然各独立成为1类，但外在表现和生育期基本接近，属早熟红葱品种。其中新丰田红珠得分较高。以上综合得分评定结果与品种在田间的表现吻合。

3 小结与讨论

1）对27个洋葱新品种（系）的叶片形态、叶色、生育期、产量等15个因子进行聚类分析，按鳞茎颜色、产量、品质综合分为5类。在此基础上，对27个品种的15个因子变量观测值进行主成分分析，前4个公因子对所考察性状变异的累计方差贡献率达76.849%，较好的反映了所有性状大部分信息。

2） 根据各品种（系）在各公因子上的得分值，对27个品种（系）综合评价，综合得分按聚类分析结果分类排序。皮色为铜色的5个晚熟品种（千里马、ON20145Y、新丰田黄贵人、卡钦、保罗）、4个中晚熟红葱品种（ON20143R、1002、庄园1号和新红福）、早熟红葱品种新丰田红珠以及晚熟白葱品种ON20146W综合得分较高，可作为进一步示范推广的品种。

［1］ 蒲兴秀，马令卉.酒泉市洋葱生产现状与发展对策［J］. 甘肃农业科技，2004（11）：32-34.

［2］ 唐守正.多元统计分析方法［M］.北京：中国林业出版社，1984：20；61.

［3］ 杜 强，贾丽艳.SPSS统计分析从入门到精通［M］.北京：人民邮电出版社，2013：248；260.

［4］ 辛秀琚，于凤瑶，周顺启，等.黑龙江省近期审定大豆品种的聚类分析和主成分分析［J］.浙江农业学报，2010（4）：806－810.