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摘要 对引进的16个饲用高粱新品种的株高、茎粗、分蘖数、产量等7个因子聚类分析，按照高度、茎粗、产量综合分为5类。在此基础上，对7个因子变量观测值进行主成分分析，前3个因子对所考察性状变异的累计方差贡献率达82.985%，较好地反映了所有性状大部分信息。根据品种在各因子上的得分值，对16个品种综合评价，综合评分按照聚类分析结果分类排序，确定建议示范推广品种为BJ0602、大卡Bgi Kahuna。
关键词 饲用高粱；聚类分析；主成分分析；综合评定
中图分类号 S548 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）08-0277-02
Abstract Using the methods of cluster analysis methods，7 factor of introducing 16 new forage sorghum varieties were selected，such as plant height，stem diameter，tiller number and yield etc，according to its height，stem diameter，yield divided into five categories.On this basis，the method of principal components analysis were adopted to 82.985% of previous 3 common factors，which reflected the most of the characteristic information.According to the scores of all varieties in all common factor，assessing the characteristic of 16 varieties，which sorted by comprehensive score and the result of cluster analysis，this results were used to determine popularizing and applying varieties were BJ0602，Calories Bgi Kahuna.
Key words forage sorghum；clustering analysis；principal component analysis；comprehensive evaluation
我国实行封山禁牧，大力推广舍饲养殖，舍饲圈养面临的最大问题是饲草料不间断供应。高粱具有抗旱、耐涝、耐盐碱和适应性强、产量高等特性，被列为世界第五大粮食作物，同时其又是一种优质饲料作物[1-3]，种植饲用高粱是缓解舍饲养殖饲草料不间断供应问题的有效途径。当前，国内外学者在饲草高粱育种方面已经取得了突破性的进展（刘晓辉、杨汝荣等），国外育成的饲草高粱品种有健宝、大力士、苏波丹、润宝、乐食、标兵等；国内育成的品种有辽草1号、辽草2号等辽草系列品种，皖草1号、皖草2号和世界上第1个A3杂交种晋草1号、晋草2号、晋草3号等晋草系列品种[4]。随着高粱品种增多，给庆阳地区农牧民高粱品种选择带来困难。2014年，庆阳市农业科学研究院引进15个饲用高粱，以甜高粱作为对照，对以上饲用高粱应用系统聚类分析和主成分分析结合的方法进行了生产性能评价，现将分析过程总结如下。
1 材料与方法
1.1 试验材料
从甘肃省农科院引进海牛Monster、雅津4148、大卡Bgi Kahuna、雅津4571、美国101550、BJ0602、美国怕卡、美国101507、美国101537、美国101656共10个品种，国家饲料工程技术研究中心（牧草与青贮饲料研究推广中心）提供高丹草F8423、高丹草F8421、普通高丹草、苏丹草伊诺、苏丹草（Superdan 2 苏波丹）共5个品种，以甜高粱（Sweet Virgina）作为对照。共计16个品种在庆阳市农业科学研究院和盛科研基地进行了品比试验。
1.2 试验方法
试验共设16个处理，即每个品种为1个处理，3次重复，随机区组设计，每个试验小区面积15 m2（3.0 m×5.0 m）。参试材料于2014年5月采用条播方式播种，保苗30万株/hm2，四周设保护行。材料株高达到1.2 m以上时刈割，留茬高度为15 cm，适时防除田间杂草。
对16个品种的株高、分蘖数、茎粗、穗长、穗宽、节数、鲜重7个变量的观测值进行系统聚类分析和主成分分析[5]，聚类分析按欧氏距离进行聚类。聚类分析和主成分分析统计分析软件IBM SPSS19.0的分类和降维2个分析模块[6]。在聚类分析和主成分分析的基础上，对品种的特征特性进行综合评定。
2 结果与分析
2.1 聚类分析
如图1所示，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，具有相似的株高、茎粗及产量，而不同类群之间的品种特征特性具有较大的差异。根据饲用高粱品种特征特性，将类群间区分的欧氏距离定为10，分为5类，分类结果如表1所示。
2.2 主成分分析
主成分分析因子方差提取结果如表2所示。可以看出，7个变量的公因子均大于0.60，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分析，基本可以得出影响事物性质的主要因素[7]。如表3所示，提取前3个主成分累计贡献率已经达到82.985%，可以概括不同饲用高粱品种主要特征特性的7个性状的绝大部分信息。 如表4所示，大部分因子的解释性较好，但是仍有少部分指标解释能力较差，例如“穗长”指标在3个因子的载荷系数区别不大。因此，接着采用旋转方法使得因子载荷系数向0或1两极分化，使大的载荷更大，小的栽荷 更小，这样结果更具有可解释性。旋转后的因子得分系数矩阵如表5所示。
从表6可知，第1个公因子主要反映了茎粗、鲜重上有较大载荷，说明第1个公因子主要是决定产量方面的因子；第2个公因子在株高、节数上有较大载荷，说明第2个公因子主要是决定高度方面的因子；第3个公因子在穗长、穗宽上有较大载荷，说明第3个公因子主要是决定籽粒重方面的因子。
2.3 综合得分评价
对16个品种进行综合评价，对3个公因子F1、F2、F3得分进行加权求和，权数取表3中“旋转平方和方差的%”的贡献值。
综合得分=F1×30.781 F2×27.952 F3×24.253
综合得分结果按聚类分析的5个类群分别排序及综合排序，结果如表7所示。
在第1类9个饲用高粱中，综合得分高的品种有高丹草F8421、高丹草F8423、海牛Monster 3个品种；第2类只有美国101550 1个品种，综合得分排名最低；第3类有BJ0602、大卡Bgi Kahuna 2个品种，但综合排名为前2位；第4类有美国101537、美国101656 2个品种，综合排名靠后；第5类有美国101507、美国怕卡2个品种，综合排名也较靠后。以上综合得分评定结果与品种在田间的表现吻合。
3 结论与讨论
对16个饲用高粱株高、茎粗、分蘖数、穗长、穗宽、节数、鲜重等7个因子进行聚类分析，按照高度、茎粗、鲜重综合分为5类。在此基础之上，对7个因子变量观察值进行主成分分析，前3个因子对所考察性状变异的累计方差贡献率达82.985%，较好地反映了所有性状大部分信息。
根据各饲用高粱品种在公因子上的得分值，对16个品种综合评价，综合得分按照聚类分析结果分类排序。BJ0602、大卡Bgi Kahuna 2个品种综合排名为前2位，可作为进一步示范推广的品种。
4 参考文献
[1] 金华，夏雪岩，张丽，等.高粱抗蚜虫基因的遗传分析和SSR标记定位[J].草业学报，2006，15（2）：113-118.
[2] 程序.能源牧草堪当未来生物能源之大任[J].草业学报，2008，17（3）：1-5.
[3] 韩天文，张建全.5个苏丹草品种酯酶同工酶比较研究[J].草业科学，2009，26（10）：97-102.
[4] 高士杰，刘晓辉，李继洪.中国杂交高粱育种研究进展[J].中国农业信息，2009（1）：19-20.
[5] 唐守正.多元统计分析方法[M].北京：中国林业出版社，1986.
[6] 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.
[7] 辛秀琚，于凤瑶，周顺启，等.黑龙江省进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.
关键词 饲用高粱；聚类分析；主成分分析；综合评定
中图分类号 S548 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）08-0277-02
Abstract Using the methods of cluster analysis methods，7 factor of introducing 16 new forage sorghum varieties were selected，such as plant height，stem diameter，tiller number and yield etc，according to its height，stem diameter，yield divided into five categories.On this basis，the method of principal components analysis were adopted to 82.985% of previous 3 common factors，which reflected the most of the characteristic information.According to the scores of all varieties in all common factor，assessing the characteristic of 16 varieties，which sorted by comprehensive score and the result of cluster analysis，this results were used to determine popularizing and applying varieties were BJ0602，Calories Bgi Kahuna.
Key words forage sorghum；clustering analysis；principal component analysis；comprehensive evaluation
我国实行封山禁牧，大力推广舍饲养殖，舍饲圈养面临的最大问题是饲草料不间断供应。高粱具有抗旱、耐涝、耐盐碱和适应性强、产量高等特性，被列为世界第五大粮食作物，同时其又是一种优质饲料作物[1-3]，种植饲用高粱是缓解舍饲养殖饲草料不间断供应问题的有效途径。当前，国内外学者在饲草高粱育种方面已经取得了突破性的进展（刘晓辉、杨汝荣等），国外育成的饲草高粱品种有健宝、大力士、苏波丹、润宝、乐食、标兵等；国内育成的品种有辽草1号、辽草2号等辽草系列品种，皖草1号、皖草2号和世界上第1个A3杂交种晋草1号、晋草2号、晋草3号等晋草系列品种[4]。随着高粱品种增多，给庆阳地区农牧民高粱品种选择带来困难。2014年，庆阳市农业科学研究院引进15个饲用高粱，以甜高粱作为对照，对以上饲用高粱应用系统聚类分析和主成分分析结合的方法进行了生产性能评价，现将分析过程总结如下。
1 材料与方法
1.1 试验材料
从甘肃省农科院引进海牛Monster、雅津4148、大卡Bgi Kahuna、雅津4571、美国101550、BJ0602、美国怕卡、美国101507、美国101537、美国101656共10个品种，国家饲料工程技术研究中心（牧草与青贮饲料研究推广中心）提供高丹草F8423、高丹草F8421、普通高丹草、苏丹草伊诺、苏丹草（Superdan 2 苏波丹）共5个品种，以甜高粱（Sweet Virgina）作为对照。共计16个品种在庆阳市农业科学研究院和盛科研基地进行了品比试验。
1.2 试验方法
试验共设16个处理，即每个品种为1个处理，3次重复，随机区组设计，每个试验小区面积15 m2（3.0 m×5.0 m）。参试材料于2014年5月采用条播方式播种，保苗30万株/hm2，四周设保护行。材料株高达到1.2 m以上时刈割，留茬高度为15 cm，适时防除田间杂草。
对16个品种的株高、分蘖数、茎粗、穗长、穗宽、节数、鲜重7个变量的观测值进行系统聚类分析和主成分分析[5]，聚类分析按欧氏距离进行聚类。聚类分析和主成分分析统计分析软件IBM SPSS19.0的分类和降维2个分析模块[6]。在聚类分析和主成分分析的基础上，对品种的特征特性进行综合评定。
2 结果与分析
2.1 聚类分析
如图1所示，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，具有相似的株高、茎粗及产量，而不同类群之间的品种特征特性具有较大的差异。根据饲用高粱品种特征特性，将类群间区分的欧氏距离定为10，分为5类，分类结果如表1所示。
2.2 主成分分析
主成分分析因子方差提取结果如表2所示。可以看出，7个变量的公因子均大于0.60，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分析，基本可以得出影响事物性质的主要因素[7]。如表3所示，提取前3个主成分累计贡献率已经达到82.985%，可以概括不同饲用高粱品种主要特征特性的7个性状的绝大部分信息。 如表4所示，大部分因子的解释性较好，但是仍有少部分指标解释能力较差，例如“穗长”指标在3个因子的载荷系数区别不大。因此，接着采用旋转方法使得因子载荷系数向0或1两极分化，使大的载荷更大，小的栽荷 更小，这样结果更具有可解释性。旋转后的因子得分系数矩阵如表5所示。
从表6可知，第1个公因子主要反映了茎粗、鲜重上有较大载荷，说明第1个公因子主要是决定产量方面的因子；第2个公因子在株高、节数上有较大载荷，说明第2个公因子主要是决定高度方面的因子；第3个公因子在穗长、穗宽上有较大载荷，说明第3个公因子主要是决定籽粒重方面的因子。
2.3 综合得分评价
对16个品种进行综合评价，对3个公因子F1、F2、F3得分进行加权求和，权数取表3中“旋转平方和方差的%”的贡献值。
综合得分=F1×30.781 F2×27.952 F3×24.253
综合得分结果按聚类分析的5个类群分别排序及综合排序，结果如表7所示。
在第1类9个饲用高粱中，综合得分高的品种有高丹草F8421、高丹草F8423、海牛Monster 3个品种；第2类只有美国101550 1个品种，综合得分排名最低；第3类有BJ0602、大卡Bgi Kahuna 2个品种，但综合排名为前2位；第4类有美国101537、美国101656 2个品种，综合排名靠后；第5类有美国101507、美国怕卡2个品种，综合排名也较靠后。以上综合得分评定结果与品种在田间的表现吻合。
3 结论与讨论
对16个饲用高粱株高、茎粗、分蘖数、穗长、穗宽、节数、鲜重等7个因子进行聚类分析，按照高度、茎粗、鲜重综合分为5类。在此基础之上，对7个因子变量观察值进行主成分分析，前3个因子对所考察性状变异的累计方差贡献率达82.985%，较好地反映了所有性状大部分信息。
根据各饲用高粱品种在公因子上的得分值，对16个品种综合评价，综合得分按照聚类分析结果分类排序。BJ0602、大卡Bgi Kahuna 2个品种综合排名为前2位，可作为进一步示范推广的品种。
4 参考文献
[1] 金华，夏雪岩，张丽，等.高粱抗蚜虫基因的遗传分析和SSR标记定位[J].草业学报，2006，15（2）：113-118.
[2] 程序.能源牧草堪当未来生物能源之大任[J].草业学报，2008，17（3）：1-5.
[3] 韩天文，张建全.5个苏丹草品种酯酶同工酶比较研究[J].草业科学，2009，26（10）：97-102.
[4] 高士杰，刘晓辉，李继洪.中国杂交高粱育种研究进展[J].中国农业信息，2009（1）：19-20.
[5] 唐守正.多元统计分析方法[M].北京：中国林业出版社，1986.
[6] 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.
[7] 辛秀琚，于凤瑶，周顺启，等.黑龙江省进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.