基于主成分与聚类分析的苹果加工品质评价

为了探讨苹果品种间理化品质的差异,给选育新品种和苹果合理加工利用提供理论支持,采集了30个苹果品种为试材进行模式识别分析。该试验所用苹果在2011年8-10月份按照苹果可采成熟度(九成熟)在辽宁省兴城市国家种质资源圃进行采集。试验测定了单果质量、体积、密度、果皮颜色、硬度、糖酸比、维生素C等20项理化品质指标,采用描述性统计、主成分和聚类分析方法对苹果品种和品质关系进行了分析。结果显示,30个品种苹果的密度、果型指数和含水率3项指标未表现出差异。对剩余17项品质指标进行了主成分分析,依据主成分解释总变量和碎石图提取了6个主成分反映原变量的82.3%的信息。第一主成分主要综合了可滴定酸、糖酸比及固酸比的信息即口尝品质因子;第二主成分主要综合了L值,a值和b值的信息,命名为颜色因子;其余主成分依次为甜度因子、质构因子、内在品质因子和果个大小因子。结合主成分得分图直观地显示了苹果品种和理化指标间关系:辽伏、理想、早金冠和瑞光分布在PC1和PC2的正向区间,糖酸比和固酸比值较大、口感好,但是果皮颜色较绿,是品质较好的早熟苹果;寒富、赤阳和红富士依次落在PC1和PC2第四区间,食用品质好、果皮颜色较红,是较为常见的晚熟苹果。分布在第二区间的普利阿姆,白星,Pvma果皮颜色绿且口感酸涩,不适宜鲜食,这些品种可能较为适宜进行加工。第三区间品种固酸比、甜酸比取值较小但是果皮颜色红,为选育果皮颜色受消费者喜爱且内在品质好的早熟品种提供了理论支持。聚类分析将30个品种苹果分为5类,聚类结果与主成分得分图结果基本一致,该试验初步判定30个品种苹果是否适宜鲜食,为苹果品种选育和加工应用利用提供理论依据。     

基于主成分分析的高丛蓝莓品种果实品质综合评价

比较分析不同品种蓝莓果实品质特性,确定代表性品质指标,建立蓝莓品质综合评价体系,为蓝莓品质合理评价和优良蓝莓品种筛选提供理论参考。以26个高丛蓝莓品种果实为材料,测定其11项品质指标（单果质量、果实横径、果实纵径、果形指数、果实硬度、可溶性固形物质量分数可溶性糖质量分数、可滴定酸质量分数、糖酸比、维生素C质量分数、花色苷质量分数）,并采用主成分分析方法进行果实品质综合评价。结果表明：26个蓝莓品种的11项果实品质性状中糖酸比、可滴定酸质量分数、单果质量和花色苷质量分数的变异系数较大,其变异系数分别为33.67%、32.25%、30.84%和28.48%。通过主成分分析确定单果质量、果形指数、可溶性糖质量分数、可滴定酸质量分数、花色苷质量分数和果实硬度可作为评价蓝莓果实品质的代表性指标;建立综合品质评价模型,并依据各品种的综合品质得分进行优良度排序,得分排名前10位的蓝莓品种依次为‘大果蓝金’‘莱格西’‘公爵’‘日出’‘维口’‘蓝片‘早蓝’‘蓝丰’‘爱国者’‘红利’,研究结果为大连地区蓝莓品种合理开发和应用提供了依据。     

寒地沙棘种质资源果实品质分析与综合评价

为寒地沙棘种质资源开发利用、新品种选育提供科学依据,开展寒地沙棘种质资源果实品质分析及综合评价,筛选果实品质优异的沙棘资源。以22份寒地沙棘种质资源果实为试材,测定果实10项品质指标,进行变异分析、相关性分析、主成分分析和系统聚类分析,构建综合评价模型,计算果实品质综合得分并排序。不同沙棘种质资源果实品质指标变异系数分布在9.339%～62.528%之间,其中糖酸比变异程度最大,果实横径变异程度最小。各个品质指标间存在不同程度的相关性。主成分分析提取了3个主成分,累积贡献率为86.053%。根据3个主成分得分和相应的权重进行线性加权,建立了沙棘种质资源果实品质综合评价模型,综合得分较高的是‘小柳树’、‘侍丛’、‘向阳’、HS-12。系统聚类分析将22份沙棘种质资源分为3类,分类结果与主成分综合评价结果基本一致。综合评价模型得出：‘小柳树’、‘侍丛’、‘向阳’、HS-12为寒地沙棘优异种质资源,研究结果为沙棘种质资源利用与新品种选育提供参考依据。     

主成分聚类分析在土地利用生态安全评价中的应用

土地资源是人类赖以生存的资本，土地利用生态安全问题也日益被重视。该文采用主成分聚类分析的方法对土地利用生态安全进行评价并分类。先建立土地利用生态安全评价的指标体系，然后用主成分分析剔除存在相关性、信息重叠的指标，再利用主成分分析得到的具有代表性的主成分指标代替原来的评价指标，对土地利用生态安全进行聚类分析，所得结果客观，为土地利用生态安全评价提供参考依据。     

桃果实品质评价因子的选择

为了给桃品质评价指标的确定提供理论依据，该文研究测定了北京市郊栽培的水蜜桃、蟠桃、油桃3个品系的19个品种桃的可溶性固形物、可滴定酸、固酸比等主要品质指标，并采用“主成份分析”和“聚类分析”法对各品质指标进行分析。结果表明，在桃多个品质指标变量之间存在着相对独立性和密切相关性，经主成份分析后将许多相关的随机变量压缩成几个综合指标，通过系统聚类分析把多个品质指标分成了5类，最终将品质指标简化为单果重、硬度、水分含量、固酸比和风味5个具代表性的指标；又通过“合理—满意度”和多维价值理论的合并规则进行综合评价，评价结果为，水蜜桃品系中晚蜜、绿化9号和北京38号的表现性较好；蟠桃品系中以瑞蟠1号和碧霞蟠桃品质较优；油桃品系中品质最佳的为瑞光19号。这一结果与感官评价所得结果有高度正相关性。     

基于稻米力学指标主成分分析的质量评价模型

为了克服以往评价稻米质量方法的种种弊端,基于稻米力学流变学指标,应用主成分分析的方法,从样本相关矩阵出发,对稻米7个品种的14个主要力学指标进行了分析。根据累计贡献率达到91.1%以上,确定了跟稻米品质相关的3个独立的新指标：主成分PRIN1,硬度因子;主成分PRIN2,弹性因子;主成分PRIN3,黏性因子,并得到各品质的主成分值。以主成分值为指标对稻米进行分类,其结果与根据食味值分类的结果相接近。主成分值与稻米食味值的相关分析表明,主成分1与食味值呈极显著负相关,主成分2与食味值呈显著正相关。通过逐步回归分析,建立了稻米的食味值与主成分之间的回归方程,作为稻米质量评价模型。研究表明,可用该模型进行不同品种稻米的食味值预测和质量评价。     

新疆地方品种梨果实品质性状综合评价

为了优良品种的筛选、选育及推广应用提供科学理论依据,建立8个新疆地方品种梨的果实品质综合评价体系。以‘鄯善红梨’‘鄯善句句梨’‘鄯善黄麻梨’‘晚熟塔西梨’‘鄯善早熟句句梨’‘诺尕依梨’‘雅格丽克梨’和‘库车句句梨’为试材,测定其14项果实内外品质指标,对14项指标进行相关性分析和因子分析,建立基于因子分析的综合品质评价模型,并根据综合品质得分进行优良度排序。结果表明:8个新疆地方品种梨14项果实品质性状变异系数有所不同,其中色差值a~*(红绿差异)的变异系数较大,其变异系数为225.40%,单果质量、果实纵径、果心质量、色差值L~*、果实硬度、总酸含量和糖酸比的变异系数均中等,在20.0%～45.0%范围之内,其余果实品质指标的变异系数均相对较小(小于20.0%),且各果实品质指标间均存在不同程度的相关性。经因子分析提取出特征根值均大于1的4个公因子,其累计方差贡献率达88.90%,其中第1公因子的贡献率为31.15%,主要由果实纵径、单果质量、果心质量、果实横径和果形指数5个因子决定,主要反映了果实大小、果心大小和果实形状。第2公因子的贡献率为23.31%,由糖酸比、果实硬度、含糖量和总酸含量4个因子决定,主要反映了果实酸甜口感品质和耐运强度的高低。第3公因子的贡献率为18.29%,由色差值L~*、色差值a~*和色差值b~*3个因子决定,主要反映了果实表面颜色色差程度。第4公因子的贡献率为16.15%,由可食率和果柄长度2个因子决定,主要反映了果实可食部分大小和果实抗风能力强度的高低。经综合品质评价模型得出,新疆梨8个地方品种果实综合品质得分的优良度排序依次为‘诺尕依梨’‘雅格丽克梨’‘库车句句梨’‘鄯善黄麻梨’‘鄯善句句梨’‘鄯善红梨’‘鄯善早熟句句梨’‘晚熟塔西梨’,研究结果为新疆地方梨品种的合理应用及科学推广提供参考。     

基于Fisher判别法则的小麦品质多指标分级

小麦生理生化指标对研究其储藏品质具有重要的作用,但由于各指标间关系的复杂性,所表达的信息存在较大差别,这给小麦储藏品质分析带来很大的不便。针对该问题,该文提出了一种小麦储藏品质多指标分析模型,选取降落数值、发芽率、过氧化物酶、脂肪酸值、电导率、还原糖值、丙二醛7个生理生化指标作为分析的关键因素,通过相似性和主成分法对各指标进行分析计算,发现脂肪酸值最具代表性;基于脂肪酸值数据分布变化趋势,采用聚类分析方法对小麦分类;使用Fisher判别法对小麦数据进行训练,得到2类判别函数,其中判别函数1的贡献率达到89.7%,在该函数下,计算获得3种类别小麦的中心值为–5.699、1.316和3.945,从而为判断小麦的品质状况提供计算依据。试验计算结果表明,在18批储藏小麦中,该文判别模型对小麦的分类结果与实际参考标准分类结果的一致性达到88.9%,验证了本模型的合理性,研究结果可为小麦品质评价分类提供参考。     

樱桃品种果实品质因子主成分分析及模糊综合评价

研究不同品种甜樱桃果实品质指标差异,确定代表性品质指标,从而筛选出品质优良的甜樱桃品种。以24种甜樱桃果实为材料,测定其11项品质指标(单果质量、硬度、可食率、出汁率、p H值、总糖含量、还原糖含量、可滴定酸含量、糖酸比、维生素C含量、花色苷含量),并运用主成分分析、模糊评判法进行综合评价。结果表明:不同甜樱桃品种各项指标存在差异,其中单果质量与维生素C之间,可食率与出汁率、可滴定酸之间,花色苷与p H值、可滴定酸之间,总糖、还原糖、糖酸比与p H值之间均呈及极显著正相关。因子分析提取了甜味、口感、抗氧化、可食、质量5项主因子,累计方差贡献率为82.948%,包含了大部分指标信息,因此筛选总糖、出汁率、维生素C、可食率、单果质量作为评价甜樱桃的关键指标;利用PAST软件绘制各品种在5个主因子的分布状况,并对品种因子综合得分进行排序,得分排名前10的樱桃品种依次为"Red"(0.70)、"早露"(0.63)、"红蜜"(0.60)、"彩玉"(0.47)、"秦樱一号"(0.44)、"S2S1"(0.38)、"早大果实生"(0.35)、"13-33"(0.28)、"明珠"(0.13)、"秦林"(0.07);对11个分析指标进行模糊综合评判,综合品质表现排名前10的品种分别为"Red"(0.642)、"红蜜"(0.566)、"早露"(0.545)、"明珠"(0.524)、"彩玉"(0.521)、"秦樱一号"(0.512)、"秦林"(0.501)、"美早"(0.491)、"S2S1"(0.482)、"早大果实生"(0.470),以上结果一致表明"Red"、"早露"、"红蜜"、"彩玉"、"秦樱一号"、"S2S1"、"早大果实生"、"明珠"、"秦林"等9种樱桃综合品质较其他15种樱桃更优,其中"Red"樱桃品质最优,可作为樱桃资源开发利用、育种及品质改良的原材料。因子分析与综合评价结果基本一致,该试验初步确定排名前9位的樱桃优良品种,为樱桃品种选育和加工利用提供理论依据。     

生物炭添加提高渍水条件下番茄产量改善品质

为了探索支持渍水下番茄优质高效生产的途径,摸清渍水胁迫下生物炭添加改善作物品质的可能性,于2017年3—8月借助土柱试验探讨了不同生物炭添加量(3%、5%、10%)对番茄产量及各品质指标的影响。结果表明,渍水胁迫会造成番茄需水量降低,使可溶性糖、可溶性固形物、有机酸显著下降,对产量、水分利用效率,以及单果质量、单果密度和果色指数等外部品质指标影响不显著;渍水胁迫下生物炭添加可显著提高水分利用效率,减少需水量,改善果实内部品质,使可溶性糖、可溶性固形物、有机酸和维生素C含量等内部指标显著增加。通过品质主成分分析发现品质外部和内部综合主成分均随生物炭添加量的增加而增大。借助模糊综合评价法对不同处理的番茄产量、品质和水分利用效率进行综合评价发现,10%生物炭添加量处理的评价值最大,而无生物炭添加的渍水胁迫处理最小,说明渍水胁迫下施加10%生物炭可实现节水、优质和高效生产。研究结果可为南方地区渍水胁迫下番茄优质高效生产提供理论借鉴。     

基于品质主成分分析的温室番茄亏缺灌溉制度

为了寻求温室番茄优质高效的亏缺灌溉制度,以温室冬春茬不同收获批次的番茄为试验材料,应用主成分分析法对番茄品质进行综合评价,并结合实际商品产量,提出平均品质综合主成分的概念,以此作为番茄综合品质的评定指标。结果表明,品质综合主成分可以代表88.41%的品质变异信息,且服从正态分布,具有较好的代表性与客观性,可用于番茄的品质评价。在番茄开花和果实膨大期采用1/3对照灌水量处理,其余阶段正常灌水（NSN）,即全生育期灌水12次,灌溉定额为196 mm时,番茄产量降低不明显,平均品质综合主成分最高,总体经济效益较好,同时节约灌水56?mm,应作为温室冬春茬番茄产量与品质相协调的亏缺灌溉制度。     

套袋对宁夏引黄灌区红富士苹果果实品质和农药残留的影响

以富士苹果为试材,在宁夏引黄灌区中卫和青铜峡两个苹果主产区研究了套袋对苹果品质及农药残留的影响。结果表明,套袋果光洁度、着色指数、商品果率、含水率均高于不套袋果,而硬度、可溶性固形物、固酸比、花青苷含量则明显低于不套袋果。套袋对果形指数和单果重影响不明显,但有降低果实单果重的趋势;套袋可有效降低果实农药残留,但对提高果实食用安全性的优势并不突出。综合分析,套袋的影响弊大于利,“无袋”栽培将是未来宁夏苹果产业的发展方向。     

中国南瓜对嫁接黄瓜产量与风味影响的综合评价

为探讨中国南瓜砧木种质资源的多样性,筛选同时具有较高产量和较优风味品质嫁接黄瓜的中国南瓜砧用种质,本研究以国内外102份中国南瓜高代自交系种质为砧木,以黄瓜品种新泰密刺为接穗进行嫁接,利用主成分分析、隶属函数分析和聚类分析对嫁接黄瓜形态学和农艺性状等13项指标进行综合评价。结果表明,与对照新泰密刺相比,102份嫁接组合的各项指标存在广泛变异,主成分分析显示前5个主成分累计贡献率达到86.226%,其中植株产量因子、雌花因子、果实风味因子是构成嫁接组合性状差异的主要因子。系统聚类分析将102个嫁接组合划分为4个类群,隶属函数分析表明柿饼南瓜5Bb636-3(N67)和三禾13-s08z13-3(N91)等7份砧木的嫁接组合产量和口感等各项指标表现突出,可作为南瓜砧木品种选育的优异亲本材料。本研究进一步丰富了中国南瓜砧木的评价体系,为选育嫁接黄瓜性状良好的中国南瓜砧木品种提供了重要依据。     

农大4号与DS-1欧李正、反交F1代果实品质的遗传变异分析

为探究欧李果实品质的遗传规律,本研究选用欧李农大4号与DS-1及其正、反交后代群体为试验材料,测定双亲及后代群体果实的平均单果重、核重、纵横径、果形指数、可溶性固形物含量、类黄酮含量、总酚含量及抗氧化能力(DPPH、FRAP、ABTS),对其后代遗传规律进行分析。结果表明,所测定的指标均呈现正态或偏正态分布,呈连续变异,为多基因控制的数量遗传性状。纵径、横径、果形指数和可溶性固形物含量的变异系数均小于20%,后代未出现广泛分离,选择潜力较小,其中果形指数的变异系数最小,选择潜力最小,这与大多数欧李果实呈现扁圆形的情况一致。平均单果重、核重、类黄酮含量、总酚含量和抗氧化能力的变异系数均超过20%,后代广泛分离,选择潜力较大,尤其以平均单果重的选择潜力最大。平均单果重、纵横径受父本影响较大,以大果为父本时更易选出大果后代。果形指数不受父母本影响。可溶性固形物含量和核重表现明显的衰退变异,为趋小性遗传。以高类黄酮、总酚含量和抗氧化能力的植株为母本时,后代更易选出高类黄酮、总酚含量和抗氧化能力的优株。相关性分析将表型特征与内在物质含量相联系,为初步判断物质含量奠定重要基础。主成分分析提取了包括清除ABTS自由基和类黄酮含量的第一主成分和包括纵横径的第二主成分。聚类分析筛选出了具有较高生物活性、较强抗氧化能力和果实较大等不同特征的优株,可根据育种目标加以重点利用。本研究为欧李育种提供了重要参考的意义。     

番茄自交系农艺性状的表型分析

为探究番茄自交系种质资源的遗传多样性和亲缘关系,以46份普通番茄自交系为试验材料,利用遗传变异度分析、遗传相关性分析、主成分分析和聚类分析等技术对其9个农艺性状进行了综合统计分析。结果显示:在9个农艺性状中,单果重的变异系数最大,达36.8%,而果实硬度的变异系数最小,为12.6%。遗传相关分析结果表明,各性状间存在着复杂的相互关系;综合相关性和通径分析结果,单株总产量与心室数、果实横径、果实纵径、单果重和坐果率5个性状关系最为紧密。主成分分析结果显示株高、坐果率、单株产量和单果重的累计贡献率是84.4%,可以涵盖所有研究性状的主要信息。基于表型数据,在欧氏距离为0.16处将供试材料分为3个类群,国外品种主要集中于第一类群第1、2亚类和第三类群第2亚类,且分布较为紧凑;来自中国的1份野生番茄单独成为第二类群。研究结果明确了不同自交系材料间的表型特异性,为利用番茄自交系杂交育种工作理清了思路,并为加快新品种的选育奠定了基础。     

采用响应曲面法对采后红富士苹果热处理条件的优化

采用响应曲面法研究了在不同时间-温度的热空气处理对果实品质的影响。对红富士苹果进行不同时间-温度的热空气处理,处理后的果实置于(0±0.5)℃条件冷藏4个月,然后置于20℃条件下7 d(模拟货架期),对货架结束时果实底色a^*值、硬度和固酸比进行测定。采用响应曲面法建立了苹果底色a^*值、硬度和固酸比的二次多项数学模型,并验证了模型的有效性,考察了处理温度和处理时间对果实品质各指标的影响,得出优化热处理温度为36.3℃,处理时间82.5 h。     

基于高光谱成像的苹果轻微损伤检测有效波长选取

为了确定可用于苹果早期轻微损伤检测的有效波长,以具有代表性的阿克苏苹果为研究对象,采用高光谱成像技术和分段主成分分析方法对损伤发生仅为半小时之内的苹果进行损伤检测研究,对比分析不同光谱区域主成分分析对识别结果的影响,优选出识别光谱区域(780～1000nm)。基于此光谱区域结合主成分图像权重系数获取2个有效波长(820和970nm),并利用这2个波长和全局阈值理论开发了多光谱轻微损伤提取算法。利用独立测试集中25个正常苹果和25个损伤苹果对算法的性能进行评估,结果表明,正常果的识别率为100%,损伤果的识别率为96%,整体检测精度为98%。该研究所获得的有效波长可为开发基于多光谱成像技术的苹果损伤检测系统提供参考。     

不同砧木对欧李嫁接成活及果实品质的影响

为探讨不同砧木对欧李（Prumus humilis）嫁接成活率及果实品质的影响，本研究以欧李自根苗为对照，对比分析了3种砧木（长柄扁桃、毛樱桃、山杏）嫁接欧李的成活率、根癌病发病率和果实品质性状差异，并通过主成分分析对不同砧穗组合和自根苗进行综合评价。结果表明，欧李/长柄扁桃的嫁接成活率为87.33%，且移栽三年后的成活率为98.00%。不同砧木嫁接欧李的根癌病发病率为0，而欧李自根苗的根癌病发病率为18.41%。与自根苗相比，嫁接苗的单株产量和果实可滴定酸含量有所下降，但其他果实品质得到提升，其中，欧李/长柄扁桃的单果重、果实横径、可溶性固形物含量、可溶性糖含量、花色苷含量等最高，欧李/毛樱桃的果实钙含量和锌含量最高，欧李/山杏的果实固酸比、类黄酮含量和铁含量最高。利用主成分分析对不同砧穗组合和自根苗的嫁接成活率和果实品质性状进行综合评价，欧李/长柄扁桃D值为0.746，综合评价排名第一。综上，嫁接可以降低欧李的根癌病发病率，改变其果实品质，以长柄扁桃为砧木嫁接的欧李综合性状最佳。本研究结果可为欧李嫁接苗的推广提供数据支持。     

基于主成分分析的蓝莓果实质地品质评价

为完善蓝莓果实质地品质评价体系,应用物性分析仪整果穿刺和质地多面分析法对22个蓝莓品种的果实质地品质进行测定,分析各质地参数间的相关性,并采用主成分分析法建立蓝莓果实质地品质优劣评价模型,对22个蓝莓品种的果实质地品质进行综合评价。结果表明,代表蓝莓果实质地品质的10个质地参数均存在品种间差异,其中品种间果皮破裂距离、果皮脆性、果皮韧性、果实硬度、粘附性、咀嚼性和回复性差异较大,果皮强度、弹性和内聚性差异较小。蓝莓果皮破裂距离与果皮强度、果皮韧性呈极显著正相关,果皮脆性与果皮韧性、果皮破裂距离呈极显著负相关,果实硬度与果实弹性呈显著负相关,咀嚼性与果实硬度、粘附性、弹性呈显著正相关,回复性与内聚性呈极显著正相关。采用主成分分析法建立了蓝莓果实质地品质综合评价指数模型,筛选出综合评价蓝莓果实质地品质的核心指标:果实硬度、果皮脆性和果实回复性。果实质地品质优良的参评蓝莓品种依次为大粒蓝金、克瑞顿、布莱登、陶柔、夏普蓝、莱格西、奥尼尔、泽西、米德、双迪。本研究结果为高品质蓝莓品种选育和良种采后储运、加工及销售提供了重要参考。     

高压静电场处理对红元帅苹果采后品质的影响

该研究利用自制的高压静电场保鲜实验台产生的-50 kV/m和-100 kV/m高压静电场处理红元帅苹果，贮藏过程中每4d测定1次果实呼吸强度、内源乙烯释放量、果实硬度和可溶性固形物含量变化，并在贮藏结束时，对果实品质进行感官评定。实验结果表明：高压静电场处理使红元帅苹果的乙烯释放高峰推迟4 d，乙烯释放高峰值显著低于对照，并且使果实呼吸跃变推迟8 d。高压静电场处理苹果，在20℃条件下贮藏24 d，果实硬度和可溶性固形物含量显著高于对照，果实新鲜程度、脆性、硬度、粉性、甜味和苹果味等感官指标显著比对照好（p<0.01)，表明高压静电场处理对保持红元帅苹果的采后品质具有显著作用。