莖瘤芥\\(Brassica juncea var． tumida Tsen et Lee\\)，俗稱榨菜，是重慶市傳統的特色加工蔬菜，具有悠久的栽培歷史。
榨菜營養價值高，味美可口，因其鮮、香、嫩、脆的獨特風味，在世界上享有很高聲譽，與歐洲酸黃瓜、西德酸甘藍同時被列為世界三大醬腌名菜。由于榨菜對礦質元素的需求量大，在栽培榨菜時不僅要注意保持施肥量，而且要注意肥料種類對榨菜品質的影響和相互之間的關系。但是，以前的研究主要集中在施肥量對莖瘤芥產量與營養品質的影響上。
在已有的針對涪陵榨菜的土壤特性和施肥狀況，施用不同肥料品種組合，對收獲期榨菜的生物量和營養品質影響結果基礎上，運用主成分分析的方法，筆者綜合分析各項檢測量，探究對榨菜產量和品質影響較好的施肥方案，從而為菜農在榨菜的栽培過程中合理選用肥料組合提供科學依據。
1、 數據收集
科學研究離不開定量分析。定量分析是科學性的一種重要體征。而一切定量分析又都是建立在大量數據基礎之上的，只有獲取了大量數據，才有分析的對象，才能夠進一步運用定量分析的方法加以處理，并得出相應的合理科學、有據可查的結論。該研究所收集的數據主要來自西南農業大學李成瓊等關于不同肥料組合對榨菜產量和品質的影響相關研究。他們設計了7 組不同的肥料組合，并進行了田間跟蹤試驗，對榨菜栽培的生長中期和采收期的莖葉比和營養品質進行了測定，并且用 SPSS 軟件完成數據分析。然而，他們在做比較分析時，比較偏向于單要素間的比較，只是做了簡單的百分比對照，當然結合了生物性狀的大量知識。在此基礎上，合理運用主成分分析，綜合考慮各檢測要素對榨菜整體質量的反映，比較得出不同肥料組合的使用效果。李成瓊等實驗設計的肥料組合見表 1。經篩選后，采用榨菜收獲期的相關數據，主要選用莖葉比、VC、可溶性糖、氨基酸、粗蛋白、全磷、全鉀和水分的檢測結果\\(表2\\)。
2、 主成分分析法
主成分分析法也稱主分量分析或矩陣數據分析，主要通過變量變換的方法把相關的變量轉化為若干不相關地綜合性指標變量。若某研究對象有 2 項指標 ζ1和ζ2，從總體ζ\\(ζ1，ζ2\\)中抽取了 N 個樣品，它們散布在橢圓平面內\\(圖 1\\)，指標 ζ1與 ζ2具有相關性。η1和 η2分別是橢圓的長軸和短軸，顯然 η1⊥η2。因此，η1與 η2互不相關。其中，η1是點ζ\\(ζ1，ζ2\\)在長軸上的投影坐標，η2是該點在短軸上的投影坐標。
從圖 1 可以看出，點的 N 個觀測值的波動大部分可以歸結為η1軸上投影點的波動，而η2軸上投影點的波動較小。若 η1作為一個綜合指標，則η1可較好地反映 N 個觀測值的變化情況，η2的作用次要。綜合指標 η1被稱為主成分。找出主成分的工作稱為主成分分析?？梢?，主成分分析即選擇恰當的投影方向，將高維空間的點投影到低維空間上，且使低維空間上的投影盡可能多地保存原空間的信息，就是要使低維空間上投影的方差盡可能地大。
主成分分析是從解釋變量方差的角度出發，假設變量的方差能完全被主成分所解釋。主成分分析法是一種實用的多元統計分析方法。在研究某一社會現象時，研究對象往往受許多因素的影響。而當分析這類影響因素時，如果指標太多，因素過繁，那么不僅會使分析復雜化，從而抓不住主要矛盾，自然也難以建立起數量分析模型\\(或預測、決策模型\\)。因此，在這種情況下，主成分分析法能夠將大量、繁雜的原始指標、數據簡化為少量的綜合指標，同時使這少量指標盡可能地包含原指標群中的信息資料。這些綜合指標能夠在簡化分析難度的同時，也能較好地反映各樣本之間的主要差別，而且在統計意義上是相互獨立?；诖?，該研究在眾多定量分析方法中選用主成分分析法，對榨菜的生物量和營養品質進行綜合分析和研究，從而了解不同肥料組合對榨菜品質的影響，以便在榨菜栽培中指導菜農對肥料的配合使用。
3、 數據處理與分析
在做好上述準備后，便可以通過 SPSS 軟件進行分析。
該研究所得結果均運用的是 SPSS21． 0 版本。首先，需要對10 種微量元素的原始數據進行標準化后，使得分析指標之間具有可比性。樣本數據也能夠滿足主成分分析要求。然后，用 SPSS21． 0 進行主成分分析，并且得到各要素的相關系數矩陣。從表 3 可以看出，榨菜生物量與營養品質之間的相關系數都較大，說明所選指標變量是適合采用主成分分析法來研究其關系的。因此，可進一步求得相關系數矩陣的特征值和主成分的方差貢獻率\\(表 4\\)。圖 2 可以直觀表達出特征值變化的過程。
其次，可以通過表 4 中的方差貢獻率和特征值大小確定主成分個數。根據主成分的選取的要求，應該使所選主成分的特征值大于1，且選定的所有主成分的方差累計總值不小于 0． 8。從表 4 中可以準確地選出 3 個主成分，分別用F1、F2和 F3表示，而且 3 個主成分的累計貢獻率已達94． 233%，能夠很好地綜合各個指標的信息，從而準確地反映生物量與營養品質在對榨菜質量反映上的相互關系。
再次，通過成分矩陣\\(表 5\\)建立線性組合方程，求得 3個主成分的得分計算表達式，各項指標的系數\\(表 6\\)，分別用符號 X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8來表示莖葉比、VC、可溶性糖、氨基酸、粗蛋白、全磷、全鉀、水分等 8 項指標，將{Xi}作為變量代入，則主成分得分表達式記為:F1= 0． 633X1－ 0． 966X2－ 0． 871X3－ 0． 016X4+ 0． 745X5+ 0． 878X6－ 0． 526X7+ 0． 833X8F2= － 0． 679X1－ 0． 039X2－ 0． 270X3+ 0． 968X4+ 0．651X5－ 0． 449X6－ 0． 026X7+ 0． 081X8F3= 0． 213X1+ 0． 165X2－ 0． 346X3+ 0． 016X4－ 0． 025X5－ 0． 116X6+ 0． 847X7+ 0． 347X8上述方程組又可被稱為主成分的變量回歸方程組，是各個變量對主成分的線性回歸。根據回歸方程組，并且結合圖 3，可以明顯地看出，第 1 主成分 F1在莖葉比、粗蛋白、全磷和水分上具有較大載荷系數，與莖葉比、粗蛋白、全磷、水分等有較強相關性;第 2 主成分 F2則在氨基酸、粗蛋白上有較大分布，與這 2 種指標具有強相關性;而第 3 主成分F3在莖葉比、VC、全鉀及水分上有較大載荷系數，因而與莖葉比、VC、全鉀等具有較強相關性。將 8 種分析指標的所測數據代入回歸方程，就可以求出 3 個主成分的得分\\(表 6\\)。
最后，根據求得的主成分的變量回歸方程組及 3 個主成分所占的貢獻率，建立營養綜合得分方程，并以此來反映榨菜各器官的微量元素影響，方程如下:F = 0． 548 59F1+ 0． 263 19F2+ 0． 130 56F3建立上述方程后，將之前求得的各個主成分的得分代入，即可求得 7 組施用不同肥料組合的榨菜的質量得分。
從表 6 可以看出，各組原始得分為負值。為了便于比較，需要對其簡單處理:以常規對照組原始得分為被除數，以各組原始得分為除數，使得最后每組榨菜的質量得分為正，然后進行排序。這樣，各肥料組合處理的榨菜最終排序結果見表 6。
4、 討論
研究表明，專用肥 I 對榨菜品質影響最好，其次是專用肥 II，最差的是鈣鎂磷氯鉀。它對榨菜產量和品質的影響最小，且有負作用。綜合來看，在某些指標上，專用肥 I 的作用并不突出，但得分最高，主要在于核心指標上的作用顯著，在莖葉比和氨基酸指標上其作用都比較靠前，但并不是最好的，而所處理榨菜的粗蛋白和全磷含量最高。這說明磷在提高榨菜的產量和品質上有著重要作用。已有研究表明，在一定范圍內施磷可以降低榨菜瘤莖的硝酸鹽，增加瘤莖產量。因此，該分析結果是與試驗結果相一致的。而且比較專用肥 I 與專用肥 II 的處理結果可知，在榨菜栽培中，應注意施加有機質，提高榨菜的莖葉比、榨菜產量。在實際生產中，菜農多是以施用農家肥為主來增加有機質。
然而，由于農家肥一般未經充分腐熟，有可能導致有害微生物、有害微生物次生代謝產物對瘤莖的污染。如果專門購買有機肥來施用，那么無疑會增加農民的負擔，加大生產投入成本。但是，經過沼氣發酵的池渣就是通過厭氧甲烷菌的充分分解，可以減少上述狀況。所以，在開發榨菜種植基地的同時，應鼓勵當地農民修建沼氣池。國家對沼氣池的修建也是有很大扶持與補貼。
當然，在認為專用肥 I 與專用肥 II 造價過大、成本過高時，選擇普鈣氯鉀作為施肥組合是比較合適的。普鈣氯鉀的原料便宜，價格低廉，在實際生產中運用得較廣泛。如果結合有機質的使用，那么其效果將會得到更顯著的提高。同樣地，也需要注意農家肥的充分腐熟，以減少微生物病害。已有研究表明，鈣鎂磷氯鉀肥料中磷元素的釋放較難，不能滿足榨菜生長的營養需求。因此，鈣鎂磷氯鉀雖然對榨菜收獲期中的 VC、氨基酸的促進作用明顯，但對榨菜整體質量的影響反而最小，還不如常規用肥料對榨菜的效果良好。而磷銨硫鉀、普鈣硫鉀 2 個肥料組合對榨菜質量的影響就較普通。
該研究通過關于不同肥料組合對榨菜的生物量及營養品質等多項指標的綜合分析，建立榨菜品質綜合得分方程，求出施肥種類對榨菜質量的影響得分，從而對不同肥料組合的施用效果做出較為合理的評價，也為實地肥料種類的選用提供一定的理論基礎。
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