基于主成分分析和聚类分析AA肉鸡生产力评定模型的建立_马发顺.pdf
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1、安阳工学院学报Journal of Anyang Institute of Technology Vol.22 No.2(Gen.No.122)Mar.,2023第22卷第2期(总第122期)2023 年 3 月DOI:10.19329/ki.1673-2928.2023.02.019基于主成分分析和聚类分析 AA 肉鸡生产力评定模型的建立马发顺1,张潇潇1,元雪浈2,梁秀丽1,赵利杰1,李泽濠1(1.安阳工学院 生物与食品工程学院,河南 安阳 455000;2.河南省兽药饲料监察所,郑州 450000)摘 要:为了对规模化肉鸡场 AA 肉鸡的生产力水平进行综合评定,试验以滑县某肉鸡场 5 栋
2、鸡舍 15 周龄的 103 020 只AA 肉鸡为试验动物,对入栏数(x1)、存栏数(x2)、成活率(x3)、周耗料量(x4)、累计周耗料量(x5)、日耗料量(x6)、累计日耗料量(x7)、只耗料量(x8)、累计只耗料量(x9)、只日耗料量(x10)、累计只日耗料量(x11)、体重(x12)、周增重(x13)、日增重(x14)、周效率(x15)、累计效率(x16)等 16 项生产指标进行了相关分析、主成分分析和聚类分析,筛选出代表性生产指标,再运用主成分分析法建立生产力评定模型。结果显示:16 项生产指标间 120 个相关系数中 99 个达到极显著水平(P0.01),6 个达到显著水平(P0.
3、05);提取的 4 个主成分 Y1、Y2、Y3和 Y4方差贡献率分别为 83.544%、10.956%、3.662%和 1.081%,累计贡献率为 99.245%;16 项生产指标聚为 5 类;选出的代表性生产指标为 x2、x3、x5、x7、x9、x11、x12、x13和 x16;所建立的 AA 肉鸡生产力评定模型为 I=0.027x2-0.096x3+0.116x5+0.116x7+0.111x9+0.111x11+0.119x12+0.150 x13-0.122x16。此模型解决了多项生产指标的合理加权问题,可用于 AA 肉鸡的生产力综合评定。关键词:AA 肉鸡;生产指标;主成分分析;聚类
4、分析;生产力评定模型中图分类号:S831.41 文献标志码:A 文章编号:1673-2928(2023)02-0097-06AA 肉鸡是美国爱拔益加育种公司培育的四系配套肉用鸡种,1980 年引入我国。其典型特点是适应性强、生长速度快、饲养周期短、饲料转化率高等。张尊会1、陈普青2和毕慧娟等3分别研究了环境因素、饲养方式和光照制度对 AA肉鸡生产性能的影响;李剑虹等4研究了禁食时间对 AA 肉鸡肉质的影响。主成分分析和聚类分析均是针对多指标统计分析方法,可用于主要生产指标的筛选和生产力评定模型的建立。巨晓军等5和李尚民等6对鸡肉品质和体重体尺性状进行了主成分分析;翁恺麒等7对地方鹅种的繁殖性能
5、与生态特征进行了主成分分析;徐琪等8和程郁昕等9基于主成分分析法分别建立了鸭肉质和 AA 肉鸡屠宰性状的评估模型;马发顺等10-11运用主成分分析法建立了 AA 肉鸡生产性能评价模型;马发顺等12运用主成分分析和聚类分析法确定了 AA 肉鸡生产力评价指标。关于 AA 肉鸡生产性能的研究还有生产性能表现分析、生产指标间的相关分析和最佳生长模型的建立等13-16;马发顺等15和梁秀丽等17建立了生产指标间的回归方程。关于在主成分分析和聚类分析基础上建立AA肉鸡生产力评定模型的研究尚未见报道。本研究以5栋鸡舍103 020只AA肉鸡为试验动物,对 15 周龄的 16 项生产指标进行主成分分析和聚类分
6、析,挑选出代表性生产指标,再运用主成分分析法建立生产力评定模型。为生产力快速综合评定提供科学依据。1 材料与方法1.1 试验动物以河南省滑县某肉鸡场 5 栋鸡舍(A1、A2、A3、A4、A5)103 020只 AA 肉鸡为试验动物。饲养方式为地面平养,按照 AA 肉鸡饲养管理规程操作,前期人工喂料,后期自动喂料,整个饲养期自由饮水;定期消毒和免疫接种,控制鸡舍环境。1.2 生产指标按鸡舍和周龄进行项目测定,所测定项目有:入栏数(x1)为鸡舍新进仔鸡数(只);存栏数(x2)为周末存栏数(只);成活率(x3)为存栏数与入栏数的比值(%);周耗料量(x4)为每周消耗饲料量(kg);累计周耗料量(x5
7、)为从第 1 周开始周耗料累计量(kg);日耗料量(x6)为1周内平均每日耗料量(kg);累计日耗料量(x7)收稿日期:2022-09-21基金项目:国家重点研发计划项目(2017YFD0501000)。作者简介:马发顺(1963),男,河南长恒人,教授,研究方向为动物遗传育种和动物疾病控制。2023 年安阳工学院学报98为从第1周开始日耗料累计量(kg);只耗料量(x8)为每只肉鸡 1 周消耗饲料量(g);累计只耗料量(x9)为从第 1 周开始只耗料累计量(g);只日耗料量(x10)为平均每只肉鸡每日消耗饲料量(g);累计只日耗料量(x11)为从 1 周龄开始只日耗料累计量(g);体重(x1
8、2)为每只肉鸡周末空腹重(g);周增重(x13)为本周体重与上周体重之差(g);日增重(x14)为平均每日肉鸡增重(g);周效率(x15)为每周饲料转化率,即x2x13/x4100%;累计效率(x16)为从第 1 周开始总饲料转化率,即 x2x12/x5100%。以每栋鸡舍、每周龄作为 1 个统计样本,5 栋鸡舍 15 周龄共25 个统计样本。按周龄分别计算每个测定项目的平均数、标准误和变异系数,得到16项生产指标。1.3 数据统计处理与分析首先对 25 个统计样本按周龄进行描述统计,然后进行简单相关分析、主成分分析和聚类分析。根据特征值和方差贡献率确定主成分数,根据成分得分系数矩阵写出主成分
9、信息表达式,主成分变量用 Yi表示;采用系统聚类法对 16 项生产指标进行聚类分析,根据各类中每一指标与其他指标间平均相关指数大小挑选代表性指标;综合主成分分析和聚类分析结果,结合生产实际确定构建生产力评定模型的主要生产指标。再运用主成分分析法(主成分变量用 Fi表示)建立生产力评定模型,模型中综合指数用 I 表示。使用 Excel 2019 软件数据分析模块进行描述统计,测量值以“平均数 标准误”表示;使用 SPSS 24.0 软件进行简单相关分析、主成分分析和聚类分析。P0.05 表示差异显著,P0.01 表示差异极显著。2 结果与分析2.1 AA 肉鸡生产指标的描述统计AA 肉鸡 15
10、周龄 16 项生产指标描述统计结果,见表 1。表 1 AA 肉鸡生产指标的描述统计指标项目周龄12345x1测量值/只20 604.00306.0020 604.00306.00 20 604.00306.00 20 604.00306.00 20 604.00306.00变异系数/%3.323.323.323.323.32x2测量值/只20 532.80308.2420 439.60320.29 20 161.40326.48 19 857.40328.16 19 460.60290.90变异系数/%3.363.503.623.703.34x3测量值/%99.650.0399.200.109
11、7.840.2396.370.3494.460.47变异系数/%0.070.220.530.781.12x4测量值/kg3 681.0029.937 342.0058.9611 962.0095.11 18 981.00929.02 21 134.00680.64变异系数/%1.821.801.7810.947.20 x5测量值/kg3 681.0029.9311 023.0082.9722 985.00171.5241 966.001 033.9663 100.001 695.15变异系数/%1.821.681.675.516.01x6测量值/kg525.864.281 048.868.42
12、1 708.8613.592 711.57132.723 019.1497.23变异系数/%1.821.801.7810.947.20 x7测量值/kg525.864.281 574.7111.853 283.5724.505 995.14147.719 014.29242.16变异系数/%1.821.681.675.516.01x8测量值/g179.172.07358.785.73589.446.92948.1333.141 073.8322.32变异系数/%2.583.572.637.824.65x9测量值/g179.172.07537.957.701 127.3814.532 075.5
13、121.293 149.3542.08变异系数/%2.583.202.882.292.99x10测量值/g25.600.3051.250.8284.210.99135.454.73153.403.19变异系数/%2.583.572.637.824.65x11测量值/g25.600.3076.851.10161.052.08296.503.04449.916.01变异系数/%2.583.202.882.292.99第二期99表 1(续)指标项目周龄12345x12测量值/g174.802.46464.805.83947.007.351 528.404.752 126.4026.84变异系数/%3
14、.142.801.740.692.82x13测量值/g134.802.46290.007.06482.204.27581.404.24598.0025.45变异系数/%4.085.451.981.639.52x14测量值/g19.260.3541.431.0168.890.6183.060.6185.433.64变异系数/%4.085.451.981.639.52x15测量值/%75.221.9680.691.8081.240.8661.272.3055.242.80变异系数/%5.834.982.378.3811.33x16测量值/%97.912.3486.601.0083.440.7772
15、.610.7965.811.43变异系数/%5.342.582.082.434.86从 表 1 可 见,随 着 x1增 长,测 量 值 x4、x5、x6、x7、x8、x9、x10、x11、x12、x13、x14均 呈递增趋势;x2、x3、x16均呈递减趋势;x15在 3周龄前递增,3 周龄后递减。各指标的变异表现复杂,其中 x3变异系数持续增大;x2在 4 周龄前持续增大,4 周龄后降低;x4、x6均是在 3周龄前持续降低,4 周龄升高,5 周龄再次降低;x5、x7、x15、x16均是在 3 周龄前持续降低,3 周龄后持续升高;x9、x11、x13、x14均是在 12 周龄升高,24 周龄持续
16、降低,45 周龄再升高;x8、x10均是在 12 周龄升高,23 周龄降低,34 周龄升高,45 周龄降低;x12在 4 周龄前持续降低,4 周龄后升高。2.2 AA 肉鸡生产指标间的相关性AA 肉鸡 16 项生产指标间共计算出 120 个相关系数,其中99个达到极显著水平(P0.01),6 个 达 到 显 著 水 平(P0.05)。具体表现为,x1与 x2呈极显著正相关(P0.05)。x2与x3呈极显著正相关(P0.05),其余 3 个相关系数均极显著(P0.01);x2、x3与其他各指标间均为极显著负相关关系(P0.01)。x15与 x16呈极显著正相关(P0.01),二者与 x3均为极显
17、著正相关(P0.01);除 x1、x2外,x15、x16与其余指标间均为极显著负相关关系(P0.01)。除此之外,其余指标间均为极显著正相关关系(P0.01)。2.3 AA 肉鸡生产指标的主成分分析AA 肉鸡 16 项生产指标提取出 4 个主成分。4 个主成分的特征值、方差贡献率和累计贡献率,见表 2。表 2 4 个主成分的特征值、贡献率和累计贡献率项目Y1Y2Y3Y4特征值13.3671.7530.5860.173贡献率/%83.54510.9573.6621.081 累计贡献率/%83.54594.50298.16499.245 由表 2 可知,Y1、Y2的特征值均大于 1;虽然 Y3、Y
18、4的特征值小于 1,但与舍去的其余主成分相比较,存在较大级差;所以,取前 4 个主成分是合适的。其中,Y1包含了原有变量 83.545%的信息,Y2包含了 10.957%的信息,Y3包含了3.662%的信息,Y4包含了 1.081%的信息。4 个 主 成 分 信 息 表 达 式 为:Y1=-0.001x1-0.041x2-0.072x3+0.074x4+0.074x5+0.074x6+0.074x7+0.074x8+0.074x9+0.074x10+0.074x11+0.074x12+0.070 x13+0.070 x14-0.061x15-0.072x16,Y2=0.567x1+0.477x
19、2+0.040 x3+0.067x4+0.03 7 x5+0.0 6 7 x6+0.037x7+0.034x8+0.014x9+0.034x10+0.014x11-0.002x12-0.017x13-0.017x14-0.065x15+0.018x16,Y3=0.056x1+0.089x2+0.0 6 6 x3+0.0 9 3 x4-0.1 5 1 x5+0.0 9 3 x6-0.151x7+0.081x8-0.147x9+0.081x10-0.147x11+0.005x12+0.599x13+0.599x14+0.924x15+0.017x16,Y4=0.474x1-0.279x2-1.24
20、3x3-0.528x4+0.481x5-0.5 2 8 x6+0.4 8 1 x7-0.3 9 4 x8+0.5 6 6 x9-0.394x10+0.566x11+0.500 x12-0.283x13-0.283x14+0.950 x15+0.806x16。从表达式中各项系数绝对值大小来看,Y1主要综合了x4、x5、x6、x7、x8、x9、x10、x11、x12的信息,Y2主要综合了 x1、x2的信息,Y3主要综合了 x13、x14、x15的信息,Y4主要综合了 x3、x16的信息。对 4 个主成分综合分析,选出的代表性生产指标马发顺,张潇潇,元雪浈,等:基于主成分分析和聚类分析 AA 肉鸡生
21、产力评定模型的建立2023 年安阳工学院学报100为 x2、x3、x5、x7、x9、x11、x12、x13和 x16。2.4 AA 肉鸡生产指标的聚类分析AA 肉鸡 16 项生产指标聚类分析谱系图,见图 1。图 1 AA 肉鸡 16 项生产指标聚类谱系图从图 1 可知,16 项生产指标可聚为 5 大类。其中,x1为第 1 大类;x2为第 2 大类;x15为第 3大类;x13和 x14聚第 4 大类;x4、x5、x6、x7、x8、x9、x10、x11、x12先聚为 1 小类,再与 x16聚和,最后与 x3聚为第 5 大类。根据大类和小类的情况,结合生产实际,选出的代表性生产指标为 x2、x3、x
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