通径分析的SAS实现方法

《计算机与农业》2003年第4期研究开发 通径分析的SAS实现方法 任红松，吕新，曹连莆，袁继勇 (石河子大学新疆作物高产研究中心，新疆石河子832003) 摘要：本文以小麦丰产3号主要农艺性状的相关及通径分析为例，阐明其SAS实施过程。并通过标准化回归系数的方法计算通 径系数，最后在各性状与产量的相关系数分解为直接通径系数和间接通径系数之和的基础上对通径分析结果作全面解释。 关键词：线性回归；相关系数；通径分析；sAs程序 【中图分类号】 S126 【文献标识码】B 【文章编号】1007—6581(2003)04一o0017一03 通径分析作为一种衡量自变量(性状)相对重要性 的方法，已在众多领域得到广泛应用。但由于其样本量 之大，计算过程复杂，使得一些分析难以进行，计算结 果不够准确。如何利用sAs统计软件实现其计算过程 的自动化，笔者就此进行了论述，旨在方便读者处理各 种类型有关通径分析的资料。 1材料与方法 1．1材料来源 分析数据来自文献【1】多元回归部分。具体数值见 以下所编sAs程序部分。 1．2分析方法 以小麦丰产3号单株籽粒产量为因变量y，每株 穗数为自变量x。，每穗结实小穗数为自变量X2，百粒重 为自变量X3，株高为自变量】(4，利用SAs拟合因变量关 于自变量的线性回归方程。然后通过标准化回归系数 方法计算各自变量对因变量的通径系数。最后将各自 变量(农艺性状)与因变量(株产)的相关系数进行分解， 并对通径分析结果作出全面解释。 2结果与分析 2．1SAS程序 (1ata】dao栅： inputyx卜x4@@； cards： 15．710233．611314．59203．610617．510223．7111 22．513213．710915．510223．611016．910233．5 103 8．68233．3 10017．010243．411413．710203．4104 13．410213．411020．310233．910410．28213．5109 7．4 62331211411．68213．711312．39223．6105 ' proccorr； varyx1一x4； ptocte舀 modely=x1一x4／Stb； rUn： 2．2参数估计及检验 参数估计部分给出了截距和偏回归系数的估计值 及标准误差和显著性检验结果(表1) 寰1 参数估计 变量 自由度参数估计标准◆数估计 标准误差 t值 P值 截距 1 —51．∞2066O．∞000∞0 13．35181742—3．蚰7 0．∞30 X1 1 2．026l∞ 0．7鼹30213O．272042477．448 O．O∞l X2 1 0．653997O．19319217O．3027∞792．161 0．056l X3 1 7．7969380．339939042．332814503．342 0∞75 x4 l 0．049697n05304790n082鲫779晚5鲫 O．5626 由表1可得多重线性回归方程： y = 一51．902066+2．02618x1+0．653997x2+ 7．796938x3+0．049697x4 对截距一51．902066检验结果，t=一3．887，p≤ 0．003；各偏回归系数显著性检验结果为x，X3达极显著 水平，X2接近显著水平，x4不显著．说明除株高外，截距 和其它三项偏回归系数与0之间差别显著，可认为所求 的直线回归方程成立。 2．3方差分析 方差分析的目的是为了检验所求的线性回归方程 是否显著。从表2可以看出，F=30．063，p≤O．0001，多元 决定系数R2=0．9232，校正多元决定系数R2=0．8925， 残差标准差的估计值为1．35711，这些都说明所求的线 性回归方程非常显著，作y关于x。X2X3)【I的通径分析 是有意义的。 模型 误差 总和 均方根 因变量均值 变异系数 221．47175 18．41758 239．88933 舻 校正R2 2．4通径系数的计算及显著性检验 根据通径系数为标准的偏回归系数回，可求得各自 变量)d关于因变量y的通径系数分别为 pyl 20．75830213 py2 20．19319217 py320．33993904py420．05304790 —17— 万方数据 《计算机与农业》2003年第4期研究开发 这些通径系数值即为表1标准参数估计部分的值。由 于标准偏回归系数=自变量的回归系数×(自变量的标 准差／因变量的标准差)，因而由表1和表3也可以算 出各自变量关于因变量的通径系数。比如pyl= 圻可：以=矿万：o．277128 观涮须敦 均值 标准差 总和 最小值 最大值 15 14．473334．13944217．1 7．4 22．5 15 9．柏0∞ 1．54919141．0 6．O 13．0 15 21．933331．22280329．0 20．0 24．0 15 3．5400001804853．10 3．2 3．9 15 108．333334．418581625 100．0 114．0 2．02618×(1．54919／4．13944)=0．75830010。各通径系 塞!主亡!量圭曼室茎焦堕塑笪塑羞墨塑 每棒疆救 每■小疆 百粒t 株高 簟株产量 数 每株穗数 l0000 _0135740．50073· -0．093910．89731料 每穗小穗数 1．00000 —0．14889 0．12339 0．04619 百粒重 l_00000—003583O．68898村 株高 1．00000 —0．00651 单株产量 1．00000 数显著性检验结果与上述各回归系数显著性检验结 果相同。上述回归方程的多元决定系数R2=o．9232，表 明因变量变异中92．32％可由线性回归部分来解释，误 差仅占7．68％，据此可求出误差e对y的通径系数 pye2 2．5相关系数的分解及通径分析结果的解释 回归方程中任一自变量除可通过直接作用引起 因变量变化外(大小以直接通径系数衡量)，还可通过 与其相关的其他自变量间接引起因变量的变化(大小 以间接通径系数衡量)。某一自变量通过另一自变量间 接作用于因变量的间接通径系数等于另一自变量的直 接通径系数乘以二者的相关系数。例如，每株穗数通过 百粒重作用于单株籽粒产量的间接通径系数为py37 r13=O．50073×0．33993904=O．17021768，其他自变量的 间接通径系数求法与此相同，其计算结果列于表5。 通径分析的理论业已证明，任一自变量与因变量之间 性状 每髑数 每焉篙小 百粒重 株高 ；盖麓萎 每捧稚敦 Q：!§!§Q!li#一o．0262239io．i7i21768-o．00i98i73o8973i磊 每暮结实小穗教 一0．10293193Q：!13112Ⅱ·一O．05056135O．006545560．04619 百粒重 O．37970463—0．02876438Q：a3塑3鲤±#Io．∞1900710．6姻98# 照亘 ：!：!!!!!!!!!：!!塑i!塑：!：!!!!!塑!坠箜§2±卫二!：塑堑! 的简单相关系数，可分解为该自变量与因变量之间的 直接通径系数加上所有其它间接通径系数之代数和． 如每株穗数与单株籽粒产量问的相关系数ryl=pyl+ r12py2+r13py3+r14py420．75830213+(一0．02622391)+ 0．17021768+(一O．00498173)=0．89731其它性状与株产 之间相关系数的分解与此相同． 表中画“一”的数为直接通径系数，其余为间接通 径系数。 由表5可看出，各性状对单株籽粒产量的作用由大 到小依次为每株穗数>百粒重>每穗结实小穗数>株高。 (1)每株穗数与单株籽粒的相关系数最大(R= 0．89731)，直接通径系数亦最大(pyl=0．75830213)，且都 达到极显著水平。每株穗数通过其它性状的间接效应较 小，这说明每株穗数对单株籽粒产量的作用主要来自于 本身。当每株穗数增加一个标准差单位(sXl=1．54919 个)可使单株籽粒产量增加0．89731个标准差单位(呵= 4．139449)，即0．89731×4．13944=3．714369 (2)每穗结实小穗数与单株籽粒产量之间的相关系 数不显著，直接通径系数虽接近显著水平，但由于通过 百粒重和每株穗数的间接效应皆为负值，使得最后对单 株籽粒产量的效应小到O．04619。这说明在对每穗结实 小穗数进行选择时必须兼顾其它性状的选择才能获得 丰产效果。 (3)百粒重与单株籽粒产量的相关系数以及直接通 径系数都较大，且都达到了极显著水平。百粒重通过株 高和每穗结实小穗数对单株籽粒产量所起的负向作用 较小，但通过每株穗数对单株籽粒产量的间接通径系数 (0．37970463)是所有间接通径系数中最大者，并且还高 出百粒重自身的直接通径系数(0．33993904)4个百分 点，这表明在对百粒重性状进行选择时，通过每株穗数 间接选择效果比直接选择效果还好．百粒重通过每株穗 数的问接通径系数之所以最大，原因在于百粒重与每株 穗数间的相关系数达到了显著水平，其余性状间不显著 (表4)M。 (4) 株高与单株籽粒产量呈弱负相关(R=一 0．00651)，直接通径系数最小(py4=0．05304790)，且不显 著．通过其它性状的的正负间接作用都不大，说明株高 对单株籽粒产量的影响不明显，故在选择时不作为重 点。 3小结与讨论 1)以小麦丰产3号各农艺性状与单株籽粒产量间 的相关及通径分析为例，提供了sAs分析的样板程序， 并对通径分析的全过程作了详细阐述．业已证明利用 sAS统计软件结合多元线性回归的理论进行通径分析 是完全可行的。 2)通径网络应尽可能是一个封闭系统，即影响反 映变量y的所有因素都应尽可能包含在系统中．其度量 指标为多元决定系数R2．生物学系统虽不能达到全封 闭，但一个可能应用于实践的系统，R2应在0．9左右，并 尽可能接近于1．本例中勉=0．9232，剩余通径系数 pye=0．277128，仅次于百粒重对单株籽粒产量的直接效 应(py3=0．33993904)，这说明对影响因素的估计还不完 全，还有些因素有待于继续探讨。 一18— 万方数据 《计算机与农业》2003年第4期农业信息化 1)3)对影响因素的研究人们常采用的方法是多 元回归分析。多元回归分析虽能选择最有影响的因素 进入回归方程，但它不能解释那些因素对因变量有直 接作用，那些有间接作用，以及因素间的相互作用。通 径分析通过对相关系数的分解，使人们能够透过相关 这一表面现象看清自变量对因变量的直接、间接作用 程度。从而性状的选择上提供了行之有效的方法。 参考文献 【1】盖钧镒．试验统计方法．北京：中国农业出版社，2000年 【2】李永孝．农业应用生物统计．济南：山东科学技术出版社， 1998年 [3】边宽江等．小麦品种产量与产量因素通径分析．西北农业学 报，1999，8(2)：20~21 【4】梁晓玲等．玉米杂交种的产量比较及主要农艺性状的相关 和通径分析．玉米科学，2001，9(1)：1伊20 -n地implem蜘tedmemodofSASinPath柚l螂 RENH明g_∞嘴，LUⅪ，CAoLian—pu，”啪J卜y0吣 0嘶iaIlgcropH讪YiddResearchcenter，shiheziuniversity， Sllihezi，832003Chma) Abstmct：Tllispaperdiscu鼹sAsprocedureofpadlan如is byuSingcorreladonandpadlaIlalysisofmai芏la蓼onoInical characterisdcsof龟ngchaIln岫ber3w-heat．Pamcoe伍dentiS calclllatedbyast扭d砌zadonmedlodofre伊e鼹ioncoe伍cient． Theresoludontoco础doncoe伍demismadebydirect姐d indirectpams．Finall_y，dleresUdt“padlaIl如isise冲lailledall— sidely． Keywo州Is：hnearre铲ession；correhdoncoe伍ment； pa山an如is；SASpro乎al砌er 农业部南京农业机械化研究所 盛泉节水灌溉研究开发中心 本中心主要从事节水灌溉技术研究和产品开发，所研发的微灌系统关键部件、滴头、微喷头、过滤器、施肥 器、管材管件及连接件、自动控制系统等配套整体已广泛应用于农业生产，取得了较好的效果，李岚清副 总理曾参观我中心滴灌系统在温室中的应用，并给予好评。 产品性能： 1．滴头结构性能好、出水均匀、制造质量高、使用寿命长。有单个滴头多种型式规格和滴灌管(带)选择。 2．微喷头有旋转式和折射式，具有雾化性能好、喷洒均匀、雾滴细、成本低、寿命长，易使用等特点，喷幅 1．8呻米，能满足多种需要，并带有防滴阀。 3．过滤器有全塑叠片式、全塑网式，碳钢防腐网式和砂石过滤器，有多种型式和规格。具有压力损失小、清 洗方便、系列化、易使用、有自清洗功能、过滤性能好、耐腐耐用、过滤可靠等特点。可组合成过滤站，满足各种 水源和大、中、小微水灌溉系统过滤需要。 4．管材、管件连接件：与南京大学原高分子材料研究中心联合研制的新型塑材配方已投入批量生产，预计 寿命达1p20年。连接件快接不用任何工具徒手就可以方便地操作。 5．智能化自动控制系统：运用现代信息技术和传感技术，通过测试土壤墒情等参数，结合植物需水规律，实 现适时定量灌溉，达到高产、优质、节水的目的，充分发挥节水灌溉工程的经济效益，为农业灌溉工程提供了现 代化管理技术。 系统能测报灌区气温、相对湿度、土壤电导率(用以估测土壤养分丰缺情况)、土壤水势(确定灌水时间)、 土壤含水量(确定需灌水量)、土壤通气孔隙度(获知是否需要排水)、土壤有效储水量等参数，可根据时间、压 力、空气湿度、土壤湿度、雨量等参数进行自动控制。系统有多种规格和型式，适合不同面积大小、技术要求和 档次。微机系统具有监测、运算、预报、图形显示、打印、自动与手动控制等多项功能。 适用范围：温室、大棚内的蔬菜、瓜果、食用菌、花卉等的灌水、施肥和植保；果园、苗圃、草坪和城市园林风 景区灌溉以及大田作物灌溉和施肥。 本中心竭诚为广大用户服务，有自产产品和进口产品任选，提供、安装指导、调试、代培管理技术人员 等技术服务；承接各种滴灌、微喷灌、喷灌、园林绿化和温室大棚等”交钥匙工程”，为用户编写节水灌溉方面的 项目建议书、可行性研究报告和项目实施。 联系地址：南京市柳营100号农业部南京农业机械化研究所 联系电话：(025)4346240传真：(025)43462404432672 E—man：fb巧y均s@jlollline．com网址：ht中：／^11icroirr．3322．ne∥ 邮编：210014 联系人：方部玲 一19— 万方数据