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        基于層次分析法的筍用竹引種質(zhì)量評價(jià)體系研究

        2019-11-21 05:44:22徐繩武施仕勝夏文娟余安安瞿和平
        世界竹藤通訊 2019年5期
        關(guān)鍵詞:成竹竹種極小值

        楊 碩 徐繩武 施仕勝 鄭 麗 夏文娟 余安安 瞿和平

        (咸寧市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 湖北咸寧 437100)

        竹為多年生禾本科竹亞科(Bambusoideae)植物,主要分布區(qū)域包括以季風(fēng)氣候?yàn)橹鞯臒釒Ъ皝啛釒У貐^(qū),在我國主要分布于東部亞熱帶地區(qū),如四川省、重慶市、湖北省、江西省、浙江省等。其莖分為地上及地下部分,竹筍則由地下莖的芽發(fā)育而成,按不同收獲季節(jié)大多分為春筍及冬筍。竹筍因口感細(xì)膩,營養(yǎng)豐富,富含蛋白質(zhì)及膳食纖維,已逐漸成為消費(fèi)者青睞的綠色食品,以竹筍為主要經(jīng)營目標(biāo)的竹則稱為筍用竹。

        咸寧市是湖北省的主要產(chǎn)竹區(qū),現(xiàn)有竹種17屬140余種,面積11.53萬hm2,面積、立竹量、年產(chǎn)量均占湖北省總量的80%以上[1]。咸寧市竹林栽培面積雖大,但品種單一,主要為毛竹、雷竹及少量水竹,出筍期集中于12月至翌年4月,無法滿足消費(fèi)者四季對鮮筍的需求。基于延長供筍周期,提高經(jīng)濟(jì)效益考慮,應(yīng)引進(jìn)不同筍用竹種進(jìn)行品種搭配,因此需對其引種質(zhì)量進(jìn)行評價(jià),篩選出幾個(gè)綜合表現(xiàn)優(yōu)良的筍用竹種。然而,在筍用竹引種質(zhì)量評價(jià)研究中,前人僅側(cè)重于筍用竹種的單一類別指標(biāo),或某些指標(biāo)的相互作用,未總結(jié)出一套系統(tǒng)的評價(jià)方法或體系。如何建立一種評價(jià)筍用竹引種質(zhì)量的可量化的評價(jià)方法或體系,對引種的筍用竹品種進(jìn)行全面、科學(xué)的評估是目前亟待解決的問題。

        層次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)作為一種定性與定量分析相結(jié)合的綜合性評價(jià)方法,在農(nóng)業(yè)系統(tǒng)決策中應(yīng)用廣泛,其中包括農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、科技進(jìn)步、氣象災(zāi)害以及農(nóng)業(yè)決策方案和生產(chǎn)基地的優(yōu)選、農(nóng)業(yè)安全度評價(jià)等方面。層次分析法對于確定決策優(yōu)選與評價(jià)過程中的主要制約因素,并進(jìn)而提出相應(yīng)對策發(fā)揮著重要作用[2]。本文基于AHP研究出一套筍用竹引種質(zhì)量評價(jià)體系,為今后的引種栽培研究提供依據(jù)。

        1 筍用竹引種與評價(jià)概述

        我國有筍用竹種29個(gè)屬200余種[3]。近年來,隨鮮筍及筍制品的暢銷,竹筍需求量劇增,筍用竹栽培面積逐年增加。浙江、江西、重慶等地筍用竹種質(zhì)資源豐富,咸寧從這些地區(qū)引進(jìn)優(yōu)良筍用竹種具備極高可行性?,F(xiàn)有的研究顯示,對引種竹種篩選的評價(jià)指標(biāo)可以歸為3類:生態(tài)適應(yīng)性、商品性及市場性。

        1.1 生態(tài)適應(yīng)性

        生態(tài)適應(yīng)性指標(biāo)反映了筍用竹對栽培環(huán)境的適應(yīng)程度,包括母竹成活率、發(fā)筍數(shù)、成竹率、病蟲害情況、斷梢率、地下竹鞭長等。早在1992年,江西省就開展了從浙江引種優(yōu)良筍用竹種的試驗(yàn)研究,其中包括6個(gè)筍用竹種共1.56萬株,觀測指標(biāo)有成活率、出筍率、成竹率及出筍期[4]。王海霞等[5]、吳炳生等[6]及阮俊峰等[7]以母竹存活率、發(fā)筍率、發(fā)筍數(shù)等恢復(fù)適應(yīng)性指標(biāo)對雷竹、烏哺雞竹、早竹等優(yōu)良筍用竹進(jìn)行引種評價(jià)。

        盡管生態(tài)適應(yīng)性是評價(jià)筍用竹引種的一個(gè)重要指標(biāo),但引種目的是為推廣適宜栽培的筍用竹種以獲得優(yōu)質(zhì)的竹筍產(chǎn)品,因此對竹筍品質(zhì)及特性,即商品性及市場性的評定應(yīng)同樣得到重視。

        1.2 商品性

        商品性指標(biāo)主要包括單筍質(zhì)量、可食率、風(fēng)味、筍長、胸徑、水分、蛋白質(zhì)、總氨基酸、總糖、纖維素、單寧等,以竹筍生物學(xué)特性及營養(yǎng)品質(zhì)等為主。近年來,對竹筍營養(yǎng)成分分析的研究較多,但較少應(yīng)用于筍用竹引種綜合評價(jià)中。金川等[8]以出筍力、筍產(chǎn)量、營養(yǎng)成分、風(fēng)味、筍體可食率等為選種指標(biāo),對浙南地區(qū)21個(gè)優(yōu)良筍用竹種進(jìn)行綜合考察及評定,篩選出了適宜當(dāng)?shù)卦耘嗟睦硐胫穹N。劉躍鈞等[9]對方竹筍的可食率、氨基酸含量進(jìn)行了測定與比較。陳興福等[10]在早竹引種試驗(yàn)中,一方面觀測記錄生長適應(yīng)性指標(biāo),另一方面對筍體、筍味、產(chǎn)量及收入等經(jīng)濟(jì)性狀進(jìn)行綜合分析。王裕霞等[11]則系統(tǒng)性對10種叢生竹及4種雜種竹的竹筍鮮食品質(zhì)、加工性能及營養(yǎng)成分含量進(jìn)行綜合分析,并對不同品質(zhì)進(jìn)行了比較與分級(jí)。

        1.3 市場性

        市場性指標(biāo)可反映不同品種竹筍在消費(fèi)者選擇時(shí)的受歡迎程度及市場需求情況,包括筍產(chǎn)量、出筍歷期、平均單價(jià)等。陳松河等[12]在前人研究基礎(chǔ)上以出筍歷期、筍產(chǎn)量、竹筍口感等指標(biāo)建立了優(yōu)良筍用竹種的量化評價(jià)方法,并依據(jù)該指標(biāo)體系對其竹種園的竹種進(jìn)行了評價(jià)及篩選。近年來,筍用竹發(fā)展迅速的一個(gè)主要原因就是筍價(jià)格的提高,從市場角度看,平均單價(jià)、出筍歷期等指標(biāo)具有重要的參考價(jià)值。

        1.4 層次分析法的原理和步驟

        層次分析法(AHP)由美國運(yùn)籌學(xué)家Saaty于20世紀(jì)70年代初首先提出[13]。該方法是將復(fù)雜問題中與決策有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行定性和定量分析,為最佳方案提供依據(jù),該方法具有系統(tǒng)、靈活、簡潔的優(yōu)點(diǎn)。該方法不僅考慮了定性因素,通過結(jié)合專家的經(jīng)驗(yàn)判斷,融入遞階層次結(jié)構(gòu)中,還運(yùn)用一定數(shù)學(xué)方法建模并計(jì)算,最終得出可量化的數(shù)據(jù)[14]。運(yùn)用AHP建模來解決實(shí)際問題,主要有4個(gè)步驟:建立遞階層次結(jié)構(gòu)模型;構(gòu)造出各層次中的所有判斷矩陣;層次單排序及一致性檢驗(yàn);依據(jù)權(quán)重值計(jì)算綜合得分并排序。

        2 建立基于AHP的筍用竹引種質(zhì)量評價(jià)體系

        通過建立筍用竹引種質(zhì)量評價(jià)體系,可篩選出適宜當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境及市場需求的筍用竹品種。依據(jù)AHP原理,評價(jià)體系分為5個(gè)步驟(圖1)。

        圖1 筍用竹引種質(zhì)量評價(jià)步驟

        2.1 篩選評價(jià)因子

        根據(jù)筍用竹的生長習(xí)性、竹筍特性、市場反饋等因素,并依據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)篩選配置適用于評價(jià)筍用竹引種質(zhì)量的評價(jià)指標(biāo),包括生態(tài)適應(yīng)性、商品性及市場性3類指標(biāo),具體評價(jià)指標(biāo)包括成活率、發(fā)筍數(shù)、成竹率、病蟲害情況、營養(yǎng)品質(zhì)、可食率、單筍質(zhì)量、感官品質(zhì)、總產(chǎn)量、歷期、價(jià)格等11個(gè)。評估體系所采用的評價(jià)因子可包含但不限于上述指標(biāo)。

        2.2 建立層次評估模型

        將各評價(jià)因子分類并進(jìn)行層次排序,并建立層次評估模型(圖2)。評價(jià)體系共分為3個(gè)層次,從上至下分別為目的層、準(zhǔn)則層及方案層。

        圖2 筍用竹引種質(zhì)量評價(jià)層次評估模型

        方案層共包括11個(gè)因子,成活率、發(fā)筍數(shù)、成竹率及病蟲害情況4個(gè)評價(jià)因子對應(yīng)生態(tài)適應(yīng)性;營養(yǎng)品質(zhì)、可食率、單筍重及感官品質(zhì)4個(gè)評價(jià)因子對應(yīng)商品性;總產(chǎn)量、歷期及價(jià)格3個(gè)評價(jià)因子對應(yīng)市場性。生態(tài)適應(yīng)性、商品性及市場性3個(gè)因子為準(zhǔn)則層,目的層為筍用竹引種質(zhì)量。該評估體系通過3個(gè)層次,共15個(gè)評價(jià)因子,為筍用竹引種評價(jià)提供依據(jù)。

        2.3 建立判斷矩陣并計(jì)算權(quán)重值

        建立判斷矩陣并計(jì)算各層次指標(biāo)的權(quán)重,進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。因各指標(biāo)在目標(biāo)衡量中所占比重不同,需對每個(gè)層次中相應(yīng)類別中各指標(biāo)的相對重要性進(jìn)行兩兩比較并計(jì)算權(quán)重值,此處采用1—9比例標(biāo)度法[15]以數(shù)字進(jìn)行量化描述(表1)。

        表1 1—9比例標(biāo)度法定義

        定義矩陣A=(aij)n×n,n為矩陣階數(shù),依據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)兩兩比較確定aij數(shù)值,分別得到4個(gè)判斷矩陣,并計(jì)算最大特征根λmax及其所對應(yīng)的特征向量W,W即為權(quán)重值。

        由于判斷矩陣各指標(biāo)標(biāo)度的確定具有一定的主觀性,為保證層次分析法分析結(jié)果更合理,需對權(quán)重值進(jìn)行一致性檢驗(yàn),首先計(jì)算一致性指標(biāo)CI,公式為:

        (1)

        為衡量CI的大小,引入隨機(jī)一致性指標(biāo)RI,其與判斷矩陣的階數(shù)有關(guān),對應(yīng)關(guān)系見表2。

        表2 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI標(biāo)準(zhǔn)值

        將CI與RI比較后得出一致性比例CR,計(jì)算公式為:

        (2)

        當(dāng)CR<0.10或λmax=n,CI=0時(shí),可認(rèn)為該判斷矩陣的一致性可接受,否則應(yīng)對判斷矩陣予以修正。判斷矩陣A1—Bi、B1—Ci、B2—Ci、B3—Ci的計(jì)算結(jié)果見表3至表6。

        表3 判斷矩陣A1—Bi

        表4 判斷矩陣B1—Ci

        表5 判斷矩陣B2—Ci

        表6 判斷矩陣B3—Ci

        以上4個(gè)判斷矩陣均滿足CR<0.1,通過一致性檢驗(yàn),表明評價(jià)因子權(quán)重值合理,可得出筍用竹引種質(zhì)量評價(jià)體系各層指標(biāo)權(quán)重,如表7所示。

        表7 筍用竹引種質(zhì)量評價(jià)體系權(quán)重值

        2.4 統(tǒng)計(jì)各指標(biāo)數(shù)據(jù)并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理

        建立評估體系建立判斷矩陣并計(jì)算出各指標(biāo)的權(quán)重后,即可統(tǒng)計(jì)各筍用竹品種的各項(xiàng)指標(biāo)實(shí)際數(shù)據(jù),統(tǒng)計(jì)方法為每個(gè)品種調(diào)查地塊面積4 m × 4 m,3次重復(fù)。由于各類數(shù)據(jù)量綱不同,因此需進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,即將可量化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為百分制,便于統(tǒng)計(jì)綜合得分,不適合量化的數(shù)據(jù)可采用分類定義方式進(jìn)行處理,具體方法如下:

        1) 成活率:調(diào)查單位面積的母竹成活數(shù)及移栽數(shù)。成活率=母竹成活數(shù)/移栽數(shù)×100%;采用公式X=(原始數(shù)據(jù)-極小值)/(極大值-極小值)×100進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

        2) 發(fā)筍率:調(diào)查單位面積的母竹數(shù)及總發(fā)筍數(shù)。發(fā)筍率=發(fā)筍數(shù)/母竹數(shù)×100%;采用公式X=(原始數(shù)據(jù)-極小值)/(極大值-極小值)×100進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

        3) 成竹率:調(diào)查單位面積的總出筍數(shù)、留筍養(yǎng)竹數(shù)及成竹數(shù)。成竹率=成竹數(shù)/留筍養(yǎng)竹數(shù)×100%;采用公式X=(原始數(shù)據(jù)-極小值)/(極大值-極小值)×100進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

        4) 病蟲害情況:調(diào)查病蟲害發(fā)生級(jí)別,分0~Ⅳ共5個(gè)級(jí)別,即0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí),分別代表無、輕微、中等、較嚴(yán)重、嚴(yán)重。具體判斷標(biāo)準(zhǔn)為:0級(jí)為5片以下竹葉有輕微危害;Ⅰ級(jí)為6~30片有危害;Ⅱ級(jí)為31~50片有危害;Ⅲ級(jí)為51~70片,且有危害的竹葉面積不超過50%;Ⅳ級(jí)為71片以上,或有危害竹葉面積超過50%。0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)依次對應(yīng)數(shù)值為100、80、60、40、20分。

        5) 營養(yǎng)品質(zhì):氨基酸是評價(jià)森林蔬菜鮮味的重要指標(biāo)之一,因此重點(diǎn)對竹筍的氨基酸含量進(jìn)行測定與比較。測定方法:利用高靈敏度多功能氨基酸分析儀(型號(hào):DE61M/A300-IC)測定不同竹筍的氨基酸含量。采用公式X=(原始數(shù)據(jù)-極小值)/(極大值-極小值)×100進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

        6)可食率:統(tǒng)計(jì)除去筍籜、筍基部木質(zhì)化等部位后的質(zhì)量即為凈質(zhì)量??墒陈?凈質(zhì)量/總質(zhì)量×100%;采用公式X=(原始數(shù)據(jù)-極小值)/(極大值-極小值)×100進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

        7) 單筍質(zhì)量:統(tǒng)計(jì)單筍總質(zhì)量;采用公式X=(原始數(shù)據(jù)-極小值)/(極大值-極小值)×100進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

        8) 感官品質(zhì):風(fēng)味是評價(jià)竹筍感官品質(zhì)的重要指標(biāo),因此重點(diǎn)對竹筍風(fēng)味進(jìn)行評價(jià)與比較。評價(jià)方法:采用評分法,分5個(gè)梯度:好、較好、一般、較差、很差,依次對應(yīng)數(shù)值為100、80、60、40、20分。

        9) 總產(chǎn)量:統(tǒng)計(jì)單位面積的鮮筍產(chǎn)量。鮮筍產(chǎn)量=(總出筍數(shù)-留筍養(yǎng)竹數(shù))×單筍質(zhì)量;采用公式X=(原始數(shù)據(jù)-極小值)/(極大值-極小值)×100進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。

        10) 歷期:統(tǒng)計(jì)出筍起始及終止日期,以及出筍持續(xù)時(shí)間T。按T>150 d、120 d

        11) 價(jià)格:統(tǒng)計(jì)出筍時(shí)的市場價(jià)格P,單位為元/kg。按P>30、20

        2.5 計(jì)算綜合得分并排序

        根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理后得到的數(shù)據(jù),代入公式(3)至公式(6)分別計(jì)算出生態(tài)適應(yīng)性、商品性、市場性以及筍用竹引種質(zhì)量綜合得分,按照綜合得分高低進(jìn)行排序,即可篩選出該地區(qū)引種質(zhì)量相對較高的筍用竹品種。

        3 討論

        3.1 確定判斷矩陣存在一定主觀性

        層次分析法作為對定性問題進(jìn)行定量分析的一種多準(zhǔn)則決策方法,具有高度的邏輯性、系統(tǒng)性、簡潔性和實(shí)用性?;谠摲椒ń⒃u價(jià)體系的前提是確定合適的評價(jià)指標(biāo)并構(gòu)筑判斷矩陣,根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)篩選指標(biāo)并兩兩比較確定標(biāo)度,因此具有一定的主觀性。為盡可能減少主觀判斷對該體系的影響,降低可能產(chǎn)生的偏差,可選取多位專家的篩選意見,并對各指標(biāo)標(biāo)度進(jìn)行算術(shù)平均處理,以使得出的結(jié)果更加合理。

        3.2 評價(jià)體系的進(jìn)一步驗(yàn)證

        對評價(jià)體系的驗(yàn)證是完善其科學(xué)性及實(shí)用性的重要一環(huán),因此應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況對其合理性進(jìn)行進(jìn)一步檢驗(yàn)[16]。在建立筍用竹引種質(zhì)量評價(jià)體系后,下一步應(yīng)引種不同筍用竹種,在栽培過程中對其相應(yīng)性狀及表現(xiàn)進(jìn)行記錄,應(yīng)用該體系進(jìn)行評價(jià)及綜合分析,并對比各竹種的實(shí)際適應(yīng)情況等對該評價(jià)體系進(jìn)行調(diào)整與改進(jìn)。

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