范幸龍，陳悅，付金存，馬文廣，韓天華，馬志遠(yuǎn)，余洋，邢亞偉，楊雪彪，張莉*

(1 江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，江蘇 南京 210019；2 云南省煙草公司麗江市公司，云南 麗江 674100；3 云南煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，云南 昆明 650021)

云南是我國最重要的優(yōu)質(zhì)煙葉產(chǎn)區(qū)之一[1]。麗江金沙江生態(tài)區(qū)位于云南西部，地處三江并流核心自然保護(hù)區(qū)腹地，年產(chǎn)優(yōu)質(zhì)煙葉30 000 t。所產(chǎn)煙葉是云南清香型煙葉的代表，更是蘇產(chǎn)卷煙品牌配方中不可替代的核心原料[2]。烤煙品種是決定煙葉質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一[3]，直接影響煙葉的工業(yè)可用性。近年來，對不同烤煙品種煙葉的工業(yè)可用性評價主要依賴煙葉外觀質(zhì)量、化學(xué)成分和感官質(zhì)量[4]。如葉協(xié)峰等[5]采用外觀質(zhì)量和常規(guī)化學(xué)成分相結(jié)合的方法建立了基于主成分分析和聚類分析的Fisher 判別函數(shù)煙葉質(zhì)量評價模型。邵惠芳等[6]建立了基于BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的烤煙感官質(zhì)量預(yù)測模型。層次分析法(AHP)是一種定性與定量相結(jié)合的加權(quán)分配方法，目前在農(nóng)作物的綜合評估中得到了廣泛的運(yùn)用[7]。而優(yōu)劣解距離法(DTOPSIS)也已被普遍應(yīng)用到農(nóng)作物的綜合質(zhì)量評估中[8]。如代順東等[7]、姚旺等[9]將AHP 和DTOPSIS 兩種評價方法相結(jié)合，對我國區(qū)域試驗中的烤煙新品種進(jìn)行綜合評價。但是上述研究中多關(guān)注烤煙新品種的大田植物學(xué)性狀、抗病性和產(chǎn)質(zhì)量等指標(biāo)，未能全面體現(xiàn)各品種煙葉的工業(yè)適用性。本文基于前人的大量研究，選擇國內(nèi)煙草工業(yè)企業(yè)較為關(guān)注的10 項煙葉品質(zhì)指標(biāo)為分析對象，采用“AHP ＋DPOPSIS”組合評價法對麗江金沙江生態(tài)區(qū)試種的烤煙新品種煙葉綜合質(zhì)量進(jìn)行評價，旨在豐富我國卷煙工業(yè)煙葉原料應(yīng)用評價體系，更好地指導(dǎo)卷煙工業(yè)原料品種采購和基地品種布局，實現(xiàn)烤煙新品種資源的快速應(yīng)用。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2019 年和2020 年在云南省麗江市玉龍納西族自治縣黎明鄉(xiāng)進(jìn)行。試驗地海拔1 850 m，屬低緯度高原季風(fēng)氣候。連續(xù)2 年試驗在緊鄰的兩塊煙田進(jìn)行，不重茬。試驗地前作為大麥，土壤肥力中等，pH 值5.5～7.0，土壤有機(jī)質(zhì)含量43.6 g/kg、堿解氮含量201.2 mg/kg、有效磷含量35.0 mg/kg、速效鉀含量145.5 mg/kg。

1.2 供試材料

供試的烤煙新品種為云煙116、云煙105、云煙207，對照為當(dāng)?shù)刂髟云贩N云煙87。試驗用種子由云南煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提供。

1.3 試驗設(shè)計及大田管理

本試驗采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，試驗田面積667 m2，設(shè)3 次重復(fù)。各品種每年均于5 月15 日前統(tǒng)一完成移栽，移栽的規(guī)格均為120 cm×50 cm，種植密度16 500株/hm2，按3 ∶7的基追肥比例施用烤煙專用復(fù)合肥(N ∶P ∶K＝15 ∶15 ∶15)600 kg/hm2、硫酸鉀300 kg/hm2。煙株50%中心花開放時打頂，各參試品種有效葉片數(shù)為18，其它田間管理措施均按當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉栽培技術(shù)要求進(jìn)行。

1.4 采樣方法及數(shù)量

按照GB2635—1992 標(biāo)準(zhǔn)，各品種煙葉初烤后，每個處理選取C3F(中桔三)等級煙葉樣品2.0 kg，3次重復(fù)；然后將3 次重復(fù)的樣品分別混合后再取混合樣1 個，各品種均取樣10 個，2 年共計80 個樣品。

1.5 測定項目及方法

所有煙葉樣品的外觀質(zhì)量、常規(guī)化學(xué)成分和感官評吸由江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司的專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行統(tǒng)一檢測和評價?？竞鬅熑~外觀質(zhì)量3 項指標(biāo)(成熟度、身份、油分)采用GB2635—1992 烤煙分級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行量化評定；常規(guī)化學(xué)成分煙堿、總糖和鉀含量采用近紅外光譜法[10]進(jìn)行檢測；4 項品質(zhì)特征指標(biāo)(香氣質(zhì)、香氣量、刺激性、余味)和9 項風(fēng)格特征指標(biāo)(清香型、干草香、清甜香、青香、木香、辛香、飄逸、濃度、勁頭)由不少于7 名煙葉感官評吸專家按照《烤煙煙葉質(zhì)量風(fēng)格特色感官評價方法》(YC/T530—2015)進(jìn)行評價，采用5 分制評分法進(jìn)行打分后取平均值。

1.6 DTOPSIS 法評價步驟

(1)首先利用AHP 法確定評價指標(biāo)的權(quán)重；(2)利用連續(xù)2 年從麗江金沙江生態(tài)區(qū)采集的各品種指標(biāo)平均值構(gòu)建評價矩陣B；(3)將成熟度、油分、身份、香氣質(zhì)、香氣量和余味6 項指標(biāo)采用DTOPSIS 法正向指標(biāo)模型無量綱化處理，刺激性指標(biāo)采用DTOPSIS 法負(fù)向指標(biāo)模型無量綱化處理，總糖和煙堿兩項指標(biāo)采用拋物線型隸屬函數(shù)無量綱化處理，鉀含量采用S 型隸屬函數(shù)無量綱化處理，所有指標(biāo)經(jīng)過處理后得規(guī)范化矩陣Z；(4)根據(jù)層次分析法(AHP)確定的權(quán)重值與規(guī)范化矩陣Z 中j 列相乘得到?jīng)Q策矩陣R；(5)構(gòu)建麗江生態(tài)區(qū)原料煙葉的理想解和負(fù)理想解矩陣，再利用歐基里德范數(shù)計算麗江生態(tài)區(qū)不同年份各品種與理想解和負(fù)理想解的距離；(6)分別計算不同年份各品種與理想解的近似度Ci值，Ci值大即為參試品種煙葉工業(yè)可用性優(yōu)。

1.7 評價指標(biāo)選擇及權(quán)重確定

參照文獻(xiàn)[11]，選用煙葉油分、成熟度、身份、煙堿含量、總糖含量、鉀含量、香氣質(zhì)、香氣量、余味和刺激性10 個指標(biāo)作為綜合評價麗江金沙江生態(tài)區(qū)不同烤煙新品種煙葉工業(yè)可用性的指標(biāo)。

1.7.1 構(gòu)建判斷矩陣

根據(jù)蘇產(chǎn)卷煙品牌配方對原料煙葉品質(zhì)的關(guān)注傾向和專家意見，采用由美國運(yùn)籌學(xué)家Satty 提出的1～9標(biāo)度比較尺度法(表1)，參考前人研究結(jié)果中[7-9，11]相關(guān)指標(biāo)對烤煙原料工業(yè)適用性的影響程度，將表2 中各指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較后重新賦值，構(gòu)建判斷矩陣A(表2)。

表1 1～9 尺度的含義Table1 The meaning of the 1-9 scale

表2 判斷矩陣ATable 2 Judgment matrix A

1.7.2 權(quán)向量計算及檢驗

根據(jù)AHP 理論進(jìn)行權(quán)向量計算，并進(jìn)行一致性檢驗。權(quán)向量計算過程如下:(1)將判斷矩陣A每一行各因素連乘得向量Mi＝[M1M2M3……Mn]T，計算公式為Mn＝∏nj＝1Xij，j＝1，2，3……n；(2)將Mi開n(n＝10)次方得向量Ki＝[K1K2K3……Kn]T，計算公式為對向量Ki開展歸一化處理得權(quán)重向量Wi，計算公式為

1.7.3 一致性檢驗采用的方法

1.8 無量綱規(guī)范化矩陣

參照以往研究結(jié)論[11]，同時結(jié)合蘇產(chǎn)卷煙配方原料的使用需求，將身份、成熟度、油分、香氣量、香氣質(zhì)和余味定義為正向指標(biāo)，刺激性定義為負(fù)向指標(biāo)，煙堿、總糖和鉀含量定義為中性指標(biāo)。其中，正向指標(biāo)按負(fù)向指標(biāo)按進(jìn)行無量綱化處理，煙堿和總糖含量則按拋物線隸屬函數(shù)P(x)進(jìn)行無量綱化處理。

1.9 各品種與理想解的距離和近似度計算

根據(jù)公式M＋＝(maxri1＋maxri2……maxrij)構(gòu)建麗江金沙江生態(tài)區(qū)烤煙品種理想解矩陣M＋；根據(jù)公式M-＝(minri1＋minri2……minrij)構(gòu)建麗江金沙江生態(tài)區(qū)烤煙品種負(fù)理想解矩陣M-。再利用歐幾里德范數(shù)(Euclidnorm)分別按公式(3)和(4)計算麗江金沙江生態(tài)區(qū)烤煙品種的理想解和負(fù)理想解的距離S＋和S-，再按公式(5)分別計算不同年份各參試品種與理想解的近似度Ci值(表7)。

1.10 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Excel 2010 和DPS7.05 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種煙葉感官風(fēng)格特征

由表4 可知，麗江金沙江生態(tài)區(qū)不同烤煙品種煙葉香型均為清香型，以干草香、清甜香和青香為主體香韻，香氣狀態(tài)均為飄逸。云煙87 和云煙116 煙葉為甜香韻、青香韻，且煙氣整體飄逸感明顯好于云煙105 和云煙207；云煙105 和云煙207 煙葉清香型風(fēng)格特色彰顯不足，且云煙207 煙氣勁頭偏大；云煙116 煙葉風(fēng)格特征與當(dāng)前麗江金沙江生態(tài)區(qū)主栽品種云煙87 較為接近，但較云煙87 的煙氣濃度稍偏大，清甜香韻的彰顯略弱。

表3 權(quán)向量計算相關(guān)數(shù)據(jù)Table 3 Related data of weight vector calculation

表4 麗江金沙江生態(tài)區(qū)不同品種C3F 等級煙葉風(fēng)格特征Table 4 Characteristics of C3F grade tobacco leaf in Jinsha River Ecological region of Lijiang

2.2 不同品種煙葉工業(yè)適用性評價

2.2.1 判斷矩陣一致性檢驗結(jié)果

通過計算，上述構(gòu)建的判斷矩陣A一致性比率CR＝0.0177，CR值小于0.1，說明判斷矩陣具有一致性，評價指標(biāo)的權(quán)重分配合理，各指標(biāo)權(quán)重值為表3 中對應(yīng)的Wi值。

2.2.2 構(gòu)建無量綱規(guī)范化矩陣

根據(jù)江蘇中煙對麗江金沙江生態(tài)區(qū)優(yōu)質(zhì)烤煙化學(xué)成分需求，本研究中中部煙葉煙堿、總糖含量的下臨界值x1分別為10.0、1.0，上臨界值x2分別為40.0、3.5，最優(yōu)值下限x3分別為29.0、1.6，最優(yōu)值上限x4分別為37.0、2.4；鉀含量按S型隸屬函數(shù)S(x)無量綱化處理(下臨界值x1為1.00，上臨界值x2為1.80)，構(gòu)建規(guī)范化矩陣Z。

2.2.3 構(gòu)建決策矩陣

將各指標(biāo)的權(quán)重值Wi(表3)與規(guī)范化矩陣Z中j列相乘得到?jīng)Q策矩陣R(表5)。

表5 決策矩陣RTable 5 Decision matrix R

2.2.4 理想解和負(fù)理想解矩陣

根據(jù)公式計算出理想解矩陣為M＋＝{0.032 1，0.028 5，0.019 4，0.088 7，0.095 1，0.050 4，0.230 7，0.230 7，0.139 2，0.085 2}，負(fù)理想解矩陣為M-＝{0.028 5，0.025 7，0.017 0，0.061 6，0.072 3，0.044 1，0.180 3，0.200 9，0.103 2，0.061 4}。

2.2.5 煙葉質(zhì)量綜合評價結(jié)果(Ci值)

按照Ci值的大小對煙葉的工業(yè)可用性進(jìn)行綜合評價。連續(xù)2 年試驗結(jié)果表明，麗江金沙江生態(tài)區(qū)不同烤煙新品種煙葉工業(yè)適用性表現(xiàn)為:云煙116(0.729 0)＞云煙105(0.611 8)＞云煙207(0.366 1)(表6)。在麗江金沙江生態(tài)區(qū)生態(tài)氣候條件下，新品種中，云煙116 煙葉的工業(yè)適用性最高，且其綜合質(zhì)量最接近當(dāng)前主栽品種云煙87，可作為麗江金沙江生態(tài)區(qū)云煙87 的首選替代新品種；云煙207 煙葉工業(yè)適用性較差，不適宜在該地區(qū)種植。

表6 綜合評價結(jié)果Table 6 The result of comprehensive evaluation

3 討論

在現(xiàn)有卷煙工業(yè)原料采購調(diào)撥模式下，烤煙品種的優(yōu)劣直接決定了煙葉原料品質(zhì)的好壞，如果針對各個性狀對不同品種一一進(jìn)行評價，步驟很繁瑣。因此，筆者用一種操作簡便、處理結(jié)果準(zhǔn)確的方法將同一種植區(qū)域不同品種的多個性狀結(jié)合起來，從卷煙工業(yè)原料使用角度對各品種煙葉的工業(yè)可用性進(jìn)行客觀評價。本研究建立的煙葉質(zhì)量評價方法可同時考慮煙葉外觀質(zhì)量、化學(xué)成分、感官質(zhì)量，而前人評價原料煙葉工業(yè)可用性多集中在煙葉品質(zhì)的某一方面。如蔣佳磊等[12]運(yùn)用隸屬關(guān)系和AHP 法建立的煙草化學(xué)成分可用性指數(shù)(CCUI)對我國各大產(chǎn)區(qū)煙葉可用性進(jìn)行了研究。在指標(biāo)權(quán)重分配上，本研究采用層次分析法(AHP)為后續(xù)DTOPSIS 法中各指標(biāo)提供合理權(quán)重，較其它指標(biāo)權(quán)重的確定方法(如主成分分析法、專家打分法等[13])更好。因為其根據(jù)統(tǒng)一尺度運(yùn)用各性狀間兩兩比較的方法分層確定權(quán)重，以組合權(quán)重計算綜合指數(shù)，減少了不同研究者根據(jù)自己的經(jīng)驗主觀定權(quán)存在的偏差對各指標(biāo)權(quán)重的賦值的影響。且常規(guī)DTOPSIS 評價法一般采用最優(yōu)指標(biāo)來處理中性指標(biāo)。為了進(jìn)一步提高評價結(jié)果的準(zhǔn)確性，本研究在DTOPSIS 法的無量綱化處理環(huán)節(jié)中，針對煙葉總糖、煙堿和鉀含量3 項指標(biāo)，引入拋物線和S 型隸屬度函數(shù)，使指標(biāo)在最優(yōu)范圍內(nèi)的評價結(jié)果相同，有效提高了煙葉質(zhì)量評價結(jié)果的科學(xué)性。

本研究將AHP 法和DTOPSIS 法相結(jié)合應(yīng)用于煙葉工業(yè)可用性評價，但在指標(biāo)的選擇、各指標(biāo)的權(quán)重分配及普適性方面還有待進(jìn)一步驗證。且根據(jù)最終模型對不同烤煙品種綜合質(zhì)量評價的結(jié)果來看，2020 年，參試品種在大田生育期遭遇了較為嚴(yán)重的干旱天氣，云煙105 和云煙207 煙葉綜合質(zhì)量明顯下降，抗逆性較差，而云煙87 和云煙116 的抗逆性較好；在2020 年逆境條件下，云煙116 煙葉Ci值超過云煙87，排名第一，說明該品種煙葉工業(yè)可用性仍存在較大的提升空間。雖然目前云煙116 煙葉清甜香韻彰顯程度和煙氣飄逸感稍弱于云煙87，但可通過采取適當(dāng)增加鉀肥施用量、調(diào)整移栽期等相關(guān)農(nóng)藝措施進(jìn)一步改善煙葉內(nèi)在品質(zhì)，更好的彰顯云煙116 煙葉的清甜香韻。因此，云煙116 可作為麗江金沙江生態(tài)植煙區(qū)主栽品種云煙87 的首選替代升級品種。

4 結(jié)論

本試驗利用優(yōu)化的DTOPSIS 法對云南麗江金沙江生態(tài)區(qū)烤煙新品種煙葉的工業(yè)適用性進(jìn)行評價，結(jié)果為:云煙116＞云煙105＞云煙207。各品種的煙葉品質(zhì)風(fēng)格特征均為清香型，且以干草香、清甜香和青香為主體香韻，香氣狀態(tài)均表現(xiàn)為飄逸。云煙116 煙葉清香型風(fēng)格彰顯程度優(yōu)于云煙105 和云煙207，并且綜合質(zhì)量與當(dāng)前麗江金沙江生態(tài)區(qū)主栽品種云煙87 極為接近，可作為云煙87 的首選替代升級新品種；云煙207 煙葉工業(yè)可用性差，不建議在該地區(qū)繼續(xù)種植。