基于層次分析法的筍用竹引種質量評價體系研究

楊 碩 徐繩武 施仕勝 鄭 麗 夏文娟 余安安 瞿和平

(咸寧市農業科學院 湖北咸寧 437100)

竹為多年生禾本科竹亞科(Bambusoideae)植物，主要分布區域包括以季風氣候為主的熱帶及亞熱帶地區，在我國主要分布于東部亞熱帶地區，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育而成，按不同收獲季節大多分為春筍及冬筍。竹筍因口感細膩，營養豐富，富含蛋白質及膳食纖維，已逐漸成為消費者青睞的綠色食品，以竹筍為主要經營目標的竹則稱為筍用竹。

咸寧市是湖北省的主要產竹區，現有竹種17屬140余種，面積11.53萬hm2，面積、立竹量、年產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，無法滿足消費者四季對鮮筍的需求?；谘娱L供筍周期，提高經濟效益考慮，應引進不同筍用竹種進行品種搭配，因此需對其引種質量進行評價，篩選出幾個綜合表現優良的筍用竹種。然而，在筍用竹引種質量評價研究中，前人僅側重于筍用竹種的單一類別指標，或某些指標的相互作用，未總結出一套系統的評價方法或體系。如何建立一種評價筍用竹引種質量的可量化的評價方法或體系，對引種的筍用竹品種進行全面、科學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合的綜合性評價方法，在農業系統決策中應用廣泛，其中包括農業可持續發展、科技進步、氣象災害以及農業決策方案和生產基地的優選、農業安全度評價等方面。層次分析法對于確定決策優選與評價過程中的主要制約因素，并進而提出相應對策發揮著重要作用[2]。本文基于AHP研究出一套筍用竹引種質量評價體系，為今后的引種栽培研究提供依據。

1 筍用竹引種與評價概述

我國有筍用竹種29個屬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資源豐富，咸寧從這些地區引進優良筍用竹種具備極高可行性?，F有的研究顯示，對引種竹種篩選的評價指標可以歸為3類：生態適應性、商品性及市場性。

1.1 生態適應性

生態適應性指標反映了筍用竹對栽培環境的適應程度，包括母竹成活率、發筍數、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良筍用竹種的試驗研究，其中包括6個筍用竹種共1.56萬株，觀測指標有成活率、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、發筍率、發筍數等恢復適應性指標對雷竹、烏哺雞竹、早竹等優良筍用竹進行引種評價。

盡管生態適應性是評價筍用竹引種的一個重要指標，但引種目的是為推廣適宜栽培的筍用竹種以獲得優質的竹筍產品，因此對竹筍品質及特性，即商品性及市場性的評定應同樣得到重視。

1.2 商品性

商品性指標主要包括單筍質量、可食率、風味、筍長、胸徑、水分、蛋白質、總氨基酸、總糖、纖維素、單寧等，以竹筍生物學特性及營養品質等為主。近年來，對竹筍營養成分分析的研究較多，但較少應用于筍用竹引種綜合評價中。金川等[8]以出筍力、筍產量、營養成分、風味、筍體可食率等為選種指標，對浙南地區21個優良筍用竹種進行綜合考察及評定，篩選出了適宜當地栽培的理想竹種。劉躍鈞等[9]對方竹筍的可食率、氨基酸含量進行了測定與比較。陳興福等[10]在早竹引種試驗中，一方面觀測記錄生長適應性指標，另一方面對筍體、筍味、產量及收入等經濟性狀進行綜合分析。王裕霞等[11]則系統性對10種叢生竹及4種雜種竹的竹筍鮮食品質、加工性能及營養成分含量進行綜合分析，并對不同品質進行了比較與分級。

1.3 市場性

市場性指標可反映不同品種竹筍在消費者選擇時的受歡迎程度及市場需求情況，包括筍產量、出筍歷期、平均單價等。陳松河等[12]在前人研究基礎上以出筍歷期、筍產量、竹筍口感等指標建立了優良筍用竹種的量化評價方法，并依據該指標體系對其竹種園的竹種進行了評價及篩選。近年來，筍用竹發展迅速的一個主要原因就是筍價格的提高，從市場角度看，平均單價、出筍歷期等指標具有重要的參考價值。

1.4 層次分析法的原理和步驟

層次分析法(AHP)由美國運籌學家Saaty于20世紀70年代初首先提出[13]。該方法是將復雜問題中與決策有關的元素分解成目標、準則、方案等層次，在此基礎上進行定性和定量分析，為最佳方案提供依據，該方法具有系統、靈活、簡潔的優點。該方法不僅考慮了定性因素，通過結合專家的經驗判斷，融入遞階層次結構中，還運用一定數學方法建模并計算，最終得出可量化的數據[14]。運用AHP建模來解決實際問題，主要有4個步驟：建立遞階層次結構模型；構造出各層次中的所有判斷矩陣；層次單排序及一致性檢驗；依據權重值計算綜合得分并排序。

2 建立基于AHP的筍用竹引種質量評價體系

通過建立筍用竹引種質量評價體系，可篩選出適宜當地自然環境及市場需求的筍用竹品種。依據AHP原理，評價體系分為5個步驟(圖1)。

圖1 筍用竹引種質量評價步驟

2.1 篩選評價因子

根據筍用竹的生長習性、竹筍特性、市場反饋等因素，并依據專家經驗篩選配置適用于評價筍用竹引種質量的評價指標，包括生態適應性、商品性及市場性3類指標，具體評價指標包括成活率、發筍數、成竹率、病蟲害情況、營養品質、可食率、單筍質量、感官品質、總產量、歷期、價格等11個。評估體系所采用的評價因子可包含但不限于上述指標。

2.2 建立層次評估模型

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

圖2 筍用竹引種質量評價層次評估模型

方案層共包括11個因子，成活率、發筍數、成竹率及病蟲害情況4個評價因子對應生態適應性；營養品質、可食率、單筍重及感官品質4個評價因子對應商品性；總產量、歷期及價格3個評價因子對應市場性。生態適應性、商品性及市場性3個因子為準則層，目的層為筍用竹引種質量。該評估體系通過3個層次，共15個評價因子，為筍用竹引種評價提供依據。

2.3 建立判斷矩陣并計算權重值

建立判斷矩陣并計算各層次指標的權重，進行一致性檢驗。因各指標在目標衡量中所占比重不同，需對每個層次中相應類別中各指標的相對重要性進行兩兩比較并計算權重值，此處采用1—9比例標度法[15]以數字進行量化描述(表1)。

表1 1—9比例標度法定義

定義矩陣A=(aij)n×n，n為矩陣階數，依據專家經驗兩兩比較確定aij數值，分別得到4個判斷矩陣，并計算最大特征根λmax及其所對應的特征向量W，W即為權重值。

由于判斷矩陣各指標標度的確定具有一定的主觀性，為保證層次分析法分析結果更合理，需對權重值進行一致性檢驗，首先計算一致性指標CI，公式為：

(1)

為衡量CI的大小，引入隨機一致性指標RI，其與判斷矩陣的階數有關，對應關系見表2。

表2 平均隨機一致性指標RI標準值

將CI與RI比較后得出一致性比例CR，計算公式為：

(2)

當CR<0.10或λmax=n，CI=0時，可認為該判斷矩陣的一致性可接受，否則應對判斷矩陣予以修正。判斷矩陣A1—Bi、B1—Ci、B2—Ci、B3—Ci的計算結果見表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個判斷矩陣均滿足CR<0.1，通過一致性檢驗，表明評價因子權重值合理，可得出筍用竹引種質量評價體系各層指標權重，如表7所示。

表7 筍用竹引種質量評價體系權重值

2.4 統計各指標數據并進行標準化處理

建立評估體系建立判斷矩陣并計算出各指標的權重后，即可統計各筍用竹品種的各項指標實際數據，統計方法為每個品種調查地塊面積4 m × 4 m，3次重復。由于各類數據量綱不同，因此需進行標準化處理，即將可量化數據轉化為百分制，便于統計綜合得分，不適合量化的數據可采用分類定義方式進行處理，具體方法如下：

1) 成活率：調查單位面積的母竹成活數及移栽數。成活率=母竹成活數/移栽數×100%；采用公式X=(原始數據-極小值)/(極大值-極小值)×100進行標準化處理。

2) 發筍率：調查單位面積的母竹數及總發筍數。發筍率=發筍數/母竹數×100%；采用公式X=(原始數據-極小值)/(極大值-極小值)×100進行標準化處理。

3) 成竹率：調查單位面積的總出筍數、留筍養竹數及成竹數。成竹率=成竹數/留筍養竹數×100%；采用公式X=(原始數據-極小值)/(極大值-極小值)×100進行標準化處理。

4) 病蟲害情況：調查病蟲害發生級別，分0～Ⅳ共5個級別，即0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級，分別代表無、輕微、中等、較嚴重、嚴重。具體判斷標準為：0級為5片以下竹葉有輕微危害；Ⅰ級為6～30片有危害；Ⅱ級為31～50片有危害；Ⅲ級為51～70片，且有危害的竹葉面積不超過50%；Ⅳ級為71片以上，或有危害竹葉面積超過50%。0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級依次對應數值為100、80、60、40、20分。

5) 營養品質：氨基酸是評價森林蔬菜鮮味的重要指標之一，因此重點對竹筍的氨基酸含量進行測定與比較。測定方法：利用高靈敏度多功能氨基酸分析儀(型號：DE61M/A300-IC)測定不同竹筍的氨基酸含量。采用公式X=(原始數據-極小值)/(極大值-極小值)×100進行標準化處理。

6)可食率：統計除去筍籜、筍基部木質化等部位后的質量即為凈質量?？墒陈?凈質量/總質量×100%；采用公式X=(原始數據-極小值)/(極大值-極小值)×100進行標準化處理。

7) 單筍質量：統計單筍總質量；采用公式X=(原始數據-極小值)/(極大值-極小值)×100進行標準化處理。

8) 感官品質：風味是評價竹筍感官品質的重要指標，因此重點對竹筍風味進行評價與比較。評價方法：采用評分法，分5個梯度：好、較好、一般、較差、很差，依次對應數值為100、80、60、40、20分。

9) 總產量：統計單位面積的鮮筍產量。鮮筍產量=(總出筍數-留筍養竹數)×單筍質量；采用公式X=(原始數據-極小值)/(極大值-極小值)×100進行標準化處理。

10) 歷期：統計出筍起始及終止日期，以及出筍持續時間T。按T>150 d、120 d

11) 價格：統計出筍時的市場價格P，單位為元/kg。按P>30、20

2.5 計算綜合得分并排序

根據標準化處理后得到的數據，代入公式(3)至公式(6)分別計算出生態適應性、商品性、市場性以及筍用竹引種質量綜合得分，按照綜合得分高低進行排序，即可篩選出該地區引種質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行定量分析的一種多準則決策方法，具有高度的邏輯性、系統性、簡潔性和實用性?；谠摲椒ń⒃u價體系的前提是確定合適的評價指標并構筑判斷矩陣，根據專家經驗篩選指標并兩兩比較確定標度，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，降低可能產生的偏差，可選取多位專家的篩選意見，并對各指標標度進行算術平均處理，以使得出的結果更加合理。

3.2 評價體系的進一步驗證

對評價體系的驗證是完善其科學性及實用性的重要一環，因此應結合實際情況對其合理性進行進一步檢驗[16]。在建立筍用竹引種質量評價體系后，下一步應引種不同筍用竹種，在栽培過程中對其相應性狀及表現進行記錄，應用該體系進行評價及綜合分析，并對比各竹種的實際適應情況等對該評價體系進行調整與改進。