基于層次分析法的蒲城酥梨綜合品質評價

馬耀絨，淡會星，王紅軍，張艷芬

(1.渭南市氣象局，陜西渭南 714000；2.鄠邑區氣象局，陜西鄠邑 710300；3.西安市氣象局，西安 710016)

陜西蒲城縣是國內外專家公認的“世界優等酥梨最佳生態區”，生產的酥梨以形美、果大、皮薄、含糖量高、郁香爽口而聞名中外。近年來，消費者對果實品質要求越來越高，酥梨品質已成為決定其市場競爭力的重要因素。找出蒲城10個主要種植鄉鎮酥梨綜合品質優劣，為優質酥梨種植提供科學參考顯得尤為重要。李德等[1]采用層次分析法研究出碭山酥梨氣候品質評價模型，但忽略了消除不同指標之間的量綱影響，也未考慮正向與逆向指標的不同影響。黃正金等[2]對5種黑莓雜交品系的生物學性狀和經濟學性狀調查與統計，利用層次分析法進行綜合評價，得到各指標對黑莓雜交品系的綜合評價值和等級排名。孫玉剛[3]以果實大小、可溶性固形物含量、含糖率、可滴定酸等為主要指標，利用層次分析法對甜櫻桃品質進行了綜合評價。本文先對各單一品質指標進行歸一化處理，消除不同量綱數值影響，再利用層次分析法結合專家經驗法，建立蒲城酥梨綜合品質評價模型，為一縣一業等“名優特”特色農產品綜合品質評價提供參考依據，對提高果品的知名度和市場競爭力具有較強的現實意義[4]。

1 材料來源

2019—2020年蒲城10個主要種植鄉鎮酥梨品質數據來自蒲城酥梨試驗站。觀測果園選取距離各鄉鎮氣象站最近、海拔接近，且樹齡和管理水平相似的園子。按照《農業氣象觀測規范(下卷)》[5]，在酥梨成熟的季節，每個果園的東、西、南、北、中部選擇5顆果樹，每個果樹的東、西、南、北、中部各采摘1個果子，每個果園共采摘25個果實，分別測量每個果實的果皮厚度、果實硬度、含糖率、可滴定酸、單果重、果實含水率以及石細胞含量7種品質，每種品質取25個果實的平均值。含糖率使用TD-45數顯糖度計測定，果實硬度使用GY-4型硬度計測量，使用GMK-835N型果蔬酸度儀測定可滴定酸，使用重量法測量石細胞含量。

2 模型的建立

2.1 指標的確定

李德[1]在研究碭山酥梨品質評價模型時，主要選取果形指數、最大單果重、平均單果重、果實酥脆度、含糖率和石細胞度等指標進行氣候品質評價。孫玉剛[3]以果實大小、可溶性固形物、糖、酸含量等為主要指標，利用層次分析法對甜櫻桃品質進行綜合評價。劉遵春[6]應用層次分析法評價金花梨果實品質時，除果實大小和果實營養品質指標外，選用了果形指數、VC含量等7個內在指標進行綜合評價。在果品綜合品質評價中，選取能代表果實的口感、耐儲性、可運輸及外形喜好等品質特點的單個指標，其中以代表口感的指標為主。酥梨的單個品質指標中，果皮厚度、果實硬度、含糖率、可滴定酸、果實含水率以及石細胞含量基本滿足了大眾對口感的要求，在一定指標范圍內，果皮厚度、果實硬度、總糖和可滴定酸也代表著耐儲性和可運輸性。蒲城酥梨個體大小差異大，中等大小的酥梨在外形喜好上較受人們的青睞。參照相關文獻，并結合蒲城酥梨品質特點，選取果皮厚度、果實硬度、含糖率、可滴定酸、單果重、果實含水率以及石細胞含量7種品質指標為蒲城酥梨綜合品質評價指標。

2.2 指標歸一化

由于7種評價指標具有不同的量綱和數量級，如果直接用原始值進行分析，就會突出數值較大的指標在綜合分析中的作用，相對削弱數值較小指標的作用[7]，因此需要對數據進行歸一化處理，將數據統一映射到[0,1]區間上[8-9]。7種指標中，含糖率和果實含水率為正向指標，果皮厚度、果實硬度、可滴定酸、石細胞含量為負向指標，單果重為適度指標。不同類型的指標歸一化處理方法有所差別。

(1)

(2)

x′為歸一化后的值，xmax為指標系列中的最大值；xmin為指標系列中的最小值。式(1)中xi為正向指標值；式(2)中xj為逆向指標值。

利用公式(3)將適度指標轉化成逆向指標，再根據公式(2)進行指標歸一化。

(3)

式(3)中，xt為指標系列的臨界閾值，xk為適度指標值。

2.3 層次分析法

2.3.1 構造判斷矩陣 分別將果皮厚度、果實硬度、含糖率、可滴定酸、單果重、果實含水率和石細胞含量依次表示為C1,C2,…,C7。依據“德爾菲法”的基本原理[10-11]，利用專家經驗法確定7種品質的權重。選擇蒲城縣果業局、農業合作社以及10個酥梨主栽鄉鎮種植大戶共30位酥梨專家，經過3輪征求意見后，最后將專家的意見進行整理和統計分析，確定出各指標的權重，并運用數理統計的方法進行檢驗和修正[6]。在此基礎上，根據蒲城酥梨7種品質特點，以及消費者青睞因素和喜好程度，結合9級標度法[2-3]，對7種品質因素兩兩比較，確立各品質相互之間的關聯性程度，得到判斷矩陣P。

2.3.2 確立品質指標特征向量 根據判斷矩陣P和歸一化處理后的指標值，計算得到各指標特征向量為：CI={0.024 0.086 0.386 0.039 0.068 0.147 0.247}。由此可見，參與綜合評價的7種指標中，特征向量最大的是含糖率(C3),7種指標按照權重從高到低依次為：含糖率(C3)>石細胞含量(C7)>含水率(C6)>硬度(C2)>單果重(C5)>可滴定酸(C4)>果皮厚度(C1)。這與專家經驗結果相一致，也符合大眾對蒲城酥梨品質的要求。

2.3.3 一致性檢驗 根據層次分析法一致性檢驗：CR=0.084 36<0.1。因此該矩陣為一致性矩陣，各特征向量可以作為品質指標的權重系數。

2.4 酥梨綜合品質評價模型

根據歸一化后指標值和層次分析法確定的各指標權重系數，利用果品綜合品質計算公式[1]建立蒲城酥梨綜合品質評價模型。

(4)

3 評價結果與分析

根據蒲城酥梨綜合品質評價模型，計算得到蒲城縣10個主要種植鄉鎮酥梨綜合品質(M，表2)。由表2可見，蒲城縣10個主要種植鄉鎮酥梨綜合品質從大到小排列順序為：黨睦>孫鎮>蘇坊>荊姚>龍池>興鎮>陳莊>椿林>洛濱>永豐。

表2 蒲城10個主要種植鄉鎮酥梨綜合品質M

根據專家經驗法和概率四分位法[6]，對10個鄉鎮的M進行閾值劃分，按照特優、優、良、一般四個等級，確定蒲城酥梨品質等級劃分標準(表3)。按照該標準對蒲城10個主要種植鄉鎮酥梨的綜合品質進行劃分，結果顯示：西南部蘇坊、荊姚鎮以及南部黨睦鎮為特優品質區，中部為優質品質區，最北部洛賓鎮為良好，最東部永豐鎮為一般。酥梨的綜合品質由南向北、由西向東逐漸遞減，區劃結果與實際狀況和主成分分析法結果[12]基本一致。

表3 蒲城酥梨綜合品質等級閾值

對比《鮮梨》GB/T 10650—2008和《酥梨標準綜合體》DB61/T 523.01～05—2011對酥梨總糖、果實硬度和可滴定酸的等級指標要求，本研究得到的蒲城酥梨等級指標符合國標和省標中對應等級的指標要求，也豐富了現有國家標準中關于鮮梨評價的體系。

4 結論與討論

根據2019—2020年蒲城10個主要種植鄉鎮酥梨的果皮厚度、果實硬度、含糖率、可滴定酸、單果重、果實含水率以及石細胞含量等7種核心品質指標，進行歸一化處理后，采用層次分析法(AHP)，結合專家經驗法，建立蒲城酥梨綜合品質評價模型。

(1)果皮厚度、果實硬度、含糖率、可滴定酸、單果重、果實含水率以及石細胞含量7種品質指標的歸一化權重系數分別為：0.024、0.086、0.386、0.039、0.068、0.147、0.247，權重最大的是含糖率，最小的是果皮厚度。

(2)蒲城西南部蘇坊、荊姚鎮及南部黨睦鎮酥梨品質為特優；中部為優質；北部洛賓鎮為良好；東部永豐鎮最低，為一般。總體來說，蒲城東北部酥梨品質較西南部和中部差。

(3)本研究構建的酥梨綜合品質評價模型，由果皮厚度、果實硬度、含糖率、可滴定酸、單果重、果實含水率和石細胞含量7種品質構成，豐富了現有國家標準中關于鮮梨評價的體系，等級評價指標符合國家標準中各等級指標的要求。

(4)由于蒲城酥梨品質測定工作開始于2018年，獲得的果品品質數據年份較短，后期還需積累酥梨品質數據，進一步提高模型技術的科學性，發揮好果品綜合品質評價對果品市場競爭力的促進作用。