基于層次分析法的蒲城酥梨綜合品質(zhì)評價(jià)

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(qū)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(nèi)外專家公認(rèn)的“世界優(yōu)等酥梨最佳生態(tài)區(qū)”，生產(chǎn)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(fèi)者對果實(shí)品質(zhì)要求越來越高，酥梨品質(zhì)已成為決定其市場競爭力的重要因素。找出蒲城10個(gè)主要種植鄉(xiāng)鎮(zhèn)酥梨綜合品質(zhì)優(yōu)劣，為優(yōu)質(zhì)酥梨種植提供科學(xué)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(zhì)評價(jià)模型，但忽略了消除不同指標(biāo)之間的量綱影響，也未考慮正向與逆向指標(biāo)的不同影響。黃正金等[2]對5種黑莓雜交品系的生物學(xué)性狀和經(jīng)濟(jì)學(xué)性狀調(diào)查與統(tǒng)計(jì)，利用層次分析法進(jìn)行綜合評價(jià)，得到各指標(biāo)對黑莓雜交品系的綜合評價(jià)值和等級排名。孫玉剛[3]以果實(shí)大小、可溶性固形物含量、含糖率、可滴定酸等為主要指標(biāo)，利用層次分析法對甜櫻桃品質(zhì)進(jìn)行了綜合評價(jià)。本文先對各單一品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理，消除不同量綱數(shù)值影響，再利用層次分析法結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)法，建立蒲城酥梨綜合品質(zhì)評價(jià)模型，為一縣一業(yè)等“名優(yōu)特”特色農(nóng)產(chǎn)品綜合品質(zhì)評價(jià)提供參考依據(jù)，對提高果品的知名度和市場競爭力具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義[4]。

1 材料來源

2019—2020年蒲城10個(gè)主要種植鄉(xiāng)鎮(zhèn)酥梨品質(zhì)數(shù)據(jù)來自蒲城酥梨試驗(yàn)站。觀測果園選取距離各鄉(xiāng)鎮(zhèn)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(nóng)業(yè)氣象觀測規(guī)范(下卷)》[5]，在酥梨成熟的季節(jié)，每個(gè)果園的東、西、南、北、中部選擇5顆果樹，每個(gè)果樹的東、西、南、北、中部各采摘1個(gè)果子，每個(gè)果園共采摘25個(gè)果實(shí)，分別測量每個(gè)果實(shí)的果皮厚度、果實(shí)硬度、含糖率、可滴定酸、單果重、果實(shí)含水率以及石細(xì)胞含量7種品質(zhì)，每種品質(zhì)取25個(gè)果實(shí)的平均值。含糖率使用TD-45數(shù)顯糖度計(jì)測定，果實(shí)硬度使用GY-4型硬度計(jì)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(xì)胞含量。

2 模型的建立

2.1 指標(biāo)的確定

李德[1]在研究碭山酥梨品質(zhì)評價(jià)模型時(shí)，主要選取果形指數(shù)、最大單果重、平均單果重、果實(shí)酥脆度、含糖率和石細(xì)胞度等指標(biāo)進(jìn)行氣候品質(zhì)評價(jià)。孫玉剛[3]以果實(shí)大小、可溶性固形物、糖、酸含量等為主要指標(biāo)，利用層次分析法對甜櫻桃品質(zhì)進(jìn)行綜合評價(jià)。劉遵春[6]應(yīng)用層次分析法評價(jià)金花梨果實(shí)品質(zhì)時(shí)，除果實(shí)大小和果實(shí)營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)外，選用了果形指數(shù)、VC含量等7個(gè)內(nèi)在指標(biāo)進(jìn)行綜合評價(jià)。在果品綜合品質(zhì)評價(jià)中，選取能代表果實(shí)的口感、耐儲性、可運(yùn)輸及外形喜好等品質(zhì)特點(diǎn)的單個(gè)指標(biāo)，其中以代表口感的指標(biāo)為主。酥梨的單個(gè)品質(zhì)指標(biāo)中，果皮厚度、果實(shí)硬度、含糖率、可滴定酸、果實(shí)含水率以及石細(xì)胞含量基本滿足了大眾對口感的要求，在一定指標(biāo)范圍內(nèi)，果皮厚度、果實(shí)硬度、總糖和可滴定酸也代表著耐儲性和可運(yùn)輸性。蒲城酥梨?zhèn)€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(guān)文獻(xiàn)，并結(jié)合蒲城酥梨品質(zhì)特點(diǎn)，選取果皮厚度、果實(shí)硬度、含糖率、可滴定酸、單果重、果實(shí)含水率以及石細(xì)胞含量7種品質(zhì)指標(biāo)為蒲城酥梨綜合品質(zhì)評價(jià)指標(biāo)。

2.2 指標(biāo)歸一化

由于7種評價(jià)指標(biāo)具有不同的量綱和數(shù)量級，如果直接用原始值進(jìn)行分析，就會突出數(shù)值較大的指標(biāo)在綜合分析中的作用，相對削弱數(shù)值較小指標(biāo)的作用[7]，因此需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，將數(shù)據(jù)統(tǒng)一映射到[0,1]區(qū)間上[8-9]。7種指標(biāo)中，含糖率和果實(shí)含水率為正向指標(biāo)，果皮厚度、果實(shí)硬度、可滴定酸、石細(xì)胞含量為負(fù)向指標(biāo)，單果重為適度指標(biāo)。不同類型的指標(biāo)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(biāo)系列中的最大值；xmin為指標(biāo)系列中的最小值。式(1)中xi為正向指標(biāo)值；式(2)中xj為逆向指標(biāo)值。

利用公式(3)將適度指標(biāo)轉(zhuǎn)化成逆向指標(biāo)，再根據(jù)公式(2)進(jìn)行指標(biāo)歸一化。

(3)

式(3)中，xt為指標(biāo)系列的臨界閾值，xk為適度指標(biāo)值。

2.3 層次分析法

2.3.1 構(gòu)造判斷矩陣 分別將果皮厚度、果實(shí)硬度、含糖率、可滴定酸、單果重、果實(shí)含水率和石細(xì)胞含量依次表示為C1,C2,…,C7。依據(jù)“德爾菲法”的基本原理[10-11]，利用專家經(jīng)驗(yàn)法確定7種品質(zhì)的權(quán)重。選擇蒲城縣果業(yè)局、農(nóng)業(yè)合作社以及10個(gè)酥梨主栽鄉(xiāng)鎮(zhèn)種植大戶共30位酥梨專家，經(jīng)過3輪征求意見后，最后將專家的意見進(jìn)行整理和統(tǒng)計(jì)分析，確定出各指標(biāo)的權(quán)重，并運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行檢驗(yàn)和修正[6]。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)蒲城酥梨7種品質(zhì)特點(diǎn)，以及消費(fèi)者青睞因素和喜好程度，結(jié)合9級標(biāo)度法[2-3]，對7種品質(zhì)因素兩兩比較，確立各品質(zhì)相互之間的關(guān)聯(lián)性程度，得到判斷矩陣P。

2.3.2 確立品質(zhì)指標(biāo)特征向量 根據(jù)判斷矩陣P和歸一化處理后的指標(biāo)值，計(jì)算得到各指標(biāo)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(jià)的7種指標(biāo)中，特征向量最大的是含糖率(C3),7種指標(biāo)按照權(quán)重從高到低依次為：含糖率(C3)>石細(xì)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(jīng)驗(yàn)結(jié)果相一致，也符合大眾對蒲城酥梨品質(zhì)的要求。

2.3.3 一致性檢驗(yàn) 根據(jù)層次分析法一致性檢驗(yàn)：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(zhì)指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)。

2.4 酥梨綜合品質(zhì)評價(jià)模型

根據(jù)歸一化后指標(biāo)值和層次分析法確定的各指標(biāo)權(quán)重系數(shù)，利用果品綜合品質(zhì)計(jì)算公式[1]建立蒲城酥梨綜合品質(zhì)評價(jià)模型。

(4)

3 評價(jià)結(jié)果與分析

根據(jù)蒲城酥梨綜合品質(zhì)評價(jià)模型，計(jì)算得到蒲城縣10個(gè)主要種植鄉(xiāng)鎮(zhèn)酥梨綜合品質(zhì)(M，表2)。由表2可見，蒲城縣10個(gè)主要種植鄉(xiāng)鎮(zhèn)酥梨綜合品質(zhì)從大到小排列順序?yàn)椋狐h睦>孫鎮(zhèn)>蘇坊>荊姚>龍池>興鎮(zhèn)>陳莊>椿林>洛濱>永豐。

表2 蒲城10個(gè)主要種植鄉(xiāng)鎮(zhèn)酥梨綜合品質(zhì)M

根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)法和概率四分位法[6]，對10個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的M進(jìn)行閾值劃分，按照特優(yōu)、優(yōu)、良、一般四個(gè)等級，確定蒲城酥梨品質(zhì)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)(表3)。按照該標(biāo)準(zhǔn)對蒲城10個(gè)主要種植鄉(xiāng)鎮(zhèn)酥梨的綜合品質(zhì)進(jìn)行劃分，結(jié)果顯示：西南部蘇坊、荊姚鎮(zhèn)以及南部黨睦鎮(zhèn)為特優(yōu)品質(zhì)區(qū)，中部為優(yōu)質(zhì)品質(zhì)區(qū)，最北部洛賓鎮(zhèn)為良好，最東部永豐鎮(zhèn)為一般。酥梨的綜合品質(zhì)由南向北、由西向東逐漸遞減，區(qū)劃結(jié)果與實(shí)際狀況和主成分分析法結(jié)果[12]基本一致。

表3 蒲城酥梨綜合品質(zhì)等級閾值

對比《鮮梨》GB/T 10650—2008和《酥梨標(biāo)準(zhǔn)綜合體》DB61/T 523.01～05—2011對酥梨總糖、果實(shí)硬度和可滴定酸的等級指標(biāo)要求，本研究得到的蒲城酥梨等級指標(biāo)符合國標(biāo)和省標(biāo)中對應(yīng)等級的指標(biāo)要求，也豐富了現(xiàn)有國家標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于鮮梨評價(jià)的體系。

4 結(jié)論與討論

根據(jù)2019—2020年蒲城10個(gè)主要種植鄉(xiāng)鎮(zhèn)酥梨的果皮厚度、果實(shí)硬度、含糖率、可滴定酸、單果重、果實(shí)含水率以及石細(xì)胞含量等7種核心品質(zhì)指標(biāo)，進(jìn)行歸一化處理后，采用層次分析法(AHP)，結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)法，建立蒲城酥梨綜合品質(zhì)評價(jià)模型。

(1)果皮厚度、果實(shí)硬度、含糖率、可滴定酸、單果重、果實(shí)含水率以及石細(xì)胞含量7種品質(zhì)指標(biāo)的歸一化權(quán)重系數(shù)分別為：0.024、0.086、0.386、0.039、0.068、0.147、0.247，權(quán)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(zhèn)及南部黨睦鎮(zhèn)酥梨品質(zhì)為特優(yōu)；中部為優(yōu)質(zhì)；北部洛賓鎮(zhèn)為良好；東部永豐鎮(zhèn)最低，為一般。總體來說，蒲城東北部酥梨品質(zhì)較西南部和中部差。

(3)本研究構(gòu)建的酥梨綜合品質(zhì)評價(jià)模型，由果皮厚度、果實(shí)硬度、含糖率、可滴定酸、單果重、果實(shí)含水率和石細(xì)胞含量7種品質(zhì)構(gòu)成，豐富了現(xiàn)有國家標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于鮮梨評價(jià)的體系，等級評價(jià)指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)中各等級指標(biāo)的要求。

(4)由于蒲城酥梨品質(zhì)測定工作開始于2018年，獲得的果品品質(zhì)數(shù)據(jù)年份較短，后期還需積累酥梨品質(zhì)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提高模型技術(shù)的科學(xué)性，發(fā)揮好果品綜合品質(zhì)評價(jià)對果品市場競爭力的促進(jìn)作用。