外界環(huán)境對(duì)烤煙田間成熟度形成的影響力分析

陳少鵬， 鄒毅， 曾憲立， 傅泰露， 鄧大慶， 楊超， 王偉寧， 劉志明， 陳祖林， 李小波， 熊偉*

(1.中國(guó)煙草總公司重慶市公司， 重慶 400024； 2.重慶煙草科學(xué)研究所， 重慶 400024)

烤煙田間成熟度不僅是烤煙采收的重要指標(biāo)，同時(shí)也是烤煙分級(jí)的重要參考指標(biāo)[1-5]，其中田間成熟度的把控是烤煙質(zhì)量風(fēng)格彰顯的前提基礎(chǔ)[6-8]，由于國(guó)內(nèi)烤煙的種植區(qū)域廣泛，不同區(qū)域間的生態(tài)氣候差異較大，所生產(chǎn)的烤煙外觀形態(tài)與烘烤特性均有較大差異[9-11]，而烤煙作為一種農(nóng)作物，其生態(tài)環(huán)境對(duì)烤煙成熟度的形成影響較大[12-15]，因此，分析影響烤煙成熟度形成的外界環(huán)境因素對(duì)提升烤煙成熟度有重要的意義。近年來(lái)科研工作者圍繞著烤煙成熟度開(kāi)展了諸多工作，韓龍洋等[16]采用高光譜技術(shù)對(duì)烤煙成熟度進(jìn)行判斷，烤煙成熟度的正確識(shí)別率達(dá)到92.5%以上，不同成熟度烤煙判別模型性能良好。王建安等[17]研究了生態(tài)條件對(duì)烤煙成熟度的影響，表明成熟度判斷應(yīng)綜合考慮葉齡和外觀成熟特征，中部和下部葉應(yīng)參照外觀特征以葉齡為主，上二棚和頂部葉應(yīng)該根據(jù)葉齡和外觀特征綜合判斷。王娜等[18]研究了施肥水平對(duì)烤煙成熟期莖葉夾角的影響，當(dāng)莖葉夾角達(dá)51.70°～55.27°，葉綠素SPAD值達(dá)34.01～40.66時(shí)，煙葉進(jìn)入適熟階段。錢益亮等[19]研究了有效積溫對(duì)烤煙成熟度的影響，結(jié)果表明，相同葉位煙葉的成熟需要的有效積溫是固定的。

近年來(lái)關(guān)于煙田生態(tài)的研究集中在生態(tài)適宜性以及烤煙品質(zhì)方面[20-25]，然而烤煙生長(zhǎng)發(fā)育的外界環(huán)境包括氣溫、光照、水分、烤煙、管理、地理、土壤等多個(gè)方面，但目前關(guān)于對(duì)以上因素的綜合評(píng)判以及各環(huán)境因素內(nèi)在聯(lián)系的研究鮮見(jiàn)報(bào)道，由于各環(huán)境因素共同組成了影響烤煙成熟度形成的復(fù)雜系統(tǒng)，針對(duì)此復(fù)雜的系統(tǒng)需要運(yùn)用相應(yīng)的方法進(jìn)行分析。本研究利用模糊DEMATEL(決策試驗(yàn)與評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)室法)[26-28]，對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)中因素之間的邏輯關(guān)系及相互影響程度進(jìn)行分析，找出系統(tǒng)的內(nèi)在因果關(guān)系及關(guān)鍵因素，剖析影響系統(tǒng)運(yùn)作的主要因素與次要因素，以便研究影響烤煙田間成熟度形成的生態(tài)因素間的關(guān)系，以期能更加深入地了解外界環(huán)境，并利用環(huán)境間的影響關(guān)系及時(shí)調(diào)整農(nóng)事操作方法，進(jìn)而為提高烤煙田間成熟度提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 模糊DEMATEL分析實(shí)現(xiàn)過(guò)程

構(gòu)建模糊DEMATEL模型所用的語(yǔ)言算子及對(duì)應(yīng)的三角模糊數(shù)見(jiàn)表1。

表1 語(yǔ)言變量及其三角模糊數(shù)的取值

利用表1的語(yǔ)言算子及對(duì)應(yīng)三角模糊數(shù)，通過(guò)專家打分的方式，構(gòu)建了各個(gè)因素對(duì)其他因素影響的三角模糊直接影響矩陣為：

通過(guò)矩陣間計(jì)算得到綜合影響矩陣：

1.2 烤煙生態(tài)環(huán)境模糊DEMATEL模型的建立

通過(guò)系統(tǒng)分析調(diào)查歸納總結(jié)，確定出影響烤煙烘烤的6類14個(gè)因素(圖1)，氣溫因素：最高氣溫(F1)、最低氣溫(F2)、平均溫度(F3)、晝夜溫差(F4)；光照因素：光照強(qiáng)度(F5)、光照時(shí)數(shù)(F6)；水分因素：相對(duì)濕度(F7)、降雨量(F8)；烤煙因素：移栽期(F9)、移栽方式(F10)；管理因素：田間管理水平(F11)；地理因素：地形地貌(F12)；土壤因素：土壤肥力(F13)、土壤酸堿度(F14)。邀請(qǐng)長(zhǎng)期從事烤煙生產(chǎn)的具有副高以上職稱的專業(yè)技術(shù)人員利用德?tīng)柗品?Delphi Method)，采用10制(0～2分無(wú)影響，>2～4分影響小，>4～6分影響較小，>6～8分影響較大，>8～10分影響非常大)對(duì)確定的影響烤煙烘烤系統(tǒng)運(yùn)作的14個(gè)因素間的影響程度進(jìn)行打分(表2)。

圖1 影響烤煙成熟形成的環(huán)境因素

表2 各影響因素的打分

2 結(jié)果與分析

2.1 結(jié)果計(jì)算

將語(yǔ)言算子轉(zhuǎn)化為三角模糊數(shù)矩陣(表3)。

表3 語(yǔ)言算子轉(zhuǎn)化三角模糊數(shù)后原始模糊直接影響矩陣

表4 因素綜合影響和的值

2.2 原因度

利用表4結(jié)果，以各影響因素的中心度為橫坐標(biāo)，原因度為縱坐標(biāo)，建立坐標(biāo)系，標(biāo)出各影響因素在坐標(biāo)系中的位置，分析各個(gè)因素的重要性。由圖2可知,影響烤煙成熟度形成的環(huán)境因素中最高氣溫(F1)、最低氣溫(F2)、光照強(qiáng)度(F5)、光照時(shí)數(shù)(F6)、相對(duì)濕度(F7)、降雨量(F8)與地形地貌(F12)是原因因素，而平均溫度(F3)、晝夜溫差(F4)、移栽期(F9)、移栽方式(F10)、田間管理水平(F11)、土壤肥力(F13)以及土壤酸堿度(F14)是結(jié)果因素。其中降雨量(F8)是對(duì)烤煙成熟度形成的其他各類環(huán)境因素中影響力最大的因素，地形地貌(F12)是對(duì)烤煙成熟度形成的其他各類環(huán)境因素中影響次大的因素，其他各類原因因素對(duì)烤煙成熟度形成的其他各類環(huán)境因素均有不同程度的影響；田間管理水平(F11)是受到其他環(huán)境影響因素影響最大的因素，移栽期(F9)與土壤酸堿度(F14)是受到其他環(huán)境影響因素影響力次大的因素，此外原因因素對(duì)移栽方式(F10)也有較大影響力，而這些環(huán)境因素多為人為因素造成的，在開(kāi)展農(nóng)事生產(chǎn)中需要充分考慮原因因素的影響力及時(shí)調(diào)整應(yīng)對(duì)措施，從而提高烤煙成熟度，降低烘烤難度。

2.3 中心度

由圖2可知,晝夜溫差(F4)是對(duì)烤煙成熟度形成影響力最大的直接因素，最高氣溫(F1)與平均溫度(F3)對(duì)烤煙成熟度的形成也有較大直接影響力，其他因素對(duì)烤煙成熟度形成的直接影響力大小依次為相對(duì)濕度(F7)>移栽期(F9)>地形地貌(F12)>最低氣溫(F2)>田間管理水平(F11)>移栽方式(F10)>土壤肥力(F13)>光照強(qiáng)度(F5)>土壤酸堿度(F14)>降雨量(F8)>光照時(shí)數(shù)(F6)，可知烤煙生育期內(nèi)氣溫因素對(duì)烤煙成熟度的形成直接影響最大，在農(nóng)事生產(chǎn)中需要充分考慮氣溫情況來(lái)確定移栽時(shí)間與方式以及大田管理等措施，為烤煙成熟度的形成提供科學(xué)有效的強(qiáng)力保障。

圖2 不同影響因素的因果關(guān)系

3 小結(jié)與討論

烤煙成熟度的形成是生育環(huán)境與自身屬性共同作用的結(jié)果[26-29]，而生育環(huán)境的復(fù)雜多變和不可控又是當(dāng)前制約現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)發(fā)展的掣肘[30]，為此更多地去認(rèn)識(shí)生育環(huán)境，研究各生育環(huán)境間的內(nèi)在聯(lián)系對(duì)于烤煙成熟度的把控顯得尤為重要。本研究表明，烤煙生長(zhǎng)發(fā)育環(huán)境中的降雨量和地形地貌是影響烤煙成熟度形成最主要的根本因素，二者主要通過(guò)其他環(huán)境因素而間接影響烤煙成熟度的形成。

由于烤煙生長(zhǎng)發(fā)育問(wèn)題歸根結(jié)底是對(duì)水、肥、氣、熱的綜合利用[30]，就降雨量而言，不僅是烤煙生長(zhǎng)發(fā)育所需水分的主要來(lái)源，而且對(duì)氣溫與光照的影響巨大，如果生育期降雨量過(guò)多，則相對(duì)應(yīng)地會(huì)出現(xiàn)氣溫下降、光照減少、肥料淋溶等一系列不利效應(yīng)，若移栽前降雨量過(guò)多，則移栽期與移栽方式均會(huì)受到不同程度的影響，對(duì)于烤煙成熟度形成的累計(jì)效應(yīng)越來(lái)越明顯。因此，對(duì)于降雨問(wèn)題在進(jìn)行烤煙農(nóng)事操作時(shí)需要靈活的確定移栽期與移栽方式，并對(duì)烤煙生育期的田間管理進(jìn)行相應(yīng)的變通。

地形地貌差異形成了烤煙不同的風(fēng)格特色，在烤煙生產(chǎn)中地形地貌問(wèn)題多集中在海拔高度與坡度坡向兩方面[30]，海拔高度不僅影響烤煙大田生育期的溫度與光照，同時(shí)影響土壤環(huán)境，從而影響烤煙成熟度的形成；坡度主要通過(guò)影響烤煙的采光與肥料吸收利用來(lái)影響烤煙成熟度的形成，由于坡度的存在，烤煙光合作用的效率會(huì)有較大差異，同時(shí)由于降雨的淋溶作用，肥料的分布亦會(huì)有加大差異，因此，在生產(chǎn)中對(duì)不同的坡度坡向需要制定相應(yīng)的移栽與施肥方案。

本研究結(jié)果表明，晝夜溫差是影響烤煙成熟度的最直接因素，在各因素中影響力最大。此外，最高氣溫與均溫對(duì)烤煙成熟度形成也有較大的影響力，晝夜溫差不僅影響著烤煙大田生育期的光合作用，同時(shí)影響著烤煙對(duì)物質(zhì)的吸收轉(zhuǎn)化以及降解代謝環(huán)節(jié)。

本研究通過(guò)對(duì)影響烤煙成熟度形成的因素進(jìn)行模糊DEMETEL分析，理清了各因素間的內(nèi)在聯(lián)系以及對(duì)烤煙成熟度的影響力，找出影響烤煙成熟度形成的最主要的根本因素是降雨量與地形地貌，直接因素是晝夜溫差、最高氣溫與均溫等，這在一定程度上對(duì)烤煙生產(chǎn)提供了一些理論依據(jù)，但對(duì)影響烤煙成熟度形成的自身因素尚未涉及，因此，需要在之后的研究工作中進(jìn)行深入的探究。