基于改進(jìn)AHP 的煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平評(píng)價(jià)

王志斌，黃 超，王 龍※

（1.北京科技大學(xué)計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院，北京100083；2.新疆兵團(tuán)勘測設(shè)計(jì)院（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，烏魯木齊830002）

0 引言

煙草是我國的重要經(jīng)濟(jì)作物［1］，種植區(qū)域較為廣泛［2］，在云南省、貴州省、四川省、福建省、河南省、山東省、黑龍江省等地均有種植。煙草種植區(qū)域多為低山丘陵，生產(chǎn)環(huán)節(jié)繁多，機(jī)械化水平相對(duì)較低，生產(chǎn)強(qiáng)度較大，與近年煙區(qū)農(nóng)村勞動(dòng)力短缺的矛盾十分突出［3-7］。大力改進(jìn)煙葉生產(chǎn)方式，推進(jìn)煙草產(chǎn)業(yè)機(jī)械化作業(yè)，不僅可以有效緩解煙區(qū)青壯年勞動(dòng)力短缺的突出矛盾，還有利于實(shí)現(xiàn)煙草技術(shù)規(guī)范統(tǒng)一、生產(chǎn)水平均衡［7］和質(zhì)量特色穩(wěn)定［8］，對(duì)提高煙草產(chǎn)業(yè)化發(fā)展水平具有重要意義。

要發(fā)揮機(jī)械化在現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)建設(shè)中的作用，首先必需正確認(rèn)識(shí)現(xiàn)階段煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展水平。目前，國內(nèi)對(duì)煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化評(píng)價(jià)研究較少［9］。姜福東等［10］研究了我國丘陵煙區(qū)煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展現(xiàn)狀并進(jìn)行了分析；胡偉筠等［11］研究了湘西煙區(qū)煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化的現(xiàn)狀，探明了該區(qū)域煙草田間機(jī)械化的發(fā)展方向，但以往研究均未對(duì)我國煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平進(jìn)行更深入的科學(xué)評(píng)價(jià)，缺乏考慮我國主要煙草種植區(qū)的不同特點(diǎn)。

因此，建立一套科學(xué)的煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)方法，對(duì)評(píng)價(jià)不同區(qū)域的煙生產(chǎn)草機(jī)械化水平，實(shí)施我國煙草行業(yè)農(nóng)機(jī)化宏觀調(diào)控和微觀指導(dǎo)，促進(jìn)和提高煙草生產(chǎn)機(jī)械化的水平，具有十分重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。文章旨在通過產(chǎn)區(qū)調(diào)研建立煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的綜合評(píng)價(jià)體系和方法。

1 建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系設(shè)計(jì)原則

面向?qū)嶋H生產(chǎn)需求，評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)計(jì)遵從以下原則。

（1）體現(xiàn)煙草生產(chǎn)特性

根據(jù)煙葉生產(chǎn)在自然條件、種植制度、品種體系和經(jīng)濟(jì)條件等方面存在的差異，我國煙草種植區(qū)分為西南煙草種植區(qū)、東南煙草種植區(qū)、長江中上游煙草種植區(qū)、黃淮煙草種植區(qū)和北方煙草種植區(qū)等5個(gè)一級(jí)煙草種植區(qū)，各地在自然條件和經(jīng)濟(jì)條件方面差異較大，評(píng)價(jià)體系的建立必須符合所在煙區(qū)的特點(diǎn)。

（2）具有可計(jì)算性

指標(biāo)體系中的指標(biāo)應(yīng)有現(xiàn)有的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)作支撐，指標(biāo)中的變量應(yīng)是煙草農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中已有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)或通過科學(xué)方法換算得來，其次，指標(biāo)計(jì)算應(yīng)盡量簡單，便于推廣、使用。

（3）具有綜合性和前瞻性

煙草種植是綜合的系統(tǒng)工程，農(nóng)機(jī)作業(yè)是基礎(chǔ)，合作社、基地單位等為農(nóng)機(jī)使用提供了保障，因此對(duì)煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平的研究應(yīng)從農(nóng)機(jī)作業(yè)程度、保障能力、綜合效益等三方面考慮。其次，為了實(shí)現(xiàn)煙草種植全程機(jī)械化的目標(biāo)，指標(biāo)體系應(yīng)能體現(xiàn)出目前煙草種植過程中機(jī)械化薄弱環(huán)節(jié)，針對(duì)性地研發(fā)和推廣農(nóng)機(jī)。

1.2 指標(biāo)設(shè)定及權(quán)重

（1）指標(biāo)設(shè)定

綜合考慮各產(chǎn)區(qū)煙草種植的實(shí)際特點(diǎn)和現(xiàn)階段農(nóng)機(jī)發(fā)展情況與未來發(fā)展趨勢，參考標(biāo)準(zhǔn)NY/T1408.1-2007《農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平評(píng)價(jià)第1部分種植業(yè)》，篩選出體現(xiàn)調(diào)研區(qū)煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化共性特點(diǎn)的若干個(gè)指標(biāo)，從煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化作業(yè)程度、煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化綜合保障能力、煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化綜合效益3個(gè)方面，設(shè)立了全國煙草典型種植區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械化評(píng)價(jià)指標(biāo)，如圖1所示。

（2）改進(jìn)的層次分析法

傳統(tǒng)層次分析法多采用1～9尺度法，其級(jí)別差別較大。據(jù)調(diào)查［12］，人們對(duì)于“稍強(qiáng)”、“強(qiáng)”、“明顯的強(qiáng)”、“絕對(duì)的強(qiáng)”、“極強(qiáng)”的期望值為1、1.30、1.77、2.40和3.63，用1～9尺度不能滿足相對(duì)完善的指標(biāo)賦權(quán)，故采用改進(jìn)的層次分析法。相關(guān)專家創(chuàng)建了改進(jìn)的層次分析法［13-14］，也稱為三尺度法。利用改進(jìn)的層次分析法獲取各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重步驟主要包括：①領(lǐng)域?qū)＜覍?duì)同一一級(jí)指標(biāo)下的二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較，建立判斷矩陣；②基于判斷矩陣，通過層次單排序，獲取各二級(jí)指標(biāo)權(quán)重；③對(duì)一級(jí)指標(biāo)采取相同方法，獲取一級(jí)指標(biāo)權(quán)重。其中，兩兩比較只需對(duì)比兩指標(biāo)間的相對(duì)重要程度，大大減少了對(duì)比尺度數(shù)量，改進(jìn)的層次分析使判斷矩陣的最大特征值最小，一致性指標(biāo)最小，指標(biāo)權(quán)重的精度最好。利用改進(jìn)的層次分析法，可以通過專家評(píng)判，得到較為精確的煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化水品指標(biāo)權(quán)重值，克服了傳統(tǒng)層次分析法的缺點(diǎn)。

圖1煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平評(píng)價(jià)指標(biāo)Fig.1 Tobacco agricultural mechanization index

建立判斷矩陣K：

①建立比較矩陣U

式（1）中，uij為圖1中同一一級(jí)指標(biāo)下第i個(gè)二級(jí)指標(biāo)與第j個(gè)二級(jí)指標(biāo)相對(duì)比的重要性，且有uii=1，n為該一級(jí)指標(biāo)下的二級(jí)指標(biāo)個(gè)數(shù)。

②計(jì)算重要性排序指數(shù)r

式（2）中，ri為U中第i行元素的總和，并設(shè)rmax=max｛ri｝，rmin=min｛ri｝。

③計(jì)算判斷矩陣K的元素kij

層次單排序w：

①計(jì)算判斷矩陣K的傳遞矩陣P

由公式pij=lgkij得

以圖1 中煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化作業(yè)水平各二級(jí)指標(biāo)為例，則n為4，式（4）中傳遞矩陣P的大小為4×4。

②求P最優(yōu)傳遞陣Q的元素qij

③求判斷矩陣K的擬優(yōu)一致陣K′的元素k′ij

④求k′ij的特征向量（方根法）

計(jì)算K′的每一行元素的乘積，其公式為：

計(jì)算Mi的n次方根，其公式為：

式（9）中，計(jì)算出的wi即為各二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重，其總和為1。

則每組單排序的結(jié)果為：

（3）權(quán)重計(jì)算

以一級(jí)指標(biāo)煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化作業(yè)水平下各二級(jí)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算為例，為了使指標(biāo)權(quán)重更具代表性，選取云南省、貴州省、四川省、山東省、河南省、福建省、黑龍江省等7個(gè)省份有關(guān)專家15位，按照三標(biāo)度的方法，構(gòu)建了15個(gè)比較矩陣。由式（2）至（3）得A-Ai的判斷矩陣K，由式（4）得A-Ai判斷矩陣K傳遞陣P，由式（5）得傳遞矩陣P的最優(yōu)傳遞陣Q，由式（6）得判斷矩陣K的擬優(yōu)一致陣K′，由式（7）至（9），對(duì)單排序結(jié)果進(jìn)行算術(shù)平均，得各二級(jí)指標(biāo)權(quán)重

以同樣的方法可到得到其余五項(xiàng)二級(jí)指標(biāo)權(quán)重和各一級(jí)指標(biāo)權(quán)重，最終得到煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平評(píng)價(jià)指標(biāo)及權(quán)重，如表1所示。

2 指標(biāo)計(jì)算方法及標(biāo)準(zhǔn)化

2.1 指標(biāo)計(jì)算方法

（1）煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平

（2）煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化作業(yè)程度A

式（16）中，A1為育苗設(shè)施化程度；A2為耕整地機(jī)械化程度；A3為栽種機(jī)械化程度；A4為烘烤設(shè)施化程度。A1～A4的單位均為（%）。

①育苗設(shè)施化程度A1

育苗設(shè)施化程度是指當(dāng)年使用育苗大棚（單體、連體）的煙草供苗面積占煙草種植總面積的比重。

式（17）中，S1為育苗大棚供苗面積（hm2）；S為煙草種植總面積（hm2）。

②耕整地機(jī)械化程度A2

耕整地機(jī)械化程度是指當(dāng)年內(nèi)曾經(jīng)利用拖拉機(jī)或其他動(dòng)力機(jī)械（如機(jī)耕船）耕翻或旋耕、深松過的實(shí)有煙田面積占煙田總耕地面積的比重。在1hm2耕地上，當(dāng)茬無論耕翻幾次仍作1hm2計(jì)算，不重復(fù)計(jì)算。

式（18）中，S2為機(jī)械耕整地面積（hm2）；S為煙草種植總面積（hm2）。

③栽種機(jī)械化程度A3

栽種機(jī)械化程度是指當(dāng)年利用煙草移栽機(jī)械移栽煙草的作業(yè)面積占煙草種植總面積的比重。

式（19）中，S3為機(jī)械移栽面積（hm2）；S為煙草種植總面積（hm2）。

④烘烤設(shè)施化程度A4

烘烤設(shè)施化程度是指當(dāng)年利用密集型烤房烘烤的煙草重量占煙草收獲重量的比重。

式（20）中，N1為密集型烤房烘烤煙草重量（t）；N為煙草收獲重量（t）。

（3）煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化綜合保障能力B

式（21）中，B1為農(nóng)機(jī)人員受專業(yè)培訓(xùn)程度；B2為煙草農(nóng)機(jī)合作社發(fā)展程度；B3為煙草基地單元建設(shè)程度。B1～B3的單位均為（%）。

①農(nóng)機(jī)人員受專業(yè)培訓(xùn)程度B1

農(nóng)機(jī)人員受專業(yè)培訓(xùn)程度是指煙草農(nóng)機(jī)人員中受過專業(yè)培訓(xùn)的人員數(shù)占煙草農(nóng)機(jī)人員總數(shù)的比重。

式（22）中，L1為農(nóng)機(jī)人員中受過專業(yè)培訓(xùn)的人員數(shù)（人）；L為煙草農(nóng)機(jī)人員總數(shù)（人）。

②煙草農(nóng)機(jī)合作社發(fā)展程度B2

煙草農(nóng)機(jī)合作社發(fā)展程度是指煙草農(nóng)機(jī)合作社所服務(wù)的煙草種植面積占煙草種植總面積的比重。

式（23）中，S4為農(nóng)機(jī)合作社服務(wù)面積（hm2）；S為煙草種植總面積（hm2）。

③煙草基地單元建設(shè)程度B3

煙草基地單元建設(shè)程度是指現(xiàn)代煙草基地單元所輻射的煙草種植面積占煙草種植總面積的比重。

式（24）中，S5為基地單元輻射面積（hm2）；S為煙草種植總面積（hm2）。

（4）煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化綜合效益C

式（25）中，C1為煙草種植勞動(dòng)生產(chǎn)率，單位為元每人（元／人）；C2為煙草種植人均種植面積，單位為公頃每人（hm2／人）；C1，C2實(shí)際值大于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，按標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算；C1B為煙草種植勞動(dòng)生產(chǎn)率標(biāo)準(zhǔn)值，單位為元每人（元／人）；C2B為煙草種植人均種植面積標(biāo)準(zhǔn)值，單位為公頃每人（hm2／人）。

①煙草種植勞動(dòng)生產(chǎn)率C1

煙草種植勞動(dòng)生產(chǎn)率是指平均每個(gè)煙草種植勞動(dòng)力所創(chuàng)造的煙草種植產(chǎn)值。

式（26）中，Z為煙草種植總產(chǎn)值（元）；L0為煙草種植勞動(dòng)力數(shù)（人）。

②煙草種植人均種植面積C2

煙草種植人均種植面積是指平均每個(gè)煙草種植勞動(dòng)力所種植的煙草面積。

式（27）中，S為煙草種植總面積（hm2）；L0為煙草種植勞動(dòng)力數(shù)（人）。

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化

根據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部制定的評(píng)價(jià)全國農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展水平時(shí)用的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（NY/T1408.1-2007《農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平評(píng)價(jià)第1部分：種植業(yè)》），結(jié)合各省煙葉種植的實(shí)際情況，確定煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各指標(biāo)應(yīng)達(dá)到的基本標(biāo)準(zhǔn)值，如表2 所示。

表2煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值Table 2 Tobacco agricultural mechanization evaluation standard

3 各產(chǎn)區(qū)煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平綜合評(píng)價(jià)

3.1 指標(biāo)計(jì)算

根據(jù)上文建立的煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平評(píng)價(jià)體系和計(jì)算方法，對(duì)云南曲靖，貴州遵義、畢節(jié)，河南平頂山、伊川，山東諸城，福建建陽、泰寧，黑龍江綏化、肇慶等地2010年煙葉種植過程中的煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化作業(yè)程度，煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化綜合保障能力，煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化綜合效益中的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如表3、表4 所示。

表3各地區(qū)煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平二級(jí)指標(biāo)值Table 3 Values of tobacco agricultural mechanization indexes

表4各地區(qū)煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平二級(jí)指標(biāo)值Table 4 Values of tobacco agricultural mechanization indexes

3.2 結(jié)果分析

由表3、表4 的評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出，盡管各地在實(shí)現(xiàn)煙草農(nóng)機(jī)化過程中呈現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，但就總體情況而言，各地農(nóng)機(jī)使用中也呈現(xiàn)出一些共性的特征。

（1）通用機(jī)耕和整地機(jī)械化程度較高

煙草種植過程中的耕地環(huán)節(jié)和大農(nóng)業(yè)相同，一些成熟的耕地機(jī)械可以在煙草種植中使用，從而使耕地環(huán)節(jié)的機(jī)械化程度高于其它別的環(huán)節(jié)。調(diào)研區(qū)域的煙草機(jī)耕和整地機(jī)械化程度都達(dá)到了28%以上，在一些土地平整且地塊面積較大的地區(qū)，這一程度更高，比如山東諸城市的耕地機(jī)械化程度已經(jīng)達(dá)到100%。起壟環(huán)節(jié)，只需根據(jù)壟高、壟寬，調(diào)整機(jī)械，便可使用現(xiàn)有的起壟機(jī)械，這也使起壟環(huán)節(jié)有著較高的機(jī)械化程度。

（2）煙草特色的生產(chǎn)環(huán)節(jié)機(jī)械化整體處于起步階段

綜合分析調(diào)研區(qū)煙草種植各環(huán)節(jié)機(jī)械化水平，可發(fā)現(xiàn)煙草種植特有農(nóng)藝環(huán)節(jié)的機(jī)械化水平并不高，這與專用機(jī)械技術(shù)不成熟有著密切的聯(lián)系。單就移栽這一費(fèi)工費(fèi)時(shí)的環(huán)節(jié)而言，除諸城外，各地的移栽機(jī)械化程度均18%以下，福建泰寧更是全部為人工操作。總體而言，煙草專用農(nóng)機(jī)正處于研發(fā)推廣的初級(jí)階段。

4 結(jié)論與建議

該文針對(duì)煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化缺少科學(xué)評(píng)價(jià)方法的問題，建立了煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平評(píng)價(jià)體系。運(yùn)用改進(jìn)的層次分析法，對(duì)體系中3個(gè)一級(jí)指標(biāo)和9個(gè)二級(jí)指標(biāo)賦予了權(quán)重，并結(jié)合調(diào)研數(shù)據(jù)，給出了各指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值。通過對(duì)云南曲靖、貴州遵義等10個(gè)產(chǎn)區(qū)的煙草農(nóng)業(yè)機(jī)械化水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，有效地反映了各產(chǎn)區(qū)的基本情況，充分說明了評(píng)價(jià)體系的科學(xué)性。但是，由于確定指標(biāo)權(quán)重過程中需要領(lǐng)域?qū)＜覅⑴c評(píng)價(jià)，指標(biāo)間相對(duì)重要性比較受專家個(gè)人判斷影響，帶來了一定的主觀性，以后的研究可以利用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法，從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中自動(dòng)獲取各指標(biāo)權(quán)重，使評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)更加客觀。

各產(chǎn)區(qū)自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)條件千差萬別，在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)之上，下一步研究中應(yīng)結(jié)合不同產(chǎn)區(qū)煙葉種植的區(qū)別，針對(duì)不同產(chǎn)區(qū)，增添一些評(píng)價(jià)指標(biāo)來反應(yīng)當(dāng)?shù)責(zé)煵蒉r(nóng)業(yè)機(jī)械化的現(xiàn)狀和存在的問題，使評(píng)價(jià)指標(biāo)更有針對(duì)性，這樣既能在全國范圍內(nèi)橫向比較，又能反應(yīng)出不同省份的特點(diǎn)。