滇西典型植煙區云煙116煙葉工業適用性評價

范幸龍，趙才能，張莉，王珂清，胡波，陳悅趙勇，邢亞偉，李天福，楊雪彪，李煒*

1 江蘇中煙工業有限責任公司，江蘇南京夢都大街30號 210019；2 云南煙草農業科學研究院，云南昆明圓通街30號 650021

優良的品種是煙葉生產的基礎[1]，就某一特定生態環境而言，品種是影響烤煙質量諸多因素中最重要的因素[2]，更是提高煙葉工業可用性和品牌適配性的基礎載體，其他如栽培措施與耕作技術都要圍繞品種展開[3-4]。云煙116是由云南省煙草農業科學研究院以中間材料8610-711為母本、單育2號為父本雜交，經系譜法選育而成的優良品種，2016年通過全國煙草品種審定委員會審定，2019年躋身全國烤煙品種種植規模第6位（43.62萬畝，約合29080 hm2），近幾年云南[5]、貴州[6]、四川[7]、福建[8]等地陸續進行了云煙116品種生態適應性研究，但有關該品種的煙葉工業適配性研究卻鮮有報道。

層次分析法（Analytical Hierarchy Process，AHP）是一種定性分析和定量分析相結合的權重分配方法，目前廣泛應用于作物品種綜合評價中[9]。DTOPSIS法（Dynamic Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution）可用來解決多指標評價與排序問題，是一種廣泛應用于作物品種綜合評價的方法[10]。目前，代順東[9]、姚望[11]等將AHP法與DTOPSIS法相結合應用于我國不同烤煙新品種區試綜合評價，但上述研究中指標多體現烤煙品種大田農藝性狀、產值產量和抗病性，未能體現煙葉品種工業適用性。因此，本研究在借鑒前人研究的基礎上，通過咨詢行業專家，選用卷煙工業對原料煙葉關注度高的10個關鍵品質指標，采用優化的DTOPSIS法對麗江、楚雄和普洱三個滇西典型植煙區云煙116煙葉的工業適用性進行綜合評價，以期進一步豐富煙葉工業適用性評價體系，為科學評價滇西植煙區云煙116煙葉工業適用性提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2019年和2020年分別在麗江玉龍、楚雄祿豐和普洱寧洱3個滇西典型煙葉產區開展，各煙區試驗點的土壤基本理化性狀見表1。兩年的試驗在同一緊鄰的兩塊煙田進行，不重茬。參試云煙116試驗用種由云南煙草農業科學研究院統一提供，試驗田面積667 m2，栽培技術為各產區優質煙葉栽培技術，嚴格按照煙葉成熟采收原則，利用相同的三段式烘烤工藝技術調制烘烤?？竞螅「髟囼烖cC3F等級煙葉3.0 kg待用。

表1 供試土壤基本理化性狀Tab. 1 Physiochemical properties of tested soil

采樣情況：2019年麗江市玉龍縣黎明鄉15個，楚雄市蒼嶺鎮竹園村委會姜家村組10個，普洱市寧洱縣寧洱鎮般海村10個；2020年麗江市玉龍縣黎明鄉15個，楚雄市蒼嶺鎮竹園村委會姜家村組10個，普洱市寧洱縣寧洱鎮般海村10個，對照為各試驗點的主栽品種云煙87。所有樣品均由江蘇中煙工業有限責任公司組織專業技術人員統一進行煙葉的外觀質量評價、理化檢測和感官評吸。

1.2 測定項目及方法

煙葉的外觀質量采用GB2635—1992烤煙分級標準進行量化評定，常規化學成分采用近紅外光譜法[12]進行檢測，香氣質、香氣量、透發性、刺激性、余味、干燥感和雜氣7項煙葉品質特征指標由江蘇中煙7名評吸專家按照YC/T530—2015《烤煙 煙葉質量風格特色感官評價方法》進行感官評吸，采用5分制標度評分法進行打分并取其平均值。

1.3 評價方法

1.3.1 DTOPSIS評價法

本研究中DTOPSIS綜合評價法指標選擇及權重分配是在充分征求行業專家意見的基礎上，參考了中國煙草總公司發布的《烤煙新品種 工業評價方法》（YQ-YS/T1—2018），結合卷煙工業配方原料需求，最終將煙葉外觀、化學和感官三部分由常規的26項指標聚焦到油分、成熟度、身份、煙堿含量、總糖含量、鉀含量、香氣質、香氣量、余味和刺激性10項煙葉品質指標，并按以下6個步驟開展綜合評價：（1）首先采用AHP法確定10個評價指標權重；（2）將麗江、楚雄和普洱三地采集的云煙116和云煙87煙葉的10項評價指標數據取平均值后，構建評價矩陣B；（3）利用DTOPSIS 法正向指標模型無量綱化處理成熟度、油分、身份、香氣質、香氣量和余味指標，利用DTOPSIS 法負向指標模型無量綱化處理刺激性，利用拋物線型隸屬函數無量綱化處理總糖和煙堿含量，用S型隸屬函數無量綱化處理鉀含量，得規范化矩陣Z；（4）再根據AHP法確定的權重，計算出決策矩陣R；（5）分別計算滇西植煙區原料“理想解”和“負理想解”，再利用歐基里德范數分別計算不同產地的云煙116和云煙87與“理想解”和“負理想解”的距離；（6）計算各產地云煙116和云煙87與“理想解”近似度Ci，Ci大小即表示不同產地的云煙116和云煙87煙葉工業適用性相對優劣。

1.3.2 全指標評價法

根據江蘇中煙工業有限公司企業標準，該評價方法共包含26項指標，分別為：（1）外觀質量：顏色、成熟度、葉片結構、身份、油分、色度，各指標的權 重 為0.23、0.21、0.17、0.16、0.12、0.11，W=（ΣAi·Bi）×10，W—外觀得分；Ai—第i個外觀指標分值；Bi—第i個外觀指標權重。（2）常規化學成分：煙堿、總糖、還原糖、總氮、鉀、氯、總氮、糖堿比、氮堿比、鉀氯比，各指標的權重為0.16、0.07、0.12、0.09、0.07、0.05、0.12、0.22、0.10，H=ΣAj·Bj，H—常規化學成分得分；Aj—第j個常規化學成分指標分值；Bj—第j個常規化學成分指標權重。（3）感官品質特征：香氣質、香氣量、透發性、雜氣、細膩程度、柔和程度、圓潤感、刺激性、干燥感、余味，各指標權重為：0.15、0.13、0.10、0.11、0.07、0.07、0.07、0.08、0.08、0.14，P=（ΣAr·Br）×20，P—感官品質特征得分；Ar—第r個感官指標分值；Br—第r個感官指標的權重，其中雜氣、刺激性和干燥感分值為5-r。（4）綜合品質得分：Z=P×0.60+H×0.26+W×0.14。

表2中X代表實際檢測值，A、B、C、D分別代表各基地原料煙葉煙堿、總糖、還原糖、總氮指標要求范圍的中心值，E代表鉀含量的指標要求最低值，F代表氯含量指標要求的最高值，G、H、I分別代表D/A、C/A、E/F。

表2 初烤煙常規化學成分指標分值轉換方法Tab. 2 Conversion method of routine chemical components of flue-cured tobacco

1.4 數據分析

采用Excel 2010軟件進行數據的統計分析，DPS 7.05軟件進行數據間的多重比較（Duncan’s 新復極差法）。

2 結果與分析

2.1 樣品描述性統計分析（全指標法）

由表3、表5可知，云煙116煙葉外觀質量（W）和感官品質（P）麗江、楚雄和普洱三個產地間均未達到顯著差異水平，但普洱云煙116煙葉油分和色度得分顯著高于麗江和楚雄，云煙116蘇產卷煙化學成分符合性得分（H）（表4）麗江和普洱顯著高于楚雄。進一步經由全指標評價法計算后（表11）三個產地煙葉綜合品質得分（Z）高低可以得出蘇產卷煙原料需求符合度普洱煙區表現為云煙116高于云煙87，麗江和楚雄煙區表現為云煙116略低于云煙87。

表3 滇西典型植煙區煙葉外觀質量Tab. 3 Appearance quality of tobacco leaves in tobacco-growing areas of West Yunnan

表4 滇西典型植煙區煙葉常規化學成分Tab. 4 Routine chemical constituents of tobacco leaves in typical tobacco-growing areas of West Yunnan

表5 滇西典型植煙區煙葉品質特征Tab. 5 Quality characteristics of tobacco leaves in typical tobacco-growing areas of West Yunnan

續表3

2.2 指標權重確定（DTOPSIS法）

2.2.1 構建判斷矩陣

選用油分、成熟度、身份、煙堿含量、總糖含量、鉀含量、香氣質、香氣量、余味和刺激性10個關鍵指標作為綜合評價不同烤煙品種煙葉工業適用性優劣的指標。采用由美國運籌學家Satty提出的1-9標度比較尺度法理論，并在充分征求行業專家意見后根據各指標對煙葉工業適用性影響程度的相對重要性進行兩兩比較，構建判斷矩陣A（表6）。

表6 判斷矩陣ATab. 6 Judgment matrix A

表7 權向量計算相關數據Tab. 7 Related data of weight vector calculation

2.3 構建評價矩陣

根據表3、表4、表5中的兩個品種三個產地的10項評價指標數據均值構建評價矩陣B（表8）。

表8 評價矩陣BTab. 8 Evaluation matrix B

2.4 評價指標的無量綱化處理

表9 規范化矩陣ZTab. 9 Normalization matrix Z

2.5 計算決策矩陣、“理想解”及“負理想解”

將各指標的權重值Wi（表7）與規范化矩陣Z中j列相乘得到決策矩陣R（表10）。根據公式M+=（maxri1+maxri2……maxrij）構建蘇產卷煙滇西典型植煙區煙葉原料“理想解”矩陣M+；再根據公式M-=（minri1+minri2……minrij）構建蘇產卷煙滇西典型植煙區煙葉原料“負理想解”矩陣M-。其中M+=｛0.0321，0.0285，0.0194，0.0887，0.0951，0.0504，0.2307，0.2307，0.1392，0.0852｝，M-=｛0.0285，0.0230，0.0187，0.0326，0.0951，0.0504，0.2153，0.2115，0.1146，0.0767｝。

表10 決策矩陣RTab. 10 Decision matrix R

2.6 各品種與“理想解”的距離和近似度計算

利用歐幾里德范數（Euclidnorm）分別按公式③和④計算滇西典型植煙區不同產地云煙116和云煙87與“理想解”和“負理想解”的距離S+和S-，再按公式⑤計算不同產地云煙116和云煙87與“理想解”的近似度Ci的值（表10）。

2.7 評價結果及方法對比

依據Ci值和Z值的高低，由表11可知，基于蘇產卷煙配方需求，滇西不同產地相同品種煙葉工業適用性兩種方法評價結果一致表現為：云煙116：普洱>麗江>楚雄；云煙87：麗江>普洱>楚雄。而從相同品種不同產地來看，煙葉工業適用性兩種方法評價結果一致表現為：麗江：云煙87>云煙116；普洱：云煙116>云煙87；楚雄煙區雖然兩種方法的評價結果有所差異，但是兩個品種煙葉工業適用性總體表現相當且均低于麗江和普洱煙區的結果。

表11 綜合評價Tab. 11 Comprehensive evaluation

3 討論

目前卷煙工業煙葉質量綜合評價中，主要考慮的兩大指標是煙葉的化學成分特征和感官評吸特征。前人對原料煙葉建立的工業可用性評價方法多集中在煙葉品質的某一方面，例如蔣佳磊等[13]通過隸屬度函數和層次分析法構建了煙葉化學成分可用性指數（CCUI）對我國主要產區煙葉可用性進行了系統評價，魯紹坤等[14]采用PCA方法建立了一個煙葉質量評價模型，并在模型中加入卷煙配方專家的評分，以提高模型的可用性。本研究聚焦當前卷煙工業配方原料質量評價核心指標，一方面使得評價結果更有針對性，同時也可以有效減少數據分析計算的工作量，實現基地原料品種的快速評價，更好的指導卷煙工業原料采購。而從最終評價結果對比來看，經過優化后的DTOPSIS評價法與當前企業采用的全指標評價法評價結果基本一致。為了實現評價結果的一致性，本研究中首先在評價指標選擇上同時涵蓋了煙葉的外觀質量、化學成分和感官質量三大類指標。其次，在指標權重的分配上，選用AHP法為DTOPSIS法中各指標提供權重，在DTOPSIS法中無量綱化處理環節中對總糖、煙堿和鉀含量三項中性指標分別引入了拋物線和S型隸屬度函數進行處理，使指標在最優范圍內的評價結果相同，進一步提高評價結果的科學性和可靠性。而從近幾年不同產區對云煙116開展的生態適宜性研究可以看出，云煙116在云南[5,8]、福建[8]、四川[9]等清香型產區種植具有較好的產、質量和穩定性，與云煙87感官質量及化學成分相似性較高，可作為云煙87的替代品種進行規?；N植；本研究中普洱煙區云煙116經兩種方法評價后的煙葉工業適用性一致表現為高于云煙87，因此建議進一步開展工業應用替代研究，逐步實現基地原料品種的升級替換。而麗江和普洱煙區云煙116綜合質量及工業適用性總體已與云煙87相當，可以通過生產農藝配套措施的改進進一步提升煙葉內在品質，更好地滿足卷煙工業原料配方需求。

4 結論

基于蘇產卷煙原料需求，滇西典型植煙區煙葉工業適用性云煙116表現為：普洱>麗江>楚雄，云煙87表現為：麗江>普洱>楚雄，普洱煙區云煙116煙葉的油分和色度得分顯著高于麗江和楚雄，工業原料需求符合度總體優于云煙87。同時本文中構建的基于工業原料需求的10項指標的DTOPSIS評價法與常規26項全指標法對兩個品種的評價結果基本一致，因此適用于卷煙工業原料煙葉品質的快速評價。