外界環境對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.中國煙草總公司重慶市公司， 重慶 400024； 2.重慶煙草科學研究所， 重慶 400024)

烤煙田間成熟度不僅是烤煙采收的重要指標，同時也是烤煙分級的重要參考指標[1-5]，其中田間成熟度的把控是烤煙質量風格彰顯的前提基礎[6-8]，由于國內烤煙的種植區域廣泛，不同區域間的生態氣候差異較大，所生產的烤煙外觀形態與烘烤特性均有較大差異[9-11]，而烤煙作為一種農作物，其生態環境對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境因素對提升烤煙成熟度有重要的意義。近年來科研工作者圍繞著烤煙成熟度開展了諸多工作，韓龍洋等[16]采用高光譜技術對烤煙成熟度進行判斷，烤煙成熟度的正確識別率達到92.5%以上，不同成熟度烤煙判別模型性能良好。王建安等[17]研究了生態條件對烤煙成熟度的影響，表明成熟度判斷應綜合考慮葉齡和外觀成熟特征，中部和下部葉應參照外觀特征以葉齡為主，上二棚和頂部葉應該根據葉齡和外觀特征綜合判斷。王娜等[18]研究了施肥水平對烤煙成熟期莖葉夾角的影響，當莖葉夾角達51.70°～55.27°，葉綠素SPAD值達34.01～40.66時，煙葉進入適熟階段。錢益亮等[19]研究了有效積溫對烤煙成熟度的影響，結果表明，相同葉位煙葉的成熟需要的有效積溫是固定的。

近年來關于煙田生態的研究集中在生態適宜性以及烤煙品質方面[20-25]，然而烤煙生長發育的外界環境包括氣溫、光照、水分、烤煙、管理、地理、土壤等多個方面，但目前關于對以上因素的綜合評判以及各環境因素內在聯系的研究鮮見報道，由于各環境因素共同組成了影響烤煙成熟度形成的復雜系統，針對此復雜的系統需要運用相應的方法進行分析。本研究利用模糊DEMATEL(決策試驗與評價實驗室法)[26-28]，對復雜系統中因素之間的邏輯關系及相互影響程度進行分析，找出系統的內在因果關系及關鍵因素，剖析影響系統運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因素間的關系，以期能更加深入地了解外界環境，并利用環境間的影響關系及時調整農事操作方法，進而為提高烤煙田間成熟度提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 模糊DEMATEL分析實現過程

構建模糊DEMATEL模型所用的語言算子及對應的三角模糊數見表1。

表1 語言變量及其三角模糊數的取值

利用表1的語言算子及對應三角模糊數，通過專家打分的方式，構建了各個因素對其他因素影響的三角模糊直接影響矩陣為：

通過矩陣間計算得到綜合影響矩陣：

1.2 烤煙生態環境模糊DEMATEL模型的建立

通過系統分析調查歸納總結，確定出影響烤煙烘烤的6類14個因素(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：光照強度(F5)、光照時數(F6)；水分因素：相對濕度(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)。邀請長期從事烤煙生產的具有副高以上職稱的專業技術人員利用德爾菲法(Delphi Method)，采用10制(0～2分無影響，>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)對確定的影響烤煙烘烤系統運作的14個因素間的影響程度進行打分(表2)。

圖1 影響烤煙成熟形成的環境因素

表2 各影響因素的打分

2 結果與分析

2.1 結果計算

將語言算子轉化為三角模糊數矩陣(表3)。

表3 語言算子轉化三角模糊數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結果，以各影響因素的中心度為橫坐標，原因度為縱坐標，建立坐標系，標出各影響因素在坐標系中的位置，分析各個因素的重要性。由圖2可知,影響烤煙成熟度形成的環境因素中最高氣溫(F1)、最低氣溫(F2)、光照強度(F5)、光照時數(F6)、相對濕度(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)是結果因素。其中降雨量(F8)是對烤煙成熟度形成的其他各類環境因素中影響力最大的因素，地形地貌(F12)是對烤煙成熟度形成的其他各類環境因素中影響次大的因素，其他各類原因因素對烤煙成熟度形成的其他各類環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)是受到其他環境影響因素影響力次大的因素，此外原因因素對移栽方式(F10)也有較大影響力，而這些環境因素多為人為因素造成的，在開展農事生產中需要充分考慮原因因素的影響力及時調整應對措施，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)對烤煙成熟度的形成也有較大直接影響力，其他因素對烤煙成熟度形成的直接影響力大小依次為相對濕度(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)>光照強度(F5)>土壤酸堿度(F14)>降雨量(F8)>光照時數(F6)，可知烤煙生育期內氣溫因素對烤煙成熟度的形成直接影響最大，在農事生產中需要充分考慮氣溫情況來確定移栽時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有效的強力保障。

圖2 不同影響因素的因果關系

3 小結與討論

烤煙成熟度的形成是生育環境與自身屬性共同作用的結果[26-29]，而生育環境的復雜多變和不可控又是當前制約現代煙草農業發展的掣肘[30]，為此更多地去認識生育環境，研究各生育環境間的內在聯系對于烤煙成熟度的把控顯得尤為重要。本研究表明，烤煙生長發育環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，二者主要通過其他環境因素而間接影響烤煙成熟度的形成。

由于烤煙生長發育問題歸根結底是對水、肥、氣、熱的綜合利用[30]，就降雨量而言，不僅是烤煙生長發育所需水分的主要來源，而且對氣溫與光照的影響巨大，如果生育期降雨量過多，則相對應地會出現氣溫下降、光照減少、肥料淋溶等一系列不利效應，若移栽前降雨量過多，則移栽期與移栽方式均會受到不同程度的影響，對于烤煙成熟度形成的累計效應越來越明顯。因此，對于降雨問題在進行烤煙農事操作時需要靈活的確定移栽期與移栽方式，并對烤煙生育期的田間管理進行相應的變通。

地形地貌差異形成了烤煙不同的風格特色，在烤煙生產中地形地貌問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，同時影響土壤環境，從而影響烤煙成熟度的形成；坡度主要通過影響烤煙的采光與肥料吸收利用來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有較大差異，同時由于降雨的淋溶作用，肥料的分布亦會有加大差異，因此，在生產中對不同的坡度坡向需要制定相應的移栽與施肥方案。

本研究結果表明，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，同時影響著烤煙對物質的吸收轉化以及降解代謝環節。

本研究通過對影響烤煙成熟度形成的因素進行模糊DEMETEL分析，理清了各因素間的內在聯系以及對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，這在一定程度上對烤煙生產提供了一些理論依據，但對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行深入的探究。