滇西典型植烟区云烟116烟叶工业适用性评价

范幸龙，赵才能，张莉，王珂清，胡波，陈悦赵勇，邢亚伟，李天福，杨雪彪，李炜*

1 江苏中烟工业有限责任公司，江苏南京梦都大街30号 210019；2 云南烟草农业科学研究院，云南昆明圆通街30号 650021

优良的品种是烟叶生产的基础[1]，就某一特定生态环境而言，品种是影响烤烟质量诸多因素中最重要的因素[2]，更是提高烟叶工业可用性和品牌适配性的基础载体，其他如栽培措施与耕作技术都要围绕品种展开[3-4]。云烟116是由云南省烟草农业科学研究院以中间材料8610-711为母本、单育2号为父本杂交，经系谱法选育而成的优良品种，2016年通过全国烟草品种审定委员会审定，2019年跻身全国烤烟品种种植规模第6位（43.62万亩，约合29080 hm2），近几年云南[5]、贵州[6]、四川[7]、福建[8]等地陆续进行了云烟116品种生态适应性研究，但有关该品种的烟叶工业适配性研究却鲜有报道。

层次分析法（Analytical Hierarchy Process，AHP）是一种定性分析和定量分析相结合的权重分配方法，目前广泛应用于作物品种综合评价中[9]。DTOPSIS法（Dynamic Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution）可用来解决多指标评价与排序问题，是一种广泛应用于作物品种综合评价的方法[10]。目前，代顺东[9]、姚望[11]等将AHP法与DTOPSIS法相结合应用于我国不同烤烟新品种区试综合评价，但上述研究中指标多体现烤烟品种大田农艺性状、产值产量和抗病性，未能体现烟叶品种工业适用性。因此，本研究在借鉴前人研究的基础上，通过咨询行业专家，选用卷烟工业对原料烟叶关注度高的10个关键品质指标，采用优化的DTOPSIS法对丽江、楚雄和普洱三个滇西典型植烟区云烟116烟叶的工业适用性进行综合评价，以期进一步丰富烟叶工业适用性评价体系，为科学评价滇西植烟区云烟116烟叶工业适用性提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2019年和2020年分别在丽江玉龙、楚雄禄丰和普洱宁洱3个滇西典型烟叶产区开展，各烟区试验点的土壤基本理化性状见表1。两年的试验在同一紧邻的两块烟田进行，不重茬。参试云烟116试验用种由云南烟草农业科学研究院统一提供，试验田面积667 m2，栽培技术为各产区优质烟叶栽培技术，严格按照烟叶成熟采收原则，利用相同的三段式烘烤工艺技术调制烘烤。烤后，取各试验点C3F等级烟叶3.0 kg待用。

表1 供试土壤基本理化性状Tab. 1 Physiochemical properties of tested soil

采样情况：2019年丽江市玉龙县黎明乡15个，楚雄市苍岭镇竹园村委会姜家村组10个，普洱市宁洱县宁洱镇般海村10个；2020年丽江市玉龙县黎明乡15个，楚雄市苍岭镇竹园村委会姜家村组10个，普洱市宁洱县宁洱镇般海村10个，对照为各试验点的主栽品种云烟87。所有样品均由江苏中烟工业有限责任公司组织专业技术人员统一进行烟叶的外观质量评价、理化检测和感官评吸。

1.2 测定项目及方法

烟叶的外观质量采用GB2635—1992烤烟分级标准进行量化评定，常规化学成分采用近红外光谱法[12]进行检测，香气质、香气量、透发性、刺激性、余味、干燥感和杂气7项烟叶品质特征指标由江苏中烟7名评吸专家按照YC/T530—2015《烤烟 烟叶质量风格特色感官评价方法》进行感官评吸，采用5分制标度评分法进行打分并取其平均值。

1.3 评价方法

1.3.1 DTOPSIS评价法

本研究中DTOPSIS综合评价法指标选择及权重分配是在充分征求行业专家意见的基础上，参考了中国烟草总公司发布的《烤烟新品种 工业评价方法》（YQ-YS/T1—2018），结合卷烟工业配方原料需求，最终将烟叶外观、化学和感官三部分由常规的26项指标聚焦到油分、成熟度、身份、烟碱含量、总糖含量、钾含量、香气质、香气量、余味和刺激性10项烟叶品质指标，并按以下6个步骤开展综合评价：（1）首先采用AHP法确定10个评价指标权重；（2）将丽江、楚雄和普洱三地采集的云烟116和云烟87烟叶的10项评价指标数据取平均值后，构建评价矩阵B；（3）利用DTOPSIS 法正向指标模型无量纲化处理成熟度、油分、身份、香气质、香气量和余味指标，利用DTOPSIS 法负向指标模型无量纲化处理刺激性，利用抛物线型隶属函数无量纲化处理总糖和烟碱含量，用S型隶属函数无量纲化处理钾含量，得规范化矩阵Z；（4）再根据AHP法确定的权重，计算出决策矩阵R；（5）分别计算滇西植烟区原料“理想解”和“负理想解”，再利用欧基里德范数分别计算不同产地的云烟116和云烟87与“理想解”和“负理想解”的距离；（6）计算各产地云烟116和云烟87与“理想解”近似度Ci，Ci大小即表示不同产地的云烟116和云烟87烟叶工业适用性相对优劣。

1.3.2 全指标评价法

根据江苏中烟工业有限公司企业标准，该评价方法共包含26项指标，分别为：（1）外观质量：颜色、成熟度、叶片结构、身份、油分、色度，各指标的权 重 为0.23、0.21、0.17、0.16、0.12、0.11，W=（ΣAi·Bi）×10，W—外观得分；Ai—第i个外观指标分值；Bi—第i个外观指标权重。（2）常规化学成分：烟碱、总糖、还原糖、总氮、钾、氯、总氮、糖碱比、氮碱比、钾氯比，各指标的权重为0.16、0.07、0.12、0.09、0.07、0.05、0.12、0.22、0.10，H=ΣAj·Bj，H—常规化学成分得分；Aj—第j个常规化学成分指标分值；Bj—第j个常规化学成分指标权重。（3）感官品质特征：香气质、香气量、透发性、杂气、细腻程度、柔和程度、圆润感、刺激性、干燥感、余味，各指标权重为：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—感官品质特征得分；Ar—第r个感官指标分值；Br—第r个感官指标的权重，其中杂气、刺激性和干燥感分值为5-r。（4）综合品质得分：Z=P×0.60+H×0.26+W×0.14。

表2中X代表实际检测值，A、B、C、D分别代表各基地原料烟叶烟碱、总糖、还原糖、总氮指标要求范围的中心值，E代表钾含量的指标要求最低值，F代表氯含量指标要求的最高值，G、H、I分别代表D/A、C/A、E/F。

表2 初烤烟常规化学成分指标分值转换方法Tab. 2 Conversion method of routine chemical components of flue-cured tobacco

1.4 数据分析

采用Excel 2010软件进行数据的统计分析，DPS 7.05软件进行数据间的多重比较（Duncan’s 新复极差法）。

2 结果与分析

2.1 样品描述性统计分析（全指标法）

由表3、表5可知，云烟116烟叶外观质量（W）和感官品质（P）丽江、楚雄和普洱三个产地间均未达到显著差异水平，但普洱云烟116烟叶油分和色度得分显著高于丽江和楚雄，云烟116苏产卷烟化学成分符合性得分（H）（表4）丽江和普洱显著高于楚雄。进一步经由全指标评价法计算后（表11）三个产地烟叶综合品质得分（Z）高低可以得出苏产卷烟原料需求符合度普洱烟区表现为云烟116高于云烟87，丽江和楚雄烟区表现为云烟116略低于云烟87。

表3 滇西典型植烟区烟叶外观质量Tab. 3 Appearance quality of tobacco leaves in tobacco-growing areas of West Yunnan

表4 滇西典型植烟区烟叶常规化学成分Tab. 4 Routine chemical constituents of tobacco leaves in typical tobacco-growing areas of West Yunnan

表5 滇西典型植烟区烟叶品质特征Tab. 5 Quality characteristics of tobacco leaves in typical tobacco-growing areas of West Yunnan

续表3

2.2 指标权重确定（DTOPSIS法）

2.2.1 构建判断矩阵

选用油分、成熟度、身份、烟碱含量、总糖含量、钾含量、香气质、香气量、余味和刺激性10个关键指标作为综合评价不同烤烟品种烟叶工业适用性优劣的指标。采用由美国运筹学家Satty提出的1-9标度比较尺度法理论，并在充分征求行业专家意见后根据各指标对烟叶工业适用性影响程度的相对重要性进行两两比较，构建判断矩阵A（表6）。

表6 判断矩阵ATab. 6 Judgment matrix A

表7 权向量计算相关数据Tab. 7 Related data of weight vector calculation

2.3 构建评价矩阵

根据表3、表4、表5中的两个品种三个产地的10项评价指标数据均值构建评价矩阵B（表8）。

表8 评价矩阵BTab. 8 Evaluation matrix B

2.4 评价指标的无量纲化处理

表9 规范化矩阵ZTab. 9 Normalization matrix Z

2.5 计算决策矩阵、“理想解”及“负理想解”

将各指标的权重值Wi（表7）与规范化矩阵Z中j列相乘得到决策矩阵R（表10）。根据公式M+=（maxri1+maxri2……maxrij）构建苏产卷烟滇西典型植烟区烟叶原料“理想解”矩阵M+；再根据公式M-=（minri1+minri2……minrij）构建苏产卷烟滇西典型植烟区烟叶原料“负理想解”矩阵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 决策矩阵RTab. 10 Decision matrix R

2.6 各品种与“理想解”的距离和近似度计算

利用欧几里德范数（Euclidnorm）分别按公式③和④计算滇西典型植烟区不同产地云烟116和云烟87与“理想解”和“负理想解”的距离S+和S-，再按公式⑤计算不同产地云烟116和云烟87与“理想解”的近似度Ci的值（表10）。

2.7 评价结果及方法对比

依据Ci值和Z值的高低，由表11可知，基于苏产卷烟配方需求，滇西不同产地相同品种烟叶工业适用性两种方法评价结果一致表现为：云烟116：普洱>丽江>楚雄；云烟87：丽江>普洱>楚雄。而从相同品种不同产地来看，烟叶工业适用性两种方法评价结果一致表现为：丽江：云烟87>云烟116；普洱：云烟116>云烟87；楚雄烟区虽然两种方法的评价结果有所差异，但是两个品种烟叶工业适用性总体表现相当且均低于丽江和普洱烟区的结果。

表11 综合评价Tab. 11 Comprehensive evaluation

3 讨论

目前卷烟工业烟叶质量综合评价中，主要考虑的两大指标是烟叶的化学成分特征和感官评吸特征。前人对原料烟叶建立的工业可用性评价方法多集中在烟叶品质的某一方面，例如蒋佳磊等[13]通过隶属度函数和层次分析法构建了烟叶化学成分可用性指数（CCUI）对我国主要产区烟叶可用性进行了系统评价，鲁绍坤等[14]采用PCA方法建立了一个烟叶质量评价模型，并在模型中加入卷烟配方专家的评分，以提高模型的可用性。本研究聚焦当前卷烟工业配方原料质量评价核心指标，一方面使得评价结果更有针对性，同时也可以有效减少数据分析计算的工作量，实现基地原料品种的快速评价，更好的指导卷烟工业原料采购。而从最终评价结果对比来看，经过优化后的DTOPSIS评价法与当前企业采用的全指标评价法评价结果基本一致。为了实现评价结果的一致性，本研究中首先在评价指标选择上同时涵盖了烟叶的外观质量、化学成分和感官质量三大类指标。其次，在指标权重的分配上，选用AHP法为DTOPSIS法中各指标提供权重，在DTOPSIS法中无量纲化处理环节中对总糖、烟碱和钾含量三项中性指标分别引入了抛物线和S型隶属度函数进行处理，使指标在最优范围内的评价结果相同，进一步提高评价结果的科学性和可靠性。而从近几年不同产区对云烟116开展的生态适宜性研究可以看出，云烟116在云南[5,8]、福建[8]、四川[9]等清香型产区种植具有较好的产、质量和稳定性，与云烟87感官质量及化学成分相似性较高，可作为云烟87的替代品种进行规模化种植；本研究中普洱烟区云烟116经两种方法评价后的烟叶工业适用性一致表现为高于云烟87，因此建议进一步开展工业应用替代研究，逐步实现基地原料品种的升级替换。而丽江和普洱烟区云烟116综合质量及工业适用性总体已与云烟87相当，可以通过生产农艺配套措施的改进进一步提升烟叶内在品质，更好地满足卷烟工业原料配方需求。

4 结论

基于苏产卷烟原料需求，滇西典型植烟区烟叶工业适用性云烟116表现为：普洱>丽江>楚雄，云烟87表现为：丽江>普洱>楚雄，普洱烟区云烟116烟叶的油分和色度得分显著高于丽江和楚雄，工业原料需求符合度总体优于云烟87。同时本文中构建的基于工业原料需求的10项指标的DTOPSIS评价法与常规26项全指标法对两个品种的评价结果基本一致，因此适用于卷烟工业原料烟叶品质的快速评价。