外界环境对烤烟田间成熟度形成的影响力分析

陈少鹏， 邹毅， 曾宪立， 傅泰露， 邓大庆， 杨超， 王伟宁， 刘志明， 陈祖林， 李小波， 熊伟*

(1.中国烟草总公司重庆市公司， 重庆 400024； 2.重庆烟草科学研究所， 重庆 400024)

烤烟田间成熟度不仅是烤烟采收的重要指标，同时也是烤烟分级的重要参考指标[1-5]，其中田间成熟度的把控是烤烟质量风格彰显的前提基础[6-8]，由于国内烤烟的种植区域广泛，不同区域间的生态气候差异较大，所生产的烤烟外观形态与烘烤特性均有较大差异[9-11]，而烤烟作为一种农作物，其生态环境对烤烟成熟度的形成影响较大[12-15]，因此，分析影响烤烟成熟度形成的外界环境因素对提升烤烟成熟度有重要的意义。近年来科研工作者围绕着烤烟成熟度开展了诸多工作，韩龙洋等[16]采用高光谱技术对烤烟成熟度进行判断，烤烟成熟度的正确识别率达到92.5%以上，不同成熟度烤烟判别模型性能良好。王建安等[17]研究了生态条件对烤烟成熟度的影响，表明成熟度判断应综合考虑叶龄和外观成熟特征，中部和下部叶应参照外观特征以叶龄为主，上二棚和顶部叶应该根据叶龄和外观特征综合判断。王娜等[18]研究了施肥水平对烤烟成熟期茎叶夹角的影响，当茎叶夹角达51.70°～55.27°，叶绿素SPAD值达34.01～40.66时，烟叶进入适熟阶段。钱益亮等[19]研究了有效积温对烤烟成熟度的影响，结果表明，相同叶位烟叶的成熟需要的有效积温是固定的。

近年来关于烟田生态的研究集中在生态适宜性以及烤烟品质方面[20-25]，然而烤烟生长发育的外界环境包括气温、光照、水分、烤烟、管理、地理、土壤等多个方面，但目前关于对以上因素的综合评判以及各环境因素内在联系的研究鲜见报道，由于各环境因素共同组成了影响烤烟成熟度形成的复杂系统，针对此复杂的系统需要运用相应的方法进行分析。本研究利用模糊DEMATEL(决策试验与评价实验室法)[26-28]，对复杂系统中因素之间的逻辑关系及相互影响程度进行分析，找出系统的内在因果关系及关键因素，剖析影响系统运作的主要因素与次要因素，以便研究影响烤烟田间成熟度形成的生态因素间的关系，以期能更加深入地了解外界环境，并利用环境间的影响关系及时调整农事操作方法，进而为提高烤烟田间成熟度提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 模糊DEMATEL分析实现过程

构建模糊DEMATEL模型所用的语言算子及对应的三角模糊数见表1。

表1 语言变量及其三角模糊数的取值

利用表1的语言算子及对应三角模糊数，通过专家打分的方式，构建了各个因素对其他因素影响的三角模糊直接影响矩阵为：

通过矩阵间计算得到综合影响矩阵：

1.2 烤烟生态环境模糊DEMATEL模型的建立

通过系统分析调查归纳总结，确定出影响烤烟烘烤的6类14个因素(图1)，气温因素：最高气温(F1)、最低气温(F2)、平均温度(F3)、昼夜温差(F4)；光照因素：光照强度(F5)、光照时数(F6)；水分因素：相对湿度(F7)、降雨量(F8)；烤烟因素：移栽期(F9)、移栽方式(F10)；管理因素：田间管理水平(F11)；地理因素：地形地貌(F12)；土壤因素：土壤肥力(F13)、土壤酸碱度(F14)。邀请长期从事烤烟生产的具有副高以上职称的专业技术人员利用德尔菲法(Delphi Method)，采用10制(0～2分无影响，>2～4分影响小，>4～6分影响较小，>6～8分影响较大，>8～10分影响非常大)对确定的影响烤烟烘烤系统运作的14个因素间的影响程度进行打分(表2)。

图1 影响烤烟成熟形成的环境因素

表2 各影响因素的打分

2 结果与分析

2.1 结果计算

将语言算子转化为三角模糊数矩阵(表3)。

表3 语言算子转化三角模糊数后原始模糊直接影响矩阵

表4 因素综合影响和的值

2.2 原因度

利用表4结果，以各影响因素的中心度为横坐标，原因度为纵坐标，建立坐标系，标出各影响因素在坐标系中的位置，分析各个因素的重要性。由图2可知,影响烤烟成熟度形成的环境因素中最高气温(F1)、最低气温(F2)、光照强度(F5)、光照时数(F6)、相对湿度(F7)、降雨量(F8)与地形地貌(F12)是原因因素，而平均温度(F3)、昼夜温差(F4)、移栽期(F9)、移栽方式(F10)、田间管理水平(F11)、土壤肥力(F13)以及土壤酸碱度(F14)是结果因素。其中降雨量(F8)是对烤烟成熟度形成的其他各类环境因素中影响力最大的因素，地形地貌(F12)是对烤烟成熟度形成的其他各类环境因素中影响次大的因素，其他各类原因因素对烤烟成熟度形成的其他各类环境因素均有不同程度的影响；田间管理水平(F11)是受到其他环境影响因素影响最大的因素，移栽期(F9)与土壤酸碱度(F14)是受到其他环境影响因素影响力次大的因素，此外原因因素对移栽方式(F10)也有较大影响力，而这些环境因素多为人为因素造成的，在开展农事生产中需要充分考虑原因因素的影响力及时调整应对措施，从而提高烤烟成熟度，降低烘烤难度。

2.3 中心度

由图2可知,昼夜温差(F4)是对烤烟成熟度形成影响力最大的直接因素，最高气温(F1)与平均温度(F3)对烤烟成熟度的形成也有较大直接影响力，其他因素对烤烟成熟度形成的直接影响力大小依次为相对湿度(F7)>移栽期(F9)>地形地貌(F12)>最低气温(F2)>田间管理水平(F11)>移栽方式(F10)>土壤肥力(F13)>光照强度(F5)>土壤酸碱度(F14)>降雨量(F8)>光照时数(F6)，可知烤烟生育期内气温因素对烤烟成熟度的形成直接影响最大，在农事生产中需要充分考虑气温情况来确定移栽时间与方式以及大田管理等措施，为烤烟成熟度的形成提供科学有效的强力保障。

图2 不同影响因素的因果关系

3 小结与讨论

烤烟成熟度的形成是生育环境与自身属性共同作用的结果[26-29]，而生育环境的复杂多变和不可控又是当前制约现代烟草农业发展的掣肘[30]，为此更多地去认识生育环境，研究各生育环境间的内在联系对于烤烟成熟度的把控显得尤为重要。本研究表明，烤烟生长发育环境中的降雨量和地形地貌是影响烤烟成熟度形成最主要的根本因素，二者主要通过其他环境因素而间接影响烤烟成熟度的形成。

由于烤烟生长发育问题归根结底是对水、肥、气、热的综合利用[30]，就降雨量而言，不仅是烤烟生长发育所需水分的主要来源，而且对气温与光照的影响巨大，如果生育期降雨量过多，则相对应地会出现气温下降、光照减少、肥料淋溶等一系列不利效应，若移栽前降雨量过多，则移栽期与移栽方式均会受到不同程度的影响，对于烤烟成熟度形成的累计效应越来越明显。因此，对于降雨问题在进行烤烟农事操作时需要灵活的确定移栽期与移栽方式，并对烤烟生育期的田间管理进行相应的变通。

地形地貌差异形成了烤烟不同的风格特色，在烤烟生产中地形地貌问题多集中在海拔高度与坡度坡向两方面[30]，海拔高度不仅影响烤烟大田生育期的温度与光照，同时影响土壤环境，从而影响烤烟成熟度的形成；坡度主要通过影响烤烟的采光与肥料吸收利用来影响烤烟成熟度的形成，由于坡度的存在，烤烟光合作用的效率会有较大差异，同时由于降雨的淋溶作用，肥料的分布亦会有加大差异，因此，在生产中对不同的坡度坡向需要制定相应的移栽与施肥方案。

本研究结果表明，昼夜温差是影响烤烟成熟度的最直接因素，在各因素中影响力最大。此外，最高气温与均温对烤烟成熟度形成也有较大的影响力，昼夜温差不仅影响着烤烟大田生育期的光合作用，同时影响着烤烟对物质的吸收转化以及降解代谢环节。

本研究通过对影响烤烟成熟度形成的因素进行模糊DEMETEL分析，理清了各因素间的内在联系以及对烤烟成熟度的影响力，找出影响烤烟成熟度形成的最主要的根本因素是降雨量与地形地貌，直接因素是昼夜温差、最高气温与均温等，这在一定程度上对烤烟生产提供了一些理论依据，但对影响烤烟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进行深入的探究。