马铃薯贮藏减损潜力评价方法体系的构建及应用

王希卓，白　丽，张孝义，舒坤良

(1.农业部规划设计研究院，北京　100125；2.吉林大学 生物与农业工程学院，长春　130022；3.吉林省农业科学院，长春　130033)



马铃薯贮藏减损潜力评价方法体系的构建及应用

王希卓1，白丽2，张孝义2，舒坤良3

(1.农业部规划设计研究院，北京100125；2.吉林大学 生物与农业工程学院，长春130022；3.吉林省农业科学院，长春130033)

摘要：贮藏减损是马铃薯产地初加工亟需解决的关键难题之一。在界定马铃薯贮藏减损潜力概念的基础上，从技术性、匹配性、效果性、延展性4个角度出发，构建了马铃薯贮藏减损潜力评价三级指标体系。以内蒙古乌兰察布市为例，运用网络层次分析法(ANP)，对传统土窖、土石混合窖、“非”字型自然通风窖、大库型自然通风窖和气调库5种马铃薯贮藏模式的减损潜力进行了评价。结果表明：“非”字型自然通风窖具有最佳贮藏减损潜力，建议国家将有限的资源集中投入到通风窖尤其是“非”字型自然通风窖的补贴建设上，快速提升北方寒地马铃薯产地贮藏减损能力。

关键词：马铃薯；贮藏模式；减损潜力；评价指标；ANP

0引言

贮藏是马铃薯全产业链中的关键技术环节之一。在我国北方高寒马铃薯主产区，由于冬季漫长且气温低冷，马铃薯贮藏周期长(4～6个月)、贮藏量大且贮藏设施落后，马铃薯贮藏损失率一般达到5%～40%甚至更高，影响薯农收益的同时还威胁国家粮食安全。近年来，关于马铃薯产后贮藏的研究逐步兴起：张丽娟(2004)从技术层面出发研究了北方高寒地区马铃薯贮藏措施[1]；杨富、杨如达(2005)针对晋北高寒区加工型马铃薯贮藏技术提出了对策建议[2]；张永福、王利琴、杜培兵(2011)针对山西省大同市高寒山区马铃薯贮藏期间存在不同程度腐烂的问题，提出了分品种贮藏、严把贮藏前及贮藏期各项环节、改造传统贮藏窖或建造合理的贮藏窖等建议[3]；陈建保(2013)针对内蒙古中西部地区马铃薯贮藏现状提出了贮藏效果改进的措施[4]。贾倩民、陈彦云、陈科元(2014)分析了马铃薯贮藏的最佳环境参数及调控系统，并结合其参数研发一套基于单片机的马铃薯贮藏环境监控系统[5]。总的来看，现有的研究成果多从技术和工程角度出发提出对策建议，关注点主要集中在贮藏方法和窖体的改进，很少将马铃薯产地初加工作为一个系统，从技术集成整体模式的改进和优化的视角来研究减损方案，进而挖掘各环节及集成技术体系的减损潜力。本文正是基于上述考量，拟从系统视角出发，构建马铃薯贮藏减损评价体系，并以内蒙古乌兰察布市为例进行实证研究。

1马铃薯贮藏减损潜力概念界定

马铃薯贮藏减损潜力可以看成是在马铃薯贮藏过程中潜含的尚未开发出来的减损功能和能量，是一个动态概念、将来时概念、相对概念，同时也是一个宏观和微观相结合的概念。其内涵可以描述为以下4个方面：一是贮藏模式自身的技术特征，主要是指某项模式所含技术和结构的先进性、技术的成熟度与完备性，以及形成技术标准的潜力等。这部分是对模式本身特征的描述，主要考察其技术和结构基础。二是减损效用如何，主要是指其贮藏效果是否较好、成本收益率是否较高、产业带动能力是否较强等。这部分是模式效果或效用的体现。不论多么先进的模式，如果其效果或效用不显著，那也只能是空中楼阁，难以大面积推广并可持续发展。三是与国家政策、地域特征、农户状况等因素的匹配性如何。这部分主要考察马铃薯贮藏模式的适宜性，如对国家支持和补贴政策的适宜性，对地域种植品种、种植规模、销售特征及农户销售习惯的适宜性。同时，马铃薯贮藏模式还必须与当地农户素质、农户经济实力和农户投资意愿等情况相适应，否则很难在农业生产中得到大面积推广应用。四是马铃薯贮藏模式的延展性如何，即随着政策的变化、技术的进步，这些模式是否能与将来新出现的技术和设备兼容，如果不能兼容，则无法进行技术改造和升级而只能淘汰。如果兼容性较差，是否能够通过一些技术手段进行转换弥补；如果兼容性好，则在现有基础上，经过政策引导和技术升级，其预期减损效果如何，能释放出何种潜力等。

2马铃薯贮藏减损潜力评价指标体系构建

2.1指标体系构建的思路

为保证评价体系的科学性和客观性，评价指标只考量贮藏模式本身减损潜力的评价，不考虑人为操作层面的影响，即假定对各项贮藏模式的操作和管理均为标准化。

基于上述考虑，本文拟构建包含3个层次的减损潜力评价指标体系：第1层次为目标层，即马铃薯贮藏模式的减损潜力。第2层次为准则层，即减损潜力分解层。拟将减损潜力分解为技术特征、匹配性、减损效果和延展性4个二级指标。其中，前3个指标主要描述当前模式的技术参数、推广应用效果和贮藏减损效果，也就是当前各种马铃薯贮藏模式的基础条件，这些基础条件蕴含着各种模式预期的减损潜力，是减损潜力的内在决定因素。第4个指标主要描述随着时间推移、社会经济变化、市场结构变化和科技进步，各种贮藏模式的预期减损潜力及减损效果，是减损潜力得以发挥的外部影响因素。

第3层次为具体指标层，即依据第2层次指标，构建具体的评价指标体系。某项贮藏模式的现有结构、特征及其可延展性，是挖掘其减损潜力的基础条件。比如，不同贮藏模式体系的材料、主体结构、关键技术特性和环节间匹配性具有不同的可延展性和可拓性，从而决定了不同贮藏模式体系可能达到不同的减损潜力水平。但是，该减损潜力水平仅是理论值，而且是动态变化的。在评价过程中，尚需考虑随着经济、社会和科技的发展，该贮藏模式减损潜力理论值的可实现性及可实现程度。因此，在评价中，既要考虑贮藏模式的现有特征，即由当前技术特征所蕴含的未来减损潜力(理论值)，更要考虑贮藏模式减损潜力在现实环境中的可实现情况，即随着技术、材料、科技和管理的进步，理论减损潜力的可实现程度，二者的配合构成某种贮藏模式预期可达到的实际减损潜力。同时，还需要考虑贮藏模式与产业政策、地域特征、农户状况等因素的匹配性，即将来经过升级改造的贮藏模式必须要有推广价值，否则其理论减损潜力再好也难以得到发挥。

2.2减损潜力评价指标体系构建

在一二级指标构建的基础上，在专家咨询基础上构建马铃薯贮藏减损潜力评价的三级指标，并从逻辑和结构上完善指标体系。根据前文所述思路，分别在技术性、匹配性、效果性和延展性4个二级指标下设置13项三级指标，如表1所示。

表1　马铃薯贮藏减损潜力评价指标体系

表1中：技术性指标主要描述当前各种马铃薯贮藏模式的技术参数及特征，是各种模式运行的技术支撑，从技术视角描述挖掘其减损潜力的可能性。三级指标包括结构与技术先进性、技术完备性与环节匹配性和形成技术标准可能性。其中，结构与技术先进性主要用来衡量马铃薯贮藏模式的潜在技术价值，如先进性、安全性、操作便利性等。先进的集成技术可以紧跟技术潮流，引领技术发展趋势，对未来新技术的兼容性较好，升级改造的可行性较大，有利于挖掘贮藏模式的减损潜力。同时，先进的贮藏模式下其窖体结构较为安全，人机工程相对完善，便于农户进行马铃薯产地加工操作。技术完备性与环节匹配性主要衡量马铃薯贮藏模式各环节技术、设备的完备性，以及在减损目标下相互之间的匹配性，即技术成熟度。调研表明：目前大多数马铃薯贮藏模式设备设施不完备，人为因素介入过多，各环节之间在机械化、自动化及减损效果方面难以匹配。形成技术标准可能性主要衡量马铃薯贮藏模式各环节机械化、规范化与标准化程度，以及大面积推广的可能性。如果能形成技术标准并大面积推广，则将来该模式能够引领马铃薯贮藏技术发展趋势，对未来新技术、新设施的兼容性自然较好，有利于升级改造并挖掘其减损潜力。

匹配性指标主要考量马铃薯贮藏模式的应用推广价值，即是否可能成为主流或主导的贮藏模式，主要从推广应用视角描述挖掘其减损潜力的可能性。三级指标包括政策支持匹配性、地域特征匹配性和农户状况匹配性。其中，政策支持匹配性主要衡量马铃薯贮藏模式是否为国家主导模式。鉴于目前农户经济实力有限，马铃薯贮藏窖的建设在很大程度上还须依靠国家的补贴、资助等政策性引导。在这种情况下，能被国家大力扶持的贮藏模式，无疑在推广应用上比其他模式更具优势。相反，一种模式即使贮藏减损效果很好，如果得不到推广应用，其宏观减损功能也难以发挥。地域特征匹配性主要衡量马铃薯贮藏模式与当地气候条件、种植规模、市场特征、销售习惯等是否匹配。气候条件要求贮藏窖须保持适宜的温度和湿度，种植规模要求贮藏窖具有适宜的容量，市场特征和销售习惯则要求贮藏窖要在特定时间段内保持贮藏减损效果，否则该种模式就难以推广应用。农户状况匹配性主要衡量马铃薯贮藏模式与农户素质、经济实力、使用意愿等是否匹配。当前，农户素质尤其是马铃薯产地加工专业素质普遍偏低、经济实力较弱，如果一种贮藏模式不能适应农户状况，导致农户用不起或不会用，甚至是不想用，那么该贮藏模式的减损潜力必然难以发挥。

效果性指标主要考量马铃薯贮藏模式的实际减损能力及经济、社会效益，主要从产业发展视角描述挖掘其减损潜力的可能性。三级指标包括贮藏减损效果、成本收益率和产业带动能力。其中，贮藏减损效果主要衡量在相同贮藏期内马铃薯数量与质量减损效果，如果一种模式当前的贮藏减损效果很好，则其潜力挖掘的空间相对就较小。相反，如果一种贮藏模式当前的减损效果很差，则并不能说明其减损潜力巨大，有可能这种模式本身技术、材料和结构太落后，与新技术、新材料难以匹配，应直接淘汰。成本收益率主要衡量马铃薯贮藏模式的投入产出效益。在生产实际中，不能不计成本地追求贮藏效果，而必须考虑其投入产出，这也是广大农民最为关心的问题。只有成本收益率较高的模式，才有可能得到进一步推广使用，其微观和宏观减损潜力才有可能得到进一步挖掘。产业带动能力主要衡量马铃薯贮藏模式促进销售、加工及农户增收的能力。当前，马铃薯产地面临的共性问题是加工业欠发展，从而导致农户卖薯难，直接影响其收入。因此，一个好的贮藏模式首先必须要有良好的贮藏效果，且成本要相对偏低，有利于农户增收和地方加工企业延长开工期。

延展性指标主要考量马铃薯贮藏模式在材料与结构、科技进步、环节匹配和产业发展方面的提升潜力和空间。三级指标包括材料与结构预期延展性、科技进步预期延展性、环节匹配预期延展性和产业发展预期延展性。其中，材料与结构预期延展性主要衡量马铃薯贮藏模式与未来贮藏技术体系新材料和新结构兼容性，即对于未来出现的新材料或新结构，目前的贮藏模式能否在成本收益合理化的前提下顺利升级改造，提升其减损潜力。科技进步预期延展性主要衡量马铃薯贮藏模式与未来贮藏技术、设施、设备发展兼容性，即面对未来出现的新技术、新设施、新设备，目前的贮藏模式能否在成本收益合理化的前提下顺利升级改造，提升其减损潜力。环节匹配预期延展性主要衡量马铃薯贮藏模式改造升级后各环节间的匹配性改善程度，即随着社会经济和科技的发展，在不久的将来对马铃薯贮藏窖进行改造升级后，其产地加工各环节是否能在减损目标下优化其匹配性，如果不能，则更新改造方案可能行不通，需要淘汰陈旧的模式而新建。产业发展预期延展性主要衡量马铃薯贮藏模式与未来产业政策、农户经济状况、市场变化及消费者偏好变化兼容性，该指标是从外部匹配性视角考量升级改造后的贮藏模式推广应用可能性。

3马铃薯贮藏减损潜力评价

3.1评价方法选择

由于本研究中所设置的指标体系具有多层次性，且定性、定量指标相交叉，拟采用网络层次分析法ANP(The Analytic Network Process)评价参评马铃薯贮藏模式的减损潜力。该方法是由美国匹兹堡大学T.L.Saaty教授首创，是在AHP方法上发展而形成的一种实用决策方法，广泛应用于经济预测、多方案比选、绩效评估及复杂系统性问题决策等多个领域[6]。

与传统的层次分析法(AHP)相比，ANP取消了AHP的各种假设，特别适用于结构的各个单元(目标、指标或备选项)之间或其内部元素间有复杂依赖性和相互作用的情形，是对层次分析法AHP的一般性扩展，二者的区别示意图如图1所示。

图1　AHP和ANP不同点比较示意图

基于超矩阵算法ANP决策计算量较大，实际中多使用辅助性软件，具有代表性的是Rozann W. Satty和William J. Adams在2003年推出的超级决策软件(Super Decisions，SD)，本文也采用该软件实现算法。

3.2基于ANP的潜力评价数据获取

根据调研结果，当前内蒙古乌兰察布市马铃薯贮藏模式(集成技术体系)共有5种，即传统土窖、土石混合窖、 ”非”字型自然通风窖、 大库型自然通风窖和气调库。为方便计算，分别用M1、M2、M3、M4、M5代替。在马铃薯贮藏减损潜力评价指标体系中，大多数指标均为定性指标。即使如贮藏减损效果、成本收益率这样的定量指标，由于评价对象不是某个具体的贮藏窖而是一类贮藏模式(集成技术体系)，由于贮藏窖的个体差异及操作差异，也无法得出一个精确的指标赋值。同时，由于潜力评价重在不同的贮藏模式的比较，因此在实际评价过程中对所有指标均采用专家赋值的方法获取各指标的初始值。

根据评价对象及指标体系的构成情况，聘请了3名农业工程技术人员、3名农业管理部门人员、3名农业科研人员及3名马铃薯贮藏大户，共计12人对马铃薯产地加工的5种模式按照各指标进行赋值。赋值采用100分制，指导原则是“很好”为81～100分，“较好”为61～80分，“一般”为41～60分，“较差”为21～40分，“很差”为1～20分。对于在打分中出现的极端值情况，需要针对该指标进行第2轮乃至多轮的重新打分，直至专家们的意见比较收敛，或者每一个专家不再改变自己的意见为止。笔者认为，各类专家对于现存模式的评判同样重要，因此对于12位专家的赋值采取同等对待，即不对专家赋值进行加权处理，而是采用简单算数平均法直接进行平均化处理，赋值结果如表2所示。

3.3评价指标关联表构建

在马铃薯贮藏减损潜力评价中，各指标尤其是网络层指标不可避免会出现相互影响的情况，即指标间的独立性较差，这正是本项目采用ANP方法的最大原因。为确认各指标间的相互影响，聘请上述专家对各指标间的影响关系进行判断，方法同上。判断的具体方法是对各指标间的关系进行0和1打分，0代表二者之间无关系且无相互影响，1代表二者之间有关系且有相互影响。通过3轮专家打分，得到各指标间的关联关系如表3所示。

在表3中，对于专家打分，可能会出现不一致的情况，比如，对某两个指标的关系，经过连续3轮打分后，有3位专家认为有相互影响，9位专家认为无相互影响，判断标准是以2/3以上专家意见为判断标准，即以大于或等于8人的意见为准。同时，以A1为例，A1与其他指标对应的数值均为1，说明“结构与技术先进性”指标与“技术完备性与环节匹配性”“形成技术标准的可能性” “支持政策的匹配性”等指标均有直接联系。

表2　马铃薯贮藏模式潜力评价指标专家赋值结果

表3　马铃薯贮藏减损潜力各评价指标关联表

3.4马铃薯贮藏减损潜力评价结果分析

在SD软件中，输入基础数据，可构建马铃薯贮藏减损潜力评价模型，模型由4个元素集(技术性、匹配性、效果性和延展性)和1个方案集(包含M1、M2、M3、M4、M5)组成。其中，4个元素集分别包含了各自下属的元素，如技术性包含结构与技术先进性、技术完备性与环节匹配性和形成技术标准可能性，其他类似。经过元素两两比较、元素集两两比较并建立超级矩阵3个步骤，通过Computations/Synthesize命令，我们可以得到综合计算结果，如表4所示。

表4　参评模式的综合得分一览表

其中，原始得分是直接由极限矩阵中读取得来，标准得分是将原始得分中的数据进行归一化处理后得到，而优先比例是将标准得分中每个数据除以该栏中的最大值所得到，根据标准得分可判定各方案的最终排序。由表4可知：在参评的5种马铃薯贮藏模式中，“非”字型自然通风窖(M3)标准得分为0.035 372，在5种贮藏模式中其减损潜力排第1位；大库型自然通风窖(M4)标准得分为0.033 419，在5种贮藏模式中其减损潜力排第2位；气调库(M5)标准得分为0.020 533，在5种贮藏模式中其减损潜力排第3位；土石混合窖(M2)标准得分为0.007 944，在5种贮藏模式中其减损潜力排第4位；传统土窖(M1)标准得分为0.002 732，在5种贮藏模式中其减损潜力排第5位。如果将“非”字型自然通风窖(M3)的马铃薯贮藏减损潜力看作1，则大库型自然通风窖(M4)的减损潜力相当于它的94.48%，气调库(M5)的减损潜力相当于它的58.05%，土石混合窖(M2)的减损潜力相当于它的22.46%，而传统土窖(M1)的减损潜力仅相当于它的7.72%。

与“非”字型自然通风窖(M3)相比较，大库型自然通风窖(M4)与之基本类似，二者差别主要在于结构的差异；而且大库型目前在内蒙古地区规模太小，属于农民自创的新窖型，在设计和建造过程中标准化程度较差，因此其减损潜力略逊于“非”字型自然通风窖在情理之中。气调库(M5)虽然单窖减损能力很强，但建造成本太高，国家政策支持力度小，普通农户甚至大户均难以承受其高昂的费用。同时，气调库配套设备和技术相对复杂，农民不会操作，目前甚至今后很长时间都只能局限于在少量企业中使用，宏观减损效应难以发挥。正是由于气调库上述缺陷，导致其不能大面积推广使用，产业带动能力有限。虽然从技术、结构、环节匹配性乃至减损效果等指标看该库型都较为完美，但在实际生产中发挥作用远远不如通风库，因此其减损潜力低于上述两种通风库实属必然。此外，土石混合窖(M2)虽然减损效果一般，但在很长时间内仍然是众多散户的主要贮藏模式。随着社会发展和技术进步，如果能对其进行结构改造并配以适当的设施，其减损潜力也较为可观。相反，传统土窖(M1)由于太落后，在目前已基本处于淘汰阶段，基本没有改造升级的可能性和必要性，因此其减损潜力排在最末位。

4结论

在参评的5种马铃薯贮藏模式中，“非”字型自然通风窖(M3)减损潜力最大。从技术性看，该模式结构和技术较为先进，目前普遍缺乏相关的配套设施，随着机械化程度的不断提高，该模式的环节间匹配性将逐步提升，很有可能形成马铃薯贮藏的技术标准。从匹配性看，该模式符合国家政策支持方向，同时符合内蒙古地区的自然条件等区域特征，而且造价不是很高，在国家补贴下，大部分农户特别是种植大户能够承担其建设费用，农户愿意使用。从效果性看，该模式贮藏减损效果显著，成本收益率较高，随着推广范围的扩大，其产业带动能力也十分可观。从延展性看，由于该模式在设计和建设过程中基本达到标准化，目前所欠缺的主要是配套设施，可以预期，该模式与将来的新材料、新技术的兼容性理应较好，且随着社会发展和科技进步，其环节匹配性势必不断完善，产业带动能力将进一步增强。综上，不论是从当前减损效果还是将来减损潜力看，建议国家将有限的人力、物力和财力集中投入到通风窖尤其是“非”字型自然通风窖的补贴建设和推广上，同时要注重通风窖内部和外部设备设施的配套，增强马铃薯产地加工各环节的匹配性，提升马铃薯产地加工水平尤其是产地贮藏减损能力。

参考文献：

[1]张丽娟. 北方高寒地区马铃薯贮藏措施研究[J].中国农学通报，2004，20(2)：65-66.

[2]杨富，杨如达.晋北高寒区加工型马铃薯贮藏技术[J].中国马铃薯，2005，19(6)：372-373.

[3]张永福，王利琴，杜培兵. 大同市高寒山区马铃薯贮藏中存在的问题及对策[J]. 陕西农业科学，2011(2)：96-97.

[4]陈建保. 内蒙古中西部地区马铃薯贮藏现状分析及改进措施[J]. 农产品加工，2013(9)：4-5.

[5]贾倩民，陈彦云，陈科元. 马铃薯贮藏的环境影响因子及监控系统[J]. 农机化研究, 2014,36(3)：58-62.

[6]刘睿，余建星，孙宏才，等. 基于AN P的超级决策软件介绍及其应用[J]. 系统工程理论与实践，2003(8)：141-143.

Establishment and Application of Evaluation System for the Potentiality in Minimizing Losses during Potato Storage

Wang Xizhuo1, Bai Li2, Zhang Xiaoyi2, Shu Kunliang3

(1.Chinese Academy of Agricultural Engineering, Beijing 100125, China; 2.College of Biological and Agricultural Engineering, Jilin University, Changchun 130022, China; 3.Jilin Academy of Agricultural Sciences, Changchun 130033,China)

Abstract：Minimizing loss is a key problem during the post-harvest stage. On the basis of determining the concept of potentiality in minimizing loss, the paper establishes a 3-level evaluation system including technology index, matching index, and extending index. Then, the paper evaluate the potentialities in minimizing losses of five storage facilities of traditional underground cave, stone-mud mixed cave, “Fei-style” natural ventilation cave, big natural ventilation cave and air-conditioned warehouse distributed in the city of Wulanchabu, Inner Mongolia. The evaluation results indicated that “Fei-style” natural ventilation cave is number one in the potentiality of minimizing losses. We suggest that the limited subsidies should be input to this kind of cave so as to improve the capability of minimizing losses during potato storage in the cold districts of North China.

Key words：potato; storage mode; potentiality of minimize loss; evaluation indexes; ANP

文章编号：1003-188X(2016)03-0001-07

中图分类号：S126

文献标识码：A

作者简介：王希卓(1983- )，男，辽宁锦州人，工程师，硕士，(E-mail)wxz3910@163.com。通讯作者：舒坤良(1979- )，男，四川资阳人，副研究员，博士，(E-mail)skl1979@163.com。

基金项目：公益性行业(农业)科研专项(201003077)；吉林省科技发展计划项目(201201015)；吉林省科技厅软科学项目(20150418004FG)；吉林省科技厅自然基金项目(20140101013JC)

收稿日期：2015-06-24