加权灰色局势决策理论在迪庆州附子产业发展中的应用

苏泽春,和建英,杨丽云,和桂花,李兆光*,和桂青

(1.云南省农业科学院 高山经济植物研究所,云南 丽江 674100;2.云南省玉龙县农技推广中心,云南 玉龙 674100)

加权灰色局势决策理论在迪庆州附子产业发展中的应用

苏泽春1,和建英1,杨丽云1,和桂花2,李兆光1*,和桂青1

(1.云南省农业科学院 高山经济植物研究所,云南 丽江 674100;2.云南省玉龙县农技推广中心,云南 玉龙 674100)

采集14个农户种植的附子的14个性状,应用加权灰色局势决策理论分析了附子母根与子根性状间的关系，综合评价了各附子材料的优劣。结果表明：子根的大根数是决定平均大根重的关键;母根须根数是培养大根重的前提;子根的粗根数与大根重之间存在着必然的联系；玉龙县鲁甸乡甸心一社、维西县保和镇以美上社、德钦县托别老庄、维西县保和镇腊鲁组种植的附子具有较强的生产优势；加权灰色局势决策理论可以克服概率论分析方法的不足。

加权灰色局势决策；迪庆州；附子；产业发展；应用

附子是毛茛科植物乌头(Aconitumcarmichaeliiv)的子根[1]。我国乌头属植物资源极为丰富,有近170种,占全世界350种的近一半,主要分布于云南西北部和四川西南部[2]。近年来,随着附子化学组分的不断分离,乌头碱、次乌头碱、尼奥宁、查斯曼宁等多种生物碱类不断见诸于相关文献,其显著的毒性及生理活性也被广泛应用于中医配伍和制药原料,在制药工业中涉及的中成药已有10余种[3-9]。附子作为传统的中药材,具有抗炎、镇痛、强心、抗心律失常、降血糖、降毒性等药理作用,有回阳救逆、补火助阳、散寒除湿的功效；其提取液还具有抗癌、抗衰老和增强免疫机能等作用[10-12]。据《中华人民共和国药典》记载,我国入药的乌头品种有川乌、附子、制川乌、草乌、草乌叶、制草乌6个品种[1]。附子鲜药有毒,经不同方式炮制后,其毒性会减弱。炮制后的附子一直受到东南亚和日本等国的青睐,市场需求和潜力非常巨大[13],因此,栽培附子具有良好的市场发展前景。由于附子最适于种植在海拔3200～3500 m范围内,因此在“十二五”期间,云南省迪庆州结合自身的区位优势,积极在适宜区进行附子的推广种植。笔者于2016年对迪庆州范围内的附子种植情况进行了摸底调查,以从不同产地采集到的附子数据为依据,采用加权灰色局势决策理论进行了分析，以期摸清迪庆州附子的种植现状和挖掘其中存在的问题,为该州附子产业的良性健康发展提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

以2016年进村入户调查的14份附子为供试材料,每份材料调查10株,以农户最关心的种多大的种球会高产为切入点,对附子的母根性状和子根的大小及子根重进行评价。采样地点及原始数据见表1。母根性状为实测数据的平均值。子根按以下标准进行统计：(1)粗根和细根的数量和根粗：以同一单株全部子根粗的平均值为节点,大于平均根粗的视为粗根,小于或等于平均根粗的视为细根，分别统计粗根和细根数量和根粗的平均值。(2)大根和小根数量和重量：以同一单株全部子根重的平均值为节点,大于平均根重的视为大根,小于或等于平均根重的视为小根，分别统计大根和小根数量和重量的平均值。

表1 采样地点及调查的附子原始数据

1.2 方法

分析方法采用加权灰色局势决策理论,加权灰色局势决策理论是自1982年中国学者邓聚龙教授创立灰色系统理论之后产生的一系列灰色决策方法中的一种,灰色决策系统是指一个既有条件属性又有决策属性(目标属性)的目标信息系统。该理论可以克服概率论分析方法的不足,并运用综合测度的大小更全面、更合理地对对策进行排序,确定最优、其次、再次等各等次；灰色决策系统理论具有在样本容量较少的情况下满足分析要求和从整体上对某一个指标进行客观评价等优点[14]。本研究将14份附子材料的各指标值看作1个灰色系统,将每份材料视为该系统的1个因素。数据分析采用Excel软件进行。在分析前,按农户判定种球优劣的标准对母根各性状进行定性描述,即母根须根长和母根须根数越大越好,母根主根直径、母根主根长、母根重、母根须根直径适中就好。子根各性状按以下标准进行定性描述:粗根粗、粗根数越大越好；细根粗、细根数越小越好；大根重、大根数越大越好；小根重、小根数越小越好。以定性描述中的“大、中、小”为依据,对应地将原始数据各指标的最大值、平均值、最小值找出来,确定理想材料的各指标值(见表1)。

1.2.1 加权灰色局势决策原理 灰色决策指包含灰色元素的决策,包括事件、对策、效果和目标4个要素[14]。一般把事件记为a(本文中的14份附子材料),对策记为b(本文中附子母根和子根的14个指标),而对策与事件的二元组合称为局势,记为S；如果a指n个事件的全体,即a=(a1,a2,…,ai,…,an),且每一事件有m个具体对策,即b=(b1,b2,...,bj,...,bm),则共有n×m个局势,Sij=(ai,bj)。Sij在k个目标的效果测度有以下3种情况。

(1)若希望局势Sij的效果越大越好,则利用上限效果测度:

(1)

(2)若希望局势Sij的效果越小越好,则利用下限效果测度:

(2)

(3)若希望局势Sij的效果适中最好,则利用适中效果测度:

(3)

上式中：uij为局势Sij的实际结果；umax为所有局势实际结果的最大值；umin为所有局势实际结果的最小值;u0为样本中的参考点,即理想值。

1.2.2 用灰色关联度确定权重系数的原理 每个性状在评估中的地位和比重不尽相同,本研究采用灰色关联度的方法来确定各性状的权重值。方法是：先以大根重为参考数列,其余性状为比较数列,得到各性状与大根重的灰色关联度(R0j),若关联度越大,则其权重系数越大；再将灰色关联度进行归一化处理,便可得到相应的权重系数(wj)。灰色关联度的计算公式如下:

(4)

式(4)中ξij(tk)为关联系数,其计算公式如下:

(5)

式(5)中ρ为分辨系数,一般取值0.5。

权重系数的计算公式如下:

(6)

2 结果与分析

2.1 效果测度结果

由于各性状的量纲不同,生物学意义和物理学意义也不一样,而且各性状值的数量级相差悬殊,相互之间的比较往往无法进行，因此,本研究用表1中各性状的理想值(X0数列)分别去除各性状的实际值(Xi数列)进行无量纲化处理。经无量纲化处理后,以定性描述为依据,按公式(1)、(2)、(3)分别计算各指标的理想测度的矩阵D，结果如下:

2.2 各性状的权重系数wj的确定

以大根重为参考序列(即母序列),其它指标为比较序列(即子序列),对矩阵D按以下步骤计算权重系数:

第1步,求母序列与各子序列的绝对值差Δi(tk),计算结果见表2。表2中,minΔi(k)=0,maxΔi(k)=0.8907175。

第2步,将minΔi(k)=0、maxΔi(k)=0.8907175代入公式(5)，计算出大根重与各指标间的关联系数ξij(tk),计算结果见表3。

第3步,利用公式(4)对表3中的灰色关联系数进行处理,然后用公式(6)计算出权重系数,其结果见表4。

表2 母序列与各子序列的绝对值差

2.3 各材料的综合测度(加权法)结果

各附子材料的效果测度与其对应性状的权重系数的乘积和Ri即为综合效果测度,Ri的计算公式如下：

(7)

计算结果(见表5)显示：玉龙县鲁甸乡甸心一社、维西县保和镇以美上社、德钦县托别老庄、维西县保和镇腊鲁组种植的附子,其综合测度值分别为0.2454、0.2258、0.2223、0.2210，居前4名，且其综合测度值的排序与大根重的排序保持一致;而德钦县拖顶乡巴东组、香格里拉县开发区鲁礼型一组种植的附子,其综合测度值分别为0.1971、0.1880，居最后2名；其他8个地点种植的附子的综合测度值居中。以上计算结果表明：玉龙县鲁甸乡甸心一社、维西县保和镇以美上社、德钦县托别老庄、维西县保和镇腊鲁组的附子具有较强的生产优势；加权灰色局势决策理论可以克服概率论分析方法的不足。

表3 附子大根重与各指标间的灰色关联系数

表4 附子各指标与大根重间的灰色关联度及其权重系数

表5 14份附子的综合效果测度值Ri

3 结论与讨论

附子用作种球的子根就是翌年的母根,前人的研究主要集中在附子地上部分农艺性状与子根各性状之间的相互作用等方面[15-18],忽视了对母根各性状功能等的实质性考察。本研究结合附子母根与子根的各个性状组成了灰色关联矩阵,从14份材料各性状与大根重间的灰色关联度可以看出,大根数>母根须根数>粗根数>小根数>细根数>母根须根长>粗根粗>细根粗>小根重>母根须根直径>母根重>母根主根直径>母根主根长。从灰色关联度排序不难发现:子根的大根数排第一,说明子根的大根数是决定平均大根重的关键;母根须根数排第二,说明母根须根数量多是培养大根重的前提;子根的粗根数排在第三,说明子根粗根数与大根重之间存在着必然的联系;小根数和细根数分别排第四、第五,说明要获得尽可能多的大根重,选择结球习性多的材料尤为必要;母根须根直径、母根重、母根主根直径和母根主根长排在最后4位,这4个性状对大根重的影响不明显。

在定性描述中,母根须根数和母根须根长被认为越大越好,母根须根直径、母根重、母根主根直径和母根主根长被认为适中为好。在本研究中，母根须根数和母根须根长的灰色关联度分别为0.9391、0.8960,母根须根直径、母根重、母根主根直径和母根主根长的灰色关联度分别为0.4338、0.4049、0.3680和0.3638,说明种植户凭经验选择种球时,保护须根的做法是合理的,而选择大小适中或较小种球的做法还需进一步探讨。

加权灰色局势决策理论在品种综合评价、烟草感官质量评价、环境质量评价等领域的应用已有很多成功的案例[19-21],而该方法在判断附子母根与子根之间存在怎样的联系方面尚未有相关报道。由于附子用作种球的子根就是翌年的母根,为了合理制定出适合迪庆州附子产业发展的栽培技术方案,选择好种球是关键的第一步。本研究选择的14个种植户,其附子种植的标准是不一致的,收集的数据因为离散无法用概率论的随机模型进行分析，因此,本研究尝试采用加权灰色局势决策方法来弥补传统方差和回归分析仅考虑单一指标的片面性,通过综合多个目标性状,将每个农户种植的附子的“综合性状”这一模糊概念转化为可以比较的量化值,从而客观、全面地反映附子的种植现状。从以上的分析结果不难看出,当前亟待开展的研究工作主要包括:种球的大小对附子产量和质量的影响;结球较多附子材料的选择及如何对附子进行修根;种球各性状的选择对子根的影响等。

14个附子种植户的种植标准是不统一的,但通过对14户的附子的综合效果测度值进行计算后发现,如果按子根的平均数来区分子根各性状优劣的话,玉龙县鲁甸乡甸心一社、维西县保和镇以美上社、德钦县托别老庄、维西县保和镇腊鲁组种植的附子较优;维西县塔城镇今宗组、玉龙县鲁甸乡甸心二组、德钦县阁加乡尼拉组、香格里拉县虎跳峡牛场组、维西县永春乡马场社1、维西县塔城镇柯那村、维西县永春乡龙宝厂上社、维西县永春乡马场社2种植的附子次之;其他种植户种植的附子较差。如果在后期完善附子的栽培技术,按标准化的模式进行附子的产业化种植,并制定统一的附子等级标准,则将有助于评估出迪庆州附子种植的优势产区和劣势产区,从而助推该州整个附子产业的健康发展。

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(责任编辑:黄荣华)

Application of Weighted Grey Situation Decision-making Theory in Analysis of Industrial Development ofAconitumcarmichaeliivin Diqing

SU Ze-chun1, HE Jian-ying1, YANG Li-yun1, HE Gui-hua2, LI Zhao-guang1*, HE Gui-qing1

(1. Alpine Economic Plant Research Institute, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Lijiang 674100, China; 2. Agricultural Technology Promotion Center of Yulong County in Yunnan Province, Yulong 674100, China)

The 14 characters ofAconitumcarmichaeliivplanted by 14 farmers in different districts were collected. The relationships between the characters of mother roots and those of offspring roots ofA.carmichaeliivwere analyzed by using the weighted grey situation decision-making theory, and the advantages and disadvantages of 14 aconite materials were evaluated comprehensively. The results indicated that: the number of big offspring roots was the key to decide the average weight of big root; more fibrous roots on the mother roots were the premise of cultivating big root weight; there existed a consequent connection between the number of thick offspring roots and the big root weight; theA.carmichaeliivplanted in Ludian of Yulong, Baohe of Weixi, and Tuobielaozhuang of Deqin possessed stronger production advantages; the weighted grey situation decision-making theory could overcome the shortcomings of probability analysis method.

Weighted grey situation decision-making; Diqing;Aconitumcarmichaeliiv; Industrial development; Application

2017-04-07

苏泽春(1977─)，男，云南鹤庆人，助理研究员，从事高山经济植物研究。*通讯作者：李兆光。

S567.1

A

1001-8581(2017)08-0042-05