基于AHP与灰色关联分析的仿野生栽培药用植物资源评价<br/>——以宽甸县长脖类林下山参为例

基于AHP与灰色关联分析的仿野生栽培药用植物资源评价
——以宽甸县长脖类林下山参为例

2022-02-21于淼孙智李佳颖张建逵

人参研究 2022年1期

于淼，孙智，李佳颖，张建逵*

（辽宁中医药大学药学院·辽宁大连·116600）

1 引言

随着中医药事业的发展，一些具有很高药用价值的中药如人参、灵芝、石斛、黄芪、细辛、赤芍等，市场需求量也在逐年增加，由于长期对其不合理的开发利用，如大量甚至毁灭性的采挖等，以及这些中药自身生境狭窄、繁殖缓慢等，其野生资源已经濒临衰竭。为满足市场的需要，中药的人工栽培也在逐渐发展[1-7]。但中药不同于粮食作物，其栽培的关键在于，其有效成分的积累主要与次生代谢产物的形成有关，这对于栽培条件就有较高的要求。相关实践已经证明，田间栽培的这些中药尽管产量有所提高，但是品质相较于野生资源有所不同[6]。而且由于近年来环境保护方面的相关政策，严重破坏生态环境的栽培方式不被允许，中药的仿野生栽培成为了栽培的新模式。这对于中药品质提升及生态环境的保护意义重大。但随着中药仿野生栽培的兴起，也出现了盲目跟风、栽培技术不规范等问题，为了更好的指导栽培实践，使仿野生栽培中药规范化，对其进行评价是必不可少的环节，这对于其栽培区划和未来的发展规划都具有十分重要的意义。

2 研究对象

中药人参来源于五加科植物人参（Panax ginseng C.A.Mey.）的干燥根和根茎，《中国药典》将栽培的人参称为园参，将播种在山林野生状态下自然生长的人参称为林下山参，习称“籽海”[8]。由于栽培园参需要毁林及存在连作忌地等问题，因此仿野生栽培的林下山参近年来发展很快。林下山参有马牙类和长脖类两种农家类型，其中长脖类林下山参主产于辽宁省宽甸县[9]。该县出产的“石柱参”质量优良，是辽宁省的道地药材，也是农业部批准的地理标志产品。长脖类林下山参也是“石柱参”的商品规格之一，以性状酷似野山参而闻名，有研究表明，较其它品种而言，其在人参总皂苷成分的含量和组成、遗传水平上更接近野山参，具有很高的药用价值[9]。本文以辽宁省宽甸县长脖类林下山参作为研究对象,在现地调查和开展相关实验的基础上，建立基于层次分析法和灰色关联分析的综合评价体系，对宽甸县10个基地的长脖类林下山参资源进行综合评价。10家栽培基地的情况详见表1。

表1 10家栽培基地情况

3 评价方法

为使综合评价体系更加客观，尽量减少因为人的主观因素而造成的误差，本文选取层次分析法（analytic hierarchy process,AHP），将定性指标与定量指标相结合；同时由于林下山参价格较高，样品不易采集，样本量较少，因此本文结合灰色关联分析进行综合评价，该方法适用于小样本分析，即使是小样本非典型分布的资料也可以得到有意义的结论[10]。

3.1 AHP的评价过程

3.1.1 确定评价指标，制定评分标准

AHP可以包括多个层次的评价指标，一个经济系统的运行过程可以归结为投入产出的过程，即投入资源（人力、物力、财力、信息、时间）、产出效益（实务和劳务的数量、质量、价值、效率）的过程[11]。在此基础上，遵循科学性、系统性、代表性的原则，评价指标以及评分标准是结合实地调查和相关实验结果制定，其中每基地随机选取生长年限为12年的林下山参6只，其人参皂苷含量测定、氨基酸含量分别按照杨怀雷等[12]、常思佳等[13]的方法测定，商品等级评价依据辽宁省地方标准《石柱参鉴定及分等质量》（DB21/T3181）。生物多样性按照孙智等的方法测定[14]。本文确定的指标及评分标准如表2所示。

表2 评价指标及评分标准

病虫害（根据取的6个人参样本）1.6份样品全部无病虫害（4分）2.6份样品中有1～2个有病虫害（3分）3.6份样品中有3～4个有病虫害（2分）4.6份样品中有5～6个病虫害（1分）经济价值1.产地全须生晒参20000元·kg-1及以上（5分）2.产地全须生晒参10000～20000元·kg-1（4分）3.产地全须生晒参6000～10000元·kg-1（包括10000元·kg-1）（3分）4.产地全须生晒参2000～6000元·kg-1（包括6000元·kg-1）（2分）5.产地全须生晒参2000元·kg-1及以下（1分）成本回收期1.已经有收益（5分）2.还有1～2年才能有收益（4分）3.还需3～5年才能有收益（3分）4.还需6～10年才能有收益（2分）5.还需10年以上才能有收益（1分）成本利润率迄今为止（总产出-总投入）/总投入1.1200%以上（5分）2.800%～1200%（包括1200%）（4分）3.400%～800%（包括800%）（3分）4.100%～400%（包括400%）（2分）5.100%及以下（1分）提高就业1.每年雇佣人数50人以上（5分）2.每年雇佣人数10～49人（4分）3.每年雇佣人数3～9人（3分）4.每年雇佣人数2人以内（2分）5.不雇佣工人（1分）提高利用妇女和老人的劳动能力1.既雇佣妇女也雇佣老人（3分）2.只雇佣妇女或老人（2分）3.不雇佣妇女和老人（1分）从业人员满意度1.对目前从事林下山参栽培工作较为满意（3分）2.对目前从事林下山参栽培工作基本满意（2分）3.对目前从事工林下山参栽培工作不满意（1分）弘扬中医药文化1.有店面2家及以上或形成连锁，有相关传统文化宣传资料（3分）2.有店面1家，有相关传统文化宣传资料（2分）3.无店面或无相关传统文化宣传资料（1分）提高人员科技素质1.有专业技术人员指导（3分）2.无专业技术人员指导，但农户具备基本的林下参栽培知识（2分）3.无专业技术人员指导，农户也不具备基本的林下参栽培知识（1分）

提高产地知名度1.产品声誉与社会信赖程度高（2分）2.产品声誉与社会信赖程度低（1分）施肥情况1.不施肥（3分）2.一年施肥1次（2分）3.一年施肥1次以上（1分）人为干预程度1.无干预（5分）2.轻微干预：只去除少数影响林下山参生长的灌木（4分）3.中度干预:去除高于60cm的灌木，未清理草本（3分）4.重度干预：去除高于40cm的灌木与部分较高草本（2分）5.严重干预：去除所有灌木和草本（1分）1.草本层shannon-wiener指数4.5～5.0（5分）2.草本层shannon-wiener指数4.0～4.5（包括4.5）（4分）3.草本层shannon-wiener指数3.5～4.0（包括4.0）（3分）4.草本层shannon-wiener指数3.0～3.5（包括3.5）（2分）5.草本层shannon-wiener指数2.5～3.0（包括3.0）（1分）水土流失情况生物多样性1.无水土流失现象（2分）2.有水土流失现象（1分）农药使用情况1.不施药（5分）2.一年施药1～2次（4分）3.一年施药3～5次（3分）4.一年施药6～10次（2分）5.一年施药10次以上（1分）

3.1.2 确定权重系数[15]

确定权重系数，需要建立n×n的成对比较矩阵，用第i行（i=1，2，…，n）的指标相对于其他各个指标进行度量，从而将每个指标的重要程度量化。本文采取0.1～0.9标度[16]，令aij为A的第（i,j）元素，aij=0.5表示i和j是同等重要的，aij=0.7表示i比j重要得多，aij=0.9表示i和j相比绝对重要，aij=0.3表示j比i重要得多，aij=0.1表示j和i相比绝对重要，中间值可自行对应解释，0.1～0.9标度评价一致性要求：如果aij=k，则意味着aji=1-k，而1～9标度的一致性要求：如果aij=k，则意味着因此本文采取的0.1～0.9标度相较于1～9标度，评分差距最大值由81倍缩小至9倍，使得结果更加的客观合理，相应的比较矩阵为：

A的所有对角线元素aii必须等于0.5，利用mceAHP软件，两两比较列出矩阵，计算权重系数。

3.1.3 判断矩阵一致性

一致性意味着决策者关于成对比较的判断是一致的，但是由于矩阵建立过程中存在人的主观判断，会使得某种“适当”程度的不一致性存在，为了衡量这种存在“适当”程度的不一致的一致性，AHP利用CR值来进行判断，如果 ,则认为一致性程度可以接受，如果，需要重新估计A的元素aij，直到使其一致性程度可以接受为止[15]。

3.2 灰色关联分析

根据评分标准进行评分后，将原始数据进行标准

化处理，设置最优参考序列和最差参考序列，如图1所示。根据与最优（最差）序列的接近程度，来判断最终结果的优（劣）。接下来根据灰色关联的计算规则与公式[17]，分别计算每个样品在各自评价单元中相对于最优、最差参考序列的关联系数、关联度。

3.3 综合评价

建立综合评价模型，如图2所示。并在AHP计算所得权重的基础上，利用公式计算相对关联度[18]，其中ri(s)是指相对最优参考序列的关联度，ri(t)是指相对最差参考序列的关联度，根据公式可知ri(s)越大，ri(t)越小，则相对关联度越大，评价结果越好，以此对长脖类林下山参进行综合评价。

4 评价结果

AHP确定的权重系数以及判断矩阵一致性结果如表3所示，约束层各个子系统最终得分情况如图3所示，相对关联度计算结果如表4所示。

表3 长脖类林下山参评价指标权重及判断矩阵一致性

表4 相对关联度计算结果及总排名

5 讨论

5.1 长脖类林下山参资源评价

在数量评价方面，基地4和基地9排名前列，这与其栽培面积较大、栽培密度较为合理有关。栽培面积越大、栽培密度越合理，对林下山参的产量就越有利。栽培密度过低，林地得不到有效地利用；栽培密度过高，林下山参种间竞争激烈，会影响个体发育，造成药材品质和产量下降。自然环境下，林下山参的发芽率较低，应视出苗情况及时的补种，有利于保证栽培密度的合理。

在质量评价方面，基地2和基地4排名靠前，一方面，是因为基地建设时间较长，高参龄林下山参所占比例较大，有研究表明，林下山参的人参皂苷含量随着生长年限的增加而增加[19]。另一方面，与基地的管理较好有关。在林下山参的栽培过程中，良好的管理十分重要，应在封山看护、病虫鼠害防治、郁闭度调整等方面加强管理[20]。此外，这两个基地均十分重视种质选育工作，其生产的长脖类林下山参人参皂苷含量高、长势好，产量适中。

在经济效益评价和社会效益评价方面，排名靠前的基地，一方面是因为其林下山参药材品质优良，另一方面是因为基地的建设投入及后期的商业运营较好。这两个方面都与基地的规模有关，通常规模大的基地才有实力在拓展营销渠道、基地建设、人员培训等方面加大投入，才有能力创造更多的就业岗位，实现较好的社会效益。根据实地调查来看，目前当地林下山参栽培基地多为合作社或个人经营，规模普遍不大，缺乏有实力的公司的资本介入。建议有关部门应加大对林下山参栽培户的扶植力度和宣传力度，拓展销售渠道，提高品牌知名度，从而增加产业经济效益。在生态效益评价方面，《中国药典》2020年版[8]中，要求林下山参不应该施肥，施肥过多会造成林下山参药材性状的改变，但调查中发现确有基地进行了施肥，还有个别基地滥用农药，这些对于保证林下山参的品质都是不利的。目前各基地普遍存在着去除林下灌木和高大草本，造成了林下草本物种多样性降低，从长远来看，这不利于森林群落的正向演替和植被恢复。

在综合评价方面，基地2总排名第1，表明该基地林下山参资源现状最好，并且具有较好的发展前景。但是基地2并不是每个子系统评价得分都高，高分的主要贡献来自于质量评价和经济效益评价，尤其是经济效益评价方面与其它基地差距较大，这与其投入的资金较多、规模较大、有专业的销售团队运作有关，这说明在现有林下山参品质相差并不大的情况下，通过加大对基地各方面的投入，使其形成规模的优势，对于基地的健康发展十分有利。

5.2 评价方法合理性

权重方面，排名为经济效益＞生态效益＞质量＞数量＞社会效益，排序与评价的目的有关，中药资源栽培的首要目的一般都是为了获利，因此经济效益的权重较高，但是又考虑到国家近年来的环境保护政策，所以经济效益权重与生态效益权重差距很小。至于质量和数量方面，有研究认为珍稀食用菌产业中技术比规模重要[21]，技术可以类比为质量；而栗蘑产业认为产业规模大于质量[22]，可认为质量的重要程度与该行业质量或技术的差距有关，如果流水线成熟或者产业化生产，质量相比于重量就没有那么重要，从仿野生栽培的药用植物资源的现状来看，质量差距仍存在，质量不均一仍是亟待解决的问题，因此认为质量权重＞数量权重。社会效益方面，发现除非是和国家出台的重大政策相关的产业，如扶贫产业或者一些地方的旅游产业[23-24]，否则社会效益所占权重不是很高，因此，经济效益＞生态效益＞质量＞数量＞社会效益这种权重设置排序合理。根据图3可知，除经济效益评价整体较高外，其余4个子系统评价的整体差距并不明显，这表明评价结果不是完全由某一权重的排序所左右，权重设定对评价体系的影响不是孤立的，而是综合的。

综合评价方面，基地2综合评价得分最高，尽管主要贡献来自于经济效益，但是该基地其他方面得分也较好，没有出现某个方面评价极低的情况。而基地4、5、7、8经济效益评价得分较高且相差不大，但是排名相差较多，尤其是基地7综合评价总排名位于倒数第3，这表明虽然经济效益所占比重大，但这并不能绝对的影响结果，如果其它方面评价得分不高甚至极低，最终的综合评价结果也不会很好，即评价结果具有客观性和综合性。只有当基地盈利，且数量、质量与环境、人文达到一种协调的状态时，才是真正的良性循环发展，它们彼此是互相补充、互相促进的。综上所述，评价结果客观合理，符合实际。