王希卓,白 麗,張孝義,舒坤良
(1.農業(yè)部規(guī)劃設計研究院,北京 100125;2.吉林大學 生物與農業(yè)工程學院,長春 130022;3.吉林省農業(yè)科學院,長春 130033)
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馬鈴薯貯藏減損潛力評價方法體系的構建及應用
王希卓1,白麗2,張孝義2,舒坤良3
(1.農業(yè)部規(guī)劃設計研究院,北京100125;2.吉林大學 生物與農業(yè)工程學院,長春130022;3.吉林省農業(yè)科學院,長春130033)
摘要:貯藏減損是馬鈴薯產地初加工亟需解決的關鍵難題之一。在界定馬鈴薯貯藏減損潛力概念的基礎上,從技術性、匹配性、效果性、延展性4個角度出發(fā),構建了馬鈴薯貯藏減損潛力評價三級指標體系。以內蒙古烏蘭察布市為例,運用網絡層次分析法(ANP),對傳統土窖、土石混合窖、“非”字型自然通風窖、大庫型自然通風窖和氣調庫5種馬鈴薯貯藏模式的減損潛力進行了評價。結果表明:“非”字型自然通風窖具有最佳貯藏減損潛力,建議國家將有限的資源集中投入到通風窖尤其是“非”字型自然通風窖的補貼建設上,快速提升北方寒地馬鈴薯產地貯藏減損能力。
關鍵詞:馬鈴薯;貯藏模式;減損潛力;評價指標;ANP
0引言
貯藏是馬鈴薯全產業(yè)鏈中的關鍵技術環(huán)節(jié)之一。在我國北方高寒馬鈴薯主產區(qū),由于冬季漫長且氣溫低冷,馬鈴薯貯藏周期長(4~6個月)、貯藏量大且貯藏設施落后,馬鈴薯貯藏損失率一般達到5%~40%甚至更高,影響薯農收益的同時還威脅國家糧食安全。近年來,關于馬鈴薯產后貯藏的研究逐步興起:張麗娟(2004)從技術層面出發(fā)研究了北方高寒地區(qū)馬鈴薯貯藏措施[1];楊富、楊如達(2005)針對晉北高寒區(qū)加工型馬鈴薯貯藏技術提出了對策建議[2];張永福、王利琴、杜培兵(2011)針對山西省大同市高寒山區(qū)馬鈴薯貯藏期間存在不同程度腐爛的問題,提出了分品種貯藏、嚴把貯藏前及貯藏期各項環(huán)節(jié)、改造傳統貯藏窖或建造合理的貯藏窖等建議[3];陳建保(2013)針對內蒙古中西部地區(qū)馬鈴薯貯藏現狀提出了貯藏效果改進的措施[4]。賈倩民、陳彥云、陳科元(2014)分析了馬鈴薯貯藏的最佳環(huán)境參數及調控系統,并結合其參數研發(fā)一套基于單片機的馬鈴薯貯藏環(huán)境監(jiān)控系統[5]??偟膩砜?,現有的研究成果多從技術和工程角度出發(fā)提出對策建議,關注點主要集中在貯藏方法和窖體的改進,很少將馬鈴薯產地初加工作為一個系統,從技術集成整體模式的改進和優(yōu)化的視角來研究減損方案,進而挖掘各環(huán)節(jié)及集成技術體系的減損潛力。本文正是基于上述考量,擬從系統視角出發(fā),構建馬鈴薯貯藏減損評價體系,并以內蒙古烏蘭察布市為例進行實證研究。
1馬鈴薯貯藏減損潛力概念界定
馬鈴薯貯藏減損潛力可以看成是在馬鈴薯貯藏過程中潛含的尚未開發(fā)出來的減損功能和能量,是一個動態(tài)概念、將來時概念、相對概念,同時也是一個宏觀和微觀相結合的概念。其內涵可以描述為以下4個方面:一是貯藏模式自身的技術特征,主要是指某項模式所含技術和結構的先進性、技術的成熟度與完備性,以及形成技術標準的潛力等。這部分是對模式本身特征的描述,主要考察其技術和結構基礎。二是減損效用如何,主要是指其貯藏效果是否較好、成本收益率是否較高、產業(yè)帶動能力是否較強等。這部分是模式效果或效用的體現。不論多么先進的模式,如果其效果或效用不顯著,那也只能是空中樓閣,難以大面積推廣并可持續(xù)發(fā)展。三是與國家政策、地域特征、農戶狀況等因素的匹配性如何。這部分主要考察馬鈴薯貯藏模式的適宜性,如對國家支持和補貼政策的適宜性,對地域種植品種、種植規(guī)模、銷售特征及農戶銷售習慣的適宜性。同時,馬鈴薯貯藏模式還必須與當地農戶素質、農戶經濟實力和農戶投資意愿等情況相適應,否則很難在農業(yè)生產中得到大面積推廣應用。四是馬鈴薯貯藏模式的延展性如何,即隨著政策的變化、技術的進步,這些模式是否能與將來新出現的技術和設備兼容,如果不能兼容,則無法進行技術改造和升級而只能淘汰。如果兼容性較差,是否能夠通過一些技術手段進行轉換彌補;如果兼容性好,則在現有基礎上,經過政策引導和技術升級,其預期減損效果如何,能釋放出何種潛力等。
2馬鈴薯貯藏減損潛力評價指標體系構建
2.1指標體系構建的思路
為保證評價體系的科學性和客觀性,評價指標只考量貯藏模式本身減損潛力的評價,不考慮人為操作層面的影響,即假定對各項貯藏模式的操作和管理均為標準化。
基于上述考慮,本文擬構建包含3個層次的減損潛力評價指標體系:第1層次為目標層,即馬鈴薯貯藏模式的減損潛力。第2層次為準則層,即減損潛力分解層。擬將減損潛力分解為技術特征、匹配性、減損效果和延展性4個二級指標。其中,前3個指標主要描述當前模式的技術參數、推廣應用效果和貯藏減損效果,也就是當前各種馬鈴薯貯藏模式的基礎條件,這些基礎條件蘊含著各種模式預期的減損潛力,是減損潛力的內在決定因素。第4個指標主要描述隨著時間推移、社會經濟變化、市場結構變化和科技進步,各種貯藏模式的預期減損潛力及減損效果,是減損潛力得以發(fā)揮的外部影響因素。
第3層次為具體指標層,即依據第2層次指標,構建具體的評價指標體系。某項貯藏模式的現有結構、特征及其可延展性,是挖掘其減損潛力的基礎條件。比如,不同貯藏模式體系的材料、主體結構、關鍵技術特性和環(huán)節(jié)間匹配性具有不同的可延展性和可拓性,從而決定了不同貯藏模式體系可能達到不同的減損潛力水平。但是,該減損潛力水平僅是理論值,而且是動態(tài)變化的。在評價過程中,尚需考慮隨著經濟、社會和科技的發(fā)展,該貯藏模式減損潛力理論值的可實現性及可實現程度。因此,在評價中,既要考慮貯藏模式的現有特征,即由當前技術特征所蘊含的未來減損潛力(理論值),更要考慮貯藏模式減損潛力在現實環(huán)境中的可實現情況,即隨著技術、材料、科技和管理的進步,理論減損潛力的可實現程度,二者的配合構成某種貯藏模式預期可達到的實際減損潛力。同時,還需要考慮貯藏模式與產業(yè)政策、地域特征、農戶狀況等因素的匹配性,即將來經過升級改造的貯藏模式必須要有推廣價值,否則其理論減損潛力再好也難以得到發(fā)揮。
2.2減損潛力評價指標體系構建
在一二級指標構建的基礎上,在專家咨詢基礎上構建馬鈴薯貯藏減損潛力評價的三級指標,并從邏輯和結構上完善指標體系。根據前文所述思路,分別在技術性、匹配性、效果性和延展性4個二級指標下設置13項三級指標,如表1所示。
表1 馬鈴薯貯藏減損潛力評價指標體系
表1中:技術性指標主要描述當前各種馬鈴薯貯藏模式的技術參數及特征,是各種模式運行的技術支撐,從技術視角描述挖掘其減損潛力的可能性。三級指標包括結構與技術先進性、技術完備性與環(huán)節(jié)匹配性和形成技術標準可能性。其中,結構與技術先進性主要用來衡量馬鈴薯貯藏模式的潛在技術價值,如先進性、安全性、操作便利性等。先進的集成技術可以緊跟技術潮流,引領技術發(fā)展趨勢,對未來新技術的兼容性較好,升級改造的可行性較大,有利于挖掘貯藏模式的減損潛力。同時,先進的貯藏模式下其窖體結構較為安全,人機工程相對完善,便于農戶進行馬鈴薯產地加工操作。技術完備性與環(huán)節(jié)匹配性主要衡量馬鈴薯貯藏模式各環(huán)節(jié)技術、設備的完備性,以及在減損目標下相互之間的匹配性,即技術成熟度。調研表明:目前大多數馬鈴薯貯藏模式設備設施不完備,人為因素介入過多,各環(huán)節(jié)之間在機械化、自動化及減損效果方面難以匹配。形成技術標準可能性主要衡量馬鈴薯貯藏模式各環(huán)節(jié)機械化、規(guī)范化與標準化程度,以及大面積推廣的可能性。如果能形成技術標準并大面積推廣,則將來該模式能夠引領馬鈴薯貯藏技術發(fā)展趨勢,對未來新技術、新設施的兼容性自然較好,有利于升級改造并挖掘其減損潛力。
匹配性指標主要考量馬鈴薯貯藏模式的應用推廣價值,即是否可能成為主流或主導的貯藏模式,主要從推廣應用視角描述挖掘其減損潛力的可能性。三級指標包括政策支持匹配性、地域特征匹配性和農戶狀況匹配性。其中,政策支持匹配性主要衡量馬鈴薯貯藏模式是否為國家主導模式。鑒于目前農戶經濟實力有限,馬鈴薯貯藏窖的建設在很大程度上還須依靠國家的補貼、資助等政策性引導。在這種情況下,能被國家大力扶持的貯藏模式,無疑在推廣應用上比其他模式更具優(yōu)勢。相反,一種模式即使貯藏減損效果很好,如果得不到推廣應用,其宏觀減損功能也難以發(fā)揮。地域特征匹配性主要衡量馬鈴薯貯藏模式與當地氣候條件、種植規(guī)模、市場特征、銷售習慣等是否匹配。氣候條件要求貯藏窖須保持適宜的溫度和濕度,種植規(guī)模要求貯藏窖具有適宜的容量,市場特征和銷售習慣則要求貯藏窖要在特定時間段內保持貯藏減損效果,否則該種模式就難以推廣應用。農戶狀況匹配性主要衡量馬鈴薯貯藏模式與農戶素質、經濟實力、使用意愿等是否匹配。當前,農戶素質尤其是馬鈴薯產地加工專業(yè)素質普遍偏低、經濟實力較弱,如果一種貯藏模式不能適應農戶狀況,導致農戶用不起或不會用,甚至是不想用,那么該貯藏模式的減損潛力必然難以發(fā)揮。
效果性指標主要考量馬鈴薯貯藏模式的實際減損能力及經濟、社會效益,主要從產業(yè)發(fā)展視角描述挖掘其減損潛力的可能性。三級指標包括貯藏減損效果、成本收益率和產業(yè)帶動能力。其中,貯藏減損效果主要衡量在相同貯藏期內馬鈴薯數量與質量減損效果,如果一種模式當前的貯藏減損效果很好,則其潛力挖掘的空間相對就較小。相反,如果一種貯藏模式當前的減損效果很差,則并不能說明其減損潛力巨大,有可能這種模式本身技術、材料和結構太落后,與新技術、新材料難以匹配,應直接淘汰。成本收益率主要衡量馬鈴薯貯藏模式的投入產出效益。在生產實際中,不能不計成本地追求貯藏效果,而必須考慮其投入產出,這也是廣大農民最為關心的問題。只有成本收益率較高的模式,才有可能得到進一步推廣使用,其微觀和宏觀減損潛力才有可能得到進一步挖掘。產業(yè)帶動能力主要衡量馬鈴薯貯藏模式促進銷售、加工及農戶增收的能力。當前,馬鈴薯產地面臨的共性問題是加工業(yè)欠發(fā)展,從而導致農戶賣薯難,直接影響其收入。因此,一個好的貯藏模式首先必須要有良好的貯藏效果,且成本要相對偏低,有利于農戶增收和地方加工企業(yè)延長開工期。
延展性指標主要考量馬鈴薯貯藏模式在材料與結構、科技進步、環(huán)節(jié)匹配和產業(yè)發(fā)展方面的提升潛力和空間。三級指標包括材料與結構預期延展性、科技進步預期延展性、環(huán)節(jié)匹配預期延展性和產業(yè)發(fā)展預期延展性。其中,材料與結構預期延展性主要衡量馬鈴薯貯藏模式與未來貯藏技術體系新材料和新結構兼容性,即對于未來出現的新材料或新結構,目前的貯藏模式能否在成本收益合理化的前提下順利升級改造,提升其減損潛力??萍歼M步預期延展性主要衡量馬鈴薯貯藏模式與未來貯藏技術、設施、設備發(fā)展兼容性,即面對未來出現的新技術、新設施、新設備,目前的貯藏模式能否在成本收益合理化的前提下順利升級改造,提升其減損潛力。環(huán)節(jié)匹配預期延展性主要衡量馬鈴薯貯藏模式改造升級后各環(huán)節(jié)間的匹配性改善程度,即隨著社會經濟和科技的發(fā)展,在不久的將來對馬鈴薯貯藏窖進行改造升級后,其產地加工各環(huán)節(jié)是否能在減損目標下優(yōu)化其匹配性,如果不能,則更新改造方案可能行不通,需要淘汰陳舊的模式而新建。產業(yè)發(fā)展預期延展性主要衡量馬鈴薯貯藏模式與未來產業(yè)政策、農戶經濟狀況、市場變化及消費者偏好變化兼容性,該指標是從外部匹配性視角考量升級改造后的貯藏模式推廣應用可能性。
3馬鈴薯貯藏減損潛力評價
3.1評價方法選擇
由于本研究中所設置的指標體系具有多層次性,且定性、定量指標相交叉,擬采用網絡層次分析法ANP(The Analytic Network Process)評價參評馬鈴薯貯藏模式的減損潛力。該方法是由美國匹茲堡大學T.L.Saaty教授首創(chuàng),是在AHP方法上發(fā)展而形成的一種實用決策方法,廣泛應用于經濟預測、多方案比選、績效評估及復雜系統性問題決策等多個領域[6]。
與傳統的層次分析法(AHP)相比,ANP取消了AHP的各種假設,特別適用于結構的各個單元(目標、指標或備選項)之間或其內部元素間有復雜依賴性和相互作用的情形,是對層次分析法AHP的一般性擴展,二者的區(qū)別示意圖如圖1所示。
圖1 AHP和ANP不同點比較示意圖
基于超矩陣算法ANP決策計算量較大,實際中多使用輔助性軟件,具有代表性的是Rozann W. Satty和William J. Adams在2003年推出的超級決策軟件(Super Decisions,SD),本文也采用該軟件實現算法。
3.2基于ANP的潛力評價數據獲取
根據調研結果,當前內蒙古烏蘭察布市馬鈴薯貯藏模式(集成技術體系)共有5種,即傳統土窖、土石混合窖、 ”非”字型自然通風窖、 大庫型自然通風窖和氣調庫。為方便計算,分別用M1、M2、M3、M4、M5代替。在馬鈴薯貯藏減損潛力評價指標體系中,大多數指標均為定性指標。即使如貯藏減損效果、成本收益率這樣的定量指標,由于評價對象不是某個具體的貯藏窖而是一類貯藏模式(集成技術體系),由于貯藏窖的個體差異及操作差異,也無法得出一個精確的指標賦值。同時,由于潛力評價重在不同的貯藏模式的比較,因此在實際評價過程中對所有指標均采用專家賦值的方法獲取各指標的初始值。
根據評價對象及指標體系的構成情況,聘請了3名農業(yè)工程技術人員、3名農業(yè)管理部門人員、3名農業(yè)科研人員及3名馬鈴薯貯藏大戶,共計12人對馬鈴薯產地加工的5種模式按照各指標進行賦值。賦值采用100分制,指導原則是“很好”為81~100分,“較好”為61~80分,“一般”為41~60分,“較差”為21~40分,“很差”為1~20分。對于在打分中出現的極端值情況,需要針對該指標進行第2輪乃至多輪的重新打分,直至專家們的意見比較收斂,或者每一個專家不再改變自己的意見為止。筆者認為,各類專家對于現存模式的評判同樣重要,因此對于12位專家的賦值采取同等對待,即不對專家賦值進行加權處理,而是采用簡單算數平均法直接進行平均化處理,賦值結果如表2所示。
3.3評價指標關聯表構建
在馬鈴薯貯藏減損潛力評價中,各指標尤其是網絡層指標不可避免會出現相互影響的情況,即指標間的獨立性較差,這正是本項目采用ANP方法的最大原因。為確認各指標間的相互影響,聘請上述專家對各指標間的影響關系進行判斷,方法同上。判斷的具體方法是對各指標間的關系進行0和1打分,0代表二者之間無關系且無相互影響,1代表二者之間有關系且有相互影響。通過3輪專家打分,得到各指標間的關聯關系如表3所示。
在表3中,對于專家打分,可能會出現不一致的情況,比如,對某兩個指標的關系,經過連續(xù)3輪打分后,有3位專家認為有相互影響,9位專家認為無相互影響,判斷標準是以2/3以上專家意見為判斷標準,即以大于或等于8人的意見為準。同時,以A1為例,A1與其他指標對應的數值均為1,說明“結構與技術先進性”指標與“技術完備性與環(huán)節(jié)匹配性”“形成技術標準的可能性” “支持政策的匹配性”等指標均有直接聯系。
表2 馬鈴薯貯藏模式潛力評價指標專家賦值結果
表3 馬鈴薯貯藏減損潛力各評價指標關聯表
3.4馬鈴薯貯藏減損潛力評價結果分析
在SD軟件中,輸入基礎數據,可構建馬鈴薯貯藏減損潛力評價模型,模型由4個元素集(技術性、匹配性、效果性和延展性)和1個方案集(包含M1、M2、M3、M4、M5)組成。其中,4個元素集分別包含了各自下屬的元素,如技術性包含結構與技術先進性、技術完備性與環(huán)節(jié)匹配性和形成技術標準可能性,其他類似。經過元素兩兩比較、元素集兩兩比較并建立超級矩陣3個步驟,通過Computations/Synthesize命令,我們可以得到綜合計算結果,如表4所示。
表4 參評模式的綜合得分一覽表
其中,原始得分是直接由極限矩陣中讀取得來,標準得分是將原始得分中的數據進行歸一化處理后得到,而優(yōu)先比例是將標準得分中每個數據除以該欄中的最大值所得到,根據標準得分可判定各方案的最終排序。由表4可知:在參評的5種馬鈴薯貯藏模式中,“非”字型自然通風窖(M3)標準得分為0.035 372,在5種貯藏模式中其減損潛力排第1位;大庫型自然通風窖(M4)標準得分為0.033 419,在5種貯藏模式中其減損潛力排第2位;氣調庫(M5)標準得分為0.020 533,在5種貯藏模式中其減損潛力排第3位;土石混合窖(M2)標準得分為0.007 944,在5種貯藏模式中其減損潛力排第4位;傳統土窖(M1)標準得分為0.002 732,在5種貯藏模式中其減損潛力排第5位。如果將“非”字型自然通風窖(M3)的馬鈴薯貯藏減損潛力看作1,則大庫型自然通風窖(M4)的減損潛力相當于它的94.48%,氣調庫(M5)的減損潛力相當于它的58.05%,土石混合窖(M2)的減損潛力相當于它的22.46%,而傳統土窖(M1)的減損潛力僅相當于它的7.72%。
與“非”字型自然通風窖(M3)相比較,大庫型自然通風窖(M4)與之基本類似,二者差別主要在于結構的差異;而且大庫型目前在內蒙古地區(qū)規(guī)模太小,屬于農民自創(chuàng)的新窖型,在設計和建造過程中標準化程度較差,因此其減損潛力略遜于“非”字型自然通風窖在情理之中。氣調庫(M5)雖然單窖減損能力很強,但建造成本太高,國家政策支持力度小,普通農戶甚至大戶均難以承受其高昂的費用。同時,氣調庫配套設備和技術相對復雜,農民不會操作,目前甚至今后很長時間都只能局限于在少量企業(yè)中使用,宏觀減損效應難以發(fā)揮。正是由于氣調庫上述缺陷,導致其不能大面積推廣使用,產業(yè)帶動能力有限。雖然從技術、結構、環(huán)節(jié)匹配性乃至減損效果等指標看該庫型都較為完美,但在實際生產中發(fā)揮作用遠遠不如通風庫,因此其減損潛力低于上述兩種通風庫實屬必然。此外,土石混合窖(M2)雖然減損效果一般,但在很長時間內仍然是眾多散戶的主要貯藏模式。隨著社會發(fā)展和技術進步,如果能對其進行結構改造并配以適當的設施,其減損潛力也較為可觀。相反,傳統土窖(M1)由于太落后,在目前已基本處于淘汰階段,基本沒有改造升級的可能性和必要性,因此其減損潛力排在最末位。
4結論
在參評的5種馬鈴薯貯藏模式中,“非”字型自然通風窖(M3)減損潛力最大。從技術性看,該模式結構和技術較為先進,目前普遍缺乏相關的配套設施,隨著機械化程度的不斷提高,該模式的環(huán)節(jié)間匹配性將逐步提升,很有可能形成馬鈴薯貯藏的技術標準。從匹配性看,該模式符合國家政策支持方向,同時符合內蒙古地區(qū)的自然條件等區(qū)域特征,而且造價不是很高,在國家補貼下,大部分農戶特別是種植大戶能夠承擔其建設費用,農戶愿意使用。從效果性看,該模式貯藏減損效果顯著,成本收益率較高,隨著推廣范圍的擴大,其產業(yè)帶動能力也十分可觀。從延展性看,由于該模式在設計和建設過程中基本達到標準化,目前所欠缺的主要是配套設施,可以預期,該模式與將來的新材料、新技術的兼容性理應較好,且隨著社會發(fā)展和科技進步,其環(huán)節(jié)匹配性勢必不斷完善,產業(yè)帶動能力將進一步增強。綜上,不論是從當前減損效果還是將來減損潛力看,建議國家將有限的人力、物力和財力集中投入到通風窖尤其是“非”字型自然通風窖的補貼建設和推廣上,同時要注重通風窖內部和外部設備設施的配套,增強馬鈴薯產地加工各環(huán)節(jié)的匹配性,提升馬鈴薯產地加工水平尤其是產地貯藏減損能力。
參考文獻:
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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
文章編號:1003-188X(2016)03-0001-07
中圖分類號:S126
文獻標識碼:A
作者簡介:王希卓(1983- ),男,遼寧錦州人,工程師,碩士,(E-mail)wxz3910@163.com。通訊作者:舒坤良(1979- ),男,四川資陽人,副研究員,博士,(E-mail)skl1979@163.com。
基金項目:公益性行業(yè)(農業(yè))科研專項(201003077);吉林省科技發(fā)展計劃項目(201201015);吉林省科技廳軟科學項目(20150418004FG);吉林省科技廳自然基金項目(20140101013JC)
收稿日期:2015-06-24