黃河流域棉區(qū)與長(zhǎng)江流域棉區(qū)棉花含雜率現(xiàn)狀調(diào)查研究

■李夢(mèng)輝 桑小田 田振川

〔鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計(jì)研究所，河南鄭州450004〕

黃河流域棉區(qū)與長(zhǎng)江流域棉區(qū)棉花含雜率現(xiàn)狀調(diào)查研究

■李夢(mèng)輝 桑小田 田振川

〔鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計(jì)研究所，河南鄭州450004〕

0 引言

棉花含雜率檢驗(yàn)是棉花質(zhì)量檢驗(yàn)的重要內(nèi)容，棉花標(biāo)準(zhǔn)含雜率是貿(mào)易中計(jì)算棉花公定質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)之一。隨著軋花工藝的改進(jìn)、籽棉預(yù)處理效率的提高、皮棉清理機(jī)的應(yīng)用，棉花實(shí)際含雜率總體上有所變化。現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的棉花標(biāo)準(zhǔn)含雜率已不能準(zhǔn)確反映目前我國(guó)棉花實(shí)際含雜率狀況。確定新的棉花標(biāo)準(zhǔn)含雜率，在當(dāng)前棉花檢驗(yàn)體系改革中尤為重要。

為了推動(dòng)GB1103國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)后續(xù)修訂工作的開展，做好棉花標(biāo)準(zhǔn)含雜率設(shè)限調(diào)整的研究工作，筆者特對(duì)黃河流域棉區(qū)和長(zhǎng)江流域棉區(qū)軋花過(guò)程中不同工藝環(huán)節(jié)的棉花含雜率進(jìn)行了調(diào)研，確定兩大棉區(qū)棉花含雜率分布現(xiàn)狀，并通過(guò)對(duì)不同工藝環(huán)節(jié)棉花含雜率分布狀況的差異性分析比較，確定了兩個(gè)棉區(qū)棉花加工的特點(diǎn)，為指導(dǎo)兩個(gè)棉區(qū)棉花加工奠定了基礎(chǔ)。

1 取樣

1.1 取樣對(duì)象

按照全國(guó)棉花含雜率現(xiàn)狀調(diào)查研究的整體規(guī)劃，依據(jù)黃河流域棉區(qū)與長(zhǎng)江流域棉區(qū)2008年—2012年5年間棉花產(chǎn)量在全國(guó)總體棉花產(chǎn)量中所占的比重，在全國(guó)共選取的14個(gè)棉花加工廠中，確定黃河流域棉區(qū)與長(zhǎng)江流域棉區(qū)各選取3個(gè)棉花加工廠作為本次兩大棉區(qū)棉花含雜率現(xiàn)狀調(diào)查研究的對(duì)象。所選取棉花加工廠具體信息如表1所示。

表1 黃河流域棉區(qū)與長(zhǎng)江流域棉區(qū)棉花含雜率調(diào)研棉花加工廠信息表

1.2 取樣點(diǎn)選取

本次黃河流域棉區(qū)與長(zhǎng)江流域棉區(qū)棉花含雜率調(diào)研工作按照棉花從籽棉垛→籽棉清理→鋸齒軋花→皮棉清理這一加工流程，在每個(gè)軋花廠設(shè)定籽棉清理前、后和皮棉清理前、后共4個(gè)取樣點(diǎn)進(jìn)行取樣，取樣點(diǎn)表示圖如圖1所示。

圖1 棉花含雜率取樣點(diǎn)的表示圖

1.3 測(cè)試

本次調(diào)研對(duì)所取樣品采用固定地點(diǎn)、固定儀器、固定人員集中測(cè)試的方法，減小測(cè)試環(huán)境和測(cè)試儀器造成的誤差，確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。另外，考慮到測(cè)試人員的技術(shù)穩(wěn)定性對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，本次調(diào)研專門安排具有長(zhǎng)期檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的執(zhí)業(yè)棉檢師和專業(yè)測(cè)試人員，采用安慶紡織機(jī)械廠生產(chǎn)的YG042型原棉雜質(zhì)分析機(jī)進(jìn)行含雜率測(cè)試。棉花含雜率測(cè)試方法嚴(yán)格按照GB/T 6499-2007《原棉含雜率試驗(yàn)方法》的相關(guān)規(guī)定和文獻(xiàn)《機(jī)采棉籽棉含雜率檢驗(yàn)方法探討》所提供的籽棉含雜率測(cè)試方法進(jìn)行測(cè)試。

1.4 分析方法

在分析樣本數(shù)據(jù)時(shí)，選用描述性統(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，在描述性統(tǒng)計(jì)分析中，計(jì)算樣本的均值與標(biāo)準(zhǔn)差，分析樣本的集中性與分散性，采用K-S檢驗(yàn)方法，分析樣本是否符合正態(tài)分布，對(duì)于符合正態(tài)分布的樣本，計(jì)算樣本的偏度與峰度，比較樣本分布形態(tài)與標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布形態(tài)的差異。

統(tǒng)計(jì)學(xué)中的集中趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)量是由樣本值確定的量，樣本值有向這個(gè)數(shù)據(jù)集中的趨勢(shì)。測(cè)度集中趨勢(shì)就是尋求數(shù)據(jù)一般水平的代表值或中心值。選用樣本均值作為本次研究集中趨勢(shì)的分析測(cè)度。樣本均值是集中趨勢(shì)中最主要的測(cè)度值。計(jì)算公式如式（1）所示。

統(tǒng)計(jì)學(xué)中描述離散趨勢(shì)的統(tǒng)計(jì)量是樣本值遠(yuǎn)離集中趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)量程度的定量化描述，說(shuō)明了集中趨勢(shì)測(cè)度值的代表程度，根據(jù)本調(diào)查研究樣本數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，選用樣本標(biāo)準(zhǔn)差作為本次研究離散趨勢(shì)的分析測(cè)度。樣本標(biāo)準(zhǔn)差是根據(jù)全部數(shù)據(jù)計(jì)算的，反映每個(gè)數(shù)據(jù)與其樣本均值相比平均相差的數(shù)值，它能準(zhǔn)確地反映出數(shù)據(jù)的差異程度。樣本標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算公式如式（2）所示。

在描述統(tǒng)計(jì)中，為了形象地反映樣本的個(gè)體分布狀況，通常用正態(tài)分布圖形來(lái)表現(xiàn)。正態(tài)分布的特征是：中間變量值的頻數(shù)最多，兩側(cè)變量值分布的頻數(shù)則隨著與中間變量值距離的增大而逐漸減少，并且圍繞中心變量值其兩側(cè)呈對(duì)稱分布。對(duì)于正態(tài)分布而言，其圖形的特征有偏斜度和峰度兩個(gè)重要指標(biāo)。偏斜度是描述正態(tài)分布偏斜程度的指標(biāo)，偏斜度計(jì)算公式如式（3）所示。

峰度反映了正態(tài)分布曲線頂峰的尖平程度，通常以正態(tài)分布為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)判別頂端是尖頂還是平頂。峰度計(jì)算公式如式（4）所示。

K-S檢驗(yàn)是一種擬合優(yōu)度檢驗(yàn)，可以利用樣本數(shù)據(jù)推斷樣本來(lái)自的總體是否服從某一理論分布，該檢驗(yàn)涉及一組樣本值（觀察結(jié)果）的分布和某一指定的理論分布之間的符合程度問(wèn)題，可以確定是否有理由認(rèn)為樣本的觀察結(jié)果來(lái)自具有該理論分布的總體，本文采用樣本與正態(tài)分布的理論。

2 結(jié)果與分析

黃河流域棉區(qū)與長(zhǎng)江流域棉區(qū)由于所處的地理緯度、棉花生長(zhǎng)環(huán)境等原因的不同，造成其棉花含雜率存在差異，為了研究?jī)纱竺迏^(qū)棉花含雜率的差異性，首先對(duì)兩大棉區(qū)不同采樣點(diǎn)棉花含雜率樣本的集中趨勢(shì)、離散趨勢(shì)和分布狀況進(jìn)行分析，確定兩大棉區(qū)棉花含雜率的分布狀況，然后通過(guò)對(duì)兩大棉區(qū)棉花含雜率進(jìn)行比較，確定兩大棉區(qū)棉花含雜率分布的差異性。

2.1 黃河流域棉區(qū)棉花含雜率分析

采用SPSS統(tǒng)計(jì)分析軟件，計(jì)算黃河流域棉區(qū)不同采樣點(diǎn)棉花含雜率樣本的描述性統(tǒng)計(jì)量，其描述統(tǒng)計(jì)表如表2所示。

表2 黃河流域棉區(qū)不同采樣點(diǎn)棉花含雜率樣本描述統(tǒng)計(jì)表

從表2可以看出，黃河流域棉區(qū)籽棉清理前后和皮棉清理前后4個(gè)棉花含雜率樣本的樣本容量不相同，主要是在取樣、運(yùn)輸、測(cè)試過(guò)程中，對(duì)部分棉樣造成了損壞，造成部分樣本的棉花含雜率不能夠反映樣本數(shù)據(jù)的真實(shí)性，為了確保分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，做異常值剔除處理。

從表2可知，黃河流域棉區(qū)不同采樣點(diǎn)棉花含雜率樣本的樣本標(biāo)準(zhǔn)差均不大，樣本數(shù)據(jù)集中于樣本均值附近。其變化趨勢(shì)如圖2所示。棉花含雜率樣本標(biāo)準(zhǔn)差籽棉清理前后變化不大，但經(jīng)過(guò)軋花設(shè)備的作用產(chǎn)生了帶纖維籽屑、破籽等新的雜質(zhì)，樣本的離散程度增大，造成皮棉清理前的棉花含雜率的樣本標(biāo)準(zhǔn)差最大；而通過(guò)皮棉清理設(shè)備的清雜作用后，樣本的標(biāo)準(zhǔn)差迅速下降。從圖2中可明顯看出，在4個(gè)棉花含雜率樣本中皮棉清理后的棉花含雜率樣本標(biāo)準(zhǔn)差最小。

圖2 黃河流域棉區(qū)不同采樣點(diǎn)棉花含雜率樣本標(biāo)準(zhǔn)差比較圖

黃河流域棉區(qū)不同采樣點(diǎn)棉花含雜率樣本均值的變化趨勢(shì)從表2可以看出，隨著籽棉清理和皮棉清理環(huán)節(jié)的清理作用，棉花含雜率整體上呈下降趨勢(shì)，但皮棉清理前棉花含雜率比籽棉清理后棉花含雜率略有上升，不同采樣點(diǎn)棉花含雜率變化趨勢(shì)如圖3所示。

圖3 黃河流域棉區(qū)不同采樣點(diǎn)棉花含雜率樣本均值比較圖

從圖3中可以看出，通過(guò)籽棉清理作用，籽棉清理前后平均棉花含雜率降低了0.563%；而通過(guò)皮棉清理作用，皮棉清理前后平均棉花含雜率降低了1.238%。由此可以說(shuō)明，在黃河流域棉區(qū)的籽棉清理和皮棉清理工藝中，皮棉清理機(jī)對(duì)降低棉花含雜率的作用最大。

從黃河流域棉區(qū)不同采樣點(diǎn)棉花含雜率樣本描述統(tǒng)計(jì)表中可以看出，皮棉清理前棉花含雜率樣本的K-S檢驗(yàn)結(jié)果p=0.000＜0.05，該樣本不服從正態(tài)分布，而其他3個(gè)樣本K-S檢驗(yàn)結(jié)果p均大于0.05，服從正態(tài)分布。

在籽棉清理前、后和皮棉清理后3個(gè)樣本中，樣本的偏度Skew均大于0，說(shuō)明3個(gè)樣本均呈正偏態(tài)分布，樣本數(shù)據(jù)均偏向較大數(shù)值方向；樣本的峰度Kurt均大于0，說(shuō)明樣本均呈都尖頂分布。在3個(gè)樣本中，籽棉清理后棉花含雜率樣本的偏度Skew= 0.310，峰度Kurt=0.826，其偏度和峰度均最大，籽棉清理后棉花含雜率樣本分布曲線如圖4所示。而皮棉清理后棉花含雜率樣本偏度Skew=0.085，峰度Kurt=0.103，其偏度和峰度均最小，皮棉清理后棉花含雜率樣本的分布曲線如圖5所示。

圖4 黃河流域棉區(qū)籽棉清理后棉花含雜率分布曲線

圖5 黃河流域棉區(qū)皮棉清理后棉花含雜率分布曲線

2.2 長(zhǎng)江流域棉區(qū)棉花含雜率分析

與黃河流域棉區(qū)同樣的分析方法，計(jì)算長(zhǎng)江流域棉區(qū)不同采樣點(diǎn)棉花含雜率樣本的描述性統(tǒng)計(jì)量如表3所示。

表3 長(zhǎng)江流域棉區(qū)不同采樣點(diǎn)棉花含雜率樣本描述統(tǒng)計(jì)表

長(zhǎng)江流域棉區(qū)不同采樣點(diǎn)棉花含雜率樣本的樣本標(biāo)準(zhǔn)差隨著籽棉清理和皮棉清理作用逐漸減小，其變化趨勢(shì)如圖6所示。棉花含雜率樣本標(biāo)準(zhǔn)差從籽棉清理前的0.923%降低到皮棉清理后的0.510%，樣本的離散程度逐漸降低，表明隨著籽棉清理和皮棉清理作用，皮棉清理后棉花含雜率樣本的離散趨勢(shì)已經(jīng)基本趨于穩(wěn)定。

圖6 長(zhǎng)江流域棉區(qū)不同采樣點(diǎn)棉花含雜率樣本標(biāo)準(zhǔn)差比較圖

長(zhǎng)江流域棉區(qū)不同采樣點(diǎn)棉花含雜率的樣本均值從表3可以看出，隨著籽棉清理和皮棉清理環(huán)節(jié)加工設(shè)備的清理作用，棉花含雜率樣本均值整體上呈下降趨勢(shì)，不同采樣點(diǎn)平均棉花含雜率變化趨勢(shì)如圖7所示。

圖7 長(zhǎng)江流域棉區(qū)不同采樣點(diǎn)棉花含雜率樣本均值比較圖

從圖7中可以看出，通過(guò)籽棉清理作用，籽棉清理前后平均棉花含雜率降低了0.473%，而通過(guò)皮棉清理作用，皮棉清理前后平均棉花含雜率降低了1.552%，由此可以說(shuō)明，在長(zhǎng)江流域棉區(qū)棉花清理過(guò)程中，皮棉清理機(jī)在降低棉花含雜率方面所起的清理作用是最大的。

從長(zhǎng)江流域棉區(qū)不同采樣點(diǎn)棉花含雜率樣本描述統(tǒng)計(jì)表中可以看出，在4個(gè)樣本中，籽棉清理后和皮棉清理后樣本的K-S檢驗(yàn)結(jié)果p＜0.05，2個(gè)樣本不服從正態(tài)分布，籽棉清理前和皮棉清理前樣本的K-S檢驗(yàn)結(jié)果p＞0.05，樣本服從正態(tài)分布。

在籽棉清理前和皮棉清理前2個(gè)樣本中，籽棉清理前棉花含雜率樣本的偏度Skew=0.010≈0，樣本幾乎為對(duì)稱分布；皮棉清理前棉花含雜率樣本的偏度Skew=0.048≈0，樣本幾乎為對(duì)稱分布。而籽棉清理前棉花含雜率樣本的峰度Kurt=0.793，皮棉清理前棉花含雜率樣本的峰度Kurt=0.057，籽棉清理前和皮棉清理前棉花含雜率樣本均呈尖頂分布，但籽棉清理前棉花含雜率樣本的尖頂程度大于皮棉清理前棉花含雜率樣本的尖頂程度，其分布曲線如圖8、圖9所示。

圖8 長(zhǎng)江流域棉區(qū)籽棉清理前棉花含雜率分布曲線

圖9 長(zhǎng)江流域棉區(qū)皮棉清理前棉花含雜率分布曲線

2.3 黃河流域棉區(qū)與長(zhǎng)江流域棉區(qū)棉花含雜率分析比較

黃河流域棉區(qū)與長(zhǎng)江流域棉區(qū)不同采樣點(diǎn)棉花含雜率比較圖如圖10所示。在黃河流域棉區(qū)和長(zhǎng)江流域棉區(qū)軋花工藝中，棉花含雜率的變化趨勢(shì)基本一致，整體上呈下降趨勢(shì)。通過(guò)籽棉清理作用，棉花含雜率降低約0.4%，而經(jīng)過(guò)皮棉清理作用，棉花含雜率降低約1.4%，表明在黃河流域棉區(qū)與長(zhǎng)江流域棉區(qū)，皮棉清理作用在棉花清理作用中所起的作用最大。另外，在軋花過(guò)程中，由于軋花機(jī)鋸片在高速旋轉(zhuǎn)使棉纖維與棉籽分離的工作過(guò)程中，也產(chǎn)生了大量的帶纖維籽屑、破籽等新的雜質(zhì)，造成了皮棉清理前平均棉花含雜率比籽棉清理后平均棉花含雜率高的現(xiàn)象。

圖10 黃河流域棉區(qū)與長(zhǎng)江流域棉區(qū)不同采樣點(diǎn)棉花含雜率比較圖

從黃河流域棉區(qū)與長(zhǎng)江流域棉區(qū)不同采樣點(diǎn)棉花含雜率比較圖10上可以看出，長(zhǎng)江流域棉區(qū)不同采樣點(diǎn)的棉花含雜率均大于黃河流域棉區(qū)不同采樣點(diǎn)的棉花含雜率。通過(guò)調(diào)研分析可知，其主要是由于長(zhǎng)江流域棉區(qū)相對(duì)黃河流域棉區(qū)空氣濕度大，棉花與雜質(zhì)不易分離，造成棉花含雜率從各個(gè)加工環(huán)節(jié)均大于黃河流域棉區(qū)，因此，對(duì)于長(zhǎng)江流域棉區(qū)，軋花企業(yè)可考慮增加1次籽棉干燥設(shè)備，增強(qiáng)籽棉雜質(zhì)清理性能，降低棉花含雜率，確保軋花質(zhì)量。

3 結(jié)論

黃河流域棉區(qū)與長(zhǎng)江流域棉區(qū)棉花含雜率調(diào)研是在全國(guó)棉花含雜率現(xiàn)狀調(diào)查與研究前提下進(jìn)行的，本次調(diào)研嚴(yán)格按照GB/T 6499-2012《原棉含雜率試驗(yàn)方法》的相關(guān)規(guī)定，并采取有效措施減小外界因素對(duì)調(diào)研結(jié)果的影響。為此，本次調(diào)研的樣本數(shù)據(jù)是真實(shí)可信的。

本次調(diào)研通過(guò)分析黃河流域棉區(qū)與長(zhǎng)江流域棉區(qū)不同工藝環(huán)節(jié)棉花含雜率樣本的樣本標(biāo)準(zhǔn)差可知，雖然不同樣本的樣本標(biāo)準(zhǔn)差差異較大，但是其樣本標(biāo)準(zhǔn)差均不大，樣本數(shù)據(jù)集中于樣本均值附近，樣本均值能夠很好地反映樣本集中趨勢(shì)。

比較分析黃河流域棉區(qū)和長(zhǎng)江流域棉區(qū)不同工藝環(huán)節(jié)棉花含雜率樣本的樣本均值可知，雖然籽棉清理前棉花含雜率的樣本均值差異較大，黃河流域棉區(qū)籽棉清理前棉花含雜率樣本均值為2.931%，長(zhǎng)江流域棉區(qū)籽棉清理前棉花含雜率樣本均值為3.307%，但通過(guò)籽棉清理和皮棉清理作用，棉花含雜率均下降明顯，黃河流域棉區(qū)皮棉清理后棉花含雜率樣本均值為1.417%，長(zhǎng)江流域棉區(qū)皮棉清理后棉花含雜率樣本均值為1.657%。

黃河流域棉區(qū)與長(zhǎng)江流域棉區(qū)不同工藝環(huán)節(jié)棉花含雜率變化趨勢(shì)整體呈下降趨勢(shì)，基本一致，但由于軋花過(guò)程中產(chǎn)生新的雜質(zhì)等原因，因此，皮棉清理前棉花含雜率均大于籽棉清理后棉花含雜率。另外，因地理緯度和環(huán)境的不同，長(zhǎng)江流域棉區(qū)受空氣濕度影響相對(duì)較大，長(zhǎng)江流域棉區(qū)不同采樣點(diǎn)棉花含雜率均大于黃河流域棉區(qū)不同采樣點(diǎn)棉花含雜率。

從樣本的偏度和峰度看，黃河流域棉區(qū)4個(gè)樣本中，3個(gè)樣本服從正態(tài)分布，而長(zhǎng)江流域棉區(qū)4個(gè)樣本中，2個(gè)樣本服從正態(tài)分布。對(duì)于服從正態(tài)分布的樣本，黃河流域棉區(qū)籽棉清理后棉花含雜率樣本的偏度與峰度均最大，而皮棉清理后棉花含雜率樣本的峰度和偏度均最小，更接近于標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布趨勢(shì)。長(zhǎng)江流域棉區(qū)2個(gè)樣本中，其偏度均接近于0，近似于對(duì)稱分布，但籽棉清理前棉花含雜率樣本峰度大于皮棉清理前棉花含雜率樣本的峰度，起尖頂程度明顯。從整體上看，黃河流域棉區(qū)樣本的分布形態(tài)好于長(zhǎng)江流域棉區(qū)樣本的分布形態(tài)?！?/p>