烤煙部位量化識別判定方法研究

牛玉德++高華鋒++薛林++王朝佐++解燕++朱啟發(fā)++任杰++王濤++徐秀紅

摘要：試驗(yàn)測量了不同煙區(qū)的不同品種、不同葉位煙葉主要外觀形態(tài)指標(biāo)，比較分析了各項(xiàng)指標(biāo)的穩(wěn)定性和可靠性，以期選擇適宜指標(biāo)識別判定煙葉部位。結(jié)果表明，部位標(biāo)度值的重現(xiàn)性、穩(wěn)定性都較好，波動性小，不同部位煙葉間差異顯著，而同一部位不同產(chǎn)地和不同品種煙葉間幾乎沒有差異，作為識別判定煙葉部位的量化指標(biāo)穩(wěn)定可靠；而葉片長度、寬度、長寬比等指標(biāo)變異系數(shù)大，波動大，穩(wěn)定性差，同一部位不同產(chǎn)地、不同品種間差異顯著，不能作為判斷煙葉部位的量化指標(biāo)。運(yùn)用部位標(biāo)度值法，對煙葉的部位進(jìn)行識別判定，將煙葉分為下部、中部和上部3個部位，快速準(zhǔn)確，科學(xué)易行。

關(guān)鍵詞：烤煙；部位；部位標(biāo)度值；識別判定

中圖分類號：TS44+2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）18-4749-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.18.030

烤煙是一種葉用經(jīng)濟(jì)作物，以收獲葉片為主要目的，同一煙株上著生部位不同的煙葉其質(zhì)量有著明顯的差別，各個葉位煙葉的質(zhì)量不僅決定了其在群體產(chǎn)量和產(chǎn)值中的份量，而且決定其在卷煙原料中的利用價值[1-6]。現(xiàn)在國內(nèi)42級國家烤煙分級標(biāo)準(zhǔn)是煙葉分級的依據(jù)，其先分組、后分級[7]。在實(shí)際應(yīng)用中，顏色分組相對比較容易，部位分組相對比較難，是煙葉分級的難點(diǎn)和關(guān)鍵[8-10]。目前，國內(nèi)外對部位判定主要采用眼觀、手摸、鼻聞等感官判斷方法，需要結(jié)合脈相、葉型、葉面、折疊方向、煙葉身份、顏色等因素綜合考慮，但烤煙在生長過程中受到生態(tài)條件、生產(chǎn)技術(shù)措施、品種等諸多因素影響，煙葉的部位特征表現(xiàn)又各不相同；并且煙葉的各種部位特征均采用了自然語言描述，如下部葉脈相較細(xì)、葉形較寬圓、厚度薄至稍薄、多檸檬黃色，上部葉脈相較粗、葉形較寬、厚度中等至厚、多橘黃紅棕色等。這種自然語言描述具有定性、不精確及外延模糊等特點(diǎn)，容易引起理解上的歧義，在實(shí)際中很難準(zhǔn)確把握[11-14]。由于對部位的描述判斷方法一直停留在感官定性的層面上，缺少能判定烤煙部位特征的一些簡易量化指標(biāo)，主要是憑借感官觀察的特征與積累的知識經(jīng)驗(yàn)對煙葉的部位進(jìn)行推理判斷，主觀隨意性很大，在客觀性、科學(xué)性、一致性等方面存在明顯不足，因此在國家分級標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行過程中造成很多問題和矛盾[15-17]。為此，課題組根據(jù)不同部位煙葉具有固有外觀形態(tài)特征的特點(diǎn)，對不同煙區(qū)的不同品種、不同部位煙葉形態(tài)特征進(jìn)行了采集分析，旨在探索采用量化的外觀特征指標(biāo)快速準(zhǔn)確識別判定煙葉部位的可行性，為生產(chǎn)上煙葉分級提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)分別在安徽皖南煙草科技園、臨沂市煙葉烘烤科技園和曲靖市煙草試驗(yàn)站進(jìn)行，參試烤煙為云煙97、云煙87、K326、NC55、NC297、NC102等6個品種，試驗(yàn)田地勢平坦， 土壤質(zhì)地為壤土，肥力中等，田間管理按照優(yōu)質(zhì)烤煙栽培生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行，試驗(yàn)材料生長發(fā)育正常，成熟良好。

1.2 試驗(yàn)方法

將6個品種下二棚、腰葉、上二棚和頂葉各3片鮮煙葉做好標(biāo)記，煙葉成熟后編竿掛置于密集烤房中，按標(biāo)準(zhǔn)烘烤工藝進(jìn)行烘烤，烤后煙葉回潮至水分16%～18%，再進(jìn)行葉片形狀特征提取。其中，葉片長度（L）是指葉片主脈柄端至葉尖頂端的距離（cm）；葉片寬度（W）是指葉面最寬處與主脈的垂直長度（cm）；長寬比（A）是指葉片長度與寬度的比值；葉基至葉片最寬處的長度（B）是指葉片主脈柄端至葉面最寬處的距離（cm）。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)應(yīng)用Microsoft Office Excel 2003程序進(jìn)行處理、制表，運(yùn)用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同煙區(qū)、不同品種、不同部位煙葉形態(tài)特征測定值

根據(jù)國家煙葉分級標(biāo)準(zhǔn)，煙葉形態(tài)特征是煙葉最為直觀的特征，是判斷部位和等級的重要依據(jù)。依據(jù)上述測定方法，對安徽省、山東省、云南省3地6個烤煙品種的烤后樣品進(jìn)行了分析，分別測定了葉片長度、寬度和葉基至葉片最寬處的長度等3個重要形態(tài)指標(biāo)值，并計算了長寬比，檢測數(shù)據(jù)結(jié)果見表1。

2.2 烤后煙葉4個形態(tài)指標(biāo)識別判定煙葉部位的可信度檢驗(yàn)

對3省6個品種不同部位煙葉的各4個形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行了極差和變異系數(shù)統(tǒng)計分析，結(jié)果見表2。在表2中極差和變異系數(shù)大的指標(biāo)說明在某一地區(qū)煙葉所測定的指標(biāo)波動較大，穩(wěn)定性較差；而極差和變異系數(shù)小的指標(biāo)說明在某一地區(qū)煙葉所測定的指標(biāo)波動較小，穩(wěn)定性較好。比較極差和變異系數(shù)可知，所有地區(qū)各指標(biāo)的極差和變異系數(shù)均處在較高水平，變異系數(shù)最低的為2.30%，最高的達(dá)到了15.09%，說明不同地區(qū)、不同品種、不同部位的煙葉測定指標(biāo)不穩(wěn)定、波動性大、重現(xiàn)性低，超過了試驗(yàn)誤差的控制范圍。進(jìn)一步的方差分析結(jié)果表明（表3），所有地區(qū)煙葉品種間、部位間各指標(biāo)的差異都達(dá)到了顯著水平，反映出依據(jù)葉片形態(tài)指標(biāo)L、W、A和B來判斷煙葉部位是不可靠的。

2.3 部位標(biāo)度值識別判定煙葉部位的可信度檢驗(yàn)

結(jié)合葉片長度和最寬處的位置，定義部位標(biāo)度值（K）：葉基至葉片最寬處的長度（B）÷葉片長度（L）的一半×100%，即：K=B/L/2×100%。根據(jù)公式經(jīng)計算則得表4。由K的定義和表4測定值可知，K值越小，表示其葉片最寬處的位置離葉基部越近，該葉片部位越偏下部；K值越大，表示其葉片最寬處的位置離葉尖部越近，該葉片部位越偏上部。

為了明確部位標(biāo)度值識別判定煙葉部位的可靠性，進(jìn)行了可信度檢驗(yàn)，結(jié)果見表5。從表5可以看出，所有地區(qū)的K值總體上的極差和變異系數(shù)均處在很低水平，說明不同地區(qū)、不同品種煙葉的測定指標(biāo)穩(wěn)定、波動性小、重現(xiàn)性高；K值的極差在0.09以內(nèi)，變異系數(shù)基本控制在3%以內(nèi)，都在試驗(yàn)誤差的控制范圍內(nèi)，結(jié)果可靠。因此，對不同地區(qū)、不同品種煙葉而言，K值的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性較好。

為進(jìn)一步檢驗(yàn)K值的穩(wěn)定性和可靠性，還進(jìn)行了方差分析，結(jié)果見表6。由表6可知，不同地區(qū)、不同品種間煙葉的K值差異不顯著，而煙葉部位間差異顯著。這說明不同地區(qū)和品種對煙葉部位標(biāo)度值（K）的影響很小，而不同部位間對煙葉部位標(biāo)度值的影響很大，說明依據(jù)K值來識別判定煙葉部位是可行的，也是可靠的。

2.4 部位標(biāo)度值識別判定煙葉部位的方法

根據(jù)煙葉部位標(biāo)度值的大小可以判定煙葉生長部位，如K≤0.9時，葉片生長部位為下部葉；0.91.0時，葉片生長部位為上部葉。

3 小結(jié)與討論

目前國內(nèi)外對煙葉部位的識別判定主要是采用感官評定方法，并且對各種部位又均采用了自然語言描述，這種部位判定方法具有定性化、經(jīng)驗(yàn)化的特點(diǎn)，受人為因素影響大，所以誤差大、穩(wěn)定性差，難以客觀、真實(shí)地反映出煙葉的質(zhì)量特征。為盡量避免各種人為因素對煙葉部位識別判定的干擾，計算機(jī)視覺處理、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬和模糊信息處理等[18-22]新技術(shù)被逐漸引入應(yīng)用到煙葉分級等領(lǐng)域里來，以期使煙葉分級技術(shù)由定性向定量、由經(jīng)驗(yàn)化向科學(xué)化發(fā)展，實(shí)踐中也取得了一些成果。但是這些研究成果不論是國外還是國內(nèi)的，基本上處于理論探索與試驗(yàn)研究階段，與實(shí)用化推廣應(yīng)用還有著很大距離。而且運(yùn)用這些方法會產(chǎn)生測量儀器較昂貴、測定過程復(fù)雜、評判結(jié)果可靠性一般等問題，這對于需要現(xiàn)場快速準(zhǔn)確識別煙葉部位的分級工作來說還不實(shí)用。

試驗(yàn)根據(jù)不同部位煙葉具有固有外觀形態(tài)特征的特點(diǎn)，對不同煙區(qū)的不同品種、不同部位煙葉形態(tài)特征進(jìn)行了采集分析，采用量化的外觀特征指標(biāo)，快速準(zhǔn)確判定了煙葉部位的量化識別可行性，旨在探討一種較為科學(xué)合理、準(zhǔn)確易行的煙葉部位識別判定方法。結(jié)果表明，用部位標(biāo)度值（K）法可以對煙葉的部位進(jìn)行快速準(zhǔn)確的識別判斷，是煙葉部位判定中一種切實(shí)可行的方法。應(yīng)用K值可以準(zhǔn)確地把煙葉的部位特征分離開，并把煙葉分為下部葉、中部葉和上部葉3個部位葉片。實(shí)際應(yīng)用K值識別判定煙葉部位時，用具非常簡單，僅需一把尺子即可實(shí)現(xiàn)對煙葉部位的現(xiàn)場快速量化識別判定，其實(shí)用性強(qiáng)、準(zhǔn)確率高，適合煙葉分級工作的實(shí)際需求，也可為煙葉自動化分級研究提供理論參考。

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