賀州煙區(qū)烤煙物理特性GIS模擬圖構(gòu)建

蘇 贊，王 闖，首安發(fā)，胡亞杰*，梁永進(jìn)

（1廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，南寧530001；2廣西藥用植物園，南寧530023；3廣西壯族自治區(qū)煙草公司賀州市公司，賀州542800）

煙葉的物理特性是反映煙葉品質(zhì)和加工性能的重要參數(shù)，主要包括葉片大小、葉片厚度、含梗率、吸濕性、填充性、葉質(zhì)重（葉面密度）、機(jī)械強(qiáng)度等［1，2］，一直是煙葉質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容［3］，與卷煙配方設(shè)計(jì)、煙葉加工和貯存工藝有著極其密切的關(guān)系，直接影響煙葉品質(zhì)和卷煙制造過(guò)程中的產(chǎn)品風(fēng)格、成本及其他經(jīng)濟(jì)指標(biāo)［4，5］。目前，關(guān)于煙葉物理特性評(píng)價(jià)的研究較多。張長(zhǎng)云等［6］、徐文兵等［7］分別對(duì)湖南省桂陽(yáng)縣和畢節(jié)煙區(qū)的煙葉物理特性作了綜合評(píng)價(jià)；過(guò)偉民等［8］研究了烤煙中部煙葉外觀區(qū)域特征分布及其與外觀品質(zhì)和物理特性的關(guān)系；郭建華等［9］通過(guò)主成分分析和聚類分析對(duì)煙葉物理特性區(qū)域進(jìn)行了歸類，但運(yùn)用GIS技術(shù)進(jìn)行空間描述的則較少，只有田茂成等［10］運(yùn)用GIS技術(shù)繪制了湘西州煙葉物理特性PPI空間分布圖。賀州是廣西的主產(chǎn)煙區(qū)，研究賀州煙區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的煙葉物理特性的范圍分布，構(gòu)建出GIS質(zhì)量分區(qū)模擬圖，對(duì)優(yōu)質(zhì)生態(tài)煙葉的生產(chǎn)指導(dǎo)具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料

賀州市位于廣西東北部（111°05′～112°03′E，23°39′～25°09′N），地處湘、粵、桂3?。▍^(qū)）交界地，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，優(yōu)越的生態(tài)條件適宜種植烤煙，是廣西烤煙主產(chǎn)區(qū)之一［11］。賀州市主產(chǎn)煙縣有3個(gè)，分別為富川縣、鐘山縣、昭平縣。選取2014～2016年賀州富川縣9個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、鐘山縣3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、昭平縣3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)代表性采樣點(diǎn)6個(gè)，等級(jí)C3F的煙葉樣品共270個(gè)。

1.2 煙葉物理特性檢測(cè)

按文獻(xiàn)［12～14］的方法測(cè)定拉力、含梗率、平衡含水率、葉質(zhì)重、厚度和填充值等6項(xiàng)物理特性指標(biāo)。按照《中國(guó)煙草種植區(qū)劃》的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)［15］，對(duì)物理特性指標(biāo)賦值，各指標(biāo)權(quán)重見(jiàn)表1。

表1 烤煙物理特性各指標(biāo)權(quán)重

采用指數(shù)和法對(duì)烤煙物理特性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)：

式中：P為烤煙物理特性綜合指數(shù)；Ci為第i個(gè)物理特性指標(biāo)的量化分值；Pi為第i個(gè)物理特性指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重。

1.3 GIS構(gòu)建

依托ArcGIS 10.0系統(tǒng)平臺(tái)，在細(xì)網(wǎng)格數(shù)字地圖上，根據(jù)各要素空間分布模型和有效空間插值方法，模擬賀州不同生態(tài)區(qū)烤煙物理質(zhì)量要素的空間分布，構(gòu)建GIS質(zhì)量分區(qū)模擬圖。其中空間插值方法是將點(diǎn)狀數(shù)據(jù)變?yōu)閰^(qū)域化的空間趨勢(shì)圖的方法，其基礎(chǔ)是地統(tǒng)計(jì)學(xué)，常用的空間插值方法有克里格插值法、反距離權(quán)重插值法、樣條函數(shù)法和局部函數(shù)法。選擇最優(yōu)空間插值方法的依據(jù)是插值結(jié)果的均方根誤差大小，根據(jù)均方根誤差越小，插值精度越高的原則，選擇最優(yōu)的空間插值方法，分析煙葉物理特性數(shù)據(jù)，得到系列物理指標(biāo)空間分布趨勢(shì)圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 煙葉物理特性的GIS模擬圖

2.1.1 拉力GIS模擬圖

利用GIS數(shù)字化繪制出烤煙拉力區(qū)域分布規(guī)律，見(jiàn)圖1。結(jié)果表明，本煙區(qū)拉力主要處于烤煙產(chǎn)區(qū)拉力的Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)、Ⅳ區(qū)、Ⅴ區(qū)。Ⅰ區(qū)拉力值小于2.00 N，拉力適宜或偏低，主要位于賀州東北部少數(shù)區(qū)域；Ⅱ區(qū)拉力值在2.01～2.28 N，拉力稍適宜，包含賀州東北部的大部分區(qū)域；Ⅲ區(qū)拉力值在2.29～2.72 N之間，拉力較適宜，主要位于賀州中部由北向南一帶；Ⅳ區(qū)拉力值在2.72～3.15 N之間，拉力稍偏高，主要位于賀州地區(qū)南部和西部；Ⅴ區(qū)拉力值大于3.16 N，拉力偏高，主要位于賀州地區(qū)西南部?？傮w上，拉力呈現(xiàn)西高東低的分布趨勢(shì)。優(yōu)質(zhì)煙葉的最適宜拉力在1.8～2.0 N之間，富川的石家、麥嶺拉力基本適宜。

圖1 賀州地區(qū)烤煙拉力（N）GIS分布圖

2.1.2 含梗率GIS模擬圖

由圖2可知，本煙區(qū)煙葉含梗率主要處于烤煙產(chǎn)區(qū)含梗率的Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)、Ⅳ區(qū)、Ⅴ區(qū)。Ⅱ區(qū)含梗率值在22.1%～24.5%之間，比較適宜，主要為昭平西部的大部分區(qū)域，鐘山縣西部少數(shù)區(qū)域以及富川東北部的少數(shù)區(qū)域；Ⅲ區(qū)含梗率值在24.6% ～27.0%之間，偏高于適宜值，包含賀州地區(qū)的中部和北部；Ⅳ區(qū)含梗率值在27.1%～29.5%，含梗率較高，該區(qū)分布于賀州地區(qū)的南部?？傮w上，含梗率在賀州地區(qū)呈現(xiàn)西低東高的分布趨勢(shì)。優(yōu)質(zhì)煙葉的最適宜含梗率為＜22%，富川的石家、城北含梗率適宜，昭平的樟木林和鳳凰含梗率較高。

圖2 賀州地區(qū)煙葉含梗率（%）GIS分布圖

2.1.3 平衡含水率GIS模擬圖

圖3 賀州地區(qū)烤煙平衡含水率（%）GIS分布圖

從圖3可以看出，本煙區(qū)煙葉平衡含水率主要處于烤煙產(chǎn)區(qū)平衡含水率的Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)、Ⅳ區(qū)、Ⅴ區(qū)。Ⅰ區(qū)平衡含水率值低于16.4%，平衡含水率低，主要分布于賀州地區(qū)的東部一帶；Ⅱ區(qū)平衡含水率值在16.5%～17.2%之間，平衡含水率適宜，主要包含富川的東部和鐘山縣的東部；Ⅲ區(qū)平衡含水率值在17.3%～17.9%之間，平衡含水率較適宜，主要位于賀州地區(qū)中部的從北向南一帶；Ⅳ區(qū)平衡含水率值在18.0%～18.7%，平衡含水率稍適宜，主要分布在富川的西部，鐘山縣的西部以及昭平的中部位于該區(qū)。Ⅴ區(qū)平衡含水率值大于18.8%，平衡含水率較高，主要位于昭平的西部。平衡含水率在賀州地區(qū)呈現(xiàn)西高東低的分布趨勢(shì)。優(yōu)質(zhì)煙葉的平衡含水率＞13.50%，賀州整個(gè)地區(qū)的煙葉含水率皆在適宜范圍內(nèi)。

2.1.4 葉質(zhì)重GIS模擬圖

由圖4可知，本煙區(qū)煙葉葉質(zhì)重主要處于烤煙產(chǎn)區(qū)葉質(zhì)重的Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)、Ⅳ區(qū)、Ⅴ區(qū)。Ⅰ區(qū)葉質(zhì)重值小于73.0 g／m2，葉質(zhì)重偏低，賀州地區(qū)的最北部少數(shù)屬于該區(qū)；Ⅱ區(qū)葉質(zhì)重值在73.1～74.0 g／m2之間，葉質(zhì)重稍低，主要位于富川的北部，包含富川的朝東和麥嶺；Ⅲ區(qū)葉質(zhì)重值在74.1～75.0 g／m2之間，葉質(zhì)重稍適宜，主要分布在賀州大部分區(qū)域、鐘山縣的西部和昭平的西北部；Ⅳ區(qū)葉質(zhì)重值在75.1～76.0 g／m2，葉質(zhì)重適宜，包含賀州地區(qū)的中部和東部大部分區(qū)域；Ⅴ區(qū)葉質(zhì)重大于76.1 g／m2，葉質(zhì)重適宜，主要分布于賀州地區(qū)的最南部。葉質(zhì)重在賀州地區(qū)的整體表現(xiàn)為：北低南高。優(yōu)質(zhì)煙葉下、中、上部位煙葉質(zhì)重分別為60～70、70～80、80～90 g／m2，所以，整個(gè)賀州地區(qū)的葉質(zhì)重較適宜。

圖4 賀州地區(qū)烤煙葉質(zhì)重（g／m2）GIS分布圖

2.1.5 葉厚度GIS模擬圖

從圖5可以看出，本煙區(qū)煙葉厚度主要處于烤煙產(chǎn)區(qū)厚度的Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)、Ⅳ區(qū)、Ⅴ區(qū)。Ⅰ區(qū)煙葉厚度值小于0.104 mm，煙葉厚度適宜或稍適宜，鐘山縣的東部少數(shù)區(qū)域和昭平縣西北部的大部分區(qū)域?qū)儆谠搮^(qū)；Ⅱ區(qū)煙葉厚度值在0.105～0.125 mm之間，煙葉厚度稍適宜，包含富川的西北部和東部一帶、昭平的東部和南部以及鐘山縣的大部分區(qū)域；Ⅲ區(qū)煙葉厚度值在0.126～0.146 mm之間，煙葉厚度稍適宜或稍厚，主要分布在富川的中部和鐘山縣的西部少數(shù)區(qū)域；Ⅳ區(qū)煙葉厚度值在0.147～0.167 mm之間，煙葉厚度稍厚，主要位于富川的西南部和鐘山縣的西部少數(shù)地區(qū)。優(yōu)質(zhì)煙葉最適宜的葉厚在90～95μm，賀州整個(gè)地區(qū)煙葉葉厚稍高出最適宜范圍。

圖5 賀州地區(qū)煙葉厚度（mm）GIS分布圖

2.1.6 填充值GIS模擬圖

由圖6可知，本煙區(qū)烤煙填充值主要處于烤煙產(chǎn)區(qū)填充值的Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)、Ⅳ區(qū)、Ⅴ區(qū)。Ⅱ區(qū)填充值在2.9～3.05 cm3／g之間，填充值偏低，包含富川的東部和鐘山縣的東部少數(shù)地區(qū)；Ⅲ區(qū)填充值在3.06～3.22 cm3／g之間，填充值稍偏低，包含富川的中部、鐘山縣東部和中部以及昭平的東部少數(shù)區(qū)域；Ⅳ區(qū)填充值在3.23～3.38 cm3／g之間，填充值稍適宜，主要位于富川和鐘山縣的西部以及昭平的中部區(qū)域；Ⅴ區(qū)填充值大于3.39 cm3／g，填充值較適宜，昭平的西部和中部大部分區(qū)域?qū)儆谠搮^(qū)。填充值在賀州地區(qū)呈現(xiàn)西南高，東北低的趨勢(shì)。優(yōu)質(zhì)煙葉最適宜的填充值在＞4.0 cm3／g，賀州整個(gè)地區(qū)以昭平煙葉的填充值最高。

圖6 賀州地區(qū)烤煙填充值（cm3／g）的GIS分布圖

2.2 物理特性綜合評(píng)價(jià)GIS模擬圖

圖7 賀州地區(qū)烤煙物理特性總評(píng)價(jià)的GIS分布圖

在對(duì)烤煙物理特性綜合評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，利用GIS數(shù)字化繪制出烤煙物理特性綜合評(píng)價(jià)區(qū)域分布規(guī)律，如圖7。結(jié)果表明，本煙區(qū)物理特性綜合評(píng)價(jià)主要處于烤煙產(chǎn)區(qū)物理特性綜合評(píng)價(jià)的Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)、Ⅳ區(qū)、Ⅴ區(qū)。物理特性綜合評(píng)價(jià)呈現(xiàn)西南低，東北高的趨勢(shì)，賀州整個(gè)地區(qū)的煙葉以富川縣的石家、麥嶺地區(qū)的物理特性最好。

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，烤煙物理特性各指標(biāo)在賀州地區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)呈現(xiàn)不同的變化趨勢(shì)。拉力呈現(xiàn)西高東低分布趨勢(shì)，富川的石家、麥嶺拉力基本適宜；含梗率呈現(xiàn)西低東高的分布趨勢(shì)，富川的石家、城北含梗率適宜；賀州整個(gè)地區(qū)的煙葉平衡含水率皆在適宜范圍內(nèi)；葉質(zhì)重呈現(xiàn)北低南高分布趨勢(shì)，整個(gè)賀州地區(qū)的葉質(zhì)重皆在優(yōu)質(zhì)煙適宜范圍；鐘山縣的東部少數(shù)區(qū)域和昭平縣西北部的大部分區(qū)域煙葉厚度適宜或稍適宜，其余地區(qū)稍高出最適宜范圍；填充值呈現(xiàn)西南高、東北低的趨勢(shì)，昭平地區(qū)的填充值最高，但整個(gè)賀州地區(qū)的煙葉填充值偏低于適宜范圍。

物理特性作為煙葉質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)中的部分內(nèi)容，其對(duì)煙葉質(zhì)量的影響十分復(fù)雜，不同卷煙工業(yè)企業(yè)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)隨著品牌、時(shí)間等因素變化而變化。近幾年來(lái)，煙草科技工作者通過(guò)大量研究，摒棄對(duì)物理特性單個(gè)性狀指標(biāo)逐一評(píng)價(jià)，采用指數(shù)權(quán)重對(duì)物理特性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。本研究表明，賀州煙區(qū)烤煙物理特性綜合評(píng)價(jià)呈現(xiàn)西南低、東北高的趨勢(shì)，富川縣的石家、麥嶺的煙葉物理特性最好。通過(guò)對(duì)賀州煙區(qū)物理特性綜合評(píng)價(jià)并構(gòu)建GIS模擬圖，不但可以指導(dǎo)賀州煙區(qū)烤煙生產(chǎn)，而且為卷煙工業(yè)企業(yè)全面了解賀州烤煙質(zhì)量提供了數(shù)據(jù)支撐。

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