贺州烟区烤烟物理特性GIS模拟图构建

2017-03-26首安发胡亚杰梁永进

作物研究 2017年6期

苏赞，王闯，首安发，胡亚杰*，梁永进

（1广西中烟工业有限责任公司，南宁530001；2广西药用植物园，南宁530023；3广西壮族自治区烟草公司贺州市公司，贺州542800）

烟叶的物理特性是反映烟叶品质和加工性能的重要参数，主要包括叶片大小、叶片厚度、含梗率、吸湿性、填充性、叶质重（叶面密度）、机械强度等［1，2］，一直是烟叶质量评价的重要内容［3］，与卷烟配方设计、烟叶加工和贮存工艺有着极其密切的关系，直接影响烟叶品质和卷烟制造过程中的产品风格、成本及其他经济指标［4，5］。目前，关于烟叶物理特性评价的研究较多。张长云等［6］、徐文兵等［7］分别对湖南省桂阳县和毕节烟区的烟叶物理特性作了综合评价；过伟民等［8］研究了烤烟中部烟叶外观区域特征分布及其与外观品质和物理特性的关系；郭建华等［9］通过主成分分析和聚类分析对烟叶物理特性区域进行了归类，但运用GIS技术进行空间描述的则较少，只有田茂成等［10］运用GIS技术绘制了湘西州烟叶物理特性PPI空间分布图。贺州是广西的主产烟区，研究贺州烟区各乡镇的烟叶物理特性的范围分布，构建出GIS质量分区模拟图，对优质生态烟叶的生产指导具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 材料

贺州市位于广西东北部（111°05′～112°03′E，23°39′～25°09′N），地处湘、粤、桂3省（区）交界地，属亚热带季风气候，优越的生态条件适宜种植烤烟，是广西烤烟主产区之一［11］。贺州市主产烟县有3个，分别为富川县、钟山县、昭平县。选取2014～2016年贺州富川县9个乡镇、钟山县3个乡镇、昭平县3个乡镇，每个乡镇代表性采样点6个，等级C3F的烟叶样品共270个。

1.2 烟叶物理特性检测

按文献［12～14］的方法测定拉力、含梗率、平衡含水率、叶质重、厚度和填充值等6项物理特性指标。按照《中国烟草种植区划》的评分标准［15］，对物理特性指标赋值，各指标权重见表1。

表1 烤烟物理特性各指标权重

采用指数和法对烤烟物理特性进行综合评价：

式中：P为烤烟物理特性综合指数；Ci为第i个物理特性指标的量化分值；Pi为第i个物理特性指标的相对权重。

1.3 GIS构建

依托ArcGIS 10.0系统平台，在细网格数字地图上，根据各要素空间分布模型和有效空间插值方法，模拟贺州不同生态区烤烟物理质量要素的空间分布，构建GIS质量分区模拟图。其中空间插值方法是将点状数据变为区域化的空间趋势图的方法，其基础是地统计学，常用的空间插值方法有克里格插值法、反距离权重插值法、样条函数法和局部函数法。选择最优空间插值方法的依据是插值结果的均方根误差大小，根据均方根误差越小，插值精度越高的原则，选择最优的空间插值方法，分析烟叶物理特性数据，得到系列物理指标空间分布趋势图。

2 结果与分析

2.1 烟叶物理特性的GIS模拟图

2.1.1 拉力GIS模拟图

利用GIS数字化绘制出烤烟拉力区域分布规律，见图1。结果表明，本烟区拉力主要处于烤烟产区拉力的Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区、Ⅴ区。Ⅰ区拉力值小于2.00 N，拉力适宜或偏低，主要位于贺州东北部少数区域；Ⅱ区拉力值在2.01～2.28 N，拉力稍适宜，包含贺州东北部的大部分区域；Ⅲ区拉力值在2.29～2.72 N之间，拉力较适宜，主要位于贺州中部由北向南一带；Ⅳ区拉力值在2.72～3.15 N之间，拉力稍偏高，主要位于贺州地区南部和西部；Ⅴ区拉力值大于3.16 N，拉力偏高，主要位于贺州地区西南部。总体上，拉力呈现西高东低的分布趋势。优质烟叶的最适宜拉力在1.8～2.0 N之间，富川的石家、麦岭拉力基本适宜。

图1 贺州地区烤烟拉力（N）GIS分布图

2.1.2 含梗率GIS模拟图

由图2可知，本烟区烟叶含梗率主要处于烤烟产区含梗率的Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区、Ⅴ区。Ⅱ区含梗率值在22.1%～24.5%之间，比较适宜，主要为昭平西部的大部分区域，钟山县西部少数区域以及富川东北部的少数区域；Ⅲ区含梗率值在24.6% ～27.0%之间，偏高于适宜值，包含贺州地区的中部和北部；Ⅳ区含梗率值在27.1%～29.5%，含梗率较高，该区分布于贺州地区的南部。总体上，含梗率在贺州地区呈现西低东高的分布趋势。优质烟叶的最适宜含梗率为＜22%，富川的石家、城北含梗率适宜，昭平的樟木林和凤凰含梗率较高。

图2 贺州地区烟叶含梗率（%）GIS分布图

2.1.3 平衡含水率GIS模拟图

图3 贺州地区烤烟平衡含水率（%）GIS分布图

从图3可以看出，本烟区烟叶平衡含水率主要处于烤烟产区平衡含水率的Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区、Ⅴ区。Ⅰ区平衡含水率值低于16.4%，平衡含水率低，主要分布于贺州地区的东部一带；Ⅱ区平衡含水率值在16.5%～17.2%之间，平衡含水率适宜，主要包含富川的东部和钟山县的东部；Ⅲ区平衡含水率值在17.3%～17.9%之间，平衡含水率较适宜，主要位于贺州地区中部的从北向南一带；Ⅳ区平衡含水率值在18.0%～18.7%，平衡含水率稍适宜，主要分布在富川的西部，钟山县的西部以及昭平的中部位于该区。Ⅴ区平衡含水率值大于18.8%，平衡含水率较高，主要位于昭平的西部。平衡含水率在贺州地区呈现西高东低的分布趋势。优质烟叶的平衡含水率＞13.50%，贺州整个地区的烟叶含水率皆在适宜范围内。

2.1.4 叶质重GIS模拟图

由图4可知，本烟区烟叶叶质重主要处于烤烟产区叶质重的Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区、Ⅴ区。Ⅰ区叶质重值小于73.0 g／m2，叶质重偏低，贺州地区的最北部少数属于该区；Ⅱ区叶质重值在73.1～74.0 g／m2之间，叶质重稍低，主要位于富川的北部，包含富川的朝东和麦岭；Ⅲ区叶质重值在74.1～75.0 g／m2之间，叶质重稍适宜，主要分布在贺州大部分区域、钟山县的西部和昭平的西北部；Ⅳ区叶质重值在75.1～76.0 g／m2，叶质重适宜，包含贺州地区的中部和东部大部分区域；Ⅴ区叶质重大于76.1 g／m2，叶质重适宜，主要分布于贺州地区的最南部。叶质重在贺州地区的整体表现为：北低南高。优质烟叶下、中、上部位烟叶质重分别为60～70、70～80、80～90 g／m2，所以，整个贺州地区的叶质重较适宜。

图4 贺州地区烤烟叶质重（g／m2）GIS分布图

2.1.5 叶厚度GIS模拟图

从图5可以看出，本烟区烟叶厚度主要处于烤烟产区厚度的Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区、Ⅴ区。Ⅰ区烟叶厚度值小于0.104 mm，烟叶厚度适宜或稍适宜，钟山县的东部少数区域和昭平县西北部的大部分区域属于该区；Ⅱ区烟叶厚度值在0.105～0.125 mm之间，烟叶厚度稍适宜，包含富川的西北部和东部一带、昭平的东部和南部以及钟山县的大部分区域；Ⅲ区烟叶厚度值在0.126～0.146 mm之间，烟叶厚度稍适宜或稍厚，主要分布在富川的中部和钟山县的西部少数区域；Ⅳ区烟叶厚度值在0.147～0.167 mm之间，烟叶厚度稍厚，主要位于富川的西南部和钟山县的西部少数地区。优质烟叶最适宜的叶厚在90～95μm，贺州整个地区烟叶叶厚稍高出最适宜范围。

图5 贺州地区烟叶厚度（mm）GIS分布图

2.1.6 填充值GIS模拟图

由图6可知，本烟区烤烟填充值主要处于烤烟产区填充值的Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区、Ⅴ区。Ⅱ区填充值在2.9～3.05 cm3／g之间，填充值偏低，包含富川的东部和钟山县的东部少数地区；Ⅲ区填充值在3.06～3.22 cm3／g之间，填充值稍偏低，包含富川的中部、钟山县东部和中部以及昭平的东部少数区域；Ⅳ区填充值在3.23～3.38 cm3／g之间，填充值稍适宜，主要位于富川和钟山县的西部以及昭平的中部区域；Ⅴ区填充值大于3.39 cm3／g，填充值较适宜，昭平的西部和中部大部分区域属于该区。填充值在贺州地区呈现西南高，东北低的趋势。优质烟叶最适宜的填充值在＞4.0 cm3／g，贺州整个地区以昭平烟叶的填充值最高。

图6 贺州地区烤烟填充值（cm3／g）的GIS分布图

2.2 物理特性综合评价GIS模拟图

图7 贺州地区烤烟物理特性总评价的GIS分布图

在对烤烟物理特性综合评价的基础上，利用GIS数字化绘制出烤烟物理特性综合评价区域分布规律，如图7。结果表明，本烟区物理特性综合评价主要处于烤烟产区物理特性综合评价的Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区、Ⅳ区、Ⅴ区。物理特性综合评价呈现西南低，东北高的趋势，贺州整个地区的烟叶以富川县的石家、麦岭地区的物理特性最好。

3 结论与讨论

本研究结果表明，烤烟物理特性各指标在贺州地区各乡镇呈现不同的变化趋势。拉力呈现西高东低分布趋势，富川的石家、麦岭拉力基本适宜；含梗率呈现西低东高的分布趋势，富川的石家、城北含梗率适宜；贺州整个地区的烟叶平衡含水率皆在适宜范围内；叶质重呈现北低南高分布趋势，整个贺州地区的叶质重皆在优质烟适宜范围；钟山县的东部少数区域和昭平县西北部的大部分区域烟叶厚度适宜或稍适宜，其余地区稍高出最适宜范围；填充值呈现西南高、东北低的趋势，昭平地区的填充值最高，但整个贺州地区的烟叶填充值偏低于适宜范围。

物理特性作为烟叶质量综合评价中的部分内容，其对烟叶质量的影响十分复杂，不同卷烟工业企业评价标准随着品牌、时间等因素变化而变化。近几年来，烟草科技工作者通过大量研究，摒弃对物理特性单个性状指标逐一评价，采用指数权重对物理特性进行综合评价。本研究表明，贺州烟区烤烟物理特性综合评价呈现西南低、东北高的趋势，富川县的石家、麦岭的烟叶物理特性最好。通过对贺州烟区物理特性综合评价并构建GIS模拟图，不但可以指导贺州烟区烤烟生产，而且为卷烟工业企业全面了解贺州烤烟质量提供了数据支撑。

参考文献：

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［11］韦建玉.广西烤烟生产实用技术［M］.广西：广西科学技术出版社，2013.8.