賀州煙區烤煙物理特性GIS模擬圖構建

蘇 贊，王 闖，首安發，胡亞杰*，梁永進

（1廣西中煙工業有限責任公司，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和加工性能的重要參數，主要包括葉片大小、葉片厚度、含梗率、吸濕性、填充性、葉質重（葉面密度）、機械強度等［1，2］，一直是煙葉質量評價的重要內容［3］，與卷煙配方設計、煙葉加工和貯存工藝有著極其密切的關系，直接影響煙葉品質和卷煙制造過程中的產品風格、成本及其他經濟指標［4，5］。目前，關于煙葉物理特性評價的研究較多。張長云等［6］、徐文兵等［7］分別對湖南省桂陽縣和畢節煙區的煙葉物理特性作了綜合評價；過偉民等［8］研究了烤煙中部煙葉外觀區域特征分布及其與外觀品質和物理特性的關系；郭建華等［9］通過主成分分析和聚類分析對煙葉物理特性區域進行了歸類，但運用GIS技術進行空間描述的則較少，只有田茂成等［10］運用GIS技術繪制了湘西州煙葉物理特性PPI空間分布圖。賀州是廣西的主產煙區，研究賀州煙區各鄉鎮的煙葉物理特性的范圍分布，構建出GIS質量分區模擬圖，對優質生態煙葉的生產指導具有重要意義。

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省（區）交界地，屬亞熱帶季風氣候，優越的生態條件適宜種植烤煙，是廣西烤煙主產區之一［11］。賀州市主產煙縣有3個，分別為富川縣、鐘山縣、昭平縣。選取2014～2016年賀州富川縣9個鄉鎮、鐘山縣3個鄉鎮、昭平縣3個鄉鎮，每個鄉鎮代表性采樣點6個，等級C3F的煙葉樣品共270個。

1.2 煙葉物理特性檢測

按文獻［12～14］的方法測定拉力、含梗率、平衡含水率、葉質重、厚度和填充值等6項物理特性指標。按照《中國煙草種植區劃》的評分標準［15］，對物理特性指標賦值，各指標權重見表1。

表1 烤煙物理特性各指標權重

采用指數和法對烤煙物理特性進行綜合評價：

式中：P為烤煙物理特性綜合指數；Ci為第i個物理特性指標的量化分值；Pi為第i個物理特性指標的相對權重。

1.3 GIS構建

依托ArcGIS 10.0系統平臺，在細網格數字地圖上，根據各要素空間分布模型和有效空間插值方法，模擬賀州不同生態區烤煙物理質量要素的空間分布，構建GIS質量分區模擬圖。其中空間插值方法是將點狀數據變為區域化的空間趨勢圖的方法，其基礎是地統計學，常用的空間插值方法有克里格插值法、反距離權重插值法、樣條函數法和局部函數法。選擇最優空間插值方法的依據是插值結果的均方根誤差大小，根據均方根誤差越小，插值精度越高的原則，選擇最優的空間插值方法，分析煙葉物理特性數據，得到系列物理指標空間分布趨勢圖。

2 結果與分析

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數字化繪制出烤煙拉力區域分布規律，見圖1。結果表明，本煙區拉力主要處于烤煙產區拉力的Ⅰ區、Ⅱ區、Ⅲ區、Ⅳ區、Ⅴ區。Ⅰ區拉力值小于2.00 N，拉力適宜或偏低，主要位于賀州東北部少數區域；Ⅱ區拉力值在2.01～2.28 N，拉力稍適宜，包含賀州東北部的大部分區域；Ⅲ區拉力值在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區拉力值在2.72～3.15 N之間，拉力稍偏高，主要位于賀州地區南部和西部；Ⅴ區拉力值大于3.16 N，拉力偏高，主要位于賀州地區西南部。總體上，拉力呈現西高東低的分布趨勢。優質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，本煙區煙葉含梗率主要處于烤煙產區含梗率的Ⅱ區、Ⅲ區、Ⅳ區、Ⅴ區。Ⅱ區含梗率值在22.1%～24.5%之間，比較適宜，主要為昭平西部的大部分區域，鐘山縣西部少數區域以及富川東北部的少數區域；Ⅲ區含梗率值在24.6% ～27.0%之間，偏高于適宜值，包含賀州地區的中部和北部；Ⅳ區含梗率值在27.1%～29.5%，含梗率較高，該區分布于賀州地區的南部。總體上，含梗率在賀州地區呈現西低東高的分布趨勢。優質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 賀州地區烤煙平衡含水率（%）GIS分布圖

從圖3可以看出，本煙區煙葉平衡含水率主要處于烤煙產區平衡含水率的Ⅰ區、Ⅱ區、Ⅲ區、Ⅳ區、Ⅴ區。Ⅰ區平衡含水率值低于16.4%，平衡含水率低，主要分布于賀州地區的東部一帶；Ⅱ區平衡含水率值在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，主要位于賀州地區中部的從北向南一帶；Ⅳ區平衡含水率值在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。Ⅴ區平衡含水率值大于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呈現西高東低的分布趨勢。優質煙葉的平衡含水率＞13.50%，賀州整個地區的煙葉含水率皆在適宜范圍內。

2.1.4 葉質重GIS模擬圖

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

圖4 賀州地區烤煙葉質重（g／m2）GIS分布圖

2.1.5 葉厚度GIS模擬圖

從圖5可以看出，本煙區煙葉厚度主要處于烤煙產區厚度的Ⅰ區、Ⅱ區、Ⅲ區、Ⅳ區、Ⅴ區。Ⅰ區煙葉厚度值小于0.104 mm，煙葉厚度適宜或稍適宜，鐘山縣的東部少數區域和昭平縣西北部的大部分區域屬于該區；Ⅱ區煙葉厚度值在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域；Ⅲ區煙葉厚度值在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區域；Ⅳ區煙葉厚度值在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地區。優質煙葉最適宜的葉厚在90～95μm，賀州整個地區煙葉葉厚稍高出最適宜范圍。

圖5 賀州地區煙葉厚度（mm）GIS分布圖

2.1.6 填充值GIS模擬圖

由圖6可知，本煙區烤煙填充值主要處于烤煙產區填充值的Ⅱ區、Ⅲ區、Ⅳ區、Ⅴ區。Ⅱ區填充值在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地區；Ⅲ區填充值在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區域；Ⅳ區填充值在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域；Ⅴ區填充值大于3.39 cm3／g，填充值較適宜，昭平的西部和中部大部分區域屬于該區。填充值在賀州地區呈現西南高，東北低的趨勢。優質煙葉最適宜的填充值在＞4.0 cm3／g，賀州整個地區以昭平煙葉的填充值最高。

圖6 賀州地區烤煙填充值（cm3／g）的GIS分布圖

2.2 物理特性綜合評價GIS模擬圖

圖7 賀州地區烤煙物理特性總評價的GIS分布圖

在對烤煙物理特性綜合評價的基礎上，利用GIS數字化繪制出烤煙物理特性綜合評價區域分布規律，如圖7。結果表明，本煙區物理特性綜合評價主要處于烤煙產區物理特性綜合評價的Ⅰ區、Ⅱ區、Ⅲ區、Ⅳ區、Ⅴ區。物理特性綜合評價呈現西南低，東北高的趨勢，賀州整個地區的煙葉以富川縣的石家、麥嶺地區的物理特性最好。

3 結論與討論

本研究結果表明，烤煙物理特性各指標在賀州地區各鄉鎮呈現不同的變化趨勢。拉力呈現西高東低分布趨勢，富川的石家、麥嶺拉力基本適宜；含梗率呈現西低東高的分布趨勢，富川的石家、城北含梗率適宜；賀州整個地區的煙葉平衡含水率皆在適宜范圍內；葉質重呈現北低南高分布趨勢，整個賀州地區的葉質重皆在優質煙適宜范圍；鐘山縣的東部少數區域和昭平縣西北部的大部分區域煙葉厚度適宜或稍適宜，其余地區稍高出最適宜范圍；填充值呈現西南高、東北低的趨勢，昭平地區的填充值最高，但整個賀州地區的煙葉填充值偏低于適宜范圍。

物理特性作為煙葉質量綜合評價中的部分內容，其對煙葉質量的影響十分復雜，不同卷煙工業企業評價標準隨著品牌、時間等因素變化而變化。近幾年來，煙草科技工作者通過大量研究，摒棄對物理特性單個性狀指標逐一評價，采用指數權重對物理特性進行綜合評價。本研究表明，賀州煙區烤煙物理特性綜合評價呈現西南低、東北高的趨勢，富川縣的石家、麥嶺的煙葉物理特性最好。通過對賀州煙區物理特性綜合評價并構建GIS模擬圖，不但可以指導賀州煙區烤煙生產，而且為卷煙工業企業全面了解賀州烤煙質量提供了數據支撐。

參考文獻：

［1］ 閻克玉，趙銘欽.煙草原料學［M］.北京：科學出版社，2008.246－254，387.

［2］ 楊虹琦，周冀衡，李永平，等.云南不同產區主栽烤煙品種煙葉物理特性的分析［J］.中國煙草學報，2008，14（6）：30－36.

［3］ 王玉軍，謝勝利，邢淑華，等.烤煙葉片厚度與主要化學組成相關性研究［J］.中國煙草科學，1997（1）：11－14.

［4］ 閻克玉，袁志永，吳殿信，等.烤煙質量評價指標體系研究［J］.鄭州輕工業學院學報（自然科學版），2001，16（4）：57－61.

［5］ 尹啟生，陳江華，王信民，等.2002年度全國煙葉質量評價分析［J］.中國煙草學報，2003（增刊）：59－70.

［6］ 張長云，袁有波，陳 雪.畢節地區煙葉主要物理特性分析［J］.安徽農業科學，2007，35（25）：7875－7877.

［7］ 徐文兵，盧健，鄧小華，等.湖南省桂陽縣煙葉物理特性分析與綜合評價［J］.作物研究，2015，29（6）：626－629.

［8］ 過偉民，蔡憲杰，王信民，等.烤煙中部煙葉外觀區域特征分布及其與外觀品質和物理特性的關系［J］.煙草科技，2016，49（12）：21－27.

［9］ 郭建華，宋紀真，王廣山，等.基于主成分分析和聚類分析的煙葉物理特性區域歸類［J］.煙草科技，2014，47（8）：14－17.

［10］田茂成，鄧小華，陸中山，等.基于灰色效果測度和主成分分析的湘西州煙葉物理特性綜合評價［J］.核農學報，2017，31（1）：187－193.

［11］韋建玉.廣西烤煙生產實用技術［M］.廣西：廣西科學技術出版社，2013.8.

［12］鄧小華，陳冬林，周冀衡，等.湖南烤煙物理性狀比較及聚類評價［J］.中國煙草科學，2009，30（3）：63－68，72.

［13］鄧小華，陳冬林，周冀衡，等.烤煙物理性狀與焦油量的相關、通徑及回歸分析［J］.煙草科技，2009，42（7）：53－56.

［14］彭新輝，鄧小華，易建華，等.氣候和土壤及其互作對煙葉物理性狀的影響［J］.煙草科技，2010，43（2）：48－54.

［15］王彥亭，謝劍平，李志宏.中國煙草種植區劃［M］.北京：科學出版社，2010.4－5.