楊明峰，詹 良，魏春陽，李 鋒，王信民

（1.山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，青島 266101；2.中國煙葉公司，北京 100055；3.中國煙草總公司鄭州煙草研究院，鄭州 450001）

由于我國各煙草主產(chǎn)區(qū)氣候、土壤等自然條件不同，以及品種、栽培、調(diào)制技術(shù)等因素的影響，各主產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)的煙葉外觀質(zhì)量各具特點(diǎn)，科學(xué)、準(zhǔn)確地評價(jià)不同主產(chǎn)煙區(qū)典型生態(tài)點(diǎn)的煙葉外觀質(zhì)量，是全國煙葉品質(zhì)分析評價(jià)的重要內(nèi)容之一。依據(jù)烤煙外觀質(zhì)量評價(jià)結(jié)果，一方面指導(dǎo)煙葉生產(chǎn)技術(shù)措施的改進(jìn)，另一方面為卷煙工業(yè)企業(yè)的煙葉使用提供參考依據(jù)。鄧小華等[1]研究表明，湖南產(chǎn)區(qū)不同生態(tài)區(qū)域煙葉外觀質(zhì)量分值是湘南煙區(qū)＜湘中煙區(qū)＜湘西北煙區(qū)，不同等級、不同生態(tài)區(qū)域煙葉外觀質(zhì)量類型差異明顯。厲福強(qiáng)等[2]分析了貴州湄潭煙葉的外觀質(zhì)量因素特征及相關(guān)性和年度穩(wěn)定性。馬瑩等[3]對黔西南州煙葉外觀質(zhì)量進(jìn)行了分析。張國等[4]運(yùn)用因子分析法對湖南代表煙區(qū)煙葉外觀質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行了分析，胡建軍等[5]應(yīng)用兩階段聚類法對云南省大理州的部分中部煙葉外觀質(zhì)量進(jìn)行聚類分析，并應(yīng)用多元方差分析對聚類效果進(jìn)行了檢驗(yàn)。然而，不同煙草種植區(qū)煙葉的外觀質(zhì)量區(qū)域分類未見報(bào)道。本研究運(yùn)用K－Means Cluster（快速聚類法）聚類方法分析各煙草種植區(qū)烤煙外觀質(zhì)量區(qū)域特征及區(qū)域分布，為卷煙工業(yè)企業(yè)合理利用不同產(chǎn)區(qū)煙葉原料提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料

根據(jù)全國烤煙主產(chǎn)區(qū)生態(tài)特點(diǎn)，采集了云南、貴州、四川、福建等18個(gè)省112個(gè)典型生態(tài)點(diǎn)的2009年初烤C3F等級煙葉樣品，共112個(gè)。每個(gè)樣品取樣量不少于3 kg，品種為該典型生態(tài)點(diǎn)種植面積最大的主栽品種。文中對各煙草種植區(qū)不同生態(tài)點(diǎn)分別用代號表示。

1.2 方法

1.2.1 烤煙外觀質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建及煙草種植區(qū)的劃分 烤煙外觀質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)體系的指標(biāo)篩選、指標(biāo)量化方法、鑒定方法、指標(biāo)權(quán)重確定以及煙草種植區(qū)的劃分參照中國煙草種植區(qū)劃研究成果[6]。

1.2.2 聚類分析 采用了 K-Means Cluster[7-8]聚類方法，先給定劃分的數(shù)目 k，劃分時(shí)首先創(chuàng)建一個(gè)初始劃分，然后采用一種迭代的重定位技術(shù)，嘗試通過對象在劃分間的移動(dòng)來改進(jìn)劃分，逐步調(diào)整，得到最終分類。劃分結(jié)果必須同時(shí)滿足以下2個(gè)要求：（1）每個(gè)組至少包括1個(gè)對象；（2）每個(gè)對象必須屬于且只屬于1個(gè)組。

依據(jù)生態(tài)相似優(yōu)先的原則，將我國煙草種植區(qū)分為北方煙草種植區(qū)、黃淮煙草種植區(qū)、長江中上游煙草種植區(qū)、東南煙草種植區(qū)和西南煙草種植區(qū)，然后再依據(jù)烤煙外觀質(zhì)量特征（顏色、成熟度、葉片結(jié)構(gòu)、身份、油分和色度等6個(gè)指標(biāo)）的相似性，運(yùn)用K-Means Cluster聚類方法分析各煙草種植區(qū)烤煙外觀質(zhì)量區(qū)域特征及區(qū)域分布。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理方法 數(shù)據(jù)處理及分析在 Excel 2003、SPSS 11.0等[9]軟件的支持下進(jìn)行。

2 結(jié) 果

2.1 5大種植區(qū)中部烤煙外觀質(zhì)量分類及區(qū)域分布

2.1.1 北方煙草種植區(qū) 從烤煙外觀質(zhì)量各類對應(yīng)顏色、成熟度、葉片結(jié)構(gòu)、身份、油分和色度指標(biāo)的分值來看（表1、2，圖 1），北方煙草種植區(qū)中部烤煙外觀質(zhì)量可分為3類?？偟膩砜矗?類各指標(biāo)是最優(yōu)的，第1類次之，第2類一般。第3類烤煙外觀顏色純正，成熟度好，葉片結(jié)構(gòu)疏松、富有彈性，身份適中、內(nèi)含物質(zhì)充實(shí)，富油分，色度強(qiáng)；占樣品總數(shù)的20.00%。第1類烤煙外觀顏色較純正，成熟度一般，葉片結(jié)構(gòu)較疏松，身份適中，油分有，色度為“強(qiáng)”、“中”界限，各指標(biāo)相對均衡；占樣品總數(shù)的60.00%。第2類烤煙外觀顏色純正度一般，成熟度一般，葉片結(jié)構(gòu)較疏松，身份適中偏厚，油分略欠，色度中；占樣品總數(shù)的20.00%。

表1 最終的類中心Table 1 Final cluster centers

表2 樣品類屬及其與類中心的距離Table 2 Custer membership

圖1 烤煙外觀質(zhì)量分類及比例Fig.1 Classification and proportion of appearance quality of flue-cured tobacco

由表3看出，聚類分析的6個(gè)指標(biāo)在所分的3類中除身份和成熟度指標(biāo)外都出現(xiàn)了明顯的差異。F統(tǒng)計(jì)量的相伴概率遠(yuǎn)小于顯著性水平0.05。因此，可以認(rèn)為將樣本分成3類的聚類分析基本上是成功的，聚類效果比較理想?！坝头帧焙汀吧取敝笜?biāo)在北方煙草種植區(qū)烤煙間的差異達(dá)極顯著水平。

2.1.2 黃淮煙草種植區(qū) 由表1、2，圖1看出，黃淮煙草種植區(qū)中部烤煙外觀質(zhì)量可分為3類。綜合來看，烤煙外觀質(zhì)量第3類各指標(biāo)較優(yōu)，第2類次之，第1類稍差。第3類烤煙外觀顏色純正，成熟度好，葉片結(jié)構(gòu)疏松、富有彈性，身份適中、內(nèi)含物質(zhì)充實(shí)，富油分，色度較強(qiáng)；占樣品總數(shù)11.11%。第2類烤煙外觀顏色較純正，成熟度一般，葉片結(jié)構(gòu)較疏松，身份適中，油分有，色度為“強(qiáng)”、“中”界限，各指標(biāo)相對均衡；占樣品總數(shù)的66.67%。第1類烤煙外觀顏色純正度一般，成熟度一般，葉片結(jié)構(gòu)較疏松，身份適中偏厚，油分略欠，色度中；占樣品總數(shù)的22.22%。

對聚類后形成的各類樣本之間作單因素方差分析（表3）表明，6個(gè)指標(biāo)在所分的3類中除身份指標(biāo)外都出現(xiàn)了明顯的差異，所以有5個(gè)指標(biāo)在聚類分析中發(fā)揮了明顯作用。從方差分析結(jié)果看，F(xiàn)統(tǒng)計(jì)量的相伴概率遠(yuǎn)小于顯著性水平0.05，因此，可以認(rèn)為將樣本分成3類的聚類分析基本上是成功的，聚類效果比較理想。“葉片結(jié)構(gòu)”指標(biāo)在黃淮煙草種植區(qū)烤煙樣品間的差異達(dá)極顯著水平。

表3 各類樣本方差分析檢驗(yàn)結(jié)果Table 3 ANOVA of various types of samples

2.1.3 長江中上游煙草種植區(qū) 由表1、2，圖1看出，長江中上游煙草種植區(qū)中部烤煙外觀質(zhì)量可分為3類，綜合來看，烤煙外觀質(zhì)量第2類各指標(biāo)較優(yōu)，第3類次之，第1類一般。第2類烤煙外觀顏色純正，成熟度好，葉片結(jié)構(gòu)疏松、富有彈性，身份適中略欠，富油分，色度強(qiáng)；占樣品總數(shù)的10.53%。第3類烤煙外觀顏色較純正，成熟度較好，葉片結(jié)構(gòu)較疏松，身份適中，油分有，色度為“強(qiáng)”、“中”界限，各指標(biāo)相對均衡，占樣品總數(shù)的63.16%。第1類烤煙外觀顏色純正度稍好，成熟度一般，葉片結(jié)構(gòu)較疏松，身份偏薄，油分略欠，色度中；占樣品總數(shù)的26.32%。

由表3看出，聚類分析的6個(gè)指標(biāo)在所分的3類中身份、油分和色度出現(xiàn)了明顯的差異，所以有3個(gè)指標(biāo)在聚類分析中發(fā)揮了明顯作用。從方差分析結(jié)果看，F(xiàn)統(tǒng)計(jì)量的相伴概率遠(yuǎn)小于顯著性水平0.05，因此，可以認(rèn)為將樣本分成3類的聚類分析基本上是成功的，聚類效果比較理想?！吧矸荨焙汀吧取敝笜?biāo)在長江中上游煙草種植區(qū)烤煙樣品間的差異達(dá)極顯著水平。

2.1.4 東南煙草種植區(qū) 由表1、2，圖1看出，東南煙草種植區(qū)中部烤煙外觀質(zhì)量可分為3類，綜合來看，烤煙外觀質(zhì)量第3類各指標(biāo)較優(yōu)，第2類次之，第1類一般。第3類烤煙外觀顏色較純正，成熟度較好，葉片結(jié)構(gòu)疏松、富有彈性，身份適中，富油分，色度強(qiáng)；占樣品總數(shù)的36.36%。第2類烤煙外觀顏色較純正，成熟度一般，葉片結(jié)構(gòu)較疏松，身份適中，油分有，色度為“強(qiáng)”、“中”界限，各指標(biāo)相對均衡；占樣品總數(shù)的45.45%。第1類烤煙外觀顏色純正度稍好，成熟度一般，葉片結(jié)構(gòu)較疏松，身份偏薄，油分略欠，色度為“強(qiáng)”、“中”界限；占樣品總數(shù)的18.18%。

由表3看出，聚類分析的6個(gè)指標(biāo)在所分的3類中均出現(xiàn)了明顯的差異，所以6個(gè)指標(biāo)在聚類分析中都發(fā)揮了明顯作用。從方差分析結(jié)果看，F(xiàn)統(tǒng)計(jì)量的相伴概率遠(yuǎn)小于顯著性水平0.05，因此，可以認(rèn)為將樣本分成3類的聚類分析是成功的，聚類效果比較理想?！吧矸荨焙汀坝头帧敝笜?biāo)在東南煙草種植區(qū)烤煙樣品間的差異達(dá)極顯著水平。

2.1.5 西南煙草種植區(qū) 由表1、2，圖1看出，西南煙草種植區(qū)中部烤煙外觀質(zhì)量可分為3類。綜合來看，烤煙外觀質(zhì)量第3類各指標(biāo)是最優(yōu)的，第1類次之，第2類一般。第3類烤煙外觀顏色純正，成熟度好，葉片結(jié)構(gòu)疏松、富有彈性，身份適中、內(nèi)含物質(zhì)充實(shí)，富油分，色度強(qiáng)；占樣品總數(shù)的17.31%。第1類烤煙外觀顏色較純正，成熟度較好，葉片結(jié)構(gòu)較疏松，身份適中，油分有，色度為“強(qiáng)”、“中”界限，各指標(biāo)相對均衡；占樣品總數(shù)的67.31%。第2類烤煙外觀顏色純正度一般，成熟度一般，葉片結(jié)構(gòu)較疏松，身份適中偏薄，油分略欠，色度中；占樣品總數(shù)的15.38%。

從方差分析結(jié)果看（表3），F(xiàn)統(tǒng)計(jì)量的相伴概率遠(yuǎn)小于顯著性水平0.01，因此，可以認(rèn)為將樣本分成3類的聚類分析是成功的，聚類效果比較理想?？緹熗庥^各項(xiàng)指標(biāo)在西南煙草種植區(qū)烤煙樣品間差異均達(dá)極顯著水平。

為了檢驗(yàn)聚類分析結(jié)果，對聚類分析后形成的各類樣本之間作單因素方差分析（表3）。聚類分析的6個(gè)指標(biāo)在所分的3類中均出現(xiàn)了明顯的差異，所以6個(gè)指標(biāo)在聚類分析中都發(fā)揮了明顯作用。

3 小 結(jié)

5大煙草種植區(qū)中部煙葉烤煙樣品間均存在明顯差異，不同種植區(qū)指標(biāo)差異不同。

北方煙草種植區(qū)烤煙樣品“油分”和“色度”指標(biāo)存在極顯著差異，煙葉顏色、成熟度和身份一致性較好，但油分不足。

黃淮煙草種植區(qū)烤煙樣品“葉片結(jié)構(gòu)”指標(biāo)存在極顯著差異，多數(shù)烤煙成熟度一般，葉片結(jié)構(gòu)趨緊，應(yīng)引起重視。

長江中上游煙草種植區(qū)烤煙樣品“身份”和“色度”指標(biāo)存在極顯著差異，多數(shù)烤煙內(nèi)含物略欠充實(shí)，身份偏薄。

東南煙草種植區(qū)烤煙樣品“身份”和“油分”指標(biāo)存在極顯著差異，多數(shù)烤煙內(nèi)含物略欠充實(shí)，身份偏薄，油分略欠。

西南煙草種植區(qū)烤煙樣品烤煙外觀各指標(biāo)均存在極顯著差異，可能與西南煙區(qū)立體氣候差異有關(guān)，多數(shù)烤煙顏色、成熟度、葉片結(jié)構(gòu)較好，但油分和色度差異較大。

[1]鄧小華，周冀衡，楊虹琦，等.湖南烤煙外觀質(zhì)量量化評價(jià)體系的構(gòu)建與實(shí)證分析[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，40（9）：2036-2044.

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