董香娥¹，孫書斌²，陳頤¹，喻曦³，歐陽進³，趙高坤¹，陳俊鴻⁴，鄒聰明¹

（1.云南省煙草農業科學研究院，云南昆明650031；2.湖北中煙工業有限責任公司，湖北襄陽441000；3.云南省煙草公司昆明市公司，云南昆明650211；4.云南省煙草公司紅河州公司，云南彌勒661500）

　　摘要：為評判生物質能源烘烤的可行性以及完善煙葉外觀質量評價體系，以云南省生物質能源烘烤產區煙葉樣品為材料，運用專家咨詢法、描述性統計法、方差分析法、聚類分析法和地統計學分析法，構建了生物質能源烘烤煙葉的外觀質量評價體系，并分析了外觀質量評價體系指標間的關系和云南省生物質能源烘烤煙葉外觀質量的區域特征。結果表明，云南省生物質能源烘烤煙葉外觀質量評價指標成熟度、發育狀況、葉片結構、身份、油分、色度、色均勻度、光滑或微青間存在極顯著正相關關系，其中成熟度與其他指標關系密切，而葉片結構對其他指標的影響較小；不同等級煙葉的外觀質量分值表現為X2F<B2F<C3F，差異極顯著；不同品種煙葉的外觀質量分值表現為云煙87<K326<紅大；煙葉外觀質量指數高值區域出現在滇中煙區，向四周逐漸遞減，空間變化趨勢明顯；煙葉外觀質量指數高的煙區主要集中在楚雄州、昆明市、玉溪市。可見，構建的生物質能源烘烤煙葉外觀質量量化評價體系較為合理，對云南省生物質能源烘烤區域煙葉外觀質量進行綜合評價是可行的。

　　生物質能源烘烤是以煙稈為主的生物質原材料回收再利用模式的新型產業，其能實現密集烤房自動化、精準化和智能化控制，有效減少人工燒煤烘烤的不穩定性，顯著提高科學烘烤工藝的執行率，還可以降低煙葉烘烤成本和煙農勞動強度，改善煙葉外觀質量和內在品質等，具有廣闊的推廣應用前景[1-3]。煙葉烘烤外觀質量即煙葉外在的特征特性，是指人們感官可以做出判斷的質量方面，是煙葉最終分級的重要依據[4-6]。目前，國內外煙草研究工作者圍繞烤煙外觀質量開展了大量的研究，這些研究主要是基于多種數理統計學方法量化外觀質量指標進行綜合評價，其中蔡憲杰等[7]、趙煒等[8]運用相關分析、聚類分析和主成分分析對煙葉外觀質量指標進行了研究，建立了初步量化的煙葉外觀質量指標體系，且所得出的定量分析結果與現實中的分類效果基本符合。

　　王育軍等[9]運用描述統計和典型相關統計對曲靖煙葉外觀質量進行研究，并得出外觀質量中起主導作用的指標是成熟度、結構、身份和油分。而生物質能源烘烤煙葉的外觀質量研究起步較晚，20世紀90年代初才開始初步探索，趙新帥等[10]對比研究普通烤房與生物質能源烤房發現，使用生物質能源烤房烘烤的煙葉在外觀質量上表現為煙葉結構疏松、成熟度好，在色度方面稍微優于常規密集烤房。高福宏等[11]、楊時濤等[12]研究表明，采用生物質能源燃料烘烤后的煙葉油分足、色度好、外觀質量好，且顯著提高中上等煙的比例，增加經濟效益。然而，關于生物質能源烘烤煙葉外觀質量評價體系的系統研究鮮有報道，而外觀質量又是煙葉分級的重要依據且與煙葉內在質量密切相關，建立生物質能源烘烤煙葉外觀質量指標定量評價體系，可準確判定生物質能源烘烤煙葉外觀質量指標的高低，進而提高煙葉分級效率，有利于廣泛推廣生物質能源烘烤，促進煙草行業的改革與發展[13-14]。

　　鑒于此，在云南具備生物質能源烘烤的煙區，系統開展云南省生物質能源烘烤不同生態區、不同品種和不同部位煙葉的外觀質量指標研究，旨在建立云南生物質能源烘烤煙葉外觀質量評價指標體系，明確生物質能源烘烤煙葉外觀質量評價指標間的量化關系及云南省煙葉外觀質量區域特征。

　　1材料和方法

　　1.1供試地點及材料

　　供試煙葉樣品為2018年生物質能源烘烤的初烤煙葉，來源于云南省昆明市、曲靖市、玉溪市、楚雄州、保山市、紅河州、文山州、大理州、麗江市、普洱市、臨滄市、昭通市和德宏州共13個具備生物質能源烘烤的州（市）的近90個鄉鎮（圖1），所選鄉鎮均具備生物質能源烘烤且能對生物質顆粒進行加工生產的能力。烘烤設備采用標準生物質能源供熱氣流下降式密集型烤房，烘烤技術參照三段七步式烘烤工藝。選擇具有代表性的B2F、C3F和X2F等級煙葉共186份，進行統一化驗和評價。樣品等級由專職評吸人員按照GB2635—92進行判定，等級合格率達到90%以上，樣品取樣量為3kg。供試初烤煙葉品種為云南煙區主栽品種云煙87、K326和紅花大金元（紅大）。

　　1.2煙葉外觀質量指標的量化及評定方法

　　與生物質能源烘烤煙葉內在質量密切相關的外觀質量指標有成熟度、發育狀況、葉片結構、身份、油分、色度、色均勻度、光滑或微青等，采用專家咨詢法和借鑒其他專家的建議[15-16]，按照10分制五等的標準，初步確定外觀質量評價指標并建立了評分標準（表1），并對試驗選用的煙葉外觀質量賦予分值，質量越高，分值越高，上述外觀質量指標的權重分別為0.20、0.15、0.15、0.15、0.15、0.10、0.05、0.05。

　　1.3鑒定方法

　　樣品外觀質量鑒定前，隨機選取50片含水率16%~18%的煙葉，由云南省煙草質量監督檢測站或云南紅塔集團有限公司技術中心4~5名烤煙分級專家進行樣品外觀質量鑒定，按照成熟度、發育狀況、葉片結構、身份、油分、色度、色均勻度、光滑或微青逐項打分，計算出幾何平均值作為該樣品的鑒定分值。

　　1.4數據處理

　　利用SPSS 22.0統計分析軟件對生物質能源烘烤煙葉的外觀質量進行描述性統計分析、方差分析和聚類分析等，采用ArcGIS 10.4軟件的地統計學模塊（Geostatistical analyst），以IDW（反距離權重法）插值作為基本工具，對生物質能源烘烤煙葉的外觀質量指數進行空間分布分析。

　　2結果與分析

　　2.1生物質能源烘烤煙葉外觀質量的描述性統計特征

　　由表2可以看出，云南省生物質能源烘烤煙葉的外觀質量分值為70.61~96.18，平均得分為87.90。成熟度、色度和色均勻度的偏度系數小于-1，不符合正態分布規律，其余指標的偏度系數均在-1~1，基本符合正態分布規律。峰度系數可用來描述樣本值是側重出現在中心附近，還是較均勻地分布，其中發育狀況和身份的峰度系數小于0，說明數據的分布比較分散，為平闊峰；其余指標的峰度系數均大于0，數據分布集中，為尖峭峰。變異系數是反映數據離散程度的絕對值，變異系數越大表示數據離散程度越大。表2中各指標的變異系數均小于10%，為弱變異，生物質烘烤煙葉外觀質量各項指標的變異系數由大到小為身份>光滑或微青>油分>成熟度>發育狀況>色度>色均勻度>葉片結構。

　　2.2生物質能源烘烤煙葉外觀質量指標間的相關性分析

　　由表3可知，生物質烘烤煙葉外觀質量8個指標間均存在極顯著相關性，且均為正相關關系。其中，葉片結構與身份、油分、色度、色均勻度的相關系數均小于0.5，為低度正相關；成熟度與發育狀況、身份、油分、色度、色均勻度、光滑或微青，身份與發育狀況、油分、色均勻度，色度與色均勻度的相關系數均高于0.8，為高度正相關；其余指標間均在0.5~0.8，為中度正相關。綜合來看，成熟度與其他指標的相關性最高，說明成熟度對其他指標的影響較大，成熟度越好，其他指標相對越好；葉片結構與其他指標的相關性最低，說明葉片結構對其他指標的影響相對較小。

　　2.3生物質能源烘烤煙葉外觀質量的等級差異

　　由表4可見，生物質能源烘烤不同等級煙葉外觀質量評價指標總分值表現為C3F>B2F>X2F，且不同等級間均存在極顯著差異（P<0.01）。經兩兩比較可知，除B2F與C3F的成熟度、油分、色均勻度、光滑或微青指標差異未達到極顯著外，其余評價指標差異在3個等級中均達到極顯著水平。表明生物質能源烘烤煙葉以中部葉最好，上部葉次之，下部葉相對較差，這與普通燃煤烘烤結果一致。

　　2.4生物質能源烘烤煙葉外觀質量的品種間差異

　　由表5可知，在B2F等級煙葉中，紅大的外觀質量各項指標及總分均高于K326和云煙87，其次為K326，云煙87較低。經兩兩比較，3個品種的色度指標差異不顯著；云煙87和K326的發育狀況、葉片結構、身份、光滑或微青以及總分差異不顯著，但均顯著低于紅大；K326與云煙87、紅大的成熟度、油分和色均勻度評價指標差異均不顯著，但云煙87與紅大差異顯著。C3F等級煙葉中，除K326油分指標最高之外，其余各項指標及總分均為紅大最高，K326次之，云煙87較低。經兩兩比較，紅大與K326的發育狀況、身份、光滑或微青以及總分差異不顯著，但二者均與云煙87差異顯著；K326與云煙87、紅大的成熟度、葉片結構、色度、色均勻度評價指標差異均不顯著，但云煙87與紅大差異顯著。X2F等級煙葉中，8項評價指標及總分均為紅大>K326>云煙87。經兩兩比較，3個品種的油分指標差異不顯著；云煙87和K326的發育狀況和身份指標差異不顯著，但均與紅大差異顯著；其余指標表現為K326與云煙87、紅大差異均不顯著，而云煙87與紅大差異顯著。綜上所述，生物質能源烘烤的紅大煙葉外觀質量最高，K326次之，云煙87較低。

　　2.5生物質能源烘烤煙葉外觀質量指數的空間分布差異

　　由圖2可見，云南省生物質能源烘烤的B2F、C3F和X2F等級煙葉的外觀質量指數空間差異明顯。煙葉外觀質量指數高值區域出現在滇中地區，其次為滇東地區和滇西地區，表現為以滇中為中心，向四周輻射遞減的趨勢。在B2F等級中，外觀質量指數的高值區域為滇中地區的楚雄、昆明、玉溪和紅河，其次為曲靖、文山、大理、保山和德宏，較差的區域為昭通、麗江、臨滄和普洱。總體以分值85.32~89.08為主要分布區域，其次為分值89.09~93.85。

　　在C3F等級中，楚雄、昆明、德宏南部、玉溪東部和紅河東北部外觀質量指數較高，其次為曲靖、文山、保山、大理，低值區域主要為昭通、麗江、臨滄和普洱地區。總體以分值89.26~91.51為主要分布區域，其次為分值91.52~93.77。在X2F等級中，外觀質量指數的高值區域集中出現在昆明地區，曲靖、玉溪、楚雄、德宏較高，文山、大理、麗江、昭通、保山次之，低值區域主要為臨滄和普洱地區。總體以分值79.70~83.67為主要分布區域，其次為分值83.68~87.83。

　　2.6生物質能源烘烤煙葉外觀質量指數的聚類分析

　　為便于比較分析和應用，對云南省各州（市）生物質能源烘烤煙葉的外觀質量指數采用組間聯結方法進行系統聚類分析（圖3），在距離為5處分成3類：第一類有3個地區，分別為楚雄州、昆明市、玉溪市，是煙葉外觀質量相對最好的地區，共性特征為煙葉成熟度好、營養協調、結構疏松、身份適中、油分足、光澤好、無雜色；第二類有6個地區，分別為曲靖市、保山市、大理州、文山州、紅河州、德宏州，是外觀質量相對較好的地區，共性特征為煙葉成熟度較好、營養協調、結構疏松、身份較適中、油分有、光澤好、雜色少；第三類有4個地區，分別為普洱市、臨滄市、昭通市、麗江市，屬于煙葉外觀質量相對一般的地區，共性特征為煙葉成熟度略欠、營養較協調、葉片結構較疏松、身份中等、油分有、光澤較好、有雜色。

　　3結論與討論

　　生物質能源作為一種可再生的低碳能源，具有巨大的發展潛力，其開發利用對于建立可持續能源系統、促進煙草經濟發展、保護生態環境具有重大意義[17-18]。本研究結果顯示，在云南省生物質能源烘烤煙葉外觀質量的綜合評價中，參考傳統密集型烤房烘烤煙葉外觀質量的評價標準，選擇成熟度、發育狀況、葉片結構、身份、油分、色度、色均勻度、光滑或微青8項評價指標，按10分制標準賦予分值，分為5個等級，分別以5、7、8、9、10分進行分值標度，能夠準確反映煙葉的外觀質量特征，操作簡單方便且非常直觀，通過對生物質能源烘烤煙葉外觀質量指標進行描述性統計分析、相關性分析和聚類分析，得出的結果與傳統密集型烤房烘烤煙葉的外觀質量結論基本一致[19-20]，豐富了云南省煙葉外觀質量的評價體系，同時說明采用的分析方法及選擇的指標具有合理性。

　　韋忠等[21]研究指出，與常規燃煤烘烤處理相比，生物質顆粒燃料烘烤處理可提高烤后煙葉的外觀質量、均價、上等煙比例、中上等煙比例等指標，可實現減工降本、提質增效。本研究結果得出，云南省生物質能源烘烤煙葉不同等級差異中，煙葉外觀質量以中部葉最好，上部葉次之，下部葉較差，與傳統密集型烤房結果一致；不同品種差異中，煙葉外觀質量以紅大相對較好，K326次之，云煙87相對較差，可以大致看出，紅大較適于生物質能源烘烤，而傳統密集型烤房以云煙87外觀質量最佳[22]，這可能是由于傳統密集型烤房烘烤期間加煤次數多、每次加煤量不固定，既增加了煙農的勞動強度，又易導致烤房內溫度忽高忽低，造成紅大煙葉易被烤壞，而生物質能源烘烤能夠更精準地控制烘烤過程中烤房的溫濕度，適當增加了烘烤過程中關鍵溫濕度的烘烤時間，對于變黃和脫水較敏感的品種，更有利于提高煙葉的外觀質量[23-24]。總的來說，生物質能源烘烤的烤后煙葉，成熟度充分，發育良好，葉片結構疏松、彈性好，身份中等，油分足，雜色少、色澤飽滿、均勻，光滑或微青少。

　　將云南省生物質能源烘烤煙葉的外觀質量指數通過ArcGIS的IDW插值法進行分析，結果表明，煙葉外觀質量空間分布差異明顯，滇中地區煙葉外觀質量較好，評價總分值表現為以滇中為中心，向四周輻射遞減的趨勢。地統計分析擴展模塊的應用，可以使人們非常直觀地觀察到云南各個地區生物質能源烘烤煙葉外觀質量的差異。煙葉外觀質量受到自然環境、氣候條件、海拔、土壤、栽培方式、烘烤工藝等多種因素的影響，生物質能源烘烤煙葉外觀質量空間分布存在差異的原因可能是滇中、滇東地區經濟較為發達，推廣生物質能源烘烤的力度較大，生物質能源烘烤技術較為完備，所烤煙葉外觀質量較好。

　　在國家大力倡導發展高效、節能、綠色和可持續農業的背景下，以廢棄作物秸稈等為燃料的生物質能源烤房是未來煙葉烘烤調制的發展方向之一[18，25]。生物質能源烘烤有利于提升煙葉外觀質量和產質量。但本試驗中側重研究云南省生物質能源烘烤煙葉外觀質量綜合評價和分布特征，關于生物質能源烘烤煙葉配套工藝技術及其他感官評吸評價指標，仍需進一步優化和完善。

　　云南省生物質能源烘烤煙葉外觀質量各評價指標間存在極顯著正相關關系，成熟度與其他指標關系密切，而葉片結構對其他指標的影響較小；不同等級煙葉外觀質量分值表現為X2F<B2F<C3F，且差異極顯著；不同品種煙葉外觀質量分值表現為云煙87<K326<紅大；煙葉外觀質量指數高值區域出現在滇中煙區，向四周逐漸遞減，空間變化趨勢明顯；煙葉外觀質量指數高的煙區主要集中在楚雄州、昆明市、玉溪市。可見，采用專家咨詢法、描述性統計法、相關分析、方差分析和聚類分析建立的生物質能源烘烤煙葉外觀質量量化評價體系具有合理性，對云南省生物質能源烘烤區域煙葉外觀質量進行綜合評價是可行的。