云南省卷煙原料基地生態(tài)條件區(qū)劃指標(biāo)的篩選研究

董石飛，李枝樺，羅華元，楊應(yīng)明，王金宏，倪 明，李枝武，陳 初，羅 云，饒 智*，劉紅光*

(1.紅云紅河煙草(集團(tuán))有限責(zé)任公司，云南昆明 650022;2.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境資源研究所，云南昆明 650205)

烤煙生長發(fā)育受生態(tài)環(huán)境的影響和制約，環(huán)境條件不僅影響煙葉的農(nóng)藝性狀、內(nèi)在化學(xué)成分和品質(zhì)，還對煙葉的風(fēng)格特征起決定作用。為提高烤煙品質(zhì)，必須以品牌為導(dǎo)向?qū)χ矡焻^(qū)域進(jìn)行合理區(qū)劃［1－5］。紅云紅河集團(tuán)在云南省內(nèi)原料基地涉及7市(州)41縣(區(qū))，海拔高差懸殊，生態(tài)條件復(fù)雜多樣，所產(chǎn)煙葉風(fēng)格各具特色，可滿足不同檔次卷煙對原料的需求。該研究通過對紅云紅河集團(tuán)云南原料基地的生態(tài)因子進(jìn)行主成分分析，篩選出科學(xué)區(qū)劃不同質(zhì)量檔次原料基地的關(guān)鍵生態(tài)因子，進(jìn)行不同檔次原料基地的合理區(qū)劃。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域 紅云紅河集團(tuán)云南原料基地涵蓋了7市(州)41縣(區(qū))355個植煙鄉(xiāng)鎮(zhèn)，海拔高差懸殊，生態(tài)條件復(fù)雜多樣。

1.2 原料基地氣候條件收集與整理 收集了紅云紅河集團(tuán)云南省內(nèi)7市(州)41個基地縣最近30年各縣各鄉(xiāng)(鎮(zhèn))的海拔、日照、氣溫、降雨量等數(shù)據(jù)，共收集整理1.3萬條氣象數(shù)據(jù)。

1.3 原料基地?zé)煒硬杉c檢測 掛牌采集云南省內(nèi)原料基地的450套烤后煙樣(C3F、B3F各225個)，由紅云紅河集團(tuán)技術(shù)中心組織評吸委員，按《云煙、紅河品牌各類別卷煙的煙葉原料感官質(zhì)量指標(biāo)的分值要求》進(jìn)行感官質(zhì)量評吸(表1)。

表1 云煙、紅河品牌各類別卷煙的煙葉原料感官質(zhì)量指標(biāo)的分值要求

1.4 原料基地土樣采集與檢測 在紅云紅河集團(tuán)云南省內(nèi)7市(州)41個基地縣采集1 148個土樣。土樣采用GPS定位系統(tǒng)確定樣品經(jīng)緯度，在掛牌取煙樣的田塊內(nèi)對應(yīng)取土樣。測定項(xiàng)目包括土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷及速效鉀的含量［6－10］。

1.5 數(shù)據(jù)分析 采用EXCEL、SPSS18.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性、主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 原料基地?zé)熑~原料的檔次劃分 根據(jù)450個代表性煙樣的感官質(zhì)量評吸結(jié)果對煙樣劃分質(zhì)量檔次，將符合生產(chǎn)一二類卷煙的原料定為高檔原料，符合生產(chǎn)高三類卷煙的原料定為中檔原料，只符合生產(chǎn)其他類卷煙的原料定為中低檔原料。結(jié)果表明，符合作高檔原料的煙樣占32.0%;符合作中檔原料的煙樣占58.7%;符合作中低檔原料的煙樣占9.3%(圖1)。

2.2 原料基地生態(tài)因子的主成分篩選 以感官質(zhì)量評吸結(jié)果劃分原料基地?zé)熑~的質(zhì)量檔次，追溯不同檔次原料產(chǎn)地的生態(tài)條件。利用主成分分析法，找出劃分紅云紅河集團(tuán)云南省內(nèi)原料基地不同檔次原料生產(chǎn)區(qū)域的生態(tài)條件指標(biāo)，篩選影響不同檔次原料形成的主要生態(tài)條件指標(biāo)并使之量化，以便制訂出不同檔次煙葉原料產(chǎn)地環(huán)境條件的區(qū)劃指標(biāo)。

因此對原料基地各生態(tài)因子之間的關(guān)系進(jìn)行相關(guān)分析，根據(jù)生態(tài)因子相關(guān)系數(shù)矩陣的計(jì)算結(jié)果(表2)，進(jìn)一步利用SPSS18.0分析軟件，按照雅可比(JACOBL)方法，求取8個主成分的相關(guān)矩陣R的特征值、方差貢獻(xiàn)率和累積方差貢獻(xiàn)率(表3)。由表3可知，前5個主成分(Z1～Z5)的方差貢獻(xiàn)率分別為35.84%、17.31%、13.20%、12.06%、9.87%，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)88.28%，＞85%。因此，前5個主成分可綜合反映原來多個指標(biāo)的全部信息。在總的特征值計(jì)算的基礎(chǔ)上，分別對影響不同檔次原料形成的前5個主成分(Z1～Z5)的特征向量進(jìn)行逐一計(jì)算。計(jì)算結(jié)果見表4。

表2 8個生態(tài)因子的相關(guān)系數(shù)矩陣(R)

表3 8個主成分的相關(guān)系數(shù)矩陣特征值和方差貢獻(xiàn)率

2.3 主要生態(tài)因子數(shù)學(xué)模型的建立 利用主成分分析結(jié)果建立各個生態(tài)因子的數(shù)學(xué)模型。選取其中5個主成分(Z1～Z5)，以各因子(X1～X8)的特征向量(表4)為變量系數(shù)建立各主成分一級數(shù)學(xué)模型:

根據(jù)以上5個主成分(Z1～Z5)的數(shù)學(xué)方程式，結(jié)合各個主成分的貢獻(xiàn)率(Z1為35.84%、Z2為17.31%、Z3為13.20%、Z4為12.06%、Z5為9.87%)，建立以貢獻(xiàn)率為系數(shù)的綜合數(shù)學(xué)模型(高檔原料):

F高檔原料=0.358 4Z1+0.173 1Z2+0.132Z3+0.120 61Z4+0.098 7Z5

同理，依據(jù)上述方法，對中檔原料及中低檔原料進(jìn)行計(jì)算，可分別得到中檔原料及中低檔原料綜合數(shù)學(xué)模型:

F中檔原料=0.314 2Z1+0.191 5Z2+0.161 1Z3+0.1398 1Z4+0.102 1Z5

F中低檔原料=0.276 7Z1+0.125 8Z2+0.121 4Z3+0.102 1Z4+0.079 3Z5

2.4 不同質(zhì)量檔次原料產(chǎn)地環(huán)境的主要生態(tài)因子影響權(quán)重 利用數(shù)學(xué)模型逐一計(jì)算影響各質(zhì)量檔次原料形成的生態(tài)因子權(quán)重，結(jié)果表明影響高檔原料形成的生態(tài)因子權(quán)重從高到低依次為海拔﹥土壤質(zhì)地﹥大田期降雨＞土壤速效磷＞土壤堿解氮＞大田期日照＞土壤速效鉀＞土壤有機(jī)質(zhì)含量;影響中檔原料形成的生態(tài)因子權(quán)重從高到低依次為海拔＞大田期降雨＞土壤質(zhì)地＞土壤堿解氮＞土壤速效磷＞土壤速效鉀＞大田期日照＞土壤有機(jī)質(zhì)含量;影響中低檔原料形成的生態(tài)因子權(quán)重從高到低依次為海拔＞土壤質(zhì)地＞大田期降雨＞土壤速效鉀＞大田期日照＞土壤堿解氮＞土壤速效磷＞土壤有機(jī)質(zhì)含量(表5)。

通過對上述生態(tài)因子權(quán)重的排序結(jié)果分析，可知海拔、土壤質(zhì)地及大田期降雨對高檔、中檔及中低檔原料影響的平均權(quán)重分別為22.80%、19.27%、19.13%，平均權(quán)重之和達(dá)61.20%，遠(yuǎn)大于其他生態(tài)因子的平均權(quán)重。分析海拔、土壤質(zhì)地及大田期降雨3個生態(tài)因子的權(quán)重可知，上述3個生態(tài)因子是影響各檔次原料形成的主要生態(tài)因子，因此確定海拔、土壤質(zhì)地及大田期降雨這3個主要生態(tài)因子作為不同檔次原料產(chǎn)地生態(tài)條件的區(qū)劃指標(biāo)。

3 結(jié)論

(1)結(jié)合煙樣評吸結(jié)果，紅云紅河集團(tuán)原料基地?zé)熑~符合作高檔原料的占32.0%;符合作中檔原料的占58.7%;符合作中低檔原料的占9.3%。

(2)海拔、土壤質(zhì)地及大田期降雨是影響各檔次原料形成的主要生態(tài)因子，對高檔、中檔及中低檔原料影響的平均權(quán)重分別為22.8%、19.27%、19.13%，平均權(quán)重之和達(dá)61.20%，是紅云紅河集團(tuán)劃分不同檔次原料產(chǎn)地生態(tài)條件的主要區(qū)劃指標(biāo)。研究結(jié)果為紅云紅河集團(tuán)對的原料基地進(jìn)行合理區(qū)劃提供了理論依據(jù)，為建立品牌導(dǎo)向型專屬核心原料基地奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

表4 影響不同檔次原料形成的主成分分析的特征向量

表5 影響不同檔次原料形成的生態(tài)因子權(quán)重 %

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