楊明峰，詹 良，魏春陽，李 鋒，王信民

（1.山東中煙工業(yè)有限責任公司技術(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，科學、準確地評價不同主產(chǎn)煙區(qū)典型生態(tài)點的煙葉外觀質(zhì)量，是全國煙葉品質(zhì)分析評價的重要內(nèi)容之一。依據(jù)烤煙外觀質(zhì)量評價結(jié)果，一方面指導(dǎo)煙葉生產(chǎn)技術(shù)措施的改進，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)量進行了分析。張國等[4]運用因子分析法對湖南代表煙區(qū)煙葉外觀質(zhì)量指標進行了分析，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)量進行聚類分析，并應(yīng)用多元方差分析對聚類效果進行了檢驗。然而，不同煙草種植區(qū)煙葉的外觀質(zhì)量區(qū)域分類未見報道。本研究運用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，采集了云南、貴州、四川、福建等18個省112個典型生態(tài)點的2009年初烤C3F等級煙葉樣品，共112個。每個樣品取樣量不少于3 kg，品種為該典型生態(tài)點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)點分別用代號表示。

1.2 方法

1.2.1 烤煙外觀質(zhì)量評價指標體系構(gòu)建及煙草種植區(qū)的劃分 烤煙外觀質(zhì)量評價指標體系的指標篩選、指標量化方法、鑒定方法、指標權(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，劃分時首先創(chuàng)建一個初始劃分，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來改進劃分，逐步調(diào)整，得到最終分類。劃分結(jié)果必須同時滿足以下2個要求：（1）每個組至少包括1個對象；（2）每個對象必須屬于且只屬于1個組。

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個指標）的相似性，運用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?，第3類各指標是最優(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，富油分，色度強；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”、“中”界限，各指標相對均衡；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個指標在所分的3類中除身份和成熟度指標外都出現(xiàn)了明顯的差異。F統(tǒng)計量的相伴概率遠小于顯著性水平0.05。因此，可以認為將樣本分成3類的聚類分析基本上是成功的，聚類效果比較理想。“油分”和“色度”指標在北方煙草種植區(qū)烤煙間的差異達極顯著水平。

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，富油分，色度較強；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”、“中”界限，各指標相對均衡；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個指標在所分的3類中除身份指標外都出現(xiàn)了明顯的差異，所以有5個指標在聚類分析中發(fā)揮了明顯作用。從方差分析結(jié)果看，F(xiàn)統(tǒng)計量的相伴概率遠小于顯著性水平0.05，因此，可以認為將樣本分成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)”指標在黃淮煙草種植區(qū)烤煙樣品間的差異達極顯著水平。

表3 各類樣本方差分析檢驗結(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；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”、“中”界限，各指標相對均衡，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個指標在所分的3類中身份、油分和色度出現(xiàn)了明顯的差異，所以有3個指標在聚類分析中發(fā)揮了明顯作用。從方差分析結(jié)果看，F(xiàn)統(tǒng)計量的相伴概率遠小于顯著性水平0.05，因此，可以認為將樣本分成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取敝笜嗽陂L江中上游煙草種植區(qū)烤煙樣品間的差異達極顯著水平。

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；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”、“中”界限，各指標相對均衡；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”、“中”界限；占樣品總數(shù)的18.18%。

由表3看出，聚類分析的6個指標在所分的3類中均出現(xiàn)了明顯的差異，所以6個指標在聚類分析中都發(fā)揮了明顯作用。從方差分析結(jié)果看，F(xiàn)統(tǒng)計量的相伴概率遠小于顯著性水平0.05，因此，可以認為將樣本分成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嗽跂|南煙草種植區(qū)烤煙樣品間的差異達極顯著水平。

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，富油分，色度強；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”、“中”界限，各指標相對均衡；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)計量的相伴概率遠小于顯著性水平0.01，因此，可以認為將樣本分成3類的聚類分析是成功的，聚類效果比較理想。烤煙外觀各項指標在西南煙草種植區(qū)烤煙樣品間差異均達極顯著水平。

為了檢驗聚類分析結(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個指標在所分的3類中均出現(xiàn)了明顯的差異，所以6個指標在聚類分析中都發(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)指標差異不同。

北方煙草種植區(qū)烤煙樣品“油分”和“色度”指標存在極顯著差異，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”指標存在極顯著差異，多數(shù)烤煙內(nèi)含物略欠充實，身份偏薄。

東南煙草種植區(qū)烤煙樣品“身份”和“油分”指標存在極顯著差異，多數(shù)烤煙內(nèi)含物略欠充實，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)量量化評價體系的構(gòu)建與實證分析[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2007，40（9）：2036-2044.

[2]厲福強，張長云，張長華.貴州湄潭烤煙外觀質(zhì)量因素分析[J].貴州農(nóng)業(yè)科學，2009，37（1）：54-57.

[3]馬瑩，朱云燕，田野，等.黔西南州煙葉外觀質(zhì)量分析[J].中國農(nóng)學通報，2009，25（4）：78-81.

[4]張國，王奎武，朱列書，等.湖南烤煙外觀質(zhì)量指標因子分析[J].中國農(nóng)學通報，2007，23（2）：114-116.

[5]胡建軍，周冀衡，張建平，等.兩階段聚類分析在烤煙外觀質(zhì)量評價中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)機械學報，2009，40（6）：143-146.

[6]王彥亭，謝劍平，李志宏，等.中國煙草種植區(qū)劃圖冊[M].西安：西安地圖出版社，2008：1-5.

[7]Tang Q Y, Feng M G.DPS Data processing system:Experimental design, statistical analysis, and data mining[M].Beijing: Science Press, 2007.

[8]高惠璇.應(yīng)用多元統(tǒng)計分析[M].北京：北京大學出版社，2005.

[9]郝黎仁.SPSS實用統(tǒng)計分析[M].北京：中國水利水電出版社，2002.