CN107941997A - 一种外引烤烟品种种植区域遴选和验证的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种外引烤烟品种种植区域遴选和验证的方法，以国内外优质烟区的多年气候监测数据为基础，首次通过计算国内遴选烟区与国外目标烟区相同气候指标间的夹角余弦值，来评价不同植烟区之间气候相似程度，值越接近1则相似度就越高；同时为了验证上述国内遴选烟区与国外目标烟区烟叶质量相似情况，首次以烟区烤后烟叶外观质量、常规化学成分和感官质量检测数据为基础，通过计算烟叶质量指标间的欧式距离值，来评价不同烟区之间烟叶质量的相似程度，距离值越大相似度越低，通过两种算法的结合，最终确定与国外目标烟区气候和质量风格最接近的国内植烟区域。本发明的国外目标烟区是以津巴布韦烟区作为具体实施例来具体阐述本发明的实施方法。

Description

一种外引烤烟品种种植区域遴选和验证的方法

技术领域

本发明涉及一种外引烤烟品种种植区域遴选和验证的方法，属于卷烟原料工业技术领域。

背景技术

在烤烟大田生产中，国内外专家一致认为烟叶风格特色主要由种植产地生态环境、烟叶品种和生产技术共同决定。其中，生态决定特色，品种彰显特色，技术保障特色。目前，随着卷烟品牌的发展，卷烟工业对具有高香气、高浓度和低危害烟叶原料的需求日益突出，已经成为制约国内各大卷烟企业原料基地布局的关键因素。以津巴布韦产区为代表的进口烟叶具有香气浓度高，底蕴厚实的吸食特色，近几年在国内高档卷烟配方中起着不可替代的作用，但无形之中增加了企业原料采购成本。如何运用一种科学的评价方法从国内优质烤烟种植区中筛选出与尽可能与进口烟叶风格特色相似的烟叶，在满足品牌配方需求的同时降低企业原料成本，生产出符合中国消费者口味的中式卷烟是烟草研究者和国内卷烟生产企业非常关心且亟需解决的问题。

发明内容

本发明技术问题的产生及技术解决方案的来源：烤烟种植产地的气候对所产烟叶的品质和风格起着决定性的作用。近年来，评价烤烟不同产地间气候相似程度全部基于欧式距离法，而评价空间中任意两个变量相似性的计算方法还有很多，其中就包括通过计算空间两个变量间的夹角余弦值来判断变量间相似性的强弱。严格意义上来说，欧式距离是衡量空间两点之间不相似性的一种计算方法，更偏向于比较两点间绝对相似性，当欧式距离值为0时认为两点相同，值越大不相似性越高；而夹角余弦是衡量空间向量间相似性的一种计算方法，夹角余弦值取值范围为0-1，值越接近1相似性就越高，当值为1时也仅代表两变量间高度相似，而不是相同。本发明创新性地在比较烤烟不同烟区间气候相似性上，通过计算产地主要气象因子指标间夹角余弦值，来判断不同烟区间气候相似性，此种计算方法更为科学合理。同时为了验证上述筛选出的国内烟区所产烟叶与目标烟区(津巴布韦)进口烟叶质量间的相似程度，进一步通过计算烟叶质量指标间欧式距离值来评价不同产地间烟叶质量的相似性。本发明通过两种算法的结合，建立了一套完整、科学的筛选评价和质量验证方法，可以有效为国内卷烟工业企业筛选出大田气候和烟叶质量最接近津巴布韦进口烟叶风格的国内植烟区，在满足品牌风格配方的同时为企业原料基地布局和原料采购成本的降低提供可靠的依据。

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种用于寻找近似进口烟叶产地生态气候的国内烤烟种植区遴选方法，以更好的满足卷烟工业企业在不增加生产成本的情况下，在国内烤烟原料产地中遴选出最接近国外目标烟区生态气候的烤烟产区。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种用于评价国内遴选产区与国外目标烟区烟叶质量相似程度的方法，以更好的满足卷烟工业企业在不增加生产成本的情况下，在国内烤烟原料产地中筛选出最接近国外目标烟叶风格特色的优质烟叶原料。

本发明采用如下技术方案：一种外引烤烟品种种植区域遴选和验证的方法，其特征在于，包括：国内遴选烟区和国外目标烟区烤烟大田气候相似度评价方法；国内遴选烟区和国外目标烟区烟叶质量相似度评价方法。

作为一种较佳的实施例，所述国内遴选烟区和国外目标烟区气候相似度评价方法，具体包括如下步骤：

步骤SS11：获取多个国内遴选优质烟区和国外目标烟区多年烤烟大田生育期气象指标数据，其中外引烤烟品种原产地国外目标烟区气象指标数据为文献查阅所得，而国内遴选所有产区气象指标数据均为实际测量所得；

步骤SS12：将国内遴选烟区和国外目标烟区烤烟大田生育期核心气象指标进行标准化处理，从而分别得到国内遴选烟区气候指标向量：x₁,x₂,x₃,....x_i；国外目标烟区气候指标向量：y₁,y₂,y₃,....y_i；其中i为正整数；

步骤SS13：然后分别计算出经过数据标准化处理后的国内遴选烟区和国外目标烟区各气候指标向量的夹角余弦值，公式如下：

公式中，m为气象指标数量，x_i和y_i分别为国内遴选烟区和国外目标烟区气候指标标准化值；

步骤SS14：国内遴选烟区和国外目标烟区烤烟气候总体相似程度为上述步骤SS13中计算出的各气象指标夹角余弦值的平均值，值越接近1则代表两地烤烟气候总体相似度越高。

作为一种较佳的实施例，所述步骤SS11中所述遴选的国内卷烟原料产区至少为3个。

作为一种较佳的实施例，所述步骤SS12中的所述烤烟大田生育期至少包含团棵期、旺长期、成熟期。

作为一种较佳的实施例，所述步骤SS12中的所述烤烟大田生育期核心气象指标至少为9个，分别为：团棵期日照时数、团棵期温度、团棵期降雨量、旺长期日照时数、旺长期温度、旺长期降雨量、成熟期日照时数、成熟期温度、成熟期降雨量。

作为一种较佳的实施例，所述国内遴选烟区和国外目标烟区烟叶质量相似度评价方法，具体包括如下步骤：

步骤SS21：获取多个国内遴选烟区和国外目标烟区烤后烟叶质量检测数据；

步骤SS22：将国内遴选烟区和国外目标烟区烟叶质量指标检测数据经标准化处理，从而分别计算出国内遴选烟区和国外目标烟区烤后烟叶外观质量、常规化学成分和感官质量指标之间的欧式距离值，计算公式为：

式中：d_ab为遴选烟区与国外目标烟区的烟叶质量指标的欧式距离值；j表示烟叶质量指标(j＝1,2,3,……,n)；X′_aj和X′_bj分别为遴选烟区和国外目标烟区烟叶质量指标标准化值；

步骤SS23：国内遴选烟区和国外目标烟区烟叶质量总体相似程度为上述步骤SS22中计算出的各烟叶质量指标欧式距离值的平均值d_ab。

步骤SS24：对步骤SS23中获得的所述d_ab的值进行判定，当国内遴选烟区和国外目标烟区烟叶质量欧式距离值0≤d_ab<1即认为两烟区间烟叶质量相似程度高，当1≤d_ab<1.5即认为两烟区间烟叶质量相似程度较高，当1.5≤d_ab<3即认为两烟区间烟叶质量相似程度中等，当d_ab>3即认为两烟区间烟叶质量相似程度较低至低。

作为一种较佳的实施例，所述步骤SS21中的所述国内遴选烟区和国外目标烟区烟叶质量样本检测数据至少应包含烟叶外观质量、常规化学成分和感官质量。

作为一种较佳的实施例，所述步骤SS22中的所述烟叶外观质量指标至少包括颜色、成熟度、叶片结构、身份、油分和色度；所述化学成分指标至少包括烟碱、总糖、还原糖、总氮、钾和氯；所述感官质量指标至少包括香气质、香气量、杂气、劲头、刺激性、浓度和余味。

本发明所达到的有益效果：1)本发明的方法简便易行，操作简单，数据易得，便于推广应用；2)本发明对国内遴选原料产地和国外目标烟区烤烟大田发育气候指标的选择代表性高，能全面科学描述烤烟产地生态气候特征；3)本发明对如何在国内烤烟种植区中选择类似国外目标烟区烟叶风格的烟叶具有较好的指导性和实用性；4)本发明对从国内烟区中筛选出的类似国外优质产区风格特色的烟叶原料与国外目标进口烟叶外观质量、内在化学成分及感官质量进行系统对比分析和评价；5)本发明对卷烟原料产地气候和所产烟叶质量评价结果是科学、准确的，具有普遍性，为卷烟工业企业在国内优质烤烟产区中如何选择并采购类似国外目标烟叶风格特征的原料烟叶奠定了理论与实践基础。

具体实施方式

下面对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

(1)数据选择：本发明以津巴布韦烟区作为国外目标烟区的具体实施例，将津巴布韦烟区的烤烟大田气候数据和国内任意五个遴选烟区生态气候指标数据如表1：

表1国内外烟区气候指标统计

2)气候相似性分析

表2国内遴选烟区与津巴布韦烟区气候相似性

将津巴布韦烟区和国内遴选的5个烟区气候用9个烤烟大田生长核心气象因子指标以向量的形式进行描述，然后分别计算出遴选烟区和津巴布韦烟区气候向量间夹角余弦值，所得数据见表2。通过计算发现C烟区生态气候与津巴布韦烟区生态气候综合夹角余弦值达到了0.992，最接近于1，说明C烟区与津巴布韦烟区气候相似度最高，参评所有烟区与津巴布韦烟区气候相似程度排序由高到低为：C>A>B>E>D。

3)为了进一步验证上述国内遴选烟区和津巴布韦烟叶质量的相似性，收集遴选烟区和津巴布韦烟区烟叶外观质量、常规化学成分和感官质量检测数据。

4)烟叶样品数据全部来源于江苏中烟工业有限责任公司原料信息数据库，其中遴选烟区烟叶样品来源于江苏中烟全国优质烟叶原料基地中选取的具有代表性的C3F等级的15个样本，津巴布韦烟区样品来源于江苏中烟从津巴布韦原产地进口的LIL/C的3个等级烟叶样本，每个样本取样量为3kg。

5)烟叶外观质量评定标准

外观质量指标包括：颜色、成熟度、叶片结构、身份、油分、色度，其量化评定方法根据GB2635-92烤烟分级标准，确定外观质量的评分标准(表3)。由烤烟烟叶分级技师，对样品各单项外观质量指标逐项进行判断评分。然后以平均值作为该样品该指标的鉴定分值。

表3烟叶外观质量的评分标准

颜色	成熟度	结构	身份	油分	色度
						桔黄(7-10)	成熟(7-10)	疏松(8-10)	中等(7-10)	多(8-10)	浓(8-10)
柠檬黄(6-9)	完熟(6-9)	尚疏松(5-8)	稍薄(4-7)	有(5-8)	强(6-8)
						红棕(3-7)	尚熟(4-7)	稍密(3-5)	稍厚(4-7)	稍有(3-5)	中(4-6)
微带青(3-7)	欠熟(0-4)	紧密(0-3)	薄(0-4)	少(0-3)	弱(2-4)
						青黄(1-4)	假熟(3-5)		厚(0-4)		淡(0-2)
杂色(0-3)

注：括号内分数为数值。

6)烟叶常规化学成分测定方法

烟叶常规化学成分测定指标主要有烟碱、总糖、还原糖、钾、氯、总氮。分别采用YC/T159-2002、YC/T160-2002、YC/T161-2002、YC/T162-2002、YC/T173-2003规定的方法测定烟叶样品中的总糖和还原糖、烟碱、总氮、氯、钾，所测化学成分含量换算成百分率。

7)烟叶感官质量评价标准

参照标准YC/T138-1998建立烟叶感官质量的评分标准(表4)，由评烟委员，根据制定的标准，分别按香气质、香气量、杂气、劲头、刺激性、浓度和余味等7个单项指标进行打分，然后取其平均值。

表4烟叶感官质量的评分标准

8)烟叶质量相似性分析

表5不同烟区烟叶外观质量评价得分

注：表内分数为数值，下同

表6不同烟区烟叶常规化学成分含量

表7不同烟区烟叶感官质量得分

表8国内遴选烟区与津巴布韦烟区烟叶质量相似性

通过专家实际比对验证后认为，国内遴选烟区和津巴布韦烟叶质量欧式距离值0≤d_ab<1即认为两烟区间烟叶质量相似程度高，当1≤d_ab<1.5即认为两烟区间烟叶质量相似程度较高，当1.5≤d_ab<3即认为两烟区间烟叶质量相似程度中等，当d_ab>3即认为两烟区间烟叶质量相似程度较低至低。综上所述，通过距离比较分析我们可知(表8)，在国内五个遴选烟区中，C烟区与津巴布韦进口烟叶在外观质量和感官质量方面表现为较高相似，在化学成分方面表现为中等相似，烟叶综合质量表现为较高相似，该产区与津巴布韦进口烟叶质量相似性明显高于其它遴选烟区，参评所有国内遴选烟区与津巴布韦进口烟叶相似程度排序由高到低为：C>A>B>D>E,这与上述不同烟区间气候余弦相似性分析法所得的结果一致，由此充分说明通过两种算法的结合，能够基本筛选出生态气候条件和所产烟叶质量均接近于津巴布韦烟区风格特色的国内烤烟种植区，烟叶质量相似性验证结果与烟区气候相似性分析结果保持较好一致性。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (8)

1.一种外引烤烟品种种植区域遴选和验证的方法，其特征在于，包括：国内遴选烟区和国外目标烟区烤烟大田气候相似度评价方法；国内遴选烟区和国外目标烟区烤后烟叶质量相似度评价方法。

2.根据权利要求1所述的一种外引烤烟品种种植区域遴选和验证的方法，其特征在于，所述国内遴选烟区和国外目标烟区烤烟大田气候相似度评价方法，具体包括如下步骤：

步骤SS11：获取多个国内遴选优质烟区和国外目标烟区多年烤烟大田生育期气象指标数据，其中外引烤烟品种原产地国外目标烟区气象指标数据为文献查阅所得，而国内遴选所有产区气象指标数据均为实际测量所得；

步骤SS12：将国内遴选烟区和国外目标烟区烤烟大田生育期核心气象指标进行标准化处理，从而分别得到国内遴选烟区气候指标向量：x₁,x₂,x₃,....x_i；国外目标烟区气候指标向量：y₁,y₂,y₃,....y_i；其中i为正整数；

步骤SS13：计算经标准化处理后的国内遴选烟区和国外目标烟区气候向量的夹角余弦值，公式如下：

<mrow> <mi>c</mi> <mi>o</mi> <mi>s</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>m</mi> </munderover> <msub> <mi>x</mi> <mi>i</mi> </msub> <msub> <mi>y</mi> <mi>i</mi> </msub> </mrow> <msqrt> <mrow> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>m</mi> </munderover> <mrow> <mo>(</mo> <msup> <msub> <mi>x</mi> <mi>i</mi> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <msup> <msub> <mi>y</mi> <mi>i</mi> </msub> <mn>2</mn> </msup> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msqrt> </mfrac> </mrow>

公式中，m为气象指标数量，x_i和y_i分别为国内遴选烟区和国外目标烟区气候指标标准化值；

步骤SS14：国内遴选烟区和国外目标烟区烤烟气候总体相似程度为上述步骤SS13中计算出的各气象指标夹角余弦值的平均值，值越接近1则代表两烟区烤烟气候总体相似度越高。

3.根据权利要求2所述的一种外引烤烟品种种植区域遴选和验证的方法，其特征在于，所述步骤SS11中所述遴选的国内卷烟原料产区至少为3个。

4.根据权利要求2所述的一种外引烤烟品种种植区域遴选和验证的方法，其特征在于，所述步骤SS12中的所述烤烟大田生育期至少包含团棵期、旺长期、成熟期。

5.根据权利要求4所述的一种外引烤烟品种种植区域遴选和验证的方法，其特征在于，所述步骤SS12中的所述烤烟大田生育期核心气象指标至少为9个，分别为：团棵期日照时数、团棵期温度、团棵期降雨量、旺长期日照时数、旺长期温度、旺长期降雨量、成熟期日照时数、成熟期温度、成熟期降雨量。

6.根据权利要求1所述的一种外引烤烟品种种植区域遴选和验证的方法，其特征在于，所述国内遴选烟区和国外目标烟区烟叶质量相似度评价方法，具体包括如下步骤：

步骤SS21：获取多个国内遴选烟区和国外目标烟区烟叶质量多年检测数据；

步骤SS22：将国内遴选烟区和国外目标烟区烟叶样本检测数据经标准化处理，从而分别计算出国内遴选烟区和国外目标烟区所产烟叶外观质量、内在化学成分和感官质量各项指标之间的欧式距离值，计算公式为：

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式中：d_ab为遴选烟区与目标烟区的烟叶质量指标的欧式距离值；j表示烟叶质量指标(j＝1,2,3,……,n)；X'_aj和X'_bj分别为遴选烟区和国外目标烟区烟叶质量指标标准化值；

步骤SS23：国内遴选烟区和国外目标烟区烟叶质量总体相似程度为上述步骤SS22中计算出的各烟叶质量指标欧式距离值的平均值d_ab。

步骤SS24：对步骤SS23中获得的所述d_ab的值进行判定，当国内遴选烟区和国外目标烟区烟叶质量欧式距离值0≤d_ab<1即认为两烟区间烟叶质量相似程度高，当1≤d_ab<1.5即认为两烟区间烟叶质量相似程度较高，当1.5≤d_ab<3即认为两烟区间烟叶质量相似程度中等，当d_ab>3即认为两烟区间烟叶质量相似程度较低至低。

7.根据权利要求6所述的一种外引烤烟品种种植区域遴选和验证的方法，其特征在于，所述步骤SS21中的所述国内遴选烟区和国外目标烟区烟叶质量样本检测数据至少应包含烟叶外观质量、常规化学成分和感官质量。

8.根据权利要求6所述的一种外引烤烟品种种植区域遴选和验证的方法，其特征在于，所述步骤SS22中的所述烟叶外观质量指标至少包括颜色、成熟度、叶片结构、身份、油分和色度；所述化学成分指标至少包括烟碱、总糖、还原糖、总氮、钾和氯；所述感官质量指标至少包括香气质、香气量、杂气、劲头、刺激性、浓度和余味。