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生态因素对云南烤烟品质影响

生态因素对云南烤烟品质影响

作者：常乃杰中国农业科学院

学位级别：硕士

生态因素是影响烟草品质主要因素。本文就云南烟区烤烟品质与生态因素之间关系进行连续三年研究,主要采用聚类分析、相关分析和一般线性模型分析等数理统计方法,系统研究了云南烟区的主要生态特征、烟叶特点及主要生态因子对烟叶质量的... 详细信息

生态因素是影响烟草品质主要因素。本文就云南烟区烤烟品质与生态因素之间关系进行连续三年研究,主要采用聚类分析、相关分析和一般线性模型分析等数理统计方法,系统研究了云南烟区的主要生态特征、烟叶特点及主要生态因子对烟叶质量的影响。主要研究结果如下:云南烟区整体上来说适宜优质烤烟生产,烤烟品质属于优质清香型烤烟。其中烟叶的叶面密度和拉力较好,平衡含水率和含梗率偏高。云南烟叶的颜色、成熟度、结构等指标得分较高,色度得分相对较低。云南烟叶香气特性好,总分平均值到达81.17分。烟叶化学成分均在适宜范围。烟区土壤条件:有机质平均值为24.0 g/kg,pH值平均6.34,全氮含量1.66g/kg,土壤全磷1.026g/kg,全钾含量均值为12.7 g/kg,有效硫含量均值为51.0 mg/kg,有效铁含量均值为73.1mg/kg,土壤有效硼含量均值为0.44 mg/kg,有效钼均值为0.23 mg/kg。气象条件:生育期均温21.55℃,生育前期温度低温差大,成熟期均温高温差小。烤烟生长前期相对湿度较低,随着生育期进行相对湿度逐渐增大,成熟期相对湿度最大。日照时数生长前期较高,后期较低。整个生育期总日照时数累积为1042.82h。云南烟叶物理性状主要受气象因素影响。对于烟叶厚度、拉力、延伸率、填充值、平衡含水率、单叶重和含梗率而言,贡献率最高的因子分别为;成熟前期均温,旺长期均温,移栽期均温,土壤有机质,旺长期日照,成熟中期降水,旺长期日照;气象因素总贡献率分别为:74.54%,74.39%,71.64%,51.51%,68.37%,72.58%,62.5%。云南烟叶外观质量主要受土壤因素影响。对烟叶颜色、叶片成熟度、叶片结构、身份、油分、色度和外观质量而言,土壤因素总贡献分别为68.5%,57.86%,48.62%,49.73%,53.18%,57.62%,60.81%。云南烟叶常规化学成分主要受气象因素影响。对于总糖、烟碱、总氮、还原糖、钾、淀粉、氯而言,贡献率最大的因子分别是:成熟前期降水,移栽期日照,移栽期均温,成熟前期降水,成熟中期日照,成熟后期相对湿度,团棵期相对湿度;气象因素占总贡献分别为:84.27%,74.6%,77.15%,86.29%,69.37%,77.9%,67.67%。云南烟叶感官质量主要受气象因素影响。对于烟草香气特性而言,成熟期日照时数贡献最大,烟草本香、香气量、香气质分别为,为8.77%、7.01%、9.71%。成熟前期均温对烟叶浓度贡献最大,达到7.88%,气象因素占到75.34%。对于烟叶刺激性而言,旺长期相对湿度贡献率最大,达到7.22%,气象因素达到72.25%。旺长期日照是对烟叶劲头贡献率最大的生态因素,贡献率达到8.69%,气象因素总贡献大80.4%。对于烟叶杂气而言,成熟前期均温贡献率最大,达到9.12%,气象因素总贡献率为85.65%。对于烟叶干净度而言,成熟中期日照贡献率最大,贡献率达8.11%,气象因素为90.33%贡献率。移栽期日照则是影响烟叶湿润感和回味的最大生态因素指标,分别贡献率为10.65%和12.04%。对于感官质量总分,成熟前期均温是贡献率最大的生态因素,贡献率达7.13%,气象因素总贡献为77.61%。

关键词：土壤气象烤烟品质贡献率

气候变化背景下河南烟区气象资源及气象风险因素时空分布特征

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中国烟草学报 2023年第2期29卷 32-45页

作者：藏照阳王建伟陈祥梁太波过伟民常乃杰张艳玲段卫东中国烟草总公司郑州烟草研究院烟草行业生态环境与烟叶质量重点实验室郑州450001 中国烟叶公司北京市100055 河南中烟工业有限责任公司郑州450000

【背景和目的】为明确气候变暖背景下,河南烟区气候条件及气象风险因素时空变化特征,及两者之间的相关性。【方法】利用河南省20个县(市、区)2000—2019年气象资料,借助一元线性趋势、Mann-Kendall检验等方法,分析了河南烟区气象资源及... 详细信息

【背景和目的】为明确气候变暖背景下,河南烟区气候条件及气象风险因素时空变化特征,及两者之间的相关性。【方法】利用河南省20个县(市、区)2000—2019年气象资料,借助一元线性趋势、Mann-Kendall检验等方法,分析了河南烟区气象资源及气象风险因素时空分布特征。【结果】(1)近20年河南烟区烤烟成熟期气候资源发生明显变化,具体表现为:平均气温整体呈升高趋势,以襄城县和内乡县为中心的区域降雨量显著减少,以临颍县和泌阳县为中心的区域光合有效辐射呈增加趋势,以洛宁县、汝州市和方城县为中心的区域平均相对湿度显著减少,以舞阳县和邓州市为中心的区域昼夜温差显著增加。(2)以郏县和灵宝市为中心的区域,在旺长期-成熟前期高温风险相对较高,豫南地区在成熟后期面临一定的高温风险。近年来部分县区烤烟成熟期高温天数显著增加,高温风险的增加不仅与平均气温的升高密切相关,同时与成熟前期降雨量和干旱强度呈显著负相关。(3)以叶县为中心的区域暴雨风险相对较高,近年来暴雨发生频率有降低趋势,主要与成熟前期雨量的减少密切相关。(4)以禹州市和汝州市为中心的区域伸根期干旱风险相对较高,近年来有减轻趋势;各县区旺长期-成熟前期均面临较高的干旱风险,部分县区有增强趋势。【结论】近20年来河南烟区烤烟成熟期气候条件发生较大变化,部分地区高温和干旱风险有进一步增强趋势,暴雨发生频率有所降低。

关键词：气候变化河南烤烟气象资源气象风险因素时空分布

“黄金叶”品牌河南烟叶工业分选方法建立与应用

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烟草科技 2022年第7期55卷 73-82页

作者：张书伟张子颖过伟民徐文韬彭玉富常乃杰周汉平河南中烟工业有限责任公司技术中心郑州450000 中国烟草总公司郑州烟草研究院烟草行业生态环境与烟叶质量重点实验室郑州450001

为建立基于“黄金叶”品牌需求的河南烟叶工业分选方法,利用豫中许昌、豫西三门峡产区品质梯度烟叶样品制备试验,研究筛选烟叶工业分选指标,建立烟叶工业分选方法并开展应用验证。结果表明,①许昌和三门峡产区烟叶的品质特征存在差异,... 详细信息

为建立基于“黄金叶”品牌需求的河南烟叶工业分选方法,利用豫中许昌、豫西三门峡产区品质梯度烟叶样品制备试验,研究筛选烟叶工业分选指标,建立烟叶工业分选方法并开展应用验证。结果表明,①许昌和三门峡产区烟叶的品质特征存在差异,但部位间表现不完全一致。②油润感、柔软度、叶片结构是影响两产区烟叶感官品质的共性外观指标,其中油润感或柔软度决定烟叶感官品质总得分变异的24.4%~61.9%,颜色深浅、身份是许昌产区影响烟叶感官品质的个性化外观指标,而三门峡产区则为光泽度。③两糖比值是影响两产区烟叶品质特征的关键化学成分指标,决定许昌产区烟叶油润感和柔软度分值变异的23.9%~68.5%,与碳水化合物含量共同决定三门峡产区烟叶油润感和柔软度分值变异的39.1%~50.5%。通过上述烤烟外观指标建立烟叶工业分选方法,可实现不同感官品质烟叶的科学分类。

关键词：烤烟外观特征感官品质工业分级相关分析逐步回归

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基于温湿度时序数据的烟叶烘烤工艺特征分析

中国烟草学报 2022年第5期28卷 56-63页

作者：过伟民郑劲民常乃杰张艳玲程森刘剑君许成悦禹洋蔡宪杰中国烟草总公司郑州烟草研究院郑州450001 中国烟草总公司河南省公司郑州450001 上海烟草集团有限责任公司上海200082

为建立基于烘烤环境温湿度时序数据的工艺分析方法,通过在烤房控制仪加装物联网通讯模块,在5类产区采集烘烤过程的温湿度数据1.1万套,分析烘烤时间、湿球温度和工艺拟合曲线,研究不同部位、产区烘烤工艺执行的主要特点。结果表明:基于... 详细信息

为建立基于烘烤环境温湿度时序数据的工艺分析方法,通过在烤房控制仪加装物联网通讯模块,在5类产区采集烘烤过程的温湿度数据1.1万套,分析烘烤时间、湿球温度和工艺拟合曲线,研究不同部位、产区烘烤工艺执行的主要特点。结果表明:基于温湿度时序数据的烘烤工艺分析结果年度间一致,烟叶烘烤总时间的中位值在160~190 h,上部烟叶的变黄期时间较中部烟叶延长5~10h,变黄后期-干筋后期的湿球温度低0.5~1.0℃。不同产区烘烤各阶段的时间分配、湿球温度调控差异明显,平顶山产区烘烤变黄期时间长,定色期时间短,湿球温度呈上升-下降-上升变化,曲靖产区烘烤变黄期的时间较长、湿球温度较低,南阳、三门峡、恩施产区变黄期和定色期时间相对接近,湿球温度总体呈上升-稳定-上升变化。通过物联网技术采集烘烤过程的温湿度时序数据,可批量分析烘烤时间、湿球温度等工艺执行指标,为烟叶烘烤技术定向优化提供依据。

关键词：烤烟烘烤工艺物联网干湿球温度变黄期定色期

基于偏最小二乘回归的烤烟感官品质关键外观特征指标筛选

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轻工学报 2023年第4期38卷 90-97页

作者：张子颖过伟民徐文韬常乃杰许衡彭玉富张书伟河南中烟工业有限责任公司技术中心郑州450000 中国烟草总公司郑州烟草研究院郑州450001

为明确影响烤烟感官品质的关键外观特征指标,采用偏最小二乘回归等方法对6个产区共计265份烟叶样品的外观特征与其感官品质间的关系进行分析。结果表明:外观特征指标中仅上部叶样品油润感分值服从正态分布,其他外观特征指标分值均未通... 详细信息

为明确影响烤烟感官品质的关键外观特征指标,采用偏最小二乘回归等方法对6个产区共计265份烟叶样品的外观特征与其感官品质间的关系进行分析。结果表明:外观特征指标中仅上部叶样品油润感分值服从正态分布,其他外观特征指标分值均未通过正态性检验;中部叶外观指标除身份外均与总体感官品质在0.1%水平显著正相关;上部叶颜色纯正度、成熟度、叶片结构、光泽度、柔软度、油润感与总体感官品质在0.1%水平显著正相关,身份与总体感官品质在0.1%水平显著负相关;油润感、柔软度、叶片结构3项外观特征对中部叶香气质和总体感官品质的累计贡献率分别为49.62%和51.07%,对上部叶香气量和总体感官品质的累计贡献率分别为43.19%和44.30%。叶片结构、柔软度和油润感是影响中、上部叶感官品质的关键指标,可在烟叶原料的工业分选研究中进一步应用。

关键词：烤烟外观特征感官品质偏最小二乘回归

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烤烟柔韧性与内在品质的相关分析

中国烟草科学 2022年第1期43卷 82-88,95页

作者：张书伟过伟民陈祥张子颖徐文韬叶校坤周汉平常乃杰河南中烟工业有限责任公司郑州450001 中国烟草总公司郑州烟草研究院郑州450001 中国烟叶公司北京100032

为明确烟叶柔韧性与内在品质的关系,优化烤烟外观品质评价指标体系,选择我国6个生态二级区上部和中部不同质量梯度烟叶样品,采用相关分析和随机森林回归分析,研究了烟叶柔韧性与主要化学成分和感官品质指标的关系。结果表明,烟叶柔韧性... 详细信息

为明确烟叶柔韧性与内在品质的关系,优化烤烟外观品质评价指标体系,选择我国6个生态二级区上部和中部不同质量梯度烟叶样品,采用相关分析和随机森林回归分析,研究了烟叶柔韧性与主要化学成分和感官品质指标的关系。结果表明,烟叶柔韧性区域差异明显,渝东南烟叶柔韧性好,豫西、湘南烟叶次之,而滇东和豫中地区烟叶总体一般。烟叶柔韧性分值与还原糖、总糖含量,糖碱比值和两糖比值呈显著或极显著正相关。烟叶柔韧性分值与香气质、香气量、杂气、刺激性、干燥感、回甜感等感官指标呈极显著正相关。随机森林回归分析发现,部分地区柔韧性对还原糖含量、香气质和感官综合品质分值变异的贡献率大于其他外观指标。烟叶柔韧性能够较好地表征内在品质,可用于优化烤烟外观品质评价指标体系。

关键词：烤烟柔韧性化学成分感官品质相关分析随机森林

基于光谱预处理和机器学习算法的烤烟叶绿素含量预测

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中国土壤与肥料 2023年第3期 194-201页

作者：王韦燕冯文强常乃杰刘青丽李志宏陈玉蓝黎昌明陈曦张云贵中国农业科学院农业资源与农业区划研究所北京100081 四川省烟草公司凉山州公司四川西昌615000 中国烟草总公司四川省公司四川成都610041

叶绿素是作物进行光合作用合成有机物的主要色素,实时监测烤烟叶片叶绿素含量对跟踪烟株氮素营养状况和判别烟叶成熟度具有重要的指导作用。基于对烤烟叶片光谱特征的分析,以不同供氮水平下实测的烟叶高光谱数据及叶绿素相对含量(SPAD)... 详细信息

叶绿素是作物进行光合作用合成有机物的主要色素,实时监测烤烟叶片叶绿素含量对跟踪烟株氮素营养状况和判别烟叶成熟度具有重要的指导作用。基于对烤烟叶片光谱特征的分析,以不同供氮水平下实测的烟叶高光谱数据及叶绿素相对含量(SPAD)为数据源,采用一阶导数(1st Der)、多元散射校正(MSC)、标准正态变量(SNV)和SG平滑(SG)对原始光谱数据进行预处理,先采用连续投影法(SPA)挑选出每个预处理条件下的特征波长,后将各特征波段下的光谱反射率作为模型的输入变量,利用反向传播神经网络(BPNN)、随机森林(RF)和支持向量机(SVM)3种机器学习的方法分别构建烤烟叶片叶绿素含量估测模型。使用决定系数(R^(2))、均方根误差(RMSE)和平均绝对值误差(MAE)对每个机器学习模型的性能进行了评估和比较。结果表明:3种机器学习方法训练出的模型相比较,RF模型的预测准确率最高;烤烟叶片原始光谱经MSC和SNV预处理后的光谱信息作为输入变量,经RF算法建模具有较高的精度和良好的预测能力,模型为MSC-SPA-RF(R^(2)=0.96,RMSE=1.15,MAE=0.94)和SNV-SPA-RF(R^(2)=0.96,RMSE=1.14,MAE=0.94)。说明基于机器学习利用高光谱数据估算烤烟叶片叶绿素含量具有可行性,这为实时、精确地监控烤烟生长过程中叶片叶绿素含量变化状况以及合理科学的进行田间管理提供了一定的理论基础。

关键词：烤烟叶绿素相对含量(SPAD) 高光谱光谱预处理随机森林 BP神经网络

贵州省烤烟种植主要气象风险因素的时空分布特征分析

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烟草科技 2021年第12期54卷 17-27页

作者：藏照阳张艳玲王建伟常乃杰刘建利中国烟草总公司郑州烟草研究院郑州450001 中国烟叶公司北京市100055

为明确贵州省烤烟种植主要气象风险因素及时空分布特征,利用贵州省64个县(区市)2008—2017年逐日平均温度、最高温度和降雨量等数据,对不同县区烤烟不同生育期的主要气象风险因素进行评价,并采用聚类分析法对烤烟种植气象风险因素进行... 详细信息

为明确贵州省烤烟种植主要气象风险因素及时空分布特征,利用贵州省64个县(区市)2008—2017年逐日平均温度、最高温度和降雨量等数据,对不同县区烤烟不同生育期的主要气象风险因素进行评价,并采用聚类分析法对烤烟种植气象风险因素进行归类。结果表明:该区域烤烟烟叶生产主要的气象风险为还苗-伸根期低温(4月下旬—5月中旬日平均温度≤13℃)、成熟期高温(7月中旬—8月下旬日最高温度≥35℃)、成熟后期低温(8月上旬—9月上旬日平均温度≤20℃)、暴雨(日降雨量≥50 mm);还苗-伸根期和成熟后期低温风险主要发生在贵州西部毕节威宁、大方,六盘水水城,黔西南普安,其中毕节威宁的低温风险最高,前期(4月下旬—5月中旬)低温天数多年均值为12 d,后期(8月上旬—9月上旬)高达40 d;成熟期高温风险主要发生在铜仁和黔东南地区,其中铜仁沿河高温风险最高;烤烟生育期内雨量充沛但年际间差异大,西南部和东部地区降雨量显著高于中部,中部地区仅在个别年份发生干旱,最长无雨日数为10~15 d;暴雨集中发生在安顺及周边县区,年均暴雨日数4 d左右,年均暴雨降雨量大于300 mm;铜仁松桃面临暴雨和成熟期高温双重风险。

关键词：贵州烤烟气象风险因素时空分布

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DNDC模型在中国的改进及其应用进展

应用生态学报 2017年第8期28卷 2760-2770页

作者：谢海宽江雨倩李虎张婧常乃杰王立刚中国农业科学院农业资源与农业区划研究所/农业部面源污染控制重点实验室/中国农业科学院-美国新罕布什尔大学可持续农业生态系统研究联合实验室北京100081

DNDC模型是目前国际上最成功的生物地球化学模型之一,可以被发展为适合一个特定国家或地区环境条件的模型.我国科学家经过不断的改进和扩充,发展了适用于中国特有的农业生态系统的版本.通过修改土壤水氮运移过程的缺省参数,引入了地表... 详细信息

DNDC模型是目前国际上最成功的生物地球化学模型之一,可以被发展为适合一个特定国家或地区环境条件的模型.我国科学家经过不断的改进和扩充,发展了适用于中国特有的农业生态系统的版本.通过修改土壤水氮运移过程的缺省参数,引入了地表径流曲线和修正的通用土壤流失方程来控制和模拟地表径流,加入了薄膜覆盖管理模式的参数化模块,补充了种养结合的子模型.这些改动不仅增加了模型模拟土壤水氮运移、氮素淋失、地表径流的能力,而且提高了模型在不同生产管理模式下的应用范围.改进后的模型针对土壤有机碳变化、温室气体排放、氮素平衡等方面进行了大量验证,并在点位和区域尺度上进行了广泛应用;此外,对DNDC模型存在的问题,如模拟结果不准确、模型参数矫正困难、模型模块不足等进行了讨论;最后,明确了模型在中国农业生产中的贡献,以期为模型的研究和应用提供参考,更好地服务于中国农业生产.

关键词： DNDC 中国农业改进应用