基于触觉的不同油分等级烤烟表面信息分析

在烟叶分级的过程中,烤烟的油分等级判定十分关键。目前,烤烟的主要分级方式仍然是人工分级,这种分级方式效率不高,分级模糊,对分级人员的分级技术水平要求很高。现阶段,也有利用机器视觉、高光谱等技术进行烤烟油分判定的研究,但这些方式设备昂贵,对检测环境要求较高。因此,论文以不同油分等级的烤烟为分析对象,研究设计了一款烤烟表面触觉信息采集装置,分析了不同初始正压力与不同滑动速度对不同油分等级烤烟正反两面触觉频谱信息的影响,为进一步使用触觉联合视觉进行烤烟等级分类提供参考。

突发公共事件对云南省卷烟出口贸易影响研究

本文以2017年1月~2021年12月云南省卷烟出口量和突发公共事件流行病病例数为研究样本,基于VAR向量自回归模型,采用脉冲响应和方差分解量化分析突发公共事件对云南省卷烟出口的影响。结果表明:所构建的VAR模型具有稳定性,且通过模型发现突发公共事件会对云南省卷烟出口带来影响。根据脉冲响应函数分析结果,突发公共事件流行病会在短期内会对卷烟出口带来明显抑制作用,但在事态得到及时控制情况下,这种抑制作用会在第10个月时显著降低,第20个月后基本消失;方差分解结果显示,尽管突发公共事件对云南省卷烟出口量波动的影响贡献率仅为5.3%,为有效规避其风险影响,必须采取有效措施积极应对,以保障卷烟外贸稳定。

采收时间对不同生态区烟叶香气品质和香型风格的影响

以云烟87中部叶为材料,研究了不同采收时间(T_(1)~T_(5)处理分别表示打顶后16、18、20、22、24 d采收)对大方蜜甜香和威宁清甜香烟叶致香物质含量和感官质量的影响。结果表明:随着采收时间的推迟,两生态区烟叶类胡萝卜素降解产物、叶绿素降解产物、类西柏烷类降解产物、脂肪酸类物质、生物碱类物质、其他未分类致香物质、致香物质总含量均呈先增加后降低的趋势,除大方烟区T3处理的叶绿素降解产物和T2处理的类西柏烷类降解产物最高外,其他均以T4处理的最高;除美拉德反应产物、芳香族氨基酸降解产物、类西柏烷类降解产物及其他未分类致香物质外,大方烟区烟叶的其他致香物质含量均高于威宁的,且致香物质总含量比威宁的高8.44%。1-(2,6,6-三甲基-1-环己烯-1-基)-2-丁烯-1-酮等7种物质是彰显大方烟叶蜜甜香风格的关键致香物质,1-(1H-吡咯-2-基)-乙酮等4种物质是彰显威宁清甜香风格的关键致香物质。两生态区均以打顶后22 d采收烤后烟叶的致香物质总含量最高;大方、威宁烟区分别在打顶后24、20 d采收烤后烟叶的感官质量较佳、风格更加彰显。

基于CIE色度学的鲜烟叶烘烤特性评价指标量化方法

烟叶烘烤特性是衡量其烘烤难易程度和烘烤质量的关键性技术指标。然而现阶段鲜烟叶的烘烤特性评价通常以感官和主观经验为主,较笼统和模糊,缺少能有效表征鲜烟叶烘烤特性的量化指标。烟叶的外观颜色不仅是烟叶田间成熟度的主要判别依据,也是进行烟叶烘烤操作的主要依据,为探究利用烟叶颜色参数判别其烘烤特性的适用性、可行性和科学性,以云烟87的上部叶、中部叶和下部叶为研究对象,首先利用自行开发的烟叶颜色参数检测系统获取烟叶的颜色参数,随后基于CIE色度学和统计分析方法对烟叶颜色参数和其烘烤特性之间的关系进行分析,进而探索出烘烤特性评价指标的量化方法。结果表明,绿色的色度学指标判定标准为单指标R<149、复合指标G×G/(R×R+B×B)>1.0,经验证该判定标准的准确率达到98.17%;褐色的色度学指标判定标准为单指标G<140、复合指标R/G>1.0,经验经该判定标准的准确率达到99.50%;黄色的色度学指标判定标准为单指标R≥149、复合指标G×G/(R×R+B×B)≤1.0或单指标G≥140、复合指标R/G≤1.0。进而探究出烟叶烘烤过程中颜色参数量化方法,并为烟叶的适时采收、烘烤工艺的改进和烟叶品质量的提升提供科学理论支撑。

基于表型组和转录组数据研究光对烟草早期幼苗发育的影响

为深入解析光对烟草早期幼苗发育的调控机理,以烤烟品种CV87为试材,设置12 h光周期和持续黑暗2个处理,采用表型组学研究了烟草种子培育第1~9天的形态变化,在此基础上采用转录组学研究了其发育第4天基因表达网络差异。结果表明,光下种子发芽势和发芽率提高约30%,子叶开口长增加约2 cm,而下胚轴长度缩短约2 cm。在早期幼苗发育阶段有551个基因差异表达受光诱导,其中364个表达上调,187个表达下调。551个基因中有28个在蛋白水平存在互作关系,其中包括AMT1-3、PSAK、LHCB5等15个上调表达基因和OLEO1、LEA7和PDF2.3等13个下调表达基因。GO富集表明,这28个DEGs主要与光合作用、光系统、植物激素响应有关。综上所述,本研究解析了烟草早期幼苗发育过程中响应光信号的表型变化,并通过转录组分析挖掘到一些调控表型差异相关基因,这些结果为进一步研究光环境对烟草萌发和早期幼苗发育的影响提供了参考。

乙烯利对烘烤过程中烟叶淀粉代谢关键酶的影响

为探寻降低烤后烟叶淀粉含量的技术方法,以烤烟品种K326为试验材料,采用自制电热式烟叶烤箱(80cm×60cm×100cm),初步研究了不同乙烯利用量〔0(CK)、10.4、20.8、41.7mL/m3〕对烘烤过程中烟叶淀粉代谢关键酶的影响。结果表明,CK的烟叶淀粉酶活性有2个活性高峰,分别出现在烘烤36h和72h,淀粉酶活性均为2.2U;而乙烯利处理的烟叶淀粉酶活性则呈单峰曲线,活性高峰出现在烘烤12～24h,淀粉酶活性为3.8～4.1U,乙烯利显著提高了烘烤前期烟叶淀粉酶活性。乙烯利处理的淀粉磷酸化酶活性峰值出现在烘烤0h和36h,2个峰值均比CK提前24h出现。乙烯利处理的烤后烟叶淀粉含量为2.8%～3.2%,显著低于CK(4.4%),因此,在烟叶烘烤过程中使用乙烯利可以显著降低烤后烟叶淀粉含量,但乙烯利的最佳用量尚需进一步研究确定。

散叶插签装烟方式对烤烟烘烤性能的影响

为了提高密集烤房的装烟容量,推广散叶烘烤,达到省工降本的目的,研究散叶插签和常规挂杆2种装烟方式对烘烤成本及烤后烟叶质量的影响。结果表明,使用散叶插签装烟方式装烟量大,烘烤烟叶干烟成本较低,上、中、下部位成本均比对照降低41.1%、35.9%、39.8%,而且上、中、下部位均价和产值均比对照高,其中上、中、下部位产值分别比对照高77.6%、57.7%、86.7%,且改善了上部烟的化学成分协调性,也使下部叶的内在质量得到提升。

采摘时间与采摘叶片数对烤烟不适用下部叶可用性的影响

为提高烤烟下部不适用烟叶的可利用性,研究不同采摘时间及叶数其对烤烟不适用下部叶可用性的影响,分析不同采摘时间与叶片数对烟叶化学成分及评吸质量的差异。结果表明：80d采摘4片（T5）、采摘6片（T6）、90d采摘4片（T8）和6片（T9）4处理表现为香气质好,香气量足,浓度好,刺激性小,余味舒适等特点;其化学成分表现为高烟碱、两糖高、低氮和低氯特点。与采摘叶片数相比,采摘时间为影响不适用下部叶化学成分的主要因子。在烟叶大田期80-90d采摘4-6烟叶有利于提高不适用下部叶烟叶的可用性。

常压热水锅炉集中供热烘烤性能的研究

试验结果表明:与2009年常规密集烤房相比,用常压热水锅炉集中供热式烤房烘烤烟叶,可以分别降低每千克煤的烟尘排放量、SO2排放量和NOx排放量2.914、8.600和2.391 mg/kg,降低每千克干烟烘烤成本1.00元/kg,提高烤后烟叶均价1.26元/kg,降低单间运行总费用63.2元,提高单间净收益841元,而增加每间烤房初期建造成本3.0979万元。

基于高光谱技术的采摘期烟叶水分含量研究

烟叶含水量的快速检测在烟草种植业中起着关键的作用,检测采摘期烟叶水分含量,对烟草工艺具有重要意义。为了快速、无损地检测采摘期烟叶水分含量,提出一种主成分分析(PCA)结合马氏距离算法(MD)的方法来剔除异常样本,再使用偏最小二乘法(PLS)估测采摘期烟叶水分含量。首先,利用GaiaSky-mini2机载高光谱成像仪获取到141个采摘期烟叶的高光谱数据,采用多元散射校正(MSC)、标准正态变量交换(SNV)和Savitzky-Golay卷积平滑法等对原始光谱进行预处理。然后,应用主成分分析结合马氏距离法对校正集中的异常样品进行剔除。最后,使用偏最小二乘法(PLS)建立采摘期烟叶水分含量分析模型。结果表明:利用SG卷积平滑法预处理的PCA-MD-PLS模型效果最佳,对烟叶含水量预测能力最好,预测模型相关系数为0.8527,均方差为1.3766。

烤烟施氮量与留叶数对烟叶含氮化合物和感官质量的影响

为探明烤烟种植中适宜的施氮量及留叶数,采用双因素裂区试验研究低施氮量(氮用量为45kg/hm^2、67.5kg/hm^2和90kg/hm^2,常规施氮量为105kg/hm^2)和少留叶数(烟叶留叶数为12片/株、14片/株、16片/株,常规留叶数为18片/株)对不同部位烟叶烟碱氮、蛋白氮、总氮含量及感官质量的影响。结果表明:1)在低施氮及少留叶条件下,施氮量对烟叶烟碱氮、蛋白氮和总氮含量影响显著,对香气质、香气量、吃味、杂气、刺激性及总分影响极显著;留叶数对烟叶烟碱氮影响极显著,对总氮含量、香气质和香气量影响显著;施氮量与留叶数的交互作用对含氮化合物和感官质量影响不显著;2)与常规栽培(施氮量105kg/hm^2+留叶数18片/株)相比,所有低施氮、少留叶处理初烤烟叶的蛋白氮含量均有所下降,烟碱氮含量(施氮量45kg/hm^2+留叶数16片/株的处理组合除外)均有所提高;3)烟碱氮/总氮比值在0.305~0.315,香气质、香气量和吃味得分均随着烟碱氮/总氮比值的增加而增加。施氮量67.5kg/hm^2+留叶数16片/株处理组合的化学成分较协调,感官质量最好;4)低施氮、少留叶处理的总糖和还原糖含量较为适宜,可提高烟叶烟碱氮含量,降低蛋白氮含量;施氮量对烟叶含氮化合物和感官质量影响最大,留叶数次之。

采收成熟度对烘烤过程烟叶色素降解及抗氧化系统的影响

设置3个采收成熟度(尚熟、成熟、完熟)处理,对烘烤过程烟叶叶绿素和类胡萝卜素降解规律、抗氧化酶活性和相对电导率的变化进行系统研究。结果表明,(1)各个色素组分降解主要发生在变黄中后期(24~72 h),色素降解速率和烟叶变黄速率随着成熟度的提高而提高;(2)烟叶丙二醛(MDA)含量随烘烤进程逐渐升高,在72 h时达到峰值,成熟烟叶中的MDA含量低于尚熟和完熟烟叶处理;(3)不同处理烟叶抗氧化酶[过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、总超氧化物歧化酶(T-SOD)]活性均在随烘烤进程呈先升高后降低的趋势,且活性在变黄期达到峰值,成熟处理烟叶中的POD、T-SOD、CAT活性均表现出较高水平;(4)不同处理烟叶相对电导率随烘烤进程逐渐上升,完熟烟叶的相对电导率显著高于尚熟和成熟烟叶,定色中后期烟叶相对电导率明显增大,以成熟处理烟叶相对电导率最小。成熟烟叶的色素降解比例较大,MDA含量较低,抗氧化酶活性较高,相对电导率较低,说明成熟烟叶细胞膜的完整性更好,有利于烟叶细胞内部物质的生理生化转化。

低施氮、少留叶及其交互作用对烤烟主要化学成分的影响

为了在提高烟叶烟碱含量的同时控制总氮、蛋白质含量,通过在现蕾前足叶打顶并采用低施氮(45kg/hm^2、67.5kg/hm^2和90kg/hm^2)、少留叶(12片/株、14片/株、16片/株)的措施来探索其对K326烟叶烟碱、总氮等化学成分的影响。结果表明:(1)所有低施氮少留叶处理的烟叶其烟碱含量和烟碱氮/总氮均有所提高,同时蛋白质含量下降,总氮和糖含量较为适宜。(2)施氮量对烟叶的烟碱、总氮、蛋白质、氯含量有极显著影响,留叶数对烟叶的烟碱、总糖、总氮含量和烟碱氮/总氮有极显著影响,施氮量×留叶数交互作用对各个部位化学成分的影响均不显著。(3)施氮量和留叶数对不同部位烟叶化学成分的影响程度不同。采用低施氮少留叶措施可提高烟叶烟碱含量和烟碱氮/总氮,降低蛋白质含量;施氮量主要影响了烟叶的烟碱、总氮、蛋白质和氯含量,留叶数主要影响了烟叶的烟碱、总氮、总糖含量和烟碱氮/总氮,二者的交互作用对化学成分影响不显著。

不同温湿度下散叶烘烤烟叶的物理和经济性状

为明确散叶装烟密集烤房烘烤的最佳工艺条件,以毕纳1号中部叶为试验材料,进行了不同温湿度对其烟叶物理和经济性状的比较试验,按照GB2635-92标准评价外观质量和等级结构。结果表明:在变黄期干/湿球温度36℃/32℃、定色后期干/湿球温度50℃/35℃、变黄期干/湿球温度38℃/36℃和定色后期干/湿球温度50℃/37℃下烘烤烟叶的外观质量、均价和产值均较高,其外观质量总分分别为83.20分和83.50分,均价分别为(19.54±1.09)元/kg和(19.80±1.22)元/kg,产值分别为(3 503.10±88.22)元/667m2和(3 419.36±45.91)元/667m2。

基于改进RF特征选择策略的烤烟油分高光谱特征分析

针对烤烟油分特征预测模型的特征优选问题,提出一种改进RF(随机森林)算法特征选择策略,首先通过RF特征选择算法计算出各个特征的RF-Score,将特征按RF-Score的大小排序依次添加到特征子集中,若分类器分类准确率提高则保留该特征,若分类器分类准确率没有提高或降低则去除该特征。结果表明:利用RF特征选择算法对烤烟高光谱特征进行筛选时,将176个高光谱特征中按基尼系数降序排列依次输入SVM分类器中,前64个高光谱波段特征即可使支持向量机分类器性能最佳,特征子集维度为64,其分类准确率为93.33%。利用改进RF特征选择策略对176个烤烟高光谱波段特征进行筛选,只需输入371.08 nm、716.71 nm、378.31 nm、487.77 nm、484.09 nm、535.85 nm六个波段的高光谱特征即可使支持向量机分类器性能最佳,其分类准确率为95%,特征子集维度为6,说明改进的RF特征选择策略可以在保证分类器性能的前提下能较好地进行数据降维,减小特征集的冗余。改进后的RF特征选择算法与全高光谱波段相比,特征数量减少170个,分类准确率提高3.33%;与RF特征选择算法相比,特征数量减少58个,分类准确率提高1.67%。

不同基因型烤烟成苗期植物学性状和生理特性差异

为进一步提高贵州特色烤烟井窖式移栽烟苗素质,对贵州不同基因型烤烟("K326" "南江3号" "毕纳1号" "贵烟2号" "韭菜坪2号")成苗期生物量、根系形态、质体色素含量、电导率、pH值和光合生理特性差异进行了研究.结果表明:不同基因型烤烟成苗期烟苗植物学性状差异显著,地上部"K326"植物学性状最佳,干质量为0.1109g/株,"贵烟2号"相对较差,干质量为0.0925 g/株;地下部"贵烟2号"和"毕纳1号"烟苗根系形态特征较佳,干质量分别为0.0424 g/株和0.0403 g/株;株生物量"K326"和"毕纳1号"较佳,干质量分别为0.1493 g/株和0.1354 g/株.在生理特性方面,不同基因型烤烟成苗期烟苗质体色素含量和pH值差异较小,但电导率值和光合特性指标差异较显著."毕纳1号"成苗期烟苗叶绿素和类胡萝卜素含量最高,分别为2.019 mg/g和0.538 mg/g,"K326"次之,"韭菜坪2号"最低,分别为1.542 mg/g和0.435 mg/g;"K326"和"毕纳1号"pH值居中,分别为6.63和6.76,"韭菜坪2号"和"南江3号"pH值偏高,分别为6.88和6.83,"贵烟2号"pH值为6.43,偏低;"K326"和"毕纳1号"成苗期叶片绝对电导率值分别为9.85 μS/cm和9.08 μS/cm,相对电导率值较小,分别为15.63%和21.45%,"贵烟2号"绝对电导率值和相对电导率值最高,分别为13.28 μS/cm和29.84%."K326"光合生理特性指标整体上较佳,其次是"毕纳1号"和"韭菜坪2号","贵烟2号"和"南江3号"一般.总之,"毕纳1号"和"K326"成苗期烟苗植物学性状和生理特性较好,光合能力、抗逆性和自我保护能力较强,烟苗素质较好,可作为贵州烤烟主栽品种培育壮苗的选择之一.

混施有效微生物群(EM)及土壤改良剂对烤烟农艺性状及品质的影响

为研究有效微生物群(effective microorganisms,EM)和土壤改良剂混施在烤烟生产上的效果,采用田间随机区组试验调查了混施EM菌和土壤改良剂对烤烟大田期农艺性状及烟叶产量和质量的影响。结果表明:混施EM菌和土壤改良剂可促进烟株田间长势,在烤烟成熟期表现尤为明显;在常规地膜移栽和井窖式移栽模式下,混施EM菌和土壤改良剂可提高烟叶产量并优化其等级结构,其中,产量分别达到1 909.31kg/hm2和2 134.91kg/hm2,较对照分别提高5.21%和7.13%,产值分别达到29 460.69元/hm2和35 162.05元/hm2,除去EM菌和土壤改良剂施用成本后,产值较对照分别提高3.84%和8.72%;在化学成分方面,混施EM菌和土壤改良剂可提高初烤烟叶烟碱、钾和氯含量,降低总糖含量、施木克值和糖碱比,提高两糖比(还原糖/总糖),降低两糖差值;混施EM菌和土壤改良剂可提高烟叶评吸质量,评吸总得分分别提高2.30和2.67。综上所述,混施EM菌和土壤改良剂在优化烟叶等级结构、提高烟叶产质量上具有实用价值。

微生物有机肥结合土壤改良剂改善上部烟叶品质研究

为研究微生物肥(effective microorganisms,简称EM菌)和土壤改良剂混施在提高上部烟叶可用性方面的施用效果,本研究采用田间随机区组试验的方法调查了混施EM菌和土壤改良剂对上部烟叶外观品质、化学成分及其协调性和评吸质量的影响。结果表明:EM菌和土壤改良剂提高上部烟叶单叶重并降低叶片密度,整体改善烟叶的外观质量,其中,常规地膜移栽和井窖式移栽模式下混施EM菌和土壤改良剂单叶重分别达到12.89g/叶和13.61g/叶,分别比对照提高10.64%和11.41%,叶面积密度分别降低7.65%和3.90%;提高初烤烟叶含氮化合物(烟碱、总氮和蛋白质)含量,降低总糖含量,对还原糖含量影响不明显;降低初烤烟叶施木克值、糖碱比;提高两糖比(还原糖/总糖);提高初烤烟叶评吸质量,主要表现在烟叶香气质、香气量和吃味方面,两种移栽模式下混施EM菌和土壤改良剂初烤烟叶评吸总分分别达到40.1分和40.4分,较对照提高0.8和0.9分。可见,施用微生物肥(EM菌)和土壤改良剂可提高上部烟叶外观质量、化学成分协调性和感官评吸质量。

基于高光谱的烤烟叶绿素含量估算模型研究

研究烤烟叶片叶绿素含量与高光谱参数的相关性,建立叶绿素含量估算模型,为构建或筛选系统的烟叶烘烤特性评价指标奠定基础。以云烟87为研究对象,测定不同成熟度水平和不同烘烤温度下,叶片叶绿素含量及400~1000 nm光谱反射率,以烤烟叶片高光谱反射率与烤烟叶片叶绿素含量为数据源,用SPA(连续投影算法)对高光谱数据进行特征波段筛选,筛选出10个与叶绿素含量相关的特征波长作为实验样本数据,采用基于SPA算法的SPA-BP,SPA-Ridge和SPA-LR3种预测模型预测不同烘烤温度点烟叶叶片叶绿素浓度,并比较各模型的决定系数(R2),均方根误差(RMSE)以及均方误差(MRE)。3种基于SPA连续投影算法的预测模型都能较好有效预测不同烘烤温度点烟叶叶片叶绿素含量,其中SPA-BP预测模型效果最好,R2达到了0.967,RMSE为0.101,SPA-LR预测模型次之,R2达到了0.956,SPARidge预测模型最低,R2达到了0.916,经验证SPA-BP预测模型的准确率为83.33%,SPA-LR预测模型的准确率为75%,SPA-Ridge预测模型的准确率为70.83%,表明BP神经网络方法的预测效果要优于线性方法,具有更好的寻优能力和预测精度,预测模型可为烟叶烘烤过程中叶绿素含量的定性研究提供理论依据。

新型内置一体式生物质密集烤房烘烤效果研究

为减少烤房能耗过高和污染等问题,采用新型内置一体式生物质密集烤房,与燃煤、外置式生物质密集烤房在烘烤性能、废气排放、烤后烟叶产质量、综合效益等方面进行了对比研究。结果表明,新型内置一体式生物质密集烤房稳温性能优于燃煤密集烤房,与外置式生物质烤房性能相当;综合热效率分别提高了12.54%和5.01%,干烟用工成本分别降低了88.98%和10.80%,烤后烟叶均价分别提高了1.89和0.26元/kg,烤后烟叶油分略有提升、杂气略有减轻,烟叶烘烤平均净均价分别增加2.63和0.46元/kg;中部烟叶烘烤过程中4种有害废气总含量分别降低了9235.70和1524.73 mg/m^(3)。因此,新型内置一体式生物质密集烤房烘烤效果最佳,更具有推广价值。