棉花色特征圖分析探討

　　棉花的顏色特征是評判棉花質(zhì)量的重要指標(biāo)。色特征檢驗(yàn)是棉花標(biāo)準(zhǔn)改革的核心和難點(diǎn)之一，事關(guān)我國棉花檢驗(yàn)從以品級為代表的感官檢驗(yàn)到儀器化檢驗(yàn)之過渡，具有十分重要的意義。本文分析了天津市近三年棉花儀器化檢驗(yàn)色特征與品級檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，參考美國色特征檢驗(yàn)情況，對我國棉花色特征檢驗(yàn)和色特征圖進(jìn)行了分析探討。

　　1顏色特征測試原理

　　任一物體的顏色，都可以用色度學(xué)的三個(gè)基本參數(shù)來描述它的特性，即明度、色調(diào)和飽和度。經(jīng)典理論認(rèn)為，棉花的色調(diào)在孟塞爾色空間的10YR平面上。因此，在10YR色平面上，只要用明度和飽和度兩個(gè)坐標(biāo)來刻畫棉花的顏色特性。即用Rd(反射率)來描述棉花明度指標(biāo)，用黃色深度(+b)描述棉花飽和度指標(biāo)。

　　成熟好的棉纖維素多，外形較接近于圓柱形，因此反射的光線強(qiáng)，反射率高。因此通過觀察棉花的色澤特征，可以整體判斷棉花質(zhì)量的好壞，這就是色特征分級的理論依據(jù)。

　　2天津市近三年棉花色特征與品級檢驗(yàn)分析

　　2.1儀器化檢驗(yàn)色特征級分布比例

　　近三年來，天津所儀器化檢驗(yàn)棉花2.56萬噸，從色特征級分布比例來看(見圖1)，2007年到2009年，色特征白棉2級的比例連續(xù)減少，白棉3級大幅減少后略有增加，白棉4級則從45%增加到08年的70%，09年和08年相當(dāng)，并出現(xiàn)了少量白棉5級及以下等級。

　　直觀上看，似乎棉花顏色質(zhì)量在下降，但實(shí)際上是由于每年檢驗(yàn)量的差異較大而顯現(xiàn)的。從圖1中還可以看到三年中白棉4級的比例都是最高，其次才是白棉3級。隨著儀器化檢驗(yàn)覆蓋面不斷增加，檢驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)將更加全面地反映天津市棉花加工質(zhì)量的真實(shí)狀況。

　　圖1 2007-2009年天津市棉花儀器化檢驗(yàn)色特征級分布比例

　　2.2色特征級與品級關(guān)系

　　從品級和色特征級分布散點(diǎn)圖來看，色特征和品級之間存在一定規(guī)律。總體趨勢來看，品級低的色特征級低，品級高的色特征級高，但不符合此規(guī)律的樣品很多。如圖2和圖3顯示部分低品級棉花色特征和高品級棉花相同，而圖4所示品級2級的色特征級還不如有的3、4級棉花。這說明品級和色特征并不是一一對應(yīng)的，不能完全拿品級的顏色特征去套色特征級。

　　圖2 2007年天津市棉花品級與色特征級分布散點(diǎn)圖

　　圖3 2008年天津市棉花品級與色特征級分布散點(diǎn)圖

　　圖4 2009年天津市棉花品級與色特征級分布散點(diǎn)圖

　　3 中美棉花色特征檢驗(yàn)對照

　　3.1中國棉花色特征檢驗(yàn)

　　2002年棉花檢驗(yàn)體制改革啟動(dòng)，我國才開始大規(guī)模使用大容量棉纖維測試儀(HVI)來檢測包括棉花色特征在內(nèi)的諸多指標(biāo)。在這之前，我國棉花檢驗(yàn)基本以感官和物理檢驗(yàn)為主，只有個(gè)別單位具有HVI設(shè)備或其他測色儀，一般僅限于研究使用。

　　目前我國棉花色特征檢驗(yàn)主要依據(jù)GB 1103–2007《棉花 細(xì)絨棉》，該標(biāo)準(zhǔn)中的色特征圖借鑒了美國棉花色特征圖的原理和使用情況，經(jīng)過連續(xù)幾年大量檢驗(yàn)和調(diào)查數(shù)據(jù)后，根據(jù)我國棉花色特征值Rd、+b分布情況，并結(jié)合國棉質(zhì)量特點(diǎn)和生產(chǎn)、加工、檢驗(yàn)、使用等環(huán)節(jié)，將我國棉花色特征分成白棉、淡黃染棉、黃染棉三類共13個(gè)顏色級。每一色特征級包括一定范圍的(Rd，+b)值，在以Rd為縱坐標(biāo)，+b為橫坐標(biāo)的圖上畫出，用于HVI設(shè)備對棉花色特征進(jìn)行快速檢驗(yàn)，并具有較高的科學(xué)性和中國本土特色。但是美國棉花色特征圖已使用了五十多年，而國內(nèi)色特征圖誕生只有幾年時(shí)間，還需要不斷完善。{page_break}

　　3.2美國棉花色特征檢驗(yàn)

　　美國是研究和應(yīng)用棉花色特征圖最早的國家，自上世紀(jì)50年代開始，美棉色特征級由感官檢驗(yàn)自然過渡到儀器檢驗(yàn)，其棉花標(biāo)準(zhǔn)已成為世界通行標(biāo)準(zhǔn)。美國確定棉花品級的條件有：色澤特征、葉屑等級、軋工。分級方法是人工分級和儀器測試并重,兩者有異議時(shí),以分級員感官檢測結(jié)果為準(zhǔn)。在感官檢驗(yàn)情況下，棉花色特征實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)是棉花色特征級的評定依據(jù)。

　　美國分級員依據(jù)棉花色特征實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行感官檢驗(yàn)，首先判定棉花的類型，之后再判定棉花屬于該類型中的某一級，在定級的過程中還要結(jié)合棉花樣品中所含葉屑的多少?zèng)Q定是否降級。美國棉花色特征圖分成白棉、淡點(diǎn)污棉、點(diǎn)污棉、淡黃染棉、黃染棉五類30個(gè)顏色級，各類型都含1個(gè)級外棉，其中15個(gè)等級有實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)。

　　色特征圖是儀器判定色特征級的依據(jù)。儀器測定棉花色特征級是通過儀器的測色系統(tǒng)，測定棉花在以反射率(Rd)為縱坐標(biāo)、黃色深度(+b)為橫坐標(biāo)的色特征圖中，Rd、+b的測量值的交點(diǎn)的位置，確定棉花的色特征級。這種用儀器替代肉眼來反映棉花的類型和級別，從而確定棉花色特征級的方法，在分級原則上沒有變化。美國棉花色特征圖是通過大量測試各產(chǎn)地、各品級棉花的Rd和十b值，并將顏色值范圍與品級對應(yīng)繪制而成的。

　　4 對棉花色特征圖的探討

　　4.1 色特征和品級的關(guān)系

　　棉花色特征級與品級的內(nèi)涵是不同的。棉花品級是根據(jù)棉花的成熟程度、色澤特征、軋工質(zhì)量來綜合確定棉花的品級的，而棉花的色特征級僅僅根據(jù)棉花的顏色特征，即測試樣品的反射率(Rd)和黃色深度(+b)測定值來確定分級。因此，在評定棉花質(zhì)量時(shí)，棉花品級考慮的因素要比棉花色特征級多，經(jīng)常是顏色達(dá)到某一級時(shí)因?yàn)槌墒斐潭炔罨蛴泻Υ命c(diǎn)多而降級，所以不能拿品級的顏色去生搬硬套色特征級。此外，色特征標(biāo)準(zhǔn)級白棉3級是以品級標(biāo)準(zhǔn)級三級的顏色特征為基礎(chǔ)的。既然是標(biāo)準(zhǔn)級，是否應(yīng)適當(dāng)增加其在色特征圖中的面積，因?yàn)槟壳吧卣鲌D中白棉2、3、4級的級距雖依次增加，但面積基本相同，體現(xiàn)不出標(biāo)準(zhǔn)級來。而且如果完全按照品級范圍去設(shè)置高顏色級，仍將出現(xiàn)高等級棉花級距拉不開的問題。

　　4.2 部分顏色級范圍不盡合理

　　由圖1可知，染污棉1級的數(shù)量很少，07、08兩年甚至沒有這一級數(shù)據(jù)，形成了斷檔。所以染污棉1級的范圍劃分可能存在問題。現(xiàn)實(shí)中是否存在很多類似染污棉1級這樣的棉花，既具有較高反射率同時(shí)黃度也比較大?數(shù)據(jù)顯示恐怕很少，而色特征圖上染污棉1級的范圍恰恰比較大，所以是否應(yīng)當(dāng)考慮對其進(jìn)行調(diào)整。

　　4.3分級線是否可以采用水平線段

　　目前色特征圖的類型線采用右傾斜連續(xù)線，主要是考慮將品級為一、二、三級的棉花基本劃為白棉，四、五級棉花一部分劃為白棉，另一部分劃為淡黃染棉，六級棉花一部分劃為淡黃染棉、另一部分劃為黃染棉。分級線傾斜則是考慮高等級棉花變異快的因素，另一個(gè)原因是考慮讓各產(chǎn)棉區(qū)都有一級花，而不是有的省一級花很多，有的省沒有。

　　分類線傾斜實(shí)現(xiàn)了外觀差的棉花不僅降等級還要降類型的目的，分級線傾斜雖然有利于平衡各地情況，但卻出現(xiàn)一個(gè)問題：上下兩個(gè)色特征級比較，上一色特征級區(qū)域右下角棉花的顏色不如下一色特征級區(qū)域左上角棉花的顏色，可能造成外觀好的棉花分類分級結(jié)果還不如外觀差的棉花，使色特征級出現(xiàn)倒掛。眾所周知，品級是三個(gè)要素的綜合指標(biāo)，所謂色特征應(yīng)該是只考慮色澤因素，外觀好的棉花色特征級應(yīng)當(dāng)比外觀差的高。某些南方地區(qū)棉花色特征級低于黃河流域、西北內(nèi)陸棉區(qū)，是由品種、生產(chǎn)方式和自然條件形成，應(yīng)當(dāng)從這幾方面著手去改進(jìn)棉花色澤指標(biāo)。而且色特征若不作為結(jié)算指標(biāo)，不如品級那么重要，不必為了使各地都有一級花，而將分級線設(shè)計(jì)成傾斜的模式，應(yīng)當(dāng)多參考內(nèi)在質(zhì)量指標(biāo)，如斷裂比強(qiáng)度和長度整齊度指數(shù)等。

　　4.4制成多版本色特征圖，并考慮檢驗(yàn)軋工質(zhì)量。

　　為了使色特征檢驗(yàn)更符合實(shí)際工作，還應(yīng)考慮將色特征圖按照不同自然條件、主栽品種、生產(chǎn)方式、加工水平等因素制成若干版本，可按照品級實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)集中制作區(qū)域劃分，就如同感官檢驗(yàn)時(shí)對照棉花產(chǎn)地品級實(shí)物標(biāo)準(zhǔn)。檢驗(yàn)時(shí)根據(jù)掃描樣品條碼自動(dòng)識別區(qū)域，調(diào)用該區(qū)域的色特征圖進(jìn)行等級評定。

　　同時(shí)還應(yīng)考慮實(shí)行人工評定棉花軋工質(zhì)量。因?yàn)槊烂抻捎跇?biāo)準(zhǔn)化加工和較高的管理水平，使軋工質(zhì)量可以忽略不計(jì)。而國棉的軋工質(zhì)量參差不齊，有害疵點(diǎn)較多，對紡用價(jià)值影響大。故應(yīng)將其作為考核指標(biāo)，待將來加工水平提高后再取消這一指標(biāo)。

　　5 結(jié)語

　　棉花色特征圖的應(yīng)用標(biāo)志著棉花檢驗(yàn)正由感官檢驗(yàn)向儀器化檢驗(yàn)過渡，如何使中國棉花色特征檢驗(yàn)更加合理、有效，是涉棉單位和纖檢機(jī)構(gòu)的共同心愿，要不斷完善色特征圖，促進(jìn)我國棉花色特征檢驗(yàn)提高水平，使中國檢驗(yàn)被全世界認(rèn)可。