黄河流域棉区与长江流域棉区棉花含杂率现状调查研究

■李梦辉 桑小田 田振川

〔郑州棉麻工程技术设计研究所，河南郑州450004〕

黄河流域棉区与长江流域棉区棉花含杂率现状调查研究

■李梦辉 桑小田 田振川

〔郑州棉麻工程技术设计研究所，河南郑州450004〕

0 引言

棉花含杂率检验是棉花质量检验的重要内容，棉花标准含杂率是贸易中计算棉花公定质量的关键指标之一。随着轧花工艺的改进、籽棉预处理效率的提高、皮棉清理机的应用，棉花实际含杂率总体上有所变化。现行国家标准规定的棉花标准含杂率已不能准确反映目前我国棉花实际含杂率状况。确定新的棉花标准含杂率，在当前棉花检验体系改革中尤为重要。

为了推动GB1103国家标准后续修订工作的开展，做好棉花标准含杂率设限调整的研究工作，笔者特对黄河流域棉区和长江流域棉区轧花过程中不同工艺环节的棉花含杂率进行了调研，确定两大棉区棉花含杂率分布现状，并通过对不同工艺环节棉花含杂率分布状况的差异性分析比较，确定了两个棉区棉花加工的特点，为指导两个棉区棉花加工奠定了基础。

1 取样

1.1 取样对象

按照全国棉花含杂率现状调查研究的整体规划，依据黄河流域棉区与长江流域棉区2008年—2012年5年间棉花产量在全国总体棉花产量中所占的比重，在全国共选取的14个棉花加工厂中，确定黄河流域棉区与长江流域棉区各选取3个棉花加工厂作为本次两大棉区棉花含杂率现状调查研究的对象。所选取棉花加工厂具体信息如表1所示。

表1 黄河流域棉区与长江流域棉区棉花含杂率调研棉花加工厂信息表

1.2 取样点选取

本次黄河流域棉区与长江流域棉区棉花含杂率调研工作按照棉花从籽棉垛→籽棉清理→锯齿轧花→皮棉清理这一加工流程，在每个轧花厂设定籽棉清理前、后和皮棉清理前、后共4个取样点进行取样，取样点表示图如图1所示。

图1 棉花含杂率取样点的表示图

1.3 测试

本次调研对所取样品采用固定地点、固定仪器、固定人员集中测试的方法，减小测试环境和测试仪器造成的误差，确保测试结果的准确性。另外，考虑到测试人员的技术稳定性对测试结果的影响，本次调研专门安排具有长期检验经验的执业棉检师和专业测试人员，采用安庆纺织机械厂生产的YG042型原棉杂质分析机进行含杂率测试。棉花含杂率测试方法严格按照GB/T 6499-2007《原棉含杂率试验方法》的相关规定和文献《机采棉籽棉含杂率检验方法探讨》所提供的籽棉含杂率测试方法进行测试。

1.4 分析方法

在分析样本数据时，选用描述性统计分析方法对样本数据进行处理，在描述性统计分析中，计算样本的均值与标准差，分析样本的集中性与分散性，采用K-S检验方法，分析样本是否符合正态分布，对于符合正态分布的样本，计算样本的偏度与峰度，比较样本分布形态与标准正态分布形态的差异。

统计学中的集中趋势统计量是由样本值确定的量，样本值有向这个数据集中的趋势。测度集中趋势就是寻求数据一般水平的代表值或中心值。选用样本均值作为本次研究集中趋势的分析测度。样本均值是集中趋势中最主要的测度值。计算公式如式（1）所示。

统计学中描述离散趋势的统计量是样本值远离集中趋势统计量程度的定量化描述，说明了集中趋势测度值的代表程度，根据本调查研究样本数据的特点，选用样本标准差作为本次研究离散趋势的分析测度。样本标准差是根据全部数据计算的，反映每个数据与其样本均值相比平均相差的数值，它能准确地反映出数据的差异程度。样本标准差计算公式如式（2）所示。

在描述统计中，为了形象地反映样本的个体分布状况，通常用正态分布图形来表现。正态分布的特征是：中间变量值的频数最多，两侧变量值分布的频数则随着与中间变量值距离的增大而逐渐减少，并且围绕中心变量值其两侧呈对称分布。对于正态分布而言，其图形的特征有偏斜度和峰度两个重要指标。偏斜度是描述正态分布偏斜程度的指标，偏斜度计算公式如式（3）所示。

峰度反映了正态分布曲线顶峰的尖平程度，通常以正态分布为标准来判别顶端是尖顶还是平顶。峰度计算公式如式（4）所示。

K-S检验是一种拟合优度检验，可以利用样本数据推断样本来自的总体是否服从某一理论分布，该检验涉及一组样本值（观察结果）的分布和某一指定的理论分布之间的符合程度问题，可以确定是否有理由认为样本的观察结果来自具有该理论分布的总体，本文采用样本与正态分布的理论。

2 结果与分析

黄河流域棉区与长江流域棉区由于所处的地理纬度、棉花生长环境等原因的不同，造成其棉花含杂率存在差异，为了研究两大棉区棉花含杂率的差异性，首先对两大棉区不同采样点棉花含杂率样本的集中趋势、离散趋势和分布状况进行分析，确定两大棉区棉花含杂率的分布状况，然后通过对两大棉区棉花含杂率进行比较，确定两大棉区棉花含杂率分布的差异性。

2.1 黄河流域棉区棉花含杂率分析

采用SPSS统计分析软件，计算黄河流域棉区不同采样点棉花含杂率样本的描述性统计量，其描述统计表如表2所示。

表2 黄河流域棉区不同采样点棉花含杂率样本描述统计表

从表2可以看出，黄河流域棉区籽棉清理前后和皮棉清理前后4个棉花含杂率样本的样本容量不相同，主要是在取样、运输、测试过程中，对部分棉样造成了损坏，造成部分样本的棉花含杂率不能够反映样本数据的真实性，为了确保分析结果的准确性，做异常值剔除处理。

从表2可知，黄河流域棉区不同采样点棉花含杂率样本的样本标准差均不大，样本数据集中于样本均值附近。其变化趋势如图2所示。棉花含杂率样本标准差籽棉清理前后变化不大，但经过轧花设备的作用产生了带纤维籽屑、破籽等新的杂质，样本的离散程度增大，造成皮棉清理前的棉花含杂率的样本标准差最大；而通过皮棉清理设备的清杂作用后，样本的标准差迅速下降。从图2中可明显看出，在4个棉花含杂率样本中皮棉清理后的棉花含杂率样本标准差最小。

图2 黄河流域棉区不同采样点棉花含杂率样本标准差比较图

黄河流域棉区不同采样点棉花含杂率样本均值的变化趋势从表2可以看出，随着籽棉清理和皮棉清理环节的清理作用，棉花含杂率整体上呈下降趋势，但皮棉清理前棉花含杂率比籽棉清理后棉花含杂率略有上升，不同采样点棉花含杂率变化趋势如图3所示。

图3 黄河流域棉区不同采样点棉花含杂率样本均值比较图

从图3中可以看出，通过籽棉清理作用，籽棉清理前后平均棉花含杂率降低了0.563%；而通过皮棉清理作用，皮棉清理前后平均棉花含杂率降低了1.238%。由此可以说明，在黄河流域棉区的籽棉清理和皮棉清理工艺中，皮棉清理机对降低棉花含杂率的作用最大。

从黄河流域棉区不同采样点棉花含杂率样本描述统计表中可以看出，皮棉清理前棉花含杂率样本的K-S检验结果p=0.000＜0.05，该样本不服从正态分布，而其他3个样本K-S检验结果p均大于0.05，服从正态分布。

在籽棉清理前、后和皮棉清理后3个样本中，样本的偏度Skew均大于0，说明3个样本均呈正偏态分布，样本数据均偏向较大数值方向；样本的峰度Kurt均大于0，说明样本均呈都尖顶分布。在3个样本中，籽棉清理后棉花含杂率样本的偏度Skew= 0.310，峰度Kurt=0.826，其偏度和峰度均最大，籽棉清理后棉花含杂率样本分布曲线如图4所示。而皮棉清理后棉花含杂率样本偏度Skew=0.085，峰度Kurt=0.103，其偏度和峰度均最小，皮棉清理后棉花含杂率样本的分布曲线如图5所示。

图4 黄河流域棉区籽棉清理后棉花含杂率分布曲线

图5 黄河流域棉区皮棉清理后棉花含杂率分布曲线

2.2 长江流域棉区棉花含杂率分析

与黄河流域棉区同样的分析方法，计算长江流域棉区不同采样点棉花含杂率样本的描述性统计量如表3所示。

表3 长江流域棉区不同采样点棉花含杂率样本描述统计表

长江流域棉区不同采样点棉花含杂率样本的样本标准差随着籽棉清理和皮棉清理作用逐渐减小，其变化趋势如图6所示。棉花含杂率样本标准差从籽棉清理前的0.923%降低到皮棉清理后的0.510%，样本的离散程度逐渐降低，表明随着籽棉清理和皮棉清理作用，皮棉清理后棉花含杂率样本的离散趋势已经基本趋于稳定。

图6 长江流域棉区不同采样点棉花含杂率样本标准差比较图

长江流域棉区不同采样点棉花含杂率的样本均值从表3可以看出，随着籽棉清理和皮棉清理环节加工设备的清理作用，棉花含杂率样本均值整体上呈下降趋势，不同采样点平均棉花含杂率变化趋势如图7所示。

图7 长江流域棉区不同采样点棉花含杂率样本均值比较图

从图7中可以看出，通过籽棉清理作用，籽棉清理前后平均棉花含杂率降低了0.473%，而通过皮棉清理作用，皮棉清理前后平均棉花含杂率降低了1.552%，由此可以说明，在长江流域棉区棉花清理过程中，皮棉清理机在降低棉花含杂率方面所起的清理作用是最大的。

从长江流域棉区不同采样点棉花含杂率样本描述统计表中可以看出，在4个样本中，籽棉清理后和皮棉清理后样本的K-S检验结果p＜0.05，2个样本不服从正态分布，籽棉清理前和皮棉清理前样本的K-S检验结果p＞0.05，样本服从正态分布。

在籽棉清理前和皮棉清理前2个样本中，籽棉清理前棉花含杂率样本的偏度Skew=0.010≈0，样本几乎为对称分布；皮棉清理前棉花含杂率样本的偏度Skew=0.048≈0，样本几乎为对称分布。而籽棉清理前棉花含杂率样本的峰度Kurt=0.793，皮棉清理前棉花含杂率样本的峰度Kurt=0.057，籽棉清理前和皮棉清理前棉花含杂率样本均呈尖顶分布，但籽棉清理前棉花含杂率样本的尖顶程度大于皮棉清理前棉花含杂率样本的尖顶程度，其分布曲线如图8、图9所示。

图8 长江流域棉区籽棉清理前棉花含杂率分布曲线

图9 长江流域棉区皮棉清理前棉花含杂率分布曲线

2.3 黄河流域棉区与长江流域棉区棉花含杂率分析比较

黄河流域棉区与长江流域棉区不同采样点棉花含杂率比较图如图10所示。在黄河流域棉区和长江流域棉区轧花工艺中，棉花含杂率的变化趋势基本一致，整体上呈下降趋势。通过籽棉清理作用，棉花含杂率降低约0.4%，而经过皮棉清理作用，棉花含杂率降低约1.4%，表明在黄河流域棉区与长江流域棉区，皮棉清理作用在棉花清理作用中所起的作用最大。另外，在轧花过程中，由于轧花机锯片在高速旋转使棉纤维与棉籽分离的工作过程中，也产生了大量的带纤维籽屑、破籽等新的杂质，造成了皮棉清理前平均棉花含杂率比籽棉清理后平均棉花含杂率高的现象。

图10 黄河流域棉区与长江流域棉区不同采样点棉花含杂率比较图

从黄河流域棉区与长江流域棉区不同采样点棉花含杂率比较图10上可以看出，长江流域棉区不同采样点的棉花含杂率均大于黄河流域棉区不同采样点的棉花含杂率。通过调研分析可知，其主要是由于长江流域棉区相对黄河流域棉区空气湿度大，棉花与杂质不易分离，造成棉花含杂率从各个加工环节均大于黄河流域棉区，因此，对于长江流域棉区，轧花企业可考虑增加1次籽棉干燥设备，增强籽棉杂质清理性能，降低棉花含杂率，确保轧花质量。

3 结论

黄河流域棉区与长江流域棉区棉花含杂率调研是在全国棉花含杂率现状调查与研究前提下进行的，本次调研严格按照GB/T 6499-2012《原棉含杂率试验方法》的相关规定，并采取有效措施减小外界因素对调研结果的影响。为此，本次调研的样本数据是真实可信的。

本次调研通过分析黄河流域棉区与长江流域棉区不同工艺环节棉花含杂率样本的样本标准差可知，虽然不同样本的样本标准差差异较大，但是其样本标准差均不大，样本数据集中于样本均值附近，样本均值能够很好地反映样本集中趋势。

比较分析黄河流域棉区和长江流域棉区不同工艺环节棉花含杂率样本的样本均值可知，虽然籽棉清理前棉花含杂率的样本均值差异较大，黄河流域棉区籽棉清理前棉花含杂率样本均值为2.931%，长江流域棉区籽棉清理前棉花含杂率样本均值为3.307%，但通过籽棉清理和皮棉清理作用，棉花含杂率均下降明显，黄河流域棉区皮棉清理后棉花含杂率样本均值为1.417%，长江流域棉区皮棉清理后棉花含杂率样本均值为1.657%。

黄河流域棉区与长江流域棉区不同工艺环节棉花含杂率变化趋势整体呈下降趋势，基本一致，但由于轧花过程中产生新的杂质等原因，因此，皮棉清理前棉花含杂率均大于籽棉清理后棉花含杂率。另外，因地理纬度和环境的不同，长江流域棉区受空气湿度影响相对较大，长江流域棉区不同采样点棉花含杂率均大于黄河流域棉区不同采样点棉花含杂率。

从样本的偏度和峰度看，黄河流域棉区4个样本中，3个样本服从正态分布，而长江流域棉区4个样本中，2个样本服从正态分布。对于服从正态分布的样本，黄河流域棉区籽棉清理后棉花含杂率样本的偏度与峰度均最大，而皮棉清理后棉花含杂率样本的峰度和偏度均最小，更接近于标准正态分布趋势。长江流域棉区2个样本中，其偏度均接近于0，近似于对称分布，但籽棉清理前棉花含杂率样本峰度大于皮棉清理前棉花含杂率样本的峰度，起尖顶程度明显。从整体上看，黄河流域棉区样本的分布形态好于长江流域棉区样本的分布形态。☆