棉花的颜色特征是评判棉花质量的重要指标。色特征检验是棉花标准改革的核心和难点之一，事关我国棉花检验从以品级为代表的感官检验到仪器化检验之过渡，具有十分重要的意义。本文分析了天津市近三年棉花仪器化检验色特征与品级检验数据，参考美国色特征检验情况，对我国棉花色特征检验和色特征图进行了分析探讨。

1颜色特征测试原理

    任一物体的颜色，都可以用色度学的三个基本参数来描述它的特性，即明度、色调和饱和度。经典理论认为，棉花的色调在孟塞尔色空间的10YR平面上。因此，在10YR色平面上，只要用明度和饱和度两个坐标来刻画棉花的颜色特性。即用Rd（反射率）来描述棉花明度指标，用黄色深度（＋b）描述棉花饱和度指标。

    成熟好的棉纤维，由于结晶度、聚合度和取向度都较高，纤维结构组织紧凑，沉积的纤维素多，外形较接近于圆柱形，因此反射的光线强，反射率高。因此通过观察棉花的色泽特征，可以整体判断棉花质量的好坏，这就是色特征分级的理论依据。

2天津市近三年棉花色特征与品级检验分析

    2.1仪器化检验色特征级分布比例

    近三年来，天津所仪器化检验棉花2.56万吨，从色特征级分布比例来看（见图1），2007年到2009年，色特征白棉2级的比例连续减少，白棉3级大幅减少后略有增加，白棉4级则从45%增加到08年的70%，09年和08年相当，并出现了少量白棉5级及以下等级。

    直观上看，似乎棉花颜色质量在下降，但实际上是由于每年检验量的差异较大而显现的。从图1中还可以看到三年中白棉4级的比例都是最高，其次才是白棉3级。随着仪器化检验覆盖面不断增加，检验结果统计将更加全面地反映天津市棉花加工质量的真实状况。

图1  2007-2009年天津市棉花仪器化检验色特征级分布比例

    2.2色特征级与品级关系

    从品级和色特征级分布散点图来看，色特征和品级之间存在一定规律。总体趋势来看，品级低的色特征级低，品级高的色特征级高，但不符合此规律的样品很多。如图2和图3显示部分低品级棉花色特征和高品级棉花相同，而图4所示品级2级的色特征级还不如有的3、4级棉花。这说明品级和色特征并不是一一对应的，不能完全拿品级的颜色特征去套色特征级。

图2  2007年天津市棉花品级与色特征级分布散点图

图3  2008年天津市棉花品级与色特征级分布散点图

图4  2009年天津市棉花品级与色特征级分布散点图

3 中美棉花色特征检验对照

    3.1中国棉花色特征检验

    2002年棉花检验体制改革启动，我国才开始大规模使用大容量棉纤维测试仪（HVI）来检测包括棉花色特征在内的诸多指标。在这之前，我国棉花检验基本以感官和物理检验为主，只有个别单位具有HVI设备或其他测色仪，一般仅限于研究使用。

    目前我国棉花色特征检验主要依据GB 1103–2007《棉花 细绒棉》，该标准中的色特征图借鉴了美国棉花色特征图的原理和使用情况，经过连续几年大量检验和调查数据后，根据我国棉花色特征值Rd、＋b分布情况，并结合国棉质量特点和生产、加工、检验、使用等环节，将我国棉花色特征分成白棉、淡黄染棉、黄染棉三类共13个颜色级。每一色特征级包括一定范围的(Rd，＋b)值，在以Rd为纵坐标，＋b为横坐标的图上画出，用于HVI设备对棉花色特征进行快速检验，并具有较高的科学性和中国本土特色。但是美国棉花色特征图已使用了五十多年，而国内色特征图诞生只有几年时间，还需要不断完善。

    3.2美国棉花色特征检验

    美国是研究和应用棉花色特征图最早的国家，自上世纪50年代开始，美棉色特征级由感官检验自然过渡到仪器检验，其棉花标准已成为世界通行标准。美国确定棉花品级的条件有：色泽特征、叶屑等级、轧工。分级方法是人工分级和仪器测试并重,两者有异议时,以分级员感官检测结果为准。在感官检验情况下，棉花色特征实物标准是棉花色特征级的评定依据。

    美国分级员依据棉花色特征实物标准进行感官检验，首先判定棉花的类型，之后再判定棉花属于该类型中的某一级，在定级的过程中还要结合棉花样品中所含叶屑的多少决定是否降级。美国棉花色特#p##e#征图分成白棉、淡点污棉、点污棉、淡黄染棉、黄染棉五类30个颜色级，各类型都含1个级外棉，其中15个等级有实物标准。

    色特征图是仪器判定色特征级的依据。仪器测定棉花色特征级是通过仪器的测色系统，测定棉花在以反射率（Rd）为纵坐标、黄色深度（＋b）为横坐标的色特征图中，Rd、+b的测量值的交点的位置，确定棉花的色特征级。这种用仪器替代肉眼来反映棉花的类型和级别，从而确定棉花色特征级的方法，在分级原则上没有变化。美国棉花色特征图是通过大量测试各产地、各品级棉花的Rd和十b值，并将颜色值范围与品级对应绘制而成的。

4 对棉花色特征图的探讨

    4.1 色特征和品级的关系

    棉花色特征级与品级的内涵是不同的。棉花品级是根据棉花的成熟程度、色泽特征、轧工质量来综合确定棉花的品级的，而棉花的色特征级仅仅根据棉花的颜色特征，即测试样品的反射率(Rd)和黄色深度(+b)测定值来确定分级。因此，在评定棉花质量时，棉花品级考虑的因素要比棉花色特征级多，经常是颜色达到某一级时因为成熟程度差或有害疵点多而降级，所以不能拿品级的颜色去生搬硬套色特征级。此外，色特征标准级白棉3级是以品级标准级三级的颜色特征为基础的。既然是标准级，是否应适当增加其在色特征图中的面积，因为目前色特征图中白棉2、3、4级的级距虽依次增加，但面积基本相同，体现不出标准级来。而且如果完全按照品级范围去设置高颜色级，仍将出现高等级棉花级距拉不开的问题。

    4.2 部分颜色级范围不尽合理

    由图1可知，染污棉1级的数量很少，07、08两年甚至没有这一级数据，形成了断档。所以染污棉1级的范围划分可能存在问题。现实中是否存在很多类似染污棉1级这样的棉花，既具有较高反射率同时黄度也比较大？数据显示恐怕很少，而色特征图上染污棉1级的范围恰恰比较大，所以是否应当考虑对其进行调整。

    4.3分级线是否可以采用水平线段

    目前色特征图的类型线采用右倾斜连续线，主要是考虑将品级为一、二、三级的棉花基本划为白棉，四、五级棉花一部分划为白棉，另一部分划为淡黄染棉，六级棉花一部分划为淡黄染棉、另一部分划为黄染棉。分级线倾斜则是考虑高等级棉花变异快的因素，另一个原因是考虑让各产棉区都有一级花，而不是有的省一级花很多，有的省没有。

    分类线倾斜实现了外观差的棉花不仅降等级还要降类型的目的，分级线倾斜虽然有利于平衡各地情况，但却出现一个问题：上下两个色特征级比较，上一色特征级区域右下角棉花的颜色不如下一色特征级区域左上角棉花的颜色，可能造成外观好的棉花分类分级结果还不如外观差的棉花，使色特征级出现倒挂。众所周知，品级是三个要素的综合指标，所谓色特征应该是只考虑色泽因素，外观好的棉花色特征级应当比外观差的高。某些南方地区棉花色特征级低于黄河流域、西北内陆棉区，是由品种、生产方式和自然条件形成，应当从这几方面着手去改进棉花色泽指标。而且色特征若不作为结算指标，不如品级那么重要，不必为了使各地都有一级花，而将分级线设计成倾斜的模式，应当多参考内在质量指标，如断裂比强度和长度整齐度指数等。

    4.4制成多版本色特征图，并考虑检验轧工质量。

    为了使色特征检验更符合实际工作，还应考虑将色特征图按照不同自然条件、主栽品种、生产方式、加工水平等因素制成若干版本，可按照品级实物标准集中制作区域划分，就如同感官检验时对照棉花产地品级实物标准。检验时根据扫描样品条码自动识别区域，调用该区域的色特征图进行等级评定。

    同时还应考虑实行人工评定棉花轧工质量。因为美棉由于标准化加工和较高的管理水平，使轧工质量可以忽略不计。而国棉的轧工质量参差不齐，有害疵点较多，对纺用价值影响大。故应将其作为考核指标，待将来加工水平提高后再取消这一指标。

5 结语

    棉花色特征图的应用标志着棉花检验正由感官检验向仪器化检验过渡，如何使中国棉花色特征检验更加合理、有效，是涉棉单位和纤检机构的共同心愿，要不断完善色特征图，促进我国棉花色特征检验提高水平，使中国检验被全世界认可。