徐水波：中美棉花质量标准异同分析

中国纤维检验局总工程师徐水波在2004’中国棉业发展高峰论坛上，作了题为《中美棉花标准异同分析及棉花质量检验体制改革情况》的专题演讲，以下为他演讲的第一部分内容：中美棉花质量标准异同分析。 　　 一、关于标准的性质 　　 中美两国的棉花标准，都是由国家颁布的强制性标准，在各自的全国范围内、在棉花贸易相关的各个行业中，都必须严格执行。 　　 二、关于标准的作用 　　 中美两国的棉花标准，在各自的棉花生产、流通、贸易中都起着十分重要的作用，主要表现在以下几个方面：一是客观地对棉花质量进行评定，维护贸易各方的正当利益；二是不断地促进棉花质量的提高，增强棉花及其制品的市场竞争力；三是促进棉花行业技术进步、产业升级，推动棉业的健康发展；四是为国家实施对棉花市场的监管和宏观调控提供重要的技术依据。 　　 三、关于标准的管理 　　 在棉花标准化的管理工作中，中美两国有着一些重要的相同方面： 　　 一是棉花标准化工作都由国家高度统一管理。为了切实贯彻执行国家强制性标准，中美两国都建立了完整的、独立的工作机构。美国由农业部农产品营销服务局主管，即由USDA的AMS主管；我国由国家质检总局直属的中国纤维检验局主管，即由AQSIQ的CFIB主管。两国都各自建立了健全的机构体系。美国在产棉州设有12个棉花分级实验室，分布于其产棉带；我国共设有170余个省（区）、市、地、县纤检机构。 　　 二是棉花标准化工作都是依法授权履行管理职能。美国农业部的官方检测机构是依据《美国棉花统计和评估法》、《美国棉花标准法》和《美国棉花期货法》授权，按照棉花标准从事棉花分级活动；我国专业纤检机构是依据《棉花质量监督管理条例》对棉花标准的实施情况进行监督检查和按照棉花标准对棉花质量实行公证检验。 　　 三是棉花标准化工作都形成了一套比较合理、行之有效的管理方法和制度。例如，棉花文字标准的制修订，凡是涉棉各方都要广泛参与，并需经协调一致后方可报批、审定、发布实施；实物标准的研复制工作也都是由主管部门负责，组织集中制作、专家审查、行政批准、统一销售使用；对分级检验人员都要经过技术培训，考试合格，我国还实行了棉花质量检验师执业资格制度；对各自实行的官方检验工作质量都实行严格的监控，进行经常性的监督抽验；此外，对贸易各方对官方检验结果的异议提供了复检救济制度。 　　 四、关于中美棉花分级的质量指标体系及其检验方法的异同比较 　　 一是中美现行的棉花标准是在质量指标设置及其检测方法上存在较大差异的二个不同标准体系。 　　 二是我国正在制订的仪器化检验棉花国家标准，在质量指标设置和检测方法上很大程度地与美棉分级规定进行了接轨，但在少数指标上又体现了中国国情，同时又考虑了与我国现行棉花标准的衔接和逐步过渡，为标准的进一步完善留有余地。 　　 （一）关于中美现行棉花标准的异同比较 　　 1、关于中美现行棉花标准对质量检验方法的规定 　　 我国现行棉花标准即GB1103-1999《棉花 细绒棉》规定，棉花的品质检验方法为感官检验（即人工分级）结合常规仪器检验;而美棉质量分级基本全部实行仪器检验即HVI检验，在个别指标上进行人工分级。 　　 2、关于中美现行棉花标准对质量指标的设置 　　 我国现行棉花标准规定，棉花的感官检验（即人工分级）品质指标有：品级、长度、异性纤维；常规仪器检验的品质指标有：马克隆值、断裂比强度。同时标准还规定要对棉花公量进行检验，包括：含杂率、回潮率、净重、准重和公定重量。 　　 美棉分级中使用仪器检验即HVI检验的品质指标有：色特征级、长度、长度均匀度指数、断裂比强度、马克隆值、杂质；进行人工目光定级的品质指标有：叶屑等级、轧工及外来物。美棉对公量不进行检验。 　　 3、关于中美现行棉花标准对质量指标分级的规定这一方面的情况，是通过比较中美现行棉花标准中对质量指标的具体分级规定的异同，来加以说明： 　　 一是品级与色特征级的比较。品级是我国棉花的检验指标，色特征级是美棉的检验指标。这两项指标主要反映的是棉花的外观特征，但各自的检验方式方法不同，其含义区别也很大。我国评定棉花品级时，内在质量占有很重要的地位。我国现行棉花标准规定，棉花品级检验是对照品级实物标准结合品级三条件即成熟程度、色泽特征、轧工质量进行综合评定；而美棉的色特征级是通过HVI测试棉花的反射率（Rd）、黄色深度（+b）来确定的。因此，我国感官检验的棉花品级与美棉仪器检验的棉花色特征级存在很大差异，前者是依据感官评定影响棉花品级的三个方面的因素来综合确定品级，后者是靠仪器测试棉花颜色方面的两个物理值来确定色特征级，两者之间没有一一对应关系，也无法进行衔接。 　　 二是长度的比较。我国现行棉花标准规定，棉花长度采用手扯尺量法检验，其检验结果相当于棉花的主体长度，以毫米为单位。美棉分级中仪器检验的长度是上半部平均长度结果，以英寸为单位。后者略小于前者。但手扯长度与主体长度、上半部平均长度比较接近，平均长度的结果加上0.24mm约等于手扯长度的结果。当然，这只是试验的结果，并不是固定的关系。 　　 三是长度均匀度指数的比较。该质量指标是指棉花平均长度和上半部平均长度的比值，以百分数来表示。我国现行棉花标准没有将其作为质量考核指标;美棉分级中要检验该质量指标，并将长度均匀度指数分为很高、高、中等、低、很低五档，大于85%的为很高，小于77%的为很低。 　 四是马克隆值的比较。我国现行棉花标准规定的马克隆值分级规定及检验方法与美棉完全相同。马克隆值都分为三个级：3.7-4.2为一个级，3.5-3.6和4.3-4.9为一个级，3.4及以下和5.0及以上为一个级。 　　 五是断裂比强度的比较。我国现行棉花标准规定，断裂比强度为参考指标，是隔距为3.2mm以及采用国际校准棉花（ICC）进行校验的测试结果；美棉为HVICC校验水平下的测试结果。后者校验水平下的测试结果大于前者。 　　 六是叶屑等级、轧工、外来物的比较。我国现行棉花标准规定，采用杂质分析机检验棉花的含杂率，以此来反映棉花中的叶屑及外来物，并将其纳入棉花公量检验中；轧工不单独检验，将其纳入棉花品级的感官检验中，并要根据皮棉中的索丝、棉结、杂质多少的程度来感官判定轧工的好坏，作为评定棉花品级时应考虑的因素。 　　 美棉是通过目光定级即人工分级对棉花的叶屑等级、轧工及外来物进行检验，并将对此三项指标的人工分级作为美棉仪器化检验的一个补充部分。美棉的叶屑等级分为7个级，即1到7级，每个级都有实物标准，叶屑等外级是描述性标准。美棉的轧工质量检验仅考核皮棉的平滑或粗糙程度。因为美棉的轧花技术都较高，所以美棉的轧工质量都较好。美棉中的外来物是指棉花中除纤维或叶屑之外的任何物质，例如棉铃壳、杂草、棉籽碎片、灰尘和油污，该指标经目光检验后，要在检验结果中注明外来物的类型及数量的多少，但不是定量检验。 　　 七是异性纤维的比较。我国现行棉花标准规定，异性纤维采用手工挑拣法检验，检验中发现棉花中混有异性纤维或色纤维的，根据数量作降级处理。美棉不进行异性纤维检验。 　　 八是杂质的比较。杂质是指棉花中的非纤维性物质的数量。我国现行棉花标准规定，用含杂率表示棉花中的杂质含量，而且作为棉花公量检验的指标之一。杂质采用锡莱杂质分析机检验，其结果用样品中的杂质重量占样品总重量的百分率来表示。美棉分级中采用仪器对棉花样品的表面进行扫描，测试样品表面杂质颗粒的覆盖面积占测试总面积的百分比来表示。两者所表示的杂质含量的百分比及意义完全不同。 　　 九是回潮率的比较。我国现行棉花标准规定，用回潮率表示棉花中的水分含量，而且作为棉花公量检验的指标之一。回潮率采用电测器或烘箱检验，其结果用样品中所含水分对干纤维重量的百分比来表示。美棉分级中不进行回潮率检验。 　　 十是公量检验的比较。我国现行棉花标准要求对棉花公量进行检验，而且公量检验“从量不从质”。标准规定，以标准含杂率为基础，对棉花准重进行扣补；以公定回潮率（8.5%）为基础，对棉花公定重量进行扣补。美棉不进行公量检验。 　　 （二）关于中美仪器化检验棉花标准的异同比较 　　 为确保国务院批准的棉花质量检验体制改革的顺利进行，我们正在抓紧制定与改革相配套的仪器化检验棉花标准。该标准草案将于近期完成，并将在即将到来的新棉年度，由棉花质量检验体制改革领导小组成员单位联合发文进行试验验证。 　　 我国制定中的仪器化检验棉花标准与美棉现行分级规定基本接轨。主要表现在，第一，棉花质量都以仪器检验为主，个别指标以目光分级作补充；第二，仪器检验的指标在分级仪器和检验方法上完全相同；第三，棉花质量指标体系的设置基本一致；第四，棉花质量指标的分级规定大多比较接近。但在目光分级方面有较大的不同。 　　 我国制定中的仪器化检验棉花标准中规定，使用仪器分级的质量指标有：色特征级、长度、长度整齐度指数、断裂比强度、马克隆值、杂质。另外，还有短纤维指数和棉结两项参考指标。采用人工分级的质量指标有：轧工质量和外观等级。同时，该标准中不再规定棉花公量检验的内容（因为棉花公量检验的速度与仪器检验棉花品质指标的速度不配匹）。 　　 关于中美仪器化检验棉花标准的异同： 　　 1、中美棉花色特征图及色特征分级差异较大。 　　 我国棉花是手摘棉，美棉是机采棉。我国棉花的外观色特征比一般外棉要好。因此，我国棉花的色特征分级要根据其自己的特点进行划分，既要符合我国国情，同时又要充分考虑到与现行棉花标准中品级检验的衔接与合理过渡。 　　 在收集、研究国外棉花色特征图的研制原理、历史沿革和应用现状，分析我国棉花品质的大量检验和调查数据的基础上，由有关部门推荐专家组成的仪器化检验棉花标准起草小组，借鉴美国棉花色特征图的基本原理，结合国内有关资料，研究提出了我国棉花色特征类型和色特征级的分级原则、分级方案，并初步确定了我国棉花色特征图草案。 　　 （1）确定了我国棉花类型和色特征级的分级原则及思路： 　　 一是以棉花反射率（即Rd）为基础划分等级，以棉花黄色深度（即+b）为基础划分类型。研究表明，不同棉花（非彩色棉）的颜色都在孟塞尔（Munsell）颜色空间的10YR平面上，即不同的棉花色调是相同的，所不同的无非是颜色的明亮程度和色调的深浅程度而已。因此，利用棉花的黄色深度来划分棉花的类型是合理的。好的棉花反射率高，差的棉花反射率低，因此以反射率为基础进行棉花分级也是合理的。 　　 二是色特征级划分不宜过多。现行棉花标准品级分七个等级。虽然用仪器测试Rd、+b确定色特征级时可以细分，如美国的棉花分级标准就有30个级（色特征图已细分为101个不同的区域），但考虑到与现行棉花标准的合理过渡，我国棉花的色特征级划分不宜过多。 　　 三是以三级为基础。现行棉花标准规定（品级）三级为标准级，这个规定是比较合理的。根据1972～1983棉花年度收购棉花统计资料，我国棉花二级占25.08%， 三级占22.82%， 即二、三级棉花约占48%。另外，用于棉花色特征图研制的现有数据中，品级为三级的棉花所占的比例也最多，数据的代表性较好。基于以上考虑，“以三级为基础”具体表现在色特征级的划分中，白棉三级以现行棉花三级的色征为基础，即现行三级的棉花主要落在白棉三级的色特征级内。 　　 四是级距要大于HVI的试验误差。HVI试验的再现性：Rd为±1.0;+b为±0.5。色特征分级的级距一定要大于试验的再现性，这是基本要求。否则，级距没有拉开，很难保证测试结果的一致性。 五是各主产省要有一、二级的棉花。色特征分级的各类型、等级无论如何划分，对于正常年份生产的棉花，都应该使得各主产省会有一级、二级的棉花，不能使得有的主产省大部分是一级的棉花，有的主产省没有一级的棉花。为此，要合理地调整分级线的斜率与截距。 　　 六是分级结果各品级的样品量的分布要比较合理。1972～1983棉花年度的历年棉花品级统计，给出了各品级棉花的比例情况。根据以上色特征分类型、分等级的基本原则和思路，我国棉花按色特征分为三类13级。类型分为白棉、染污棉、黄染棉。白棉分为6个级；染污棉分为4个级；黄染棉分为3个级。 　　 （2）确定了我国棉花色特征图研制思路： 　　 在我国棉花色特征分3类13级的情况下，如何分类分级、色特征图如何绘制，关键就是分级线和类型线如何确定。分级线确定的重点就是确定各分级线的斜率和截距色；类型线确定的重点就是采用垂线还是斜线以及他们的位置。 　　 一是借鉴美国色征图的经验，结合我国30余年来棉花品级标准色特征随储存时间变化的测试情况，确定分级线由左上向右下倾斜，但斜率的绝对值明显小于美国色特征图分级线的斜率；同时高等级棉花分级线的斜率绝对值较大，低等级棉花的分级线的斜率绝对值较小。由此也使色特征分级与GB1103-1999的感官品级检验得到了较好衔接。 　　 二是借鉴美国色征图的经验，结合我国棉花的品级检验是综合了等级与类型的情况，以及高等级棉花的色特征变化比较快，低等级棉花的色特征变化比较慢的特点，确定类型线由左下向右上适当倾斜，与美棉色特征图的分类线也较接近。同时，采用倾斜线分类，可以起到对Rd太低的棉花不仅降等级而且降类型的效果。另外，从数学的意义上讲，大多是采用相互正交的体系来表征一个系统，采用斜线，使得分级线与类型线之间的正交性更好些。 根据以上考虑，各类型斜线的位置确定如下： 　　 ——白棉与染污棉分类线的位置确定。考虑到品级为一、二、三级的棉花，一般上应该划为白棉类型；四级、甚至五级棉花一部分属于白棉，一部分属于染污棉，所以白棉与染污棉分类线以验证试验数据三级棉花+b的最大值（9.98）作为“13级”的边界点。 　　 ——染污棉与黄染棉分类线的位置确定。主要考虑两方面：即使得六级的棉花大部分落在染污棉区域，一部分落在黄染棉区域。 　　 （3）我国棉花色特征图的特点 　　 一是体现了以三级为基础。 　　 二是一、二、三级棉100%纳入了白棉；四级97%纳入了白棉，3%纳入了染污棉；五级44%、六级65%纳入了染污棉。 　　 三是各主产省都有一、二、三级棉花。 　　 四是级距最小的Rd大于1.5%，大于Rd试验结果的再现性（±1.0%）。 　　 五是体现了等级级距渐次增大。 　　 2、中美仪器化检验棉花标准中部分分级指标的规定仍略有不同。 中美棉花仪器化检验中都采用了色特征级、长度、长度整齐度指数、断裂比强度、马克隆值、杂质等七项质量指标，但部分指标在分级规定上仍略有不同。 　　 （1）仪器检验质量指标中不再采用棉花“品级”这一指标。这一点值得特别注意。对我国现行棉花标准规定的棉花品级的三条件，HVI是不能进行全部测试的，因此它不能确定棉花的品级。另外，正在制定的标准中已包含了棉花断裂比强度等主要内在质量指标，成熟程度也不必进一步测试。所以，该标准中就没有规定棉花品级方面的内容。虽然HVI也能给出棉花成熟度比的测试结果，但它是利用经验公式计算所得，并未被认可，因此标准中没有采用。 　　 （2）关于“两面包”棉花。为了防止混等混级收购加工棉花，提高加工皮棉质量的一致性，该标准提出了“两面包”棉花的概念。规定当测试棉包两侧棉样的色特征结果超过允差要求时，检验结果中将注明“两面包”。美棉分级中规定，对超过允差要求的一侧的棉样，要撕掉后重新测试，再计算平均色特征结果确定该包棉花的色特征级。 　　 （3）长度的分级单位及分级档次不同。中美仪器检验棉花的长度都是采用上半部平均长度，但我国仪器检验长度的结果仍然用毫米为单位，级距为1毫米，共分8档；而美棉以英寸为单位，级距为1/32英寸，共分19档。 　　 （4）长度整齐度都分成五档，采用美棉的分级规定，但补充了美棉分档之间的空当。 　　 （5）断裂比强度都分为五档，采用美棉的分级规定，也补充了美棉分档之间的空当。另外不同的是，美棉测试结果的单位是g/tex，我国的计量单位是CN/tex。　 （6）马克隆值分级与美棉的分级界限相同，但国棉仪器检验做了细化。将3.5-3.6和4.3-4.9这个级，3.4及以下和5.0及以上这个级，分为B1级、B2级和C1级、C2级，也就是将这两个级各自的高、低端加以区别。 　　 （7）中美仪器检验棉花短纤维指数的界限不同。我国棉花短纤维是指16mm及以下的纤维；美棉的短纤维界限是12.7mm，即1/2英寸，其给出的测试结果要比按我国标准规定测试的结果小。目前HVI仪器生产厂家已按我局要求，对该仪器设置了两个短纤维指数界限的选择功能。 　　 3、拟将短纤维指数和棉结作为棉花质量的参考指标。 短纤维率和棉结跟棉花的质量密切相关，但制订中的标准只将二者作为参考指标。其主要原因，一是HVI测试棉花短纤维指数的取样原理存在缺陷，而且测出的结果也是通过经验公式计算的，因此，该标准未将其作为强制指标，而是作为参考指标，供参考使用。短纤维指数不分档，检测结果是多少算多少。美棉也未将该项指标列入分级内容。二是HVI中的棉结仪单机的测试速度较慢，与该设备测试其他质量指标的速度不匹配，另外不同型号的棉结仪所测试结果也存在较大差异，因此该标准也拟将棉结作为参考指标，给棉花用户提供参考，同时继续积累实验数据。 　　 鉴于棉结检验速度慢，我国制订中的标准拟规定，从相同品级籽棉加工的成包皮棉中，每十包样品中任取一个样品，抽取棉结检测试样进行仪器测试，其检验结果作为该十包棉花的共同结果。棉结不分档，检测结果是多少算多少。 　　 4、制订中的标准所规定的轧工质量和外观等级这两项人工分级的质量指标与美棉人工分级的指标存在较大差异。 　　 一是标准中拟引入轧工质量和外观等级这两项人工分级质量指标。在研制我国棉花色特征图的过程中，以及在应用已安装在HVI上的色特征图草案对我国棉花进行色特征分级时发现，色特征级相同的棉花按现行棉花标准检验时，有的在品级上存在较大差异，有的在轧工质量上存在较大差异。针对这一问题，为了解决色特征分级与品级检验的矛盾，并尽量保持同现行棉花标准在品级检验上的衔接和逐步过渡，为此，我们在制订仪器检验棉花标准中，设置了轧工质量和外观等级这两项人工分级的质量指标。其中外观等级是一个全新的概念，它是根据仪器检验的棉花色特征级和人工分级的轧工质量来综合确定，其评定结果应该与按现行棉花标准检验所得的品级结果比较接近。标准中将规定他们三者之间综合评定的关系对照表。例如，外观等级为色特征级为“11”的棉花，当轧工质量评定为“好”或“差”时，外观等级分别判定为“11”或“21”。需要说明的是，轧工质量和外观等级都只是对白棉提出的质量要求，因染污棉和黄染棉的内在质量和外观特征都较差，因此不考核这两项指标。轧工质量分为好、中、差三个档次，依据实物标准逐个样品进行人工分级。 二是轧工质量指标与美棉人工分级的指标存在较大差异。制订中的仪器检验棉花标准规定，轧工质量根据皮棉样品表面的平滑或粗糙以及所含索丝、棉结、杂质（包括非棉纤维物质即叶屑和其他外来物）的多少程度进行综合评定，即我们的轧工质量的评定实际上包括了美棉叶屑等级、轧工、外来物三个方面的内容。而美棉人工分级轧工质量时仅考虑皮棉样品表面的平滑或粗糙程度，对叶屑等级、外来物单独进行人工分级，不纳入轧工质量的人工分级中考虑。