基于TOPSIS 法評價無人機噴施脫葉催熟劑的效果

馬輝，戴路，田立文，阿布都艾尼·阿布都維力，李星星，阿孜古麗·阿布力孜

（1.新疆維吾爾自治區阿克蘇地區農業技術推廣中心，新疆阿克蘇843000；2.新疆農業科學院經濟作物研究所，烏魯木齊830091）

新疆阿克蘇地區的常年植棉面積保持在46.67萬hm2以上，植棉在當地農業增效和農民增收上發揮了舉足輕重的作用。 近年來，阿克蘇地區機采棉規模呈逐年擴大的態勢，棉花采摘方式實現了由手工采收向機械采收的重大轉變。脫葉催熟是機采棉生產中的重要環節，有助于葉片脫落、吐絮集中，直接關乎機采原棉的質量、產量。目前，阿克蘇地區采用的機車噴施脫葉催熟劑中存在作業效率較低、農藥浪費嚴重、機車在行走過程中對棉鈴易造成機械損傷以及地頭轉彎時碾壓棉株和棉鈴導致產量損失等突出問題。 探索無人機施藥脫葉催熟技術，對提高施藥效率、助力節水節藥、提升作業質量、避免機械損傷、促進節本增效具有重要意義。

無人機飛防技術是利用輕小型無人機為載體，在飛行器上搭載農藥噴霧設備，通過引入全球定位系統（GPS）和地理信息系統（GIS），以“云服務、大數據”為技術背景，實現精準化施藥作業[1]，具有防治成本低、施藥效率高、防治效果好、用水用藥省、農藥殘留低的優勢。 目前，無人機施藥在棉花上的應用研究主要集中在無人機施藥參數對棉花害蟲防治效果的影響[2-4]及噴施縮節胺對棉花生長調控效果[5]和噴施脫葉劑的脫葉效果[6-8]等方面。然而，對無人機噴施脫葉催熟劑后的棉花農藝性狀、經濟性狀、品質性狀的綜合評價未見述及。 本研究分析無人機噴施不同脫葉催熟劑對棉花的脫葉催熟效果和對棉花主要產量構成因素及纖維品質的影響，并采用逼近理想解排序法（Technique for order preference by similarity to an ideal solution，TOPSIS 法）對11 個性狀進行綜合評價， 明確適合無人機作業的脫葉催熟劑配方和施藥方式，為無人機施藥在棉花脫葉催熟中的大面積推廣應用提供科學依據，助力棉花機械化采收。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗概況： 試驗于2019 年在阿克蘇地區溫宿縣古勒阿瓦提鄉實施。 試驗地前茬作物為棉花，且已連續多年植棉。 采用機采棉種植模式，1 膜6 行，寬窄行種植， 株距為10.5 cm， 行距為（10＋66＋10＋66＋10） cm＋66 cm， 理論密度為每667 m216 709 株，采用膜下滴灌栽培。

供試品種：新陸中68 號。

供試藥劑： 脫吐隆， 有效成分為36%（質量分數，下同）噻苯?。?8%敵草隆，由德國拜耳作物科學公司生產；40%乙烯利， 由上海華誼集團華原化工有限公司彭浦化工廠生產；瑞脫龍，有效成分為75%噻苯?。?%敵草隆， 由江蘇瑞邦農化股份有限公司生產。

供試藥械及作業操作：單旋翼電動植保無人機（TY-787）， 由深圳天鷹兄弟無人機創新有限公司生產，由新疆啄木鳥無人機技術服務有限公司負責操作，飛行速度3～7 m·s－1，飛行高度1 m，噴幅5.5～7.0 m，每667 m2噴灑藥液1.2 L。2019 年9 月19 日、9 月27 日作業時天氣晴朗，風向風力分別為東南風1 級、東北風1 級。

1.2 試驗方法

采取完全隨機設計，共5 個處理（表1），每個處理6 670 m2。 9 月19 日、9 月27 日，按試驗設計的配方將脫吐隆、瑞脫龍、乙烯利經二次稀釋后注入無人機藥箱，兌水后按每667 m21.2 L 均勻噴施于棉花葉片表面，其余田間管理同大田。

表1 無人機脫葉催熟試驗處理

1.3 調查方法

每個小區選取有代表性的3 個點， 每個點邊行、中間行各選取連續10 株棉株，定點、定株調查施藥前1 d、施藥后20 d 棉株總葉片數、吐絮鈴數和青鈴數，計算脫葉率和吐絮率。 9 月上旬，在各取樣點數取6.67 m2鈴數， 折算667 m2總鈴數；10 月中下旬，在各取樣點邊行、中間行連續收獲整株（上部、中部、下部）吐絮鈴共100 個用于考種，測定鈴重、衣分，折算667 m2籽棉產量、667 m2皮棉產量。將棉樣充分混勻，統一送到阿克蘇地區棉花纖維檢驗所對上半部平均長度、斷裂比強度、長度整齊度指數、馬克隆值和短纖維指數進行檢測。

1.4 計算方法

計算脫葉率（rD）和吐絮率（RB），公式如下：rD＝（N0－N1）/N0×100%，式中N0、N1分別為噴藥前1 d和施藥后20 d 時的葉片數；RB＝NB/NT×100%，式中NB為吐絮鈴數，NT為棉鈴總數。

1.5 數據統計

用MS Excel 和DPS7.05 統計軟件進行數據統計分析，采用最小顯著差數法進行差異顯著性檢驗（P＜0.05），脫葉率、吐絮率、衣分數據進行平方根反正弦變換后再分析。

2 結果與分析

2.1 方差分析法

2.1.1 棉花脫葉率的比較。對脫葉率平方根反正弦變換值的統計分析可知，脫吐隆與乙烯利混劑噴施2 次、瑞脫龍與乙烯利混劑噴施2 次、脫吐隆與乙烯利單劑各噴施1 次和瑞脫龍與乙烯利單劑各噴施1 次4 個處理的脫葉率差異不顯著，但均顯著高于清水對照（表2）。

表2 各處理棉花脫葉率、脫葉率平方根反正弦變換值及其多重比較結果

2.1.2 棉花吐絮率的比較。對吐絮率平方根反正弦變換值的統計分析表明，脫吐隆與乙烯利混劑噴施2 次、瑞脫龍與乙烯利混劑噴施2 次、脫吐隆與乙烯利單劑各噴施1 次和瑞脫龍與乙烯利單劑各噴施1 次4 個處理的吐絮率差異不顯著，但均顯著高于清水對照（表3）。

表3 各處理棉花吐絮率、吐絮率平方根反正弦變換值及其多重比較結果

2.1.3 棉花產量構成因素的比較。 經統計分析，脫吐隆與乙烯利混劑噴施2 次、瑞脫龍與乙烯利混劑噴施2 次、脫吐隆與乙烯利單劑各噴施1 次、瑞脫龍與乙烯利單劑各噴施1 次和清水對照5 個處理間，鈴重、衣分、667 m2籽棉產量、667 m2皮棉產量差異不顯著（表4），表明無人機噴施脫葉催熟劑對棉花產量構成因素沒有顯著影響。

2.1.4 棉花纖維品質指標的比較。 經統計分析，脫吐隆與乙烯利混劑噴施2 次、瑞脫龍與乙烯利混劑噴施2 次、脫吐隆與乙烯利單劑各噴施1 次、瑞脫龍與乙烯利單劑各噴施1 次、清水對照5 個處理間棉纖維上半部平均長度、長度整齊度指數、斷裂比強度和馬克隆值差異不顯著；脫吐隆與乙烯利混劑噴施2 次、脫吐隆與乙烯利單劑各噴施1 次和清水對照的短纖維指數差異不顯著，但均顯著低于其余處理（表5）。

表4 各處理棉花產量構成因素數據及其多重比較結果

表5 各處理棉花纖維品質指標結果及其多重比較結果

2.2 基于變異系數權重的TOPSIS 法綜合評價

表6 無人機脫葉催熟處理各性狀變異系數、變異系數權重

表7 與正理想解、負理想解的距離計算結果

表8 各處理相對貼近度

3 討論與結論

采用無人機低容量或超低容量噴霧，由于霧滴粒徑小，霧滴穿透性及均勻性優于人工噴霧，施藥效果較好，作業效率高，所以在棉花脫葉催熟劑噴施方面有很大的應用空間[7]。 探索無人機噴施脫葉催熟劑對棉花的脫葉催熟效果和對棉花主要產量構成因素及纖維品質的影響，對應用無人機噴施棉花脫葉催熟劑具有重要的指導意義。本研究結果表明， 無人機噴施棉花脫葉催熟劑處理的脫葉率、吐絮率明顯高于清水對照，與王喆等[9]研究結果一致；對棉花鈴重、衣分及上半部平均長度、長度整齊度指數、斷裂比強度和馬克隆值無顯著影響，與蒙艷華等[6]研究結果完全一致。此外，本研究中脫吐隆與乙烯利混劑噴施2 次、脫吐隆與乙烯利單劑各噴施1 次和清水對照3 個處理短纖維指數顯著低于瑞脫龍與乙烯利混劑噴施2 次和瑞脫龍與乙烯利單劑各噴施1 次脫葉催熟處理， 且各處理間667 m2籽棉產量、667 m2皮棉產量差異不顯著。

為達到高產，阿克蘇棉區采用“矮密早”的種植模式，棉花種植密度大，一般每667 m2保苗1.0萬～1.2 萬株，高產棉田為1.4 萬～1.5 萬株。 密植條件下， 脫葉劑難以穿透棉株冠層到達中下部葉片，在棉株中下部沉著少甚至未沉著，影響脫葉效果。 脫吐隆與乙烯利混劑噴施2 次和瑞脫龍與乙烯利混劑噴施2 次脫葉條件下，第1 次脫葉后部分棉葉脫落，第2 次施藥時藥液霧滴的穿透性及沉積均勻性增強，使棉株中下部著藥量增加，從而利于脫葉。本研究結果表明，脫吐隆與乙烯利混劑噴施2 次和瑞脫龍與乙烯利混劑噴施2 次處理的脫葉率高于脫吐隆與乙烯利單劑各噴施1 次和瑞脫龍與乙烯利單劑各噴施1 次，但未達到差異顯著水平，試驗結果有待進一步驗證。

TOPSIS 法綜合評價結果表明， 脫吐隆與乙烯利混劑噴施2 次處理的相對貼進度Ci值（馬輝，等）基于TOPSIS 法評價無人機噴施脫葉催熟劑的效果大于其余4 個處理， 表明其11 個性狀的綜合表現明顯優于其余4 個處理。建議應用無人機進行脫葉時盡量采用脫吐隆與乙烯利混劑噴施2 次?；谧儺愊禂禉嘀氐腡OPSIS 法評價無人機噴施脫葉催熟劑的效果，能綜合考慮脫葉吐絮指標、主要經濟性狀及品質性狀，其結果更客觀、公正。本研究為科學評估無人機噴施脫葉催熟劑的效果探索了新的評價方法。