基于TOPSIS 法评价无人机喷施脱叶催熟剂的效果

马辉，戴路，田立文，阿布都艾尼·阿布都维力，李星星，阿孜古丽·阿布力孜

（1.新疆维吾尔自治区阿克苏地区农业技术推广中心，新疆阿克苏843000；2.新疆农业科学院经济作物研究所，乌鲁木齐830091）

新疆阿克苏地区的常年植棉面积保持在46.67万hm2以上，植棉在当地农业增效和农民增收上发挥了举足轻重的作用。 近年来，阿克苏地区机采棉规模呈逐年扩大的态势，棉花采摘方式实现了由手工采收向机械采收的重大转变。脱叶催熟是机采棉生产中的重要环节，有助于叶片脱落、吐絮集中，直接关乎机采原棉的质量、产量。目前，阿克苏地区采用的机车喷施脱叶催熟剂中存在作业效率较低、农药浪费严重、机车在行走过程中对棉铃易造成机械损伤以及地头转弯时碾压棉株和棉铃导致产量损失等突出问题。 探索无人机施药脱叶催熟技术，对提高施药效率、助力节水节药、提升作业质量、避免机械损伤、促进节本增效具有重要意义。

无人机飞防技术是利用轻小型无人机为载体，在飞行器上搭载农药喷雾设备，通过引入全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS），以“云服务、大数据”为技术背景，实现精准化施药作业[1]，具有防治成本低、施药效率高、防治效果好、用水用药省、农药残留低的优势。 目前，无人机施药在棉花上的应用研究主要集中在无人机施药参数对棉花害虫防治效果的影响[2-4]及喷施缩节胺对棉花生长调控效果[5]和喷施脱叶剂的脱叶效果[6-8]等方面。然而，对无人机喷施脱叶催熟剂后的棉花农艺性状、经济性状、品质性状的综合评价未见述及。 本研究分析无人机喷施不同脱叶催熟剂对棉花的脱叶催熟效果和对棉花主要产量构成因素及纤维品质的影响，并采用逼近理想解排序法（Technique for order preference by similarity to an ideal solution，TOPSIS 法）对11 个性状进行综合评价， 明确适合无人机作业的脱叶催熟剂配方和施药方式，为无人机施药在棉花脱叶催熟中的大面积推广应用提供科学依据，助力棉花机械化采收。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验概况： 试验于2019 年在阿克苏地区温宿县古勒阿瓦提乡实施。 试验地前茬作物为棉花，且已连续多年植棉。 采用机采棉种植模式，1 膜6 行，宽窄行种植， 株距为10.5 cm， 行距为（10＋66＋10＋66＋10） cm＋66 cm， 理论密度为每667 m216 709 株，采用膜下滴灌栽培。

供试品种：新陆中68 号。

供试药剂： 脱吐隆， 有效成分为36%（质量分数，下同）噻苯隆＋18%敌草隆，由德国拜耳作物科学公司生产；40%乙烯利， 由上海华谊集团华原化工有限公司彭浦化工厂生产；瑞脱龙，有效成分为75%噻苯隆＋6%敌草隆， 由江苏瑞邦农化股份有限公司生产。

供试药械及作业操作：单旋翼电动植保无人机（TY-787）， 由深圳天鹰兄弟无人机创新有限公司生产，由新疆啄木鸟无人机技术服务有限公司负责操作，飞行速度3～7 m·s－1，飞行高度1 m，喷幅5.5～7.0 m，每667 m2喷洒药液1.2 L。2019 年9 月19 日、9 月27 日作业时天气晴朗，风向风力分别为东南风1 级、东北风1 级。

1.2 试验方法

采取完全随机设计，共5 个处理（表1），每个处理6 670 m2。 9 月19 日、9 月27 日，按试验设计的配方将脱吐隆、瑞脱龙、乙烯利经二次稀释后注入无人机药箱，兑水后按每667 m21.2 L 均匀喷施于棉花叶片表面，其余田间管理同大田。

表1 无人机脱叶催熟试验处理

1.3 调查方法

每个小区选取有代表性的3 个点， 每个点边行、中间行各选取连续10 株棉株，定点、定株调查施药前1 d、施药后20 d 棉株总叶片数、吐絮铃数和青铃数，计算脱叶率和吐絮率。 9 月上旬，在各取样点数取6.67 m2铃数， 折算667 m2总铃数；10 月中下旬，在各取样点边行、中间行连续收获整株（上部、中部、下部）吐絮铃共100 个用于考种，测定铃重、衣分，折算667 m2籽棉产量、667 m2皮棉产量。将棉样充分混匀，统一送到阿克苏地区棉花纤维检验所对上半部平均长度、断裂比强度、长度整齐度指数、马克隆值和短纤维指数进行检测。

1.4 计算方法

计算脱叶率（rD）和吐絮率（RB），公式如下：rD＝（N0－N1）/N0×100%，式中N0、N1分别为喷药前1 d和施药后20 d 时的叶片数；RB＝NB/NT×100%，式中NB为吐絮铃数，NT为棉铃总数。

1.5 数据统计

用MS Excel 和DPS7.05 统计软件进行数据统计分析，采用最小显著差数法进行差异显著性检验（P＜0.05），脱叶率、吐絮率、衣分数据进行平方根反正弦变换后再分析。

2 结果与分析

2.1 方差分析法

2.1.1 棉花脱叶率的比较。对脱叶率平方根反正弦变换值的统计分析可知，脱吐隆与乙烯利混剂喷施2 次、瑞脱龙与乙烯利混剂喷施2 次、脱吐隆与乙烯利单剂各喷施1 次和瑞脱龙与乙烯利单剂各喷施1 次4 个处理的脱叶率差异不显著，但均显著高于清水对照（表2）。

表2 各处理棉花脱叶率、脱叶率平方根反正弦变换值及其多重比较结果

2.1.2 棉花吐絮率的比较。对吐絮率平方根反正弦变换值的统计分析表明，脱吐隆与乙烯利混剂喷施2 次、瑞脱龙与乙烯利混剂喷施2 次、脱吐隆与乙烯利单剂各喷施1 次和瑞脱龙与乙烯利单剂各喷施1 次4 个处理的吐絮率差异不显著，但均显著高于清水对照（表3）。

表3 各处理棉花吐絮率、吐絮率平方根反正弦变换值及其多重比较结果

2.1.3 棉花产量构成因素的比较。 经统计分析，脱吐隆与乙烯利混剂喷施2 次、瑞脱龙与乙烯利混剂喷施2 次、脱吐隆与乙烯利单剂各喷施1 次、瑞脱龙与乙烯利单剂各喷施1 次和清水对照5 个处理间，铃重、衣分、667 m2籽棉产量、667 m2皮棉产量差异不显著（表4），表明无人机喷施脱叶催熟剂对棉花产量构成因素没有显著影响。

2.1.4 棉花纤维品质指标的比较。 经统计分析，脱吐隆与乙烯利混剂喷施2 次、瑞脱龙与乙烯利混剂喷施2 次、脱吐隆与乙烯利单剂各喷施1 次、瑞脱龙与乙烯利单剂各喷施1 次、清水对照5 个处理间棉纤维上半部平均长度、长度整齐度指数、断裂比强度和马克隆值差异不显著；脱吐隆与乙烯利混剂喷施2 次、脱吐隆与乙烯利单剂各喷施1 次和清水对照的短纤维指数差异不显著，但均显著低于其余处理（表5）。

表4 各处理棉花产量构成因素数据及其多重比较结果

表5 各处理棉花纤维品质指标结果及其多重比较结果

2.2 基于变异系数权重的TOPSIS 法综合评价

表6 无人机脱叶催熟处理各性状变异系数、变异系数权重

表7 与正理想解、负理想解的距离计算结果

表8 各处理相对贴近度

3 讨论与结论

采用无人机低容量或超低容量喷雾，由于雾滴粒径小，雾滴穿透性及均匀性优于人工喷雾，施药效果较好，作业效率高，所以在棉花脱叶催熟剂喷施方面有很大的应用空间[7]。 探索无人机喷施脱叶催熟剂对棉花的脱叶催熟效果和对棉花主要产量构成因素及纤维品质的影响，对应用无人机喷施棉花脱叶催熟剂具有重要的指导意义。本研究结果表明， 无人机喷施棉花脱叶催熟剂处理的脱叶率、吐絮率明显高于清水对照，与王喆等[9]研究结果一致；对棉花铃重、衣分及上半部平均长度、长度整齐度指数、断裂比强度和马克隆值无显著影响，与蒙艳华等[6]研究结果完全一致。此外，本研究中脱吐隆与乙烯利混剂喷施2 次、脱吐隆与乙烯利单剂各喷施1 次和清水对照3 个处理短纤维指数显著低于瑞脱龙与乙烯利混剂喷施2 次和瑞脱龙与乙烯利单剂各喷施1 次脱叶催熟处理， 且各处理间667 m2籽棉产量、667 m2皮棉产量差异不显著。

为达到高产，阿克苏棉区采用“矮密早”的种植模式，棉花种植密度大，一般每667 m2保苗1.0万～1.2 万株，高产棉田为1.4 万～1.5 万株。 密植条件下， 脱叶剂难以穿透棉株冠层到达中下部叶片，在棉株中下部沉着少甚至未沉着，影响脱叶效果。 脱吐隆与乙烯利混剂喷施2 次和瑞脱龙与乙烯利混剂喷施2 次脱叶条件下，第1 次脱叶后部分棉叶脱落，第2 次施药时药液雾滴的穿透性及沉积均匀性增强，使棉株中下部着药量增加，从而利于脱叶。本研究结果表明，脱吐隆与乙烯利混剂喷施2 次和瑞脱龙与乙烯利混剂喷施2 次处理的脱叶率高于脱吐隆与乙烯利单剂各喷施1 次和瑞脱龙与乙烯利单剂各喷施1 次，但未达到差异显著水平，试验结果有待进一步验证。

TOPSIS 法综合评价结果表明， 脱吐隆与乙烯利混剂喷施2 次处理的相对贴进度Ci值（马辉，等）基于TOPSIS 法评价无人机喷施脱叶催熟剂的效果大于其余4 个处理， 表明其11 个性状的综合表现明显优于其余4 个处理。建议应用无人机进行脱叶时尽量采用脱吐隆与乙烯利混剂喷施2 次。基于变异系数权重的TOPSIS 法评价无人机喷施脱叶催熟剂的效果，能综合考虑脱叶吐絮指标、主要经济性状及品质性状，其结果更客观、公正。本研究为科学评估无人机喷施脱叶催熟剂的效果探索了新的评价方法。