基于投影尋蹤法綜合評價棉花不同化學(xué)打頂劑效果

馬輝，張明，戴路，李星星，田立文，張建芳，楊健，阿孜古麗·阿布力孜

（1. 新疆維吾爾自治區(qū)阿克蘇地區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，新疆阿克蘇843000；2. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，烏魯木齊830091）

棉花是新疆阿克蘇地區(qū)富民增收的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，常年種植面積在46.67 萬～53.33 萬hm2。 目前，人工打頂仍然是當(dāng)?shù)仄毡椴捎玫拿藁ù蝽敺绞剑ㄟ^人工掐除一葉一心消除棉花頂端優(yōu)勢， 具有成本高、效率低、勞動強(qiáng)度大的弊端。據(jù)了解，生產(chǎn)中，按照每人每天打頂10 h 計算，人工打頂?shù)娜展ば? 667.5～2 001.0 m2，666.7 m2成本在35～50 元。同時，6 月底7 月上旬正值棉花打頂高峰期， 打頂工作時效強(qiáng)、任務(wù)重、時間緊，棉農(nóng)尤其是棉花種植大戶雇傭打頂工難的問題十分突出。人工打頂已成為制約阿克蘇地區(qū)棉花可持續(xù)發(fā)展的“瓶頸”。化學(xué)打頂是利用植物生長調(diào)節(jié)劑通過抑制細(xì)胞分裂、伸長來延緩、 控制棉花頂尖生長的新型打頂方式，可達(dá)到協(xié)調(diào)營養(yǎng)生長與生殖生長的目的，促進(jìn)養(yǎng)分向蕾、花、鈴轉(zhuǎn)移，已成為控制棉花頂端優(yōu)勢的新途徑。通過大型噴霧機(jī)械或小型植保無人機(jī)噴施化學(xué)打頂劑，可降成本、提效率、縮用工、減強(qiáng)度，對實現(xiàn)棉花生產(chǎn)輕簡化、規(guī)模化和全程機(jī)械化具有重要的現(xiàn)實意義。 有關(guān)棉花化學(xué)打頂?shù)难芯勘姸啵钚略５萚1]在長絨棉上開展了噴施植物生長延緩劑縮節(jié)胺（也稱為甲哌钅翁、 助壯素，1,1-dimethylpiperidinium chloride，DPC）來取代人工打頂?shù)脑囼灐?戴翠榮等[2]探索了氟節(jié)胺對棉花農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響。李雪等[3]研究了辛酸甲酯、癸酸甲酯和6- 芐氨基嘌呤（6-BA）對棉花的去頂效果。 徐守振等[4]分析了不同滴水量對氟節(jié)胺復(fù)配型和縮節(jié)胺復(fù)配型化學(xué)打頂棉花冠層特征、物質(zhì)積累與分配及產(chǎn)量的影響。 然而，對噴施化學(xué)打頂劑后棉花農(nóng)藝性狀、經(jīng)濟(jì)性狀、品質(zhì)性狀的綜合評價未見報道。本研究分析了化學(xué)打頂劑與人工打頂對棉花主要農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響， 并用投影尋蹤法對15 個棉花性狀進(jìn)行綜合評價，優(yōu)選適宜的化學(xué)打頂劑，為化學(xué)打頂技術(shù)在阿克蘇地區(qū)的示范推廣提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

前茬作物為棉花，且已連續(xù)多年植棉。 供試棉花品種為新陸中68 號。

供試藥劑：快斧由浙江龍游東方阿納薩克作物科技有限公司生產(chǎn)；抑頂由河北滄州志誠有機(jī)生物科技有限公司生產(chǎn)；棉定封由中棉小康生物科技有限公司（河南安陽）生產(chǎn)；棉定封等離子抑制劑由河南沃夫儂農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)；搖錢素由河南豫珠恒力生物科技有限責(zé)任公司生產(chǎn)，搖錢素打頂展著劑非離子液體濕潤劑（水劑）由河南搖錢素作物保護(hù)有限公司生產(chǎn)；豪邦手由河北國欣諾農(nóng)生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2020 年在阿克蘇地區(qū)溫宿縣克孜勒鎮(zhèn)青年農(nóng)場實施，采取完全隨機(jī)設(shè)計，共6 個處理（表1），每個處理133.4 m2。 采用1 膜6 行機(jī)采棉寬窄行種植模式， 株距為10.5 cm， 行距為（10＋66＋10＋66＋10） cm＋66 cm，理論密度為每666.7 m216 709 穴，全生育期采用膜下滴灌方式管理。

按照表1 試驗設(shè)計于7 月13 日用電動噴霧器噴施化學(xué)打頂劑及助劑，確保藥液接觸棉花頂部生長點，同期進(jìn)行人工打頂。 施藥起效期3 d 內(nèi)，最高氣溫29 ℃，最低氣溫16 ℃，天氣多云或陰，風(fēng)力2～3 級。

表1 棉花不同打頂方式設(shè)計

1.3 田間管理

4 月11 日播種。 6 月20 日噴施含氟節(jié)胺的化學(xué)打頂劑進(jìn)行塑型，抑制果枝、葉枝的橫向生長；7月6 日、7 月20 日、7 月30 日每666.7 m2分別噴施甲哌钅翁8 g、10 g、15 g。 7 月21 日（噴施化學(xué)打頂劑后的第1 水）每666.7 m2滴水量酌情減少至20 m3，尿素降至3 kg。 9 月26 日每666.7 m2噴施脫吐隆10 mL 搭配乙烯利80 mL；10 月3 日每666.7 m2噴施脫吐隆5 mL 搭配乙烯利40 mL。 其余田間管理同大田。

1.4 調(diào)查方法

9 月20 日，每個處理選取有代表性的3 個點，邊行、次邊行、中行各選取連續(xù)5 株調(diào)查株高、下部（第1～3 果枝）有效果枝數(shù)、中部（第4～6 果枝）有效果枝數(shù)、上部（第7 果枝及以上）有效果枝數(shù)、單株有效果枝數(shù)，下部（第1～3 果枝）結(jié)鈴數(shù)、中部（第4～6 果枝）結(jié)鈴數(shù)、上部（第7 果枝及以上）結(jié)鈴數(shù)、內(nèi)圍（第1 果節(jié)）結(jié)鈴數(shù)、外圍（第2 果節(jié)及以外）結(jié)鈴數(shù)、單株結(jié)鈴數(shù)。 10 月20 日，每個處理選擇有代表性的2 個點，分下部（第1～5 果枝）、上部（第6 果枝及以上） 及連續(xù)整株各取100 個吐絮鈴考種，測定下部鈴重、上部鈴重、整株平均鈴重；同時，各處理選取6.67 m2實收計產(chǎn)，計算666.7 m2籽棉產(chǎn)量。 取每個處理的整株樣品吐絮鈴，稱籽棉質(zhì)量，用鋸齒軋花機(jī)軋花，稱皮棉質(zhì)量和100 粒籽棉的質(zhì)量，分別計算衣分、籽指。依據(jù)衣分和實收計產(chǎn)的666.7 m2籽棉產(chǎn)量計算666.7 m2皮棉產(chǎn)量。 將棉樣充分混勻， 統(tǒng)一送到新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第一師農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所檢測纖維上半部平均長度、馬克隆值、斷裂比強(qiáng)度、長度整齊度指數(shù)、紡紗均勻性指數(shù)。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

應(yīng)用MS Excel 2010 錄入、 整理數(shù)據(jù)； 運(yùn)用DPS 7.05 統(tǒng)計軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)間的多重比較采用最小顯著差數(shù)法。

2 結(jié)果與分析

2.1 方差分析法

2.1.1不同打頂方式對棉花果枝數(shù)、株高的影響。方差分析表明，化學(xué)打頂對棉花單株下部有效果枝數(shù)、中部有效果枝數(shù)和株高均無顯著影響，但對棉花單株上部有效果枝數(shù)和單株有效果枝數(shù)有顯著影響，其中搖錢素處理的單株上部有效果枝數(shù)較抑頂、快斧、豪邦手分別多1.0、1.4、1.1；搖錢素、人工打頂處理間單株有效果枝數(shù)差異不顯著，但均顯著高于快斧，分別多1.2、0.9（表2）。結(jié)果表明，搖錢素有增加上部有效果枝數(shù)和單株有效果枝數(shù)的潛力。

表2 不同打頂方式的棉花單株果枝數(shù)、株高比較

2.1.2不同打頂方式對棉花結(jié)鈴的影響。 方差分析表明，化學(xué)打頂對棉花單株下部結(jié)鈴數(shù)、內(nèi)圍結(jié)鈴數(shù)均無顯著影響，但對單株中部結(jié)鈴數(shù)、上部結(jié)鈴數(shù)、外圍結(jié)鈴數(shù)和單株結(jié)鈴數(shù)有顯著影響。其中：搖錢素處理的單株中部結(jié)鈴數(shù)比豪邦手多0.6；搖錢素處理的單株上部結(jié)鈴數(shù)較抑頂、快斧、豪邦手分別多1.2、1.6、1.3；搖錢素處理的單株外圍結(jié)鈴數(shù)比快斧、豪邦手分別多1.6、1.3；搖錢素處理的單株結(jié)鈴數(shù)較快斧多2.1（表3）。 結(jié)果表明，搖錢素對增加中部結(jié)鈴數(shù)、上部結(jié)鈴數(shù)、外圍結(jié)鈴數(shù)、單株結(jié)鈴數(shù)有利。

表3 不同打頂方式的棉花結(jié)鈴空間分布比較

2.1.3不同打頂方式對棉花產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響。 方差分析表明，化學(xué)打頂對棉花上部鈴重、下部鈴重、 整株平均鈴重、 上部衣分、 下部衣分、666.7 m2籽棉產(chǎn)量、666.7 m2皮棉產(chǎn)量均無顯著影響，但對籽指有顯著影響，其中抑頂、棉定封處理間籽指沒有差異，但均顯著高于快斧，分別增加1.79 g、1.66 g（表4）。 結(jié)果表明，抑頂、棉定封可提高籽指。

表4 不同打頂方式的棉花產(chǎn)量構(gòu)成因素比較

2.1.4不同打頂方式對棉花品質(zhì)性狀的影響。方差分析表明， 化學(xué)打頂對棉纖維上半部平均長度、斷裂比強(qiáng)度、紡紗均勻性指數(shù)和長度整齊度指數(shù)均無顯著影響；但對馬克隆值有顯著影響，其中抑頂、豪邦手間馬克隆值沒有差異， 但均顯著高于快斧，且快斧處理的馬克隆值顯著高于搖錢素、 人工打頂（表5），同時搖錢素、人工打頂處理的馬克隆值歸為A 級，其余處理的馬克隆值屬于B2 級。 結(jié)果表明， 搖錢素處理的棉纖維馬克隆值與人工打頂最接近。

表5 不同打頂方式的棉花纖維品質(zhì)比較

2.2 投影尋蹤法綜合評價

2.2.1建立評價體系。 建立不同打頂方式評價指標(biāo)體系，選定的評價指標(biāo)有15 個，即單株結(jié)鈴數(shù)、單株有效果枝數(shù)、上部鈴重、下部鈴重、上部衣分、下部衣分、籽指、666.7 m2籽棉產(chǎn)量、666.7 m2皮棉產(chǎn)量、上半部平均長度、馬克隆值、斷裂比強(qiáng)度、紡紗均勻性指數(shù)、長度整齊度指數(shù)和株高。

表6 不同打頂方式棉花各指標(biāo)值無量綱化結(jié)果

2.2.6投影尋蹤法綜合分析。 依據(jù)最優(yōu)投影方向，計算反映棉花不同打頂方式下綜合性狀的投影值Zi，以Zi的差異化對各處理綜合分析、優(yōu)劣排序，結(jié)果見表7。 按照投影值越大綜合性狀越優(yōu)的原則，不同處理綜合評價排序依次為搖錢素＞人工打頂＞抑頂、棉定封＞豪邦手＞快斧，表明搖錢素處理的15 個性狀綜合表現(xiàn)優(yōu)于人工打頂。

3 討論

在經(jīng)濟(jì)性狀上，不同打頂方式在鈴重上差異不大，與趙強(qiáng)等[5]對甲哌钅翁、董恒義等[6]對土優(yōu)塔（主要成分為20%～25%的氟節(jié)胺乳劑）的研究結(jié)果一致；對衣分沒有顯著影響，與徐守振等[4]對氟節(jié)胺復(fù)配劑、縮節(jié)胺復(fù)配劑的應(yīng)用研究結(jié)果一致。 本研究中，抑頂和搖錢素處理的666.7 m2籽棉產(chǎn)量較人工打頂分別增加23.8 kg、24.7 kg，增幅5.0%、5.1%；666.7 m2皮棉產(chǎn)量較人工打頂分別增加15.3 kg、8.4 kg，增幅7.3%、4.0%，但不同處理間666.7 m2籽棉產(chǎn)量、666.7 m2皮棉產(chǎn)量差異均不顯著， 與袁青鋒等[7]對禾田?？桑ㄖ饕煞譃?5%氟節(jié)胺）、東立信水乳劑（主要成分為甲哌钅翁、緩釋劑、助劑）的研究結(jié)果一致。

表7 棉花不同打頂方式投影值及其排序

在纖維品質(zhì)上，不同打頂方式下棉纖維上半部平均長度、斷裂比強(qiáng)度、紡紗均勻性指數(shù)和長度整齊度指數(shù)上差異不大，與趙強(qiáng)等[5]對甲哌钅翁的研究結(jié)果一致；對馬克隆值有顯著影響，其中搖錢素和人工打頂處理的馬克隆值均歸為A 級， 其余化學(xué)打頂劑處理的馬克隆值屬于B 級，說明與人工打頂相比，搖錢素對棉花纖維品質(zhì)基本沒有影響。

在綜合評價上，投影尋蹤法是1 種新興的研究高維數(shù)據(jù)特別是非線性、非正態(tài)分布高維數(shù)據(jù)的統(tǒng)計學(xué)方法，可避免高維數(shù)據(jù)“維數(shù)災(zāi)難”，可排除與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特征不相關(guān)指標(biāo)的干擾， 具有穩(wěn)健性好、準(zhǔn)確度高、抗干擾強(qiáng)的優(yōu)勢[8]，在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 本研究應(yīng)用投影尋蹤法，對不同打頂方式下棉花農(nóng)藝性狀、 經(jīng)濟(jì)性狀和品質(zhì)性狀進(jìn)行綜合分析， 規(guī)避了用方差分析法對單一性狀進(jìn)行評價的弊端， 為客觀評價不同化學(xué)打頂劑效果探索了新的評價方法。

4 結(jié)論

性狀調(diào)查結(jié)果表明：（1） 化學(xué)打頂劑的株高與人工打頂差異不顯著，表明化學(xué)打頂劑可抑制棉花頂端優(yōu)勢，具有替代人工打頂?shù)臐摿?。?）化學(xué)打頂劑可不同程度增加上部有效果枝數(shù)、單株有效果枝數(shù)及中上部結(jié)鈴數(shù)、外圍結(jié)鈴數(shù)、單株結(jié)鈴數(shù)。 （3）除籽指外，化學(xué)打頂劑對產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素均無顯著影響。（4）除馬克隆值外，化學(xué)打頂劑對上半部平均長度、斷裂比強(qiáng)度、紡紗均勻性指數(shù)和長度整齊度指數(shù)均無顯著影響。 同時，搖錢素處理的棉纖維品質(zhì)與人工打頂無顯著差異。 （5）投影尋蹤法綜合評價表明， 搖錢素處理的15 個性狀綜合表現(xiàn)優(yōu)于人工打頂。