第 36 卷 第 9 期 農(nóng) 業(yè) 工 程 學(xué) 報(bào) Vol 36 No 9 2020 年 5月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering May 2020 75 基于產(chǎn)量品質(zhì)和水肥利用效率西瓜滴灌水肥制度優(yōu)化 李建明 于雪梅 王雪威 張俊威 焦曉聰 黃 茜 西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院 楊凌 712100 摘 要 實(shí)現(xiàn)大棚西瓜量化管理是實(shí)現(xiàn)大棚西瓜精準(zhǔn)化管理的基礎(chǔ) 也是提高產(chǎn)量品質(zhì)與水肥利用效率的重要途徑 以 西瓜為試材 在以關(guān)中塿土為主的壤土地區(qū)采用膜下滴灌的灌溉方式 通過(guò)二因子五水平正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì) 灌水量依 據(jù)西瓜蒸騰需水量 Eapotranspiration ETc 分別設(shè)置 0 49ETc 0 55ETc 0 70ETc 0 85ETc 0 91ETc 5 個(gè)水平 施肥 量依據(jù)目標(biāo)產(chǎn)量 Fy 分別設(shè)置 0 50Fy 0 65Fy 1 00Fy 1 35Fy 1 50Fy 5 個(gè)水平 共 16 個(gè)處理 測(cè)定西瓜相關(guān)品質(zhì) 產(chǎn)量 灌溉水分利用效率和肥料偏生產(chǎn)力 采用主觀層次分析法 客觀熵權(quán)法和基于博弈論的組合賦權(quán)法計(jì)算各指標(biāo)權(quán) 重 用近似理想法建立模型 分析水肥滴灌量對(duì)綜合評(píng)價(jià)值的影響 結(jié)果表明 水肥協(xié)同影響西瓜綜合評(píng)價(jià)值 且灌水 量對(duì)其影響大于施肥量 綜合評(píng)價(jià)值隨水肥施入量增加均呈先升后降的趨勢(shì) 當(dāng)灌水量為 0 73ETc 施肥量為 1 03Fy 時(shí) 西瓜綜合評(píng)價(jià)值最高 達(dá)到 0 74 因此 推薦在水肥資源相對(duì)充足的關(guān)中地區(qū)按 0 73 倍西瓜蒸騰需水量和 1 03 倍目標(biāo)產(chǎn) 量對(duì)西瓜灌溉施肥 而在水資源相對(duì)虧缺地區(qū) 應(yīng)適當(dāng)降低施肥量來(lái)提高西瓜綜合評(píng)價(jià)值 關(guān)鍵詞 灌溉 肥料 模型 蒸騰蒸發(fā)量 灌溉水分利用效率 肥料偏生產(chǎn)力 目標(biāo)產(chǎn)量 doi 10 11975 j issn 1002 6819 2020 09 009 中圖分類號(hào) S275 6 S627 S651 S365 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號(hào) 1002 6819 2020 09 0075 09 李建明 于雪梅 王雪威 等 基于產(chǎn)量品質(zhì)和水肥利用效率西瓜滴灌水肥制度優(yōu)化 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 2020 36 9 75 83 doi 10 11975 j issn 1002 6819 2020 09 009 http www tcsae org Li Jianming Yu Xuemei Wang Xuewei et al Optimization of fertigation scheduling for drip irrigated watermelon based on its yield quality and fertilizer and water use efficiency J Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Transactions of the CSAE 2020 36 9 75 83 in Chinese with English abstract doi 10 11975 j issn 1002 6819 2020 09 009 http www tcsae org 0 引 言 隨著生活水平提高 人們對(duì)果菜需求量增加 設(shè)施 園藝產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展 中國(guó)設(shè)施園藝產(chǎn)量和數(shù)量均居世界 第一 已成為優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè) 1 與此同時(shí) 水資源稀缺和土壤 次生鹽漬化現(xiàn)象日趨嚴(yán)重 2 過(guò)量施肥 3 和不合理灌溉 4 現(xiàn)象仍普遍存在 這不僅浪費(fèi)了水肥資源 提高了裂果 壞果比例 對(duì)水肥利用效率 產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生了消極影 響 還增加了病蟲(chóng)害的發(fā)生幾率 降低了土壤保水保肥 能力 因此 實(shí)現(xiàn)大棚蔬菜量化管理對(duì)蔬菜生產(chǎn)具有至 關(guān)重要的作用 西瓜色澤鮮艷 營(yíng)養(yǎng)豐富 且栽培時(shí)間短 收益高 深受人們喜愛(ài) 5 由于其水肥需求量大 過(guò)量施肥與不合 理灌溉現(xiàn)象嚴(yán)重 加強(qiáng)西瓜水肥管理刻不容緩 3 5 滴灌 施肥可根據(jù)西瓜不同生育期對(duì)水肥需求不同 分階段將 水肥精準(zhǔn)輸送到西瓜根部土壤 6 有效減少農(nóng)業(yè)用水 2 和 蔬菜生產(chǎn)體系氮淋溶 7 Erdem 等 8 發(fā)現(xiàn)適當(dāng)降低灌水量 可降低果皮厚 也提高西瓜可溶性糖和固形物含量 楊 小振等 5 發(fā)現(xiàn)在 N P 2 O 5 K 2 O 分別按照 163 05 66 85 收稿日期 2019 10 18 修訂日期 2020 02 10 基金項(xiàng)目 國(guó)家大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系崗位專家項(xiàng)目 CARS 23 C05 陜 西省設(shè)施瓜菜水肥精準(zhǔn)管理技術(shù)研究與示范項(xiàng)目 LMZD201802 陜西省 不同地區(qū)農(nóng)業(yè)設(shè)施結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及栽培模式研究項(xiàng)目 SNXY002 作者簡(jiǎn)介 李建明 教授 博士 博士生導(dǎo)師 主要從事設(shè)施作物生理生態(tài) 研究 Email lijianming66 202 18 kg hm 2 灌水量按照 900 m 3 hm 2 時(shí) 西瓜水分利 用效率 產(chǎn)量和品質(zhì)均達(dá)到較高水平 鄭健等 9 發(fā)現(xiàn)小型 西瓜在苗期 開(kāi)花坐果期 膨瓜期和成熟期分別采用 0 75Ep Ep 為蒸發(fā)皿蒸發(fā)量 0 75Ep 1 25Ep 1 00Ep 作為灌水標(biāo)準(zhǔn)時(shí) 可同時(shí)獲得最高產(chǎn)量和最大水分利用 效率 但若要同時(shí)達(dá)到優(yōu)質(zhì) 高產(chǎn) 節(jié)水 節(jié)肥 科學(xué) 的評(píng)價(jià)體系必不可少 西瓜水肥利用效率 產(chǎn)量和品質(zhì)衡量標(biāo)準(zhǔn)各不相 同 但又相互影響 僅憑單一指標(biāo)無(wú)法確定西瓜的 最優(yōu)水肥處理 因此通過(guò)主層次分析法 10 客觀熵 權(quán)法 11 得到水肥利用效率 產(chǎn)量和品質(zhì) 權(quán)重 根據(jù)基 于博弈論的組合賦權(quán)法 12 得到綜合權(quán)重 然后根據(jù)近似 理想法 13 從優(yōu)質(zhì) 高產(chǎn) 節(jié)水 節(jié)肥四方面出發(fā) 確定 西瓜水肥投入綜合評(píng)價(jià)值 旨在達(dá)到大棚西瓜水肥量化 管理目標(biāo) 從而實(shí)現(xiàn)以關(guān)中塿土栽培為主的西瓜精準(zhǔn)化 高效化生產(chǎn) 1 材料與方法 1 1 試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)于 2019 年 3 6 月在楊凌示范區(qū)揉谷設(shè)施農(nóng)業(yè) 基地非對(duì)稱大跨度塑料大棚進(jìn)行 108 07 E 34 28 N 年均溫約 12 7 年均日照約 2 163 8 h 年均降雨量 649 mm 年均蒸發(fā)量約 1 389 mm 大棚長(zhǎng) 100 m 跨度 17 m 脊高 4 m 東西走向 土壤類型為關(guān)中塿土 土壤 質(zhì)地為壤土 pH 值為 7 89 硝態(tài)氮 84 19 mg kg 有效磷 農(nóng)業(yè)水土工程 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) http www tcsae org 2020 年 76 21 47 mg kg 有效鉀 183 96 mg kg 0 100 cm 土壤田間 持水率為 22 25 凋萎含水率為 8 3 棚內(nèi)光照均 勻 光照強(qiáng)度和空氣溫濕度均用物格 ZDR 20 j Instruments Co Ltd 中國(guó) 檢測(cè)記錄 供試西瓜品種為早佳 8424 基肥為活性有機(jī)肥 硝 態(tài)氮 451 23 mg kg 有效磷 25 82 mg kg 有效鉀 5 86 mg kg 佳果多 臺(tái)灣佳果多實(shí)業(yè)有限公司 整地 前均勻撒施 48 000 kg hm 2 滴灌追施復(fù)合肥為新型高濃 度三元素水溶肥 N P K 有效質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為 19 優(yōu) 果多 臺(tái)灣共享農(nóng)業(yè)生技股份有限公司 采用多功能底吸泵裝置滴灌施肥 由輸水管道 水 源 施肥罐 多功能底吸泵 水表等組成 滴灌帶直徑 16 0 mm 壁厚 0 2 mm 滴水口間隔 30 cm 滴水口流量 1 5 L h 1 2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及對(duì)應(yīng)灌溉施肥量 本試驗(yàn)水 肥 2 因子各設(shè)置 5 水平 其正交旋轉(zhuǎn)組 合設(shè)計(jì)方案見(jiàn)表 1 各重復(fù) 3 次 T9 T16 是同一處理的 重復(fù) 重復(fù)間差異體現(xiàn)棚內(nèi)位置不同環(huán)境差異產(chǎn)生的誤 差 試驗(yàn)小區(qū)位于棚中央偏南 與棚南端相距 2 m 東西 側(cè)各設(shè)有 2 行保護(hù)行 棚四周無(wú)遮擋 將西瓜生育期劃 分 4 個(gè)階段 2 苗期 3 月 25 日 4 月 3 日 開(kāi)花坐果 期 4 月 4 日 4 月 22 日 膨瓜期 4 月 23 日 5 月 16 日 成熟期 5 月 17 日 6 月 5 日 根據(jù)西瓜不 同生育階段需水規(guī)律 采用西瓜需水系數(shù) Kc 和 200 mm 蒸發(fā)皿累計(jì)蒸發(fā)量 E P 20 的乘積計(jì)算西瓜蒸騰需水量 Evapotranspiration ETc 苗期 Kc 0 4 開(kāi)花坐果期 Kc 0 8 膨瓜期 Kc 1 6 成熟期 Kc 0 8 2 依據(jù)式 1 確定灌水量 14 Ir ETc Kcp A 1 式中 Ir 為灌水量 mm ETc 為西瓜蒸騰需水量 mm Kcp 為西瓜 皿系數(shù) A 為灌溉水量控制面積 m 2 表 1 西瓜試驗(yàn)方案設(shè)計(jì) Table 1 Watermelon experimental design 處理 Treatment 編碼組合 Coding combination 灌水量 Irrigation level 施肥量 Fertilization level T1 1 1 0 85ETc 1 35Fy T2 1 1 0 85ETc 0 65Fy T3 1 1 0 55ETc 1 35Fy T4 1 1 0 55ETc 0 65Fy T5 1 414 0 0 91ETc 1 00Fy T6 1 414 0 0 49ETc 1 00Fy T7 0 1 414 0 70ETc 1 50Fy T8 0 1 414 0 70ETc 0 50Fy T9 0 0 0 70ETc 1 00Fy T10 0 0 0 70ETc 1 00Fy T11 0 0 0 70ETc 1 00Fy T12 0 0 0 70ETc 1 00Fy T13 0 0 0 70ETc 1 00Fy T14 0 0 0 70ETc 1 00Fy T15 0 0 0 70ETc 1 00Fy T16 0 0 0 70ETc 1 00Fy 注 ETc 為西瓜蒸騰需水量 mm Fy 為目標(biāo)產(chǎn)量法確定的施肥量 kg hm 2 Note ETc is the evapotranspiration of watermelon mm Fy is the fertilization level determined by the target yield method kg hm 2 依據(jù)式 2 確定施肥量 F K f Fy 2 式中 F 為施肥量 kg hm 2 K f 為施肥系數(shù) Fy 為目標(biāo)產(chǎn) 量法 15 確定的施肥量 kg hm 2 分別于 4 月 20 日 開(kāi)花后 17 d 4 月 27 日 開(kāi)花 后 24 d 5 月 4 日 開(kāi)花后 31 d 5 月 11 日 開(kāi)花 后 38 d 進(jìn)行滴灌追肥 每個(gè)處理滴灌管分支處單獨(dú)安 裝水表 以便準(zhǔn)確觀測(cè)每次灌水量 將型號(hào)為 HY AM3 200 mm 的蒸發(fā)皿水平懸掛于植株冠層 每天 08 00 測(cè)定日蒸發(fā)量 試驗(yàn)小區(qū) 10 m 長(zhǎng) 1 6 m 寬 面積為 16 m 2 寬窄行 吊蔓栽培 單行種植 雙蔓整枝 寬行 110 cm 覆白色地 膜 窄行 50 cm 覆黑色底膜 株距 40 cm 膜下安裝滴灌 帶 在窄行中起壟 壟頂為平頂 壟高 15 cm 2 月 10 日 育苗 4 葉 1 心定植 緩苗 10 d 每株留 1 個(gè)瓜 為消除 處理間水肥滲透的影響 將塑料膜埋 70 cm 深進(jìn)行隔離 1 3 檢測(cè)指標(biāo)及方法 將同一授粉日期的西瓜成熟后按處理采摘 每處理 選 9 個(gè)瓜 分別計(jì)算單株產(chǎn)量和平均單瓜質(zhì)量 灌溉水分利用效率 Irrigation Water Use Efficiency IWUE kg m 3 是西瓜產(chǎn)量與灌水量的比值 IWUE Y Ir 3 式中 Y 為產(chǎn)量 kg hm 2 Ir 為灌水量 m 3 hm 2 肥料偏生產(chǎn)力 Fertilizer Partial Productivity PFP kg kg 是西瓜產(chǎn)量與施肥量的比值 PFP Y F 4 式中 F 為施肥量 kg hm 2 西瓜縱 橫徑用游標(biāo)卡尺測(cè)量 其比值為果形指數(shù) 將西瓜縱切測(cè)皮厚 并分別將中心和邊際果實(shí)榨汁測(cè)品質(zhì) 可溶性固形物按照阿貝折光儀 Reichert Technologies USA 測(cè)定 可溶性總糖按照蒽酮比色法 16 總維生素 C 按照鉬藍(lán)比色法 17 還原糖按照 3 5 二硝基水楊酸 法 17 番茄紅素按照分光光度計(jì) Thermo Fisher USA 法 18 19 可溶性蛋白按照考馬斯亮藍(lán)法 17 測(cè)定 由于水肥利用效率 產(chǎn)量和品質(zhì)評(píng)價(jià)指標(biāo)各不相同 無(wú)法直接比較 因此需要進(jìn)行綜合分析 為消除量綱不 同所造成的影響 先將西瓜各指標(biāo)實(shí)測(cè)值歸一化處理 再通過(guò) Yaahp 6 0 進(jìn)行對(duì)主觀權(quán)重分析 10 通過(guò)熵權(quán)法 11 進(jìn)行客觀權(quán)重分析 依據(jù)博弈論原理 通過(guò) Matlab 6 5 求得最終權(quán)重 12 最后根據(jù)近似理想法 13 確定西瓜水肥 投入綜合評(píng)價(jià)指標(biāo) 建立西瓜水肥投入綜合評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué) 模型 并分析水肥用量對(duì)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響 1 4 水肥用量分析 統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)運(yùn)用 SPSS 21 顯著性檢驗(yàn)和方差分析 用 Tukey 法和 LSD 法 0 05 運(yùn)用 Excel 2016 分析 數(shù)據(jù) 并將分析結(jié)果繪圖 2 結(jié)果與分析 2 1 不同水肥用量影響西瓜產(chǎn)量和水肥利用效率 2 1 1 不同水肥用量影響西瓜果實(shí)形態(tài)指標(biāo) 水肥用量不同 西瓜果實(shí)形態(tài)差異顯著 如表 2 所 第 9 期 李建明等 基于產(chǎn)量品質(zhì)和水肥利用效率西瓜滴灌水肥制度優(yōu)化 77 示 西瓜縱徑在 T10 處理達(dá)到最大 為 18 50 cm 其橫徑 在 T15 和 T10 處理分別達(dá)到 17 80 和 17 73 cm T2 處理西 瓜縱 橫徑均最小 僅為 15 14 15 29 cm 與 T1 T4 T5 T9 T10 T12 T13 T14 T15 T16 處理差異顯著 P 0 05 說(shuō)明水肥協(xié)同調(diào)控果實(shí)縱橫徑 同時(shí)增加或降 低水肥投入不會(huì)顯著影響西瓜果實(shí)大小 但增加灌水量的 同時(shí)減少施肥量 會(huì)顯著降低果實(shí)縱橫徑 西瓜果形影響 西瓜外觀品質(zhì)和消費(fèi)者的購(gòu)買欲 5 但其受栽培品種影響 較大 水肥用量對(duì)其影響較小 T10 處理果形指數(shù)最大 果實(shí)較長(zhǎng) 圓形瓜比橢圓瓜易裂 適當(dāng)增加圓形西瓜瓜皮 厚可延長(zhǎng)西瓜貯運(yùn)時(shí)間 T1 處理瓜皮最厚 達(dá)到 9 17 mm 顯著高于 T6 T7 T8 T9 處理 P 0 05 便于運(yùn)輸 2 1 2 不同水肥用量影響西瓜產(chǎn)量和水肥利用效率 西瓜產(chǎn)量高低直接影響農(nóng)民收入 也調(diào)控著水肥利 用效率的高低 如表 3 所示 T10 處理西瓜產(chǎn)量最高 達(dá) 到 48 901 04 kg hm 2 T1 T5 T12 T16 處理與 T10 處 理產(chǎn)量上差異不顯著 P 0 05 T8 處理產(chǎn)量最低 僅 為 30 171 88 kg hm 2 西瓜灌溉水分利用效率 IWUE 最高的處理為 T6 處理 由 T5 T6 T9 T16 處理可以看出 在施肥量一 致的情況下 灌溉越多 IWUE 越低 水肥協(xié)同調(diào)控 IWUE 在灌水量一致的情況下 由 T1 T2 處理可以看 出 若采用高水處理 則在施肥量高時(shí) IWUE 更高 由 T3 T4 處理可以看出 若采用低水處理 則在施肥 量低時(shí) IWUE 更高 T6 T4 處理盡管 IWUE 較高 但此時(shí)產(chǎn)量較低 在實(shí)際生產(chǎn)中不受人們青睞 T9 T16 處理在高產(chǎn)的同時(shí) IWUE 保持在較高水平 這不 僅使灌溉水得以高效利用 還使棚內(nèi)空氣濕度和病蟲(chóng) 害得到有效防治 表 2 不同水肥用量對(duì)西瓜果實(shí)形態(tài)指標(biāo)的影響 Table 2 Effects of different water and fertilizer treatments on fruit morphology indexes of watermelon 處理 Treatment 果實(shí)縱徑 Longitudinal section diameter cm 果實(shí)橫徑 Cross section diameter cm 果形指數(shù) Index of fruit shape 果皮厚 Thickness of fruit peel mm T1 17 22 0 22 ab 17 33 0 18 ab 0 99 0 01 ab 9 17 0 03 a T2 15 14 0 32 d 15 29 0 18 c 0 99 0 01 ab 8 32 0 25 abcd T3 16 84 0 16 abcd 16 59 0 04 abc 1 02 0 01 ab 8 97 0 14 a T4 17 14 0 04 abc 16 87 0 14 ab 1 02 0 01 ab 9 03 0 22 a T5 17 25 0 44 ab 17 19 0 29 ab 1 00 0 01 ab 8 55 0 03 abc T6 16 32 0 34 bcd 16 23 0 27 bc 1 01 0 01 ab 7 06 0 06 d T7 15 30 0 13 cd 16 24 0 17 bc 0 94 0 01 b 7 06 0 14 d T8 16 12 0 78 bcd 16 38 0 75 bc 0 98 0 01 ab 7 33 0 24 cd T9 17 30 0 30 ab 16 91 0 12 ab 1 02 0 01 a 7 51 0 29 bcd T10 18 50 0 20 a 17 73 0 22 a 1 04 0 01 a 8 83 0 12 a T11 16 80 0 16 abcd 16 78 0 12 ab 1 00 0 01 ab 8 20 0 32 abcd T12 17 32 0 24 ab 17 43 0 16 ab 0 99 0 01 ab 8 92 0 13 a T13 17 07 0 20 abc 17 50 0 02 ab 0 98 0 01 ab 8 81 0 23 a T14 17 26 0 47 ab 17 54 0 24 ab 0 98 0 02 ab 8 37 0 40 abc T15 17 33 0 67 ab 17 80 0 14 a 0 97 0 05 ab 8 73 0 29 ab T16 17 21 0 30 ab 16 89 0 29 ab 1 02 0 01 a 7 90 0 28 abcd 注 同列不同字母為差異顯著 P 0 05 下同 Note Different letters in the same column are significant differences P 0 05 Same below 表 3 不同水肥處理對(duì)西瓜灌溉水分利用效率 產(chǎn)量和肥料偏生產(chǎn)力的影響 Table 3 Effects of different water and fertilizer treatments on irrigation water use efficiency yield and fertilizer partial productivity of watermelon 處理 Treatment 單瓜質(zhì)量 Weight per melon kg 產(chǎn)量 Yield kg hm 2 總灌水量 Total irrigation level m 3 hm 2 灌溉水分利用效率 Irrigation water use efficiency kg m 3 總施肥量 Total fertilization level kg hm 2 肥料偏生產(chǎn)力 Fertilizer partial productivity kg kg 1 T1 2 86 0 01 abc 44 660 16 199 32 abc 444 2 100 54 0 45 efg 1289 4 34 64 0 15 f T2 2 29 0 03 de 35 723 96 491 66 de 444 2 80 42 1 11 h 620 6 57 56 0 79 bc T3 2 16 0 06 ef 33 750 00 888 48 ef 307 3 109 83 2 89 def 1289 4 26 18 0 69 g T4 2 67 0 07 bc 41 750 00 1 153 06 bc 307 3 135 86 3 75 ab 620 6 67 27 1 86 a T5 2 89 0 07 abc 45 101 56 1 084 89 abc 466 9 96 60 2 32 fg 955 0 47 23 1 14 de T6 2 64 0 02 cd 41 177 08 291 67 cd 284 4 144 79 1 03 a 955 0 43 12 0 31 e T7 2 10 0 03 ef 32 734 38 508 31 ef 375 7 87 13 1 35 gh 1432 5 22 85 0 35 g T8 1 93 0 07 f 30 171 88 1 110 47 f 375 7 80 31 2 96 h 477 5 63 19 2 33 ab T9 2 76 0 08 bc 43 177 08 1 289 52 bc 375 7 114 92 3 43 cde 955 45 21 1 35 de T10 3 13 0 10 a 48 901 04 1 487 53 a 375 7 130 16 3 96 ab 955 51 21 1 56 cd T11 2 70 0 06 bc 42 231 77 946 34 bc 375 7 112 41 2 52 cde 955 44 22 0 99 e T12 2 94 0 05 abc 46 013 02 733 87 abc 375 7 122 47 1 95 bcd 955 48 18 0 77 de T13 3 01 0 09 ab 47 015 63 1 429 81 ab 375 7 125 14 3 81 bc 955 49 23 1 50 de T14 2 95 0 06 abc 46 140 63 921 81 abc 375 7 122 81 2 45 bcd 955 48 31 0 97 de T15 2 97 0 08 abc 46 437 50 1 174 13 abc 375 7 123 60 3 13 bcd 955 48 63 1 23 de T16 2 96 0 09 abc 46 324 22 1 344 91 abc 375 7 123 30 3 58 bcd 955 48 51 1 41 de 西瓜肥料偏生產(chǎn)力 PFP 最高的為 T4 處理 由 T7 T8 T9 T16 處理可以看出 PFP 隨施肥量增加而降低 水肥協(xié)同調(diào)控 PFP 在施肥量相同的情況下 由 T1 T3 處理可以看出 若采用高肥處理 則在澆水量高時(shí) PFP 更高 由 T2 T4 處理可以看出 若采用低肥處理 則在 澆水量低時(shí) PFP 更高 T4 T8 處理盡管 PFP 較高 但 此時(shí)產(chǎn)量較低 在實(shí)際生產(chǎn)中往往不被采納 T9 T16 處理在保證高產(chǎn)的同時(shí) PFP 保持在較高水平 這不僅有 利于提高肥料利用的經(jīng)濟(jì)效益 還能改善土壤狀態(tài) 有 效減少土壤次生鹽漬化現(xiàn)象的發(fā)生 2 2 不同水肥用量影響西瓜品質(zhì)指標(biāo) 2 2 1 不同水肥用量影響西瓜單一品質(zhì)指標(biāo) 西瓜口感受多項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)影響 各指標(biāo)間差異如 表 4 所示 可溶性總糖在 T1 處理高達(dá) 132 02 g kg 在 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) http www tcsae org 2020 年 78 T6 處理低至 38 82 g kg 還原糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)在 T11 T13 T15 處理中最高 達(dá)到 1 18 而在 T4 處理中僅達(dá)到 0 63 可溶性固形物均在 T1 處理達(dá)到最高 其邊際 和中心值分別為 11 53 和 12 70 且西瓜甜度均勻 中邊差最小 現(xiàn)如今 大眾對(duì)西瓜的要求不僅局限在 其風(fēng)味指標(biāo) 越來(lái)越關(guān)注其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值 總維生素 C 質(zhì) 量分?jǐn)?shù)在 T15 處理中達(dá)到最高 為 12 56 mg g 而在 T4 處理中僅為 5 14 mg g 可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)在 T5 和 T7 處理中高達(dá) 2 35 mg g 而在 T1 處理中僅為 1 39 mg g 番茄紅素質(zhì)量分?jǐn)?shù)在 T5 處理最高 達(dá)到 48 45 mg kg 但在 T4 處理中僅有 28 60 mg kg 現(xiàn)如 今 大眾對(duì)于品質(zhì)的要求日益提升 但西瓜果實(shí)單一 品質(zhì)指標(biāo)的最優(yōu)水肥用量不盡相同 因此 西瓜綜合 評(píng)價(jià)指標(biāo)的建立至關(guān)重要 表 4 不同水肥處理對(duì)西瓜品質(zhì)的影響 Table 4 Effects of different water and fertilizer treatments on watermelon quality 處理 Treatment 可溶性總糖 質(zhì)量分?jǐn)?shù) Total soluble sugar content g kg 1 還原糖 質(zhì)量分?jǐn)?shù) Reducing sugar content 總維生素 C 質(zhì)量分?jǐn)?shù) Total vitamin C content mg g 1 可溶性蛋白質(zhì) 質(zhì)量分?jǐn)?shù) Soluble protein content mg g 1 番茄紅素 質(zhì)量分?jǐn)?shù) Lycopene content mg kg 1 中心總可溶性 固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù) Central total soluble solid content 邊際總可溶性 固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù) Marginal total soluble solid content 中邊差 Difference of center and edge T1 132 02 3 27 a 0 93 0 02 bc 8 91 0 16 b 1 39 0 01 d 41 58 1 11 ab 12 70 0 06 a 11 53 0 03 a 1 17 0 07 f T2 53 86 6 45 fg 0 81 0 03 cde 6 42 0 16 cde 1 47 0 06 d 41 06 0 78 ab 12 20 0 10 c 10 27 0 03 de 1 93 0 12 bcde T3 91 35 3 05 cd 0 73 0 02 de 7 67 0 06 bcd 1 77 0 03 c 40 09 2 54 ab 12 67 0 03 ab 10 53 0 03 bcd 2 13 0 03 abc T4 67 92 4 20 ef 0 63 0 04 e 5 14 0 32 e 1 64 0 01 c 28 60 2 99 c 11 47 0 07 e 9 73 0 03 g 1 73 0 09 de T5 108 42 5 79 bc 0 68 0 03 de 7 75 0 12 bc 2 35 0 04 a 48 45 4 31 a 12 43 0 03 abc 10 63 0 07 b 1 80 0 06 cde T6 38 82 5 20 g 0 69 0 03 de 6 33 0 24 de 1 48 0 01 d 44 69 0 79 ab 11 80 0 06 d 9 73 0 03 g 2 07 0 07 abcd T7 85 42 1 56 de 0 86 0 03 cd 11 71 0 11 a 2 35 0 02 a 29 12 1 95 c 12 50 0 06 abc 10 13 0 03 ef 2 37 0 03 a T8 56 62 3 46 fg 0 70 0 03 de 6 88 0 43 cd 1 41 0 05 d 42 22 3 00 ab 12 20 0 06 c 9 87 0 07 fg 2 33 0 03 a T9 110 45 4 14 abc 1 16 0 04 a 11 91 0 18 a 2 16 0 02 b 39 94 1 82 ab 12 50 0 06 abc 10 63 0 07 b 1 87 0 09 bcde T10 110 07 2 96 bc 1 09 0 02 ab 12 05 0 27 a 2 21 0 02 b 37 55 0 88 bc 12 40 0 06 abc 10 50 0 06 bcd 1 90 0 06 bcde T11 118 59 3 72 ab 1 18 0 05 a 12 42 0 39 a 2 13 0 01 b 40 87 0 64 ab 12 20 0 06 c 10 57 0 07 bc 1 63 0 03 e T12 113 88 3 36 ab 1 15 0 05 a 12 52 0 34 a 2 18 0 01 b 38 23 1 58 abc 12 47 0 03 abc 10 43 0 07 bcd 2 03 0 09 abcd T13 108 71 6 20 bc 1 18 0 03 a 11 98 0 20 a 2 22 0 02 ab 38 95 1 05 abc 12 47 0 09 abc 10 30 0 06 cde 2 17 0 07 ab T14 112 46 2 65 abc 1 12 0 04 ab 12 17 0 24 a 2 21 0 02 ab 38 57 1 78 abc 12 40 0 06 abc 10 47 0 09 bcd 1 93 0 07 bcde T15 107 43 2 78 bc 1 18 0 05 a 12 56 0 33 a 2 22 0 02 ab 38 92 0 28 abc 12 37 0 09 bc 10 57 0 07 bc 1 80 0 06 cde T16 112 57 3 51 abc 1 14 0 04 a 11 86 0 33 a 2 17 0 01 b 37 21 1 83 bc 12 40 0 06 abc 10 63 0 03 b 1 77 0 07 de 2 3 不同水肥用量影響西瓜產(chǎn)量 水肥利用效率和品質(zhì) 指標(biāo) 2 3 1 綜合評(píng)價(jià)值確立 由于水肥利用效率 產(chǎn)量和品質(zhì)的最優(yōu)水肥用量各 不相同 因此需要綜合分析 通過(guò)主層次分析法 10 得到產(chǎn)量占最高權(quán)重 達(dá)到 0 319 其次為番茄紅素權(quán)重 達(dá)到 0 153 可溶性總糖權(quán) 重占 0 129 中心總可溶性固形物權(quán)重占 0 090 總維生 素 C 權(quán)重占 0 071 PFP 和 IWUE 權(quán)重相同 均為 0 064 可溶性蛋白與邊際總可溶性固形物權(quán)重相似 均為 0 040 還原糖權(quán)重最低 僅為 0 030 通過(guò)熵權(quán)法 11 得到可溶性總糖權(quán)重高達(dá) 0 229 其次 為總維生素 C 權(quán)重 達(dá)到 0 207 肥料偏生產(chǎn)力權(quán)重為 0 167 還原糖權(quán)重 0 134 可溶性蛋白權(quán)重占 0 090 灌 溉水分利用效率權(quán)重占 0 076 產(chǎn)量權(quán)重占 0 050 番茄 紅素權(quán)重占 0 041 可溶性固形物權(quán)重最低 其邊際和中 心值僅為 0 004 和 0 002 由于權(quán)重在主層次分析法 10 與熵權(quán)法 11 截然不同 依據(jù)博弈論原理 通過(guò)組合賦權(quán) 12 得到綜合權(quán)重 產(chǎn)量 所占權(quán)重最高 達(dá)到 0 188 可溶性總糖權(quán)重可達(dá) 0 178 總維生素 C 權(quán)重占 0 137 肥料偏生產(chǎn)力權(quán)重為 0 114 番茄紅素權(quán)重占 0 099 還原糖權(quán)重達(dá) 0 081 灌溉水分利 用效率權(quán)重占 0 070 可溶性蛋白權(quán)重為 0 064 而可溶性 固形物權(quán)重較低 其中心和邊際值僅達(dá)到 0 047 和 0 023 根據(jù)近似理想法 13 從優(yōu)質(zhì) 高產(chǎn) 節(jié)水 節(jié)肥四方 面出發(fā) 確定西瓜綜合評(píng)價(jià)值排序由高到低為 T9 T16 T1 T5 T4 T7 T8 T3 T2 T6 如表 5 所示 水肥 編碼值為 0 0 時(shí) 西瓜綜合評(píng)價(jià)值最高 綜合水肥 利用效率 產(chǎn)量和品質(zhì)最好 水肥編碼值為 1 1 次 之 水肥編碼值為 1 414 0 時(shí) 西瓜綜合評(píng)價(jià)值最 低 綜合水肥利用效率 產(chǎn)量和品質(zhì)最差 由 T1 T4 T3 T2 可知 水肥協(xié)同調(diào)控西瓜綜合評(píng)價(jià)值 高水高肥 優(yōu)于低水低肥 低水低肥優(yōu)于低水高肥和高水低肥 因 此 在水資源短缺地區(qū) 建議采用降低施肥量的方式來(lái) 提高西瓜綜合評(píng)價(jià)值 表 5 各處理貼合度 C j 排序與可 溶性總糖 C 13 排序 還原糖 C 14 排序 總維生素 C C 16 排序 可溶性蛋白 C 17 排序和產(chǎn)量 C 21 排序 的相關(guān)性均達(dá)到極顯著水平 P 0 01 與邊際總可溶性 固形物 C 12 排序達(dá)到顯著水平 PF 0 01 第 9 期 李建明等 基于產(chǎn)量品質(zhì)和水肥利用效率西瓜滴灌水肥制度優(yōu)化 79 5 3 28 24 決定系數(shù) R 2 0 975 P 模型 0 0001 0 01 模型極顯著 P x 1 0 0001 0 01 P x 2 0 0387 0 05 x 1 x 2 項(xiàng)系數(shù)顯著 說(shuō)明水肥二因素對(duì)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)十分 重要 P x 1 2 0 0001 0 01 P x 2 2 0 0001 0 01 x 1 2 x 2 2 項(xiàng)系數(shù)極顯著 P x 1 x 2 0 0005 0 01 x 1 x 2 項(xiàng)系數(shù)極 顯著 說(shuō)明水肥二因素交互影響西瓜綜合評(píng)價(jià)指標(biāo) 表 5 基于 TOPSIS 法確定的不同水肥處理對(duì)西瓜綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的排序 Table 5 Ranking of watermelon comprehensive evaluation indexes under different water and fertilizer treatments determined by TOPSIS method 各指標(biāo)排序 Ranking for each index 處理 Treatment C 11 C 12 C 13 C 14 C 15 C 16 C 17 C 21 C 22 C 23 d d C j 排序 Ranking T1 0 064 0 069 0 086 0 061 0 066 0 056 0 044 0 067 0 056 0 046 0 021 0 031 0 595 9 T2 0 062 0 062 0 035 0 053 0 066 0 041 0 047 0 053 0 044 0 077 0 031 0 018 0 372 15 T3 0 064 0 063 0 060 0 048 0 064 0 048 0 056 0 050 0 061 0 035 0 029 0 018 0 382 14 T4 0 058 0 058 0 044 0 042 0 046 0 032 0 052 0 062 0 075 0 090 0 030 0 024 0 451 11 T5 0 063 0 064 0 071 0 045 0 077 0 049 0 075 0 067 0 053 0 063 0 020 0 028 0 586 10 T6 0 060 0 058 0 025 0 045 0 071 0 040 0 047 0 061 0 080 0 058 0 034 0 017 0 337 16 T7 0 063 0 061 0 056 0 057 0 047 0 074 0 075 0 049 0 048 0 031 0 030 0 022 0 425 12 T8 0 062 0 059 0 037 0 046 0 067 0 043 0 045 0 045 0 044 0 085 0 032 0 021 0 394 13 T9 0 063 0 064 0 072 0 076 0 064 0 075 0 069 0 064 0 063 0 061 0 014 0 032 0 696 8 T10 0 063 0 063 0 072 0 072 0 060 0 076 0 070 0 073 0 072 0 069 0 011 0 034 0 748 1 T11 0 062 0 063 0 078 0 078 0 065 0 078 0 068 0 063 0 062 0 059 0 013 0 034 0 713 7 T12 0 063 0 063 0 074 0 075 0 061 0 079 0 069 0 069 0