節(jié)水灌溉 Water Saving Irrigation ISSN 1007-4929,CN 42-1420/TV 節(jié)水灌溉網(wǎng)絡(luò)首發(fā)論文 題目： 基于模糊層次的微咸水滴灌西葫蘆的最優(yōu)灌水方案研究 作者： 呂棚棚，畢遠杰，孔曉燕，郭向紅 網(wǎng)絡(luò)首發(fā)日期： 2020-02-19 引用格式： 呂棚棚，畢遠杰，孔曉燕，郭向紅基于模糊層次的微咸水滴灌西葫蘆的最優(yōu)灌水方案研究節(jié)水灌溉. http:/kns.cnki.net/kcms/detail/42.1420.TV.20200219.1726.019.html 網(wǎng)絡(luò)首發(fā)：在編輯部工作流程中，稿件從錄用到出版要經(jīng)歷錄用定稿、排版定稿、整期匯編定稿等階段。錄用定稿指內(nèi)容已經(jīng)確定，且通過同行評議、主編終審?fù)饪玫母寮?。排版定稿指錄用定稿按照期刊特定版式（包括網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)版式）排版后的稿件，可暫不確定出版年、卷、期和頁碼。整期匯編定稿指出版年、卷、期、頁碼均已確定的印刷或數(shù)字出版的整期匯編稿件。錄用定稿網(wǎng)絡(luò)首發(fā)稿件內(nèi)容必須符合出版管理條例和期刊出版管理規(guī)定的有關(guān)規(guī)定；學(xué)術(shù)研究成果具有創(chuàng)新性、科學(xué)性和先進性，符合編輯部對刊文的錄用要求，不存在學(xué)術(shù)不端行為及其他侵權(quán)行為；稿件內(nèi)容應(yīng)基本符合國家有關(guān)書刊編輯、出版的技術(shù)標(biāo)準，正確使用和統(tǒng)一規(guī)范語言文字、符號、數(shù)字、外文字母、法定計量單位及地圖標(biāo)注等。為確保錄用定稿網(wǎng)絡(luò)首發(fā)的嚴肅性，錄用定稿一經(jīng)發(fā)布，不得修改論文題目、作者、機構(gòu)名稱和學(xué)術(shù)內(nèi)容，只可基于編輯規(guī)范進行少量文字的修改。 出版確認：紙質(zhì)期刊編輯部通過與中國學(xué)術(shù)期刊（光盤版）電子雜志社有限公司簽約，在中國學(xué)術(shù)期刊（網(wǎng)絡(luò)版）出版?zhèn)鞑テ脚_上創(chuàng)辦與紙質(zhì)期刊內(nèi)容一致的網(wǎng)絡(luò)版，以單篇或整期出版形式，在印刷出版之前刊發(fā)論文的錄用定稿、排版定稿、整期匯編定稿。因為中國學(xué)術(shù)期刊（網(wǎng)絡(luò)版）是國家新聞出版廣電總局批準的網(wǎng)絡(luò)連續(xù)型出版物（ISSN 2096-4188，CN 11-6037/Z），所以簽約期刊的網(wǎng)絡(luò)版上網(wǎng)絡(luò)首發(fā)論文視為正式出版。 基于模糊層次的微咸水滴灌西葫蘆的最優(yōu)灌水方案研究 呂棚棚 1，畢遠杰 1，孔曉燕 2，郭向紅 3* (1.山西省水利水電科學(xué)研究院，太原， 030002； 2. 山西省禹門口水利工程管理局，太原， 030002； 3.太原理工大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院，太原， 030024 摘要： 為了綜合評價微咸水膜下滴灌對西葫蘆的影響，優(yōu)選西葫蘆微咸水滴灌最優(yōu)灌水方案。在日光溫室大棚內(nèi)，以 西葫蘆的幼苗期、抽蔓期、開花結(jié)果期 土壤水分控制范圍和灌溉水礦化度為試驗控制因素 ， 采用正交試驗設(shè)計，進行了 9 組試驗處理的微咸水西葫蘆膜下滴灌試驗。以西 葫蘆產(chǎn)量、西葫蘆需水量、生育期結(jié)束土壤含鹽量和微咸水利用為評價指標(biāo)，采用層次分析法確定評價指標(biāo)的權(quán)重，模糊綜合評價將多指標(biāo)評價轉(zhuǎn)換為單指標(biāo)評價，并結(jié)合正交試驗極差分析，得出影響試驗處理綜合得分的因素排序為：灌溉水礦化度 苗期土壤水分 開花結(jié)果期土壤水分 抽蔓期土壤水分；最優(yōu)灌水方案是：灌溉水礦化度為3.5g/L，苗期土壤水分控制在 70%90% ，抽蔓期土壤水分控制在 60%80% ，開花結(jié)果期土壤水分控制在 60%80% 。該研究結(jié)果能綜合反映微咸水滴灌對西葫蘆的影響，符合使用微咸水灌溉的實際情況，可為西 葫蘆微咸水高效安全滴灌提供技術(shù)支持。 關(guān)鍵詞： 西葫蘆；微咸水；滴灌；層次分析法；模糊綜合評價 中圖分類號 ： S152.7 文獻標(biāo)識碼 :A Optimum Irrigation Model of Summer Squash Drip Irrigation with Brackish Water Based on Fuzzy Hierarchy L Pengpeng1， Bi Yuanjie1， Kong Xiaoyan2， Guo Xianghong3 (1.Shanxi Institute of Water Resources and Hydropower Research, Taiyuan 030002, China； 2.Yumenkou Water Conservancy Project Administration Bureau of Shanxi Province， Taiyuan 030002, China； 3.College of Water Resource Science and Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024) Abstract: In order to comprehensively evaluate the effect of drip irrigation with brackish water on summer squash, the optimal irrigation scheme of summer squash under drip irrigation with brackish water is preferred. In this experiment, the soil moisture control threshold of the seedling stage, creeping stage and flowering and fruiting stage of summer squash and the salinity of irrigated water were used as experimental factors, and 9 treatments of summer squash under-film drip irrigation with brackish water experiment were carried out by orthogonal design in the greenhouse. The yield of summer squash, the water requirement of summer squash, the soil salt content at the end of the growing period and the utilization of brackish water were used as the evaluation indexes. The weight of the evaluation index was determined by the analytic hierarchy process. The fuzzy comprehensive evaluation converted the multi-index evaluation into the single-index evaluation, the experimental results were obtained by orthogonal test extreme analysis method. The results showed that the factors affecting the comprehensive score of the experimental treatment were: irrigation water salinity soil moisture control threshold at seedling stage soil moisture control threshold at flowering and fruiting stage soil moisture control threshold at creeping stage. The optimal irrigation combination is: using 3.5g/L brackish 基金項目：國家自然科學(xué)基金項目（ 51209131） 作者簡介：呂棚棚 (1981-)，男，工程師，主要從事節(jié)水灌溉理論與技術(shù)研究， E-mail： skylpp123456126.com 網(wǎng)絡(luò)首發(fā)時間：2020-02-19 19:20:04網(wǎng)絡(luò)首發(fā)地址：http:/kns.cnki.net/kcms/detail/42.1420.TV.20200219.1726.019.htmlwater to irrigate, the soil moisture in the seedling stage is controlled at 70%90% , the soil moisture in the creeping stage is controlled at 60%80% , and the soil moisture in the flowering and fruiting stage is controlled at 60% 80% . The results can reflect the effect of brackish water drip irrigation on summer squash, which is in line with the actual situation of using brackish water for irrigation. It can provide technical support for high efficient and safe drip irrigation with salt water. Key words: summer squash; brackish water; drip irrigation; analytic hierarchy process; fuzzy comprehensive evaluation 0 引言 微咸水膜下滴灌是將覆膜技術(shù)、滴灌技術(shù)和微咸水利用相結(jié)合的一種高效灌水技術(shù)，主要適用于淡水資源緊缺而微咸水資源豐富地區(qū)，具有棵間蒸發(fā)少、節(jié)水、高產(chǎn)、灌水效率高和充分利用微咸水等優(yōu)點。為了探明微咸水滴灌對作物影響的機理，國內(nèi)外學(xué)者對微咸水滴灌對作物生長的影響展開了大量研究。 Rotem 等 1認為相對于傳統(tǒng)地面灌溉，咸水滴灌可以減少灌水量，提高作物產(chǎn)量。鄭鳳杰等 2研究發(fā)現(xiàn)向日葵微咸水灌溉適宜的礦化度為 23.5g/L，此時向日葵的產(chǎn)量和品質(zhì)有一定的提高和改善。魏紅國等 3研究表明在新疆地區(qū)，咸淡水滴灌對棉花纖維品質(zhì)沒有明顯影響，采用1500 m3/hm2 淡水和 2250 m3/hm2 的微咸水進行輪灌的棉花產(chǎn)量較高。楊啟良等 4研究了三種不同滴灌方式對蘋果幼樹生長和水分傳導(dǎo)的影響，發(fā)現(xiàn)滴灌方式對其有顯著影響。邢文剛等 5研究表明西瓜適宜的微咸水礦化度為 3g/L，在此條件下滴灌可以提高西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)，減輕土壤鹽堿化。 微咸水灌溉在增加土壤水分的同時，也會增加土壤中的鹽分 。 馬潔等 6研究 表明滴灌 屬于微灌 不會產(chǎn)生水分的 深層滲漏 ，土壤鹽分主要聚集在滴灌濕潤體的邊緣 。萬書勤等 7研究 顯示 在適宜的 微咸水灌溉 番茄 3 年后， 沒要導(dǎo)致土壤鹽分持續(xù)增加 。寧松瑞等 8則認為 從短期來看，膜下滴灌可以 將淺層土壤宗德鹽分淋洗，保障 棉花正常生長；但從長遠來看， 滴灌 無法將鹽分 排出 根區(qū)，土壤鹽堿化程度不斷 加重 。 由此可見，微咸水滴灌一定程度上可以提高作物產(chǎn)量，但不合理的微咸水灌溉會造成土壤次生鹽堿化。因此，綜合考慮土壤安全、作物產(chǎn)量、需水量以及咸水利用等多個指標(biāo)，進行微咸水滴灌多指標(biāo)綜合評價，確定西葫蘆微咸水滴灌最優(yōu)灌水方案，對微咸水高效安全利用有重要意義。 多指標(biāo)綜合評價首要的任務(wù)是確定各指標(biāo)的權(quán)重。 指標(biāo)權(quán)重的確定方法有很多，常見的有專家打分法、層次分析法、熵值法、秩和比法、主成分分析法等，其中層次分析法（ Analytic hierarchy process， AHP）是將分析對象分解為若干層次，通過兩兩比較，建立比較矩陣進行計算，最后通過排序較為合理地確定指標(biāo)權(quán)重 9。 AHP 是一種采用定量分析與定性分析相結(jié)合用于多指標(biāo)復(fù)雜問題決策的綜合評價方法，該方法在實際工程中的多指標(biāo)權(quán)重確定方面得到大量應(yīng)用 10-14。模糊綜合評價是以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，應(yīng)用模糊關(guān)系合成的原理，將一些邊界不清，不易定量的因素定量化 ，進行綜合評價的一種方法 15。該方法已經(jīng)在農(nóng)業(yè)灌溉方面得到一些應(yīng)用，汪順生等 16-17采用模糊綜合評判法對不同溝灌方式夏玉米和冬小麥的耗水特性及產(chǎn)量進行了評價，評判結(jié)果與大田試驗結(jié)果具有較好的一致性；張伶鳦等 18結(jié)合模糊控制與調(diào)虧理論設(shè)計了寒地水稻智能灌溉策略，該策略可提高水分利用效率的 20.5%。 馬建琴 等 19采用模糊綜合評價法優(yōu)選出夏玉米的最佳灌水方案。 西葫蘆是我國種植廣泛和食用量較大的一種蔬菜， 微咸水滴灌西葫蘆研究比較少，僅孔曉燕等 20-21對微咸水礦化度對膜下滴灌西葫蘆的出苗率、葉 面積指數(shù)、株高和產(chǎn)量進行研究， 但 西葫蘆微咸水膜下滴灌的最佳灌水模式尚未得出。因此，本文結(jié)合微咸水膜下滴灌西葫蘆正交試驗，采用層次分析法確定評價指標(biāo)權(quán)重，將正交分析和模糊綜合評價相結(jié)合，優(yōu)選西葫蘆微咸水膜下滴灌的最佳灌水模式，為西葫蘆微咸水高效安全灌溉提供支持。 1 材料與方法 1.1 試驗 材料 山西水科院節(jié)水示范基地位于山西省太原市小店區(qū)，微咸水模型滴灌西葫蘆田間試驗于 2016 年在該基地的大棚內(nèi)進行。該區(qū)域多年平均氣溫 9.5，多年降水量 468.4mm 左右，屬于半濕潤半干旱氣候。試驗區(qū)灌溉水源為地下水，有 咸水井和淡水井各一口，咸水井的地下水礦化度 5g/L，淡水井的地下水礦化度 1.7g/L。試驗灌溉所需不同礦化度的微咸水是將這兩種水按照一定的比例混合制成。試驗區(qū)土壤屬于粘壤土，飽和含水率 0.44cm3/cm3，田間持水率為 0.28cm3/cm3。 1.2 試驗設(shè)計 為了研究 不 同土壤水分 和 微咸水礦化度 對 膜下滴灌 西葫蘆生長的影響 ，采用正交試驗法設(shè)計，在基地日光溫室大棚內(nèi)進行田間試驗， 在 西葫蘆的幼苗期、抽蔓期、開花結(jié)果期分別 將土壤水分控制 為 70%FC90%FC、 60%FC 80%FC、 50%FC 70%FC，灌溉水 礦化度 設(shè)置 為 1.7g/L、 3.5g/L 和5 g/L，共 9 個處理，每個處理 3 次重復(fù)， 各處理每次灌水的灌水定額為 19.9m3/畝，具體 方案 如表 1所示 。 表 1 微咸水膜下滴灌西葫蘆正交試驗設(shè)計 方案 處理 土壤水分控制范圍 （占田持 的 %） 灌溉水礦化度 /（ gL-1） 灌水日期 /（月 .日） 幼苗期 抽蔓期 開花結(jié)果期 TR1 70-90 70-90 70-90 1.7 8.17、 8.26、 9.3、 9.14、 9.19、 9.24、 9.29 TR2 70-90 60-80 60-80 3.5 8.17、 8.28、 9.17、 9.22、 9.27、 10.1 TR3 70-90 50-70 50-70 5 8.17、 9.1、 9.14、 9.22、 9.29 TR4 60-80 70-90 60-80 5 8.19、 9.1、 9.17、 9.25 TR5 60-80 60-80 50-70 1.7 8.19、 9.3、 9.17、 9.24、 10.1 TR6 60-80 50-70 70-90 3.5 8.19、 9.5、 9.14、 9.19、 9.24、 9.29 TR7 50-70 70-90 50-70 3.5 8.21、 8.28、 9.17、 9.24、 10.1 TR8 50-70 60-80 70-90 5 8.21、 9.1、 9.14、 9.19、 9.24、 9.29 TR9 50-70 50-70 60-80 1.7 8.21、 9.3、 9.14、 9.22、 9.29 微咸水膜下 滴灌西葫蘆 的 種植 方式 如圖 1 所示 。 西葫蘆的 株 行距為 0.6m0.6m。 滴灌的 滴頭間距 0.3m，流量 為 3L/h。 西葫蘆的播種時間為 2016 年 8 月 2 日， 收獲時間為 2016 年 10 月 5 日， 西葫蘆 生育期 長度為 65d。 圖 1 微咸水膜下滴灌西葫蘆種植方式示意圖 1.3 測試項目 在地面 垂直滴管帶距滴頭水平距離分別為 0、 10、 20cm 處， 每隔 5-7 天 采用土鉆采集土樣， 垂向 采集 間隔 10cm， 采集 深度 50cm。 土樣取出后使用 DDS-308 電導(dǎo)率儀 測定 土壤含鹽量，采用烘干法測定土壤含水率 22。 作物需水量是根據(jù)實測的土壤含水率，采用水量平衡法計算。在 結(jié)果期，每次收獲西葫蘆采用電子 秤 稱重，最后匯總得到個處理西葫蘆產(chǎn)量。 1.4 研究方法 1.4.1 層次分析法 層次分析法是一種的確定綜合評價中各指標(biāo)權(quán) 重系數(shù)的有效方法。主要步驟如下： （ 1）建立層次結(jié)構(gòu)模型 AHP 確定指標(biāo)權(quán)重時，首先要把問題層次化，構(gòu)造出一個有層次的結(jié)構(gòu)模型。本研究中層次分析法主要任務(wù)是確定評價指標(biāo)的權(quán)重，因此 AHP 模型由兩層組成即目標(biāo)層 Z 和指標(biāo)層 12, nU u u u= 。 （ 2）構(gòu)造判斷矩陣 采用 1-9 標(biāo)度法，對指標(biāo)層中的元素進行兩兩比較，構(gòu)建判斷矩陣 ( )ij nnSu=。判斷矩陣是一個正互反矩陣，即滿足：（ I） 0iju，（ II） 1ji ijuu=（ , 1,2, ,i j n= ）。 （ 3）指標(biāo)權(quán)重計算 用 MATLAB軟件計算判斷矩陣 S 的最大特征根 max 和對應(yīng)的特征向量 w ，并將特征向量歸一化即得到各指標(biāo)權(quán)重向量 W。 （ 4） 一致性檢驗 根據(jù)最大特征根 max 計算一致性指標(biāo)max 1nCI n = ，查找相應(yīng)的平均隨機一致性指標(biāo) RI ，然后計算一致性比率 CICRRI=。當(dāng) 0.1CR 時，通過一致性檢驗 。 1.4.2 模糊綜合評價法 模糊綜合評價是對受多指標(biāo)影響的事物做出全面評價的一種十分有效的多因素評價方法。模糊綜合評價是通過構(gòu)造評價模糊子集把反映被評事物的模糊指標(biāo)進行量化（即確定隸屬度），然后利用模糊變換原理對各指標(biāo)綜合，其主要步驟為： （ 1） 確定 評價指標(biāo)集 以 微咸水膜下滴灌西葫蘆的各個評價指標(biāo) 為評價指標(biāo)集。 12, , , nU u u u= (1) 式中 iu 表示第 i 個評價指標(biāo) （ 2）確定評價集 以正交試驗設(shè)計的 m 組試驗（本項目 m 為 9）為評價對象評價集。 12, , , mV v v v= (2) 式中 iv 表示正交試驗中第 i 個試驗 處理 （ 3）進行單因素模糊評價，確立模糊關(guān)系矩陣 R 建立評價指標(biāo)集 U 對評價集 V 的 模糊映射 f ： ( )( ) ( )12:, , , , 1 , 2 ,i i i i mfFu r r r F i n =UVV(3) ijr表示某個被評價指標(biāo) iu 對評價 iv 的隸屬度。 以 ( )12, , , , 1 , 2 ,i i i mr r r i n=為行，構(gòu)成模糊關(guān)系矩陣 R 1 1 1 2 12 1 2 2 212mmn n n mr r rr r rRr r r=(4) （ 4）綜合評價 為了說明指標(biāo)集 12, , , nU u u u=中各個指標(biāo)的重要程度，需要確定指標(biāo)的權(quán)重 12, , , nW w w w= ，本文采用 層次分析法確定。然后讓權(quán)重 W 和關(guān)系矩陣 R 做合成運算，本文采用 M( ,+)算子進行計算， 該算子依權(quán)重的大小對所有因素均衡兼顧，比較適用于要求總和最大的情形， 即 ( ) ( )1 1 1 2 12 1 2 2 21 2 1 212, , , , , ,mmnmn n n mr r rr r rW R w w w b b b Br r r= = =(5) 式中： ( ) ( )1 1 , 2 , ,nj i i jib w r j m= =，是對第 j 個試驗處理的模糊評判結(jié)果，按最大隸屬度原則，便可得出各個試驗處理的優(yōu)劣。 1.5 數(shù)據(jù)處理 試驗數(shù)據(jù)采用 EXCEL2016 分析，采用 Origin2016 繪圖，層次分析和模糊綜合 評價采用 MATLAB編程進行計算。 2 結(jié)果與分析 2.1 不同處理下西葫蘆產(chǎn)量、需水量和土壤含鹽量分析 對于使用微咸水灌溉一方面可以使產(chǎn)量增加，另一方面有可能造成土壤次生鹽堿化。因此，對微咸水灌溉應(yīng)從多個角度進行評價。由于本研究采用正交試驗法設(shè)計的試驗，因此本文采用極差法進行數(shù)據(jù)分析。表 2 為西葫蘆微咸水膜下滴灌正交試驗極差分析表。由表 2 可知，各因素對產(chǎn)量影響從大到小依次為：灌溉 水礦化度 、 抽蔓期 土壤水分、 苗期 土壤水分和 開花結(jié)果期 土壤水分，對西葫蘆需水量影響從大到小依次為：灌溉 水礦化度 、 苗期 土壤水分、 開花結(jié)果 期 土壤水分和 抽蔓期 土壤水分，對生育期結(jié)束后土壤含鹽量影響從大到小依次為：灌溉 水礦化度 、 抽蔓期 土壤水分、 苗期土壤水分和 開花結(jié)果期 土壤水分。由此可見微咸水膜下滴灌對產(chǎn)量、需水量和土壤含鹽量影響最大的因素是灌溉水礦化度，而各生育期土壤水分對產(chǎn)量、需水量和土壤含鹽量的影響并不一致，但影響程度遠小于微咸水礦化度。僅從西葫蘆產(chǎn)量角度考慮，產(chǎn)量越高越好，對應(yīng)的最優(yōu)方案是A1B2C2D1，顯然這個方案是不合理，因為 D1 表示使用礦化度為 1.7g/L，即該方案為使用淡水灌溉，沒有達到充分利用礦化度的目的；僅從需水量角度分析，需 水量越少越好，對應(yīng)最優(yōu)處 理 A3B3C3D3，該方案表示每個生育期都控制在較低的含水率并且使用 礦化度為 5g/L 的水灌溉，雖然需水量小，但對應(yīng)的產(chǎn)量也是最小的，不符合實際 ； 僅從生育期結(jié)束土壤含鹽量角度分析，土壤含鹽量越少越好，對應(yīng)最優(yōu)處 理 A1B1C1D1，該方案表示 使用礦化度為 1.7g/L 水灌溉，并且每個生育期控制較高的土壤含水率，雖然土壤含鹽量最小，但沒有充分利用微咸水，也是不合理的方案。由此可見，僅從單指標(biāo)分析得出的最優(yōu)灌水方案都不太合理，所以需要綜合考慮各指標(biāo)，進行多因素綜合分析。 表 2 為西葫蘆微咸水膜下 滴灌正交試驗極差分析 因素 水平 產(chǎn)量 /(thm-2) 需水量 /mm 生育期結(jié)束 土壤含鹽量 /(gkg-1) 苗期（ A） 70%-90%（ 1） 77.82 256.50 0.532 60%-80%（ 2） 71.30 228.57 0.594 50%-70%（ 3） 66.11 197.10 0.598 極差 11.71 59.40 0.065 抽蔓期（ B） 70%-90%（ 1） 70.26 226.50 0.530 60%-80%（ 2） 80.37 250.70 0.581 50%-70%（ 3） 64.59 204.97 0.609 極差 15.78 45.73 0.079 開花結(jié)果期（ C） 70%-90%（ 1） 73.74 250.87 0.581 60%-80%（ 2） 74.28 226.50 0.594 50%-70%（ 3） 67.20 204.80 0.545 極差 7.08 46.07 0.049 灌溉 水礦化度（ D） 1.7g/kg（ 1） 85.02 280.40 0.261 3.5g/kg（ 2） 80.98 248.17 0.522 5g/kg（ 3） 49.22 153.60 0.938 極差 35.80 126.80 0.678 主次順序 DBAC DACB DBAC 2.2 微咸水膜下滴灌西葫蘆綜合評價指標(biāo)與權(quán)重系數(shù)確定 采用微咸水灌溉不僅追求西葫蘆產(chǎn)量高，而且要保證使用微咸水后土壤不發(fā)生鹽堿化。同時在使用微咸水灌溉地區(qū)一般淡水資源非常缺乏，也要考慮盡可能的利用微咸水進行灌溉和減小作物需水量。因此，本研究選取西葫蘆產(chǎn)量（ ）、西葫蘆需水量（ ）、生育期結(jié)束后土壤含鹽量（ ）和微咸水利用（ ） 4 個指標(biāo)對西葫蘆微咸水膜下滴灌進行綜合，即評 價指標(biāo)集 。 以上 4 個指標(biāo)對目標(biāo)的評價的影響程度不一樣，因此需要確定每個評價指標(biāo)的權(quán)重，本文采用層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重。層次分析法確定權(quán)重的關(guān)鍵是各指標(biāo)通過兩兩比較建立判斷矩陣，本研究組建了由長期從事微咸水灌溉的專家及管理人員的綜合評價小組，綜合討論確定 4 個指標(biāo)的重要程度順序為 ，并通過 1-9 標(biāo)度法 12兩兩比較確定判斷矩陣如下： (6) 將判斷矩陣代入層次分析法程序，計算得到指標(biāo)權(quán)重 W 。 2.3 微咸水膜下滴灌西葫蘆的 模糊綜合評價 2.3.1 單因素模糊評價 單因素模糊評價就是建立每個評價指標(biāo)的模糊映射，即隸屬度函數(shù)，對試驗每個處理進行單因素評價，建立單因素評價 模糊關(guān)系矩陣 R。對于指標(biāo)西葫蘆產(chǎn)量 ，當(dāng)小于最低產(chǎn)量 43.61 時，隸屬度為 0；當(dāng)大于最高產(chǎn)量 98.22 時，隸屬度為 1；介于二者之間，隸屬度線性變化，即： 式中 第 j 個試驗處理對應(yīng)的產(chǎn)量， t/hm2 j 試驗處理變化，取值為 1、 2、 、 9 對于西葫蘆需水量指標(biāo) ，當(dāng)小于最小需水量 137.7mm時，隸屬度為 1；當(dāng)大于最需水量 332.1mm時 ，隸屬度為 0；介于二者之間，隸屬度線性變化，即： 式中 第 j 個試驗處理對應(yīng)的需水量， mm 對于生育期結(jié)束后土壤含鹽量 ，當(dāng)小于生育期開始的初始土壤含鹽量 0.77g/kg 時，隸屬度為 1；當(dāng)大于生育期結(jié)束土壤含鹽量最大值 0.98g/kg 時，隸屬度為 0；介于二者之間，隸屬度線性變化，即： 式中 第 j 個試驗處理對應(yīng)的生育期結(jié)束后土壤含鹽量， g/kg 對于微咸水利用 ，灌溉水礦化度越高，微咸水利用指標(biāo)越大，隸屬度也越大，由于 微咸水 的礦化度 為 2 5g/L，因此當(dāng)灌溉水礦化度小于 2g/L 時，隸 屬度為 0；當(dāng)灌溉水礦化度大于 5g/L 時，隸屬度為 1；介于二者之間，隸屬度線性變化，即： 式中 第 j 個試驗處理對應(yīng)的灌溉水礦化度， g/L 將每個試驗處理的數(shù)據(jù)代入公式（ 7） （ 10）得到模糊關(guān)系矩陣： 2.3.2 模糊綜合評價 采用 M( ,+)算子，按式（ 5）進行合成計算 ,并歸一化處理得： 向量 B 中的元素表示每個試驗處理的模糊綜合評價隸屬度值，數(shù)值越大表示試驗處理越好，可以看出處理 TR2 得分最高，是最優(yōu)處理， TR8 得分最低是最差處理。 2.4 最優(yōu)灌水方案確定 由前分析可知，通過模糊綜 合評價，將多個評價指標(biāo)轉(zhuǎn)化為一個綜合評價指標(biāo)，這樣可以進一步采用正交試驗極差分析優(yōu)選最優(yōu)灌水方案。表 3 為基于模糊綜合評價得分的正交試驗極差分析表。由表 3 可知，影響試驗處理綜合得分的因素排序為： DACB?？梢妼τ谖⑾趟喔?，灌溉水礦化度是影響微咸水灌溉的最主要因素，排在第二位的是苗期土壤水分，這是因為微咸水灌溉使土壤中的鹽分增加，而土壤中鹽分增加會影響土壤的溶質(zhì)勢，導(dǎo)致土水勢降低，同時在苗期作物的葉面積較小，根系吸水能力較弱，土水勢的降低會影響作物吸水，造成作物生長困難，甚至死亡。由表 3還可得出，西葫蘆 微咸水膜下滴灌的最優(yōu)方案為 A1B2C2D2，即采用 3.5g/L 的微咸水灌溉，在苗期土壤水分控制在 70%90% ，抽蔓期土壤水分控制在 60%80% ，開花結(jié)果期土壤水分控制在60%80% 。 表 3 綜合評價極差分析結(jié)果 處理 土壤水分控制 范圍 微咸水礦化度 (D) 綜合評價得分 苗期 (A) 抽蔓期 (B) 開花結(jié)果期 (C) TR1 1 1 1 1 0.1397 TR2 1 2 2 2 0.1575 TR3 1 3 3 3 0.0645 TR4 2 1 2 3 0.0545 TR5 2 2 3 1 0.1389 TR6 2 3 1 2 0.1398 TR7 3 1 3 2 0.1366 TR8 3 2 1 3 0.0395 TR9 3 3 2 1 0.1290 水平 1 0.1206 0.1102 0.1063 0.1359 水平 2 0.1111 0.1120 0.1137 0.1446 水平 3 0.1017 0.1111 0.1133 0.0528 極差 0.0188 0.0017 0.0074 0.0918 主次順序 DACB 最優(yōu)方案 A1B2C2D2 3 討論 對于西葫蘆膜下滴灌進行綜合評判的關(guān)鍵是將多個評價指標(biāo)轉(zhuǎn)換為單個綜合評價指標(biāo)，轉(zhuǎn)換的方法有多種，由于在實際中被評價的對象具有一定的模糊不確定性，因此本文采用模糊綜合評價法進行評價。汪順生等 16-17采用模糊綜合評判對溝灌方式對夏玉米的影響和種植方式對冬小麥的影響進行綜合評判，得出在水資源豐富地區(qū)夏玉米采用土壤含水率控制在 70% 的寬壟溝灌種植模式效果最好，土壤含水率控制在 70% 寬壟種植方式冬小麥產(chǎn)能最優(yōu)。龔雪文等 23基于模糊綜合評判得出了在富水地區(qū)，番茄可在成熟采摘期輕度虧缺，而在貧水地區(qū)番 茄可在開花坐果期中度虧缺的灌溉模式。張伶鳦等 18基于水稻調(diào)虧理論和模糊控制理論，設(shè)計了寒區(qū)水稻智能灌溉系統(tǒng)，并通過試驗驗證表明該系統(tǒng)可由提高水稻產(chǎn)量，降低灌水量，改善水稻品質(zhì)。由此可見，模糊綜合評價可以用于作物灌溉模式的評價，并且取得了較好的效果。但是以上研究在進行模糊綜合評價時，各指標(biāo)的權(quán)重是采用專家打分法確定，具有較大的主觀性。為此，本研究引入層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重，該方法是一種定量分析和定性性相結(jié)合，并將主觀判斷用數(shù)量形式表達和處理的方法，可一定程度上減少個人主觀判斷所帶來的弊端，使評價結(jié)果具有高 更的可信性 24。并且本研究在模糊綜合評價的基礎(chǔ)上，進一步將正交試驗的極差分析和模糊綜合評價相結(jié)合，得出更具普遍意義的西葫蘆微咸水滴灌最優(yōu)灌水方案。 本研究通過正交試驗極差分析與模糊綜合評價相結(jié)合，得出影響試驗處理綜合得分的因素排序為：灌溉水礦化度 苗期土壤水分 開花結(jié)果期土壤水分 抽蔓期土壤水分。對微咸水灌溉西葫蘆影響最大的因素是灌溉水礦化度，這與孔曉燕 21研究的結(jié)論一致，灌溉水礦化度越大，西葫蘆產(chǎn)量越低，土壤的含鹽量越大。苗期土壤水分對西葫蘆的影響比抽蔓期和開花結(jié)果期大，這是因為采用微咸水灌溉增加 了土壤中的鹽分，造成土水勢下降，而且苗期西葫蘆根系不發(fā)達，吸水能力較弱，就會造成西葫蘆吸水困難，對西葫蘆生長造成嚴重影響。隨著西葫蘆的生長，根系不斷深扎，吸水能力不斷增強，所以在抽蔓期和開花結(jié)果期，微咸水灌溉對西葫蘆的生長相對就減弱，孔曉燕 21建立的微咸水西葫蘆水鹽生產(chǎn)函數(shù)表明鹽分敏感 指數(shù) 隨著生育期的推移逐漸減少，也說明了微咸水灌溉苗期的影響比抽蔓期和開花結(jié)果期大。對于開花結(jié)果期土壤水分對西葫蘆的影響比抽蔓期大，是因為在開花結(jié)果西葫蘆需水量大，土壤水分控制是否合適直接影響到西葫蘆的產(chǎn)量， 翟勝 等 25對 黃瓜水分生產(chǎn)函數(shù)研究表明開花結(jié)果期黃瓜的水分敏感指數(shù)比開花前期大，這與本文的研究結(jié)論一致。由此可見，本研究得出微咸水滴灌西葫蘆影響因素排序是合理的，能綜合反映微咸水滴灌對西葫蘆的影響。 本研究得出的西葫蘆微咸水膜下滴灌最優(yōu)方案是：灌溉水礦化度是 3.5g/L，苗期土壤水分控制在70%90% ，抽蔓期土壤水分控制在 60%80% ，開花結(jié)果期土壤水分控制在 60%80% 。這與孔曉燕 21的研究結(jié)果不一致，孔曉燕 21的研究得出的最優(yōu)方案是：灌溉水 礦化度為 1.7g/L，幼苗期土壤水分 控制在 70%90% 、抽蔓期土壤水分 控制在 60%80% 、開花結(jié)果期土壤水分 控制在60%80% 。造成差異的原因是，孔曉燕 21的研究僅以西葫蘆產(chǎn)量為指標(biāo)進行分析，而本研究是采用西葫蘆產(chǎn)量、需水量、生育期結(jié)束土壤含鹽量和微咸水利用 4個指標(biāo)進行綜合分析?？讜匝?21研究的最優(yōu)方案的灌溉水 礦化度為 1.7g/L，本研究最優(yōu)灌水方案的 灌溉水 礦化度為 3.5g/L，對于微咸水灌溉，孔曉燕 21的研究結(jié)果沒有利用微咸水灌溉，不符合使用微咸水灌溉的實際情況，而本研究的最優(yōu)方案使用了微咸水灌溉，顯然本研究的結(jié)果更合理。 4 結(jié)論 （ 1）本研究通過西葫蘆微咸水膜下滴灌正交試驗，在單因素正交試驗極差分析的基礎(chǔ)上，建立了以西葫蘆產(chǎn)量、西葫蘆需水量、生育期結(jié)束土壤含鹽量和微咸水利用為評價指標(biāo)的綜合評價模型，該模型采用層次分析法確定評價指標(biāo)的權(quán)重，采用模糊綜合評價將多指標(biāo)評價轉(zhuǎn)換為單指標(biāo)評價，得出了每個處理的綜合得分，并采用正交試驗極差分析得出最終評價結(jié)果。 （ 2）通過正交試驗極差分析與模糊綜合評價相結(jié)合，得出影響試驗處理綜合得分的因素排序為：灌溉水礦化度 苗期土壤水分 開花結(jié)果期土壤水分 抽蔓期土壤水分。最優(yōu)灌水方案是： 采用 3.5g/L的微咸水 灌溉，在苗期土壤水分控制在 70%90% ，抽蔓期土壤水分控制在 60%80% ，開花結(jié)果期土壤水分控制在 60%80% 。該研究結(jié)果 能綜合反映微咸水滴灌對西葫蘆的影響，符合使用