膜下滴灌加工番茄水-氮-盐耦合模式研究

摘要

为确定北疆地区膜下滴灌加工番茄最佳的水氮盐耦合模式，以加工番茄‘金番3166’为研究对象，设置3个灌水量水平：5 200（W1）、4 500（W2）、3 800（W3） m³·hm^-2,3个施氮量水平：300（N1）、240（N2）、180（N3） kg·hm^-2,以及3个灌溉水矿化度水平：1（S1）、3（S2）、5（S3） g·L^-1,采用L9（3～3）正交试验设计，探讨不同水氮盐处理对加工番茄的产量、灌溉水利用效率及氮肥偏生产力的影响，并构建多目标优化模型。结果表明：提高灌水量和施氮量、减少灌溉水矿化度可显著提高加工番茄的产量与灌溉水利用效率（P<0.05）;而提高灌水量和矿化度同时减小施氮量可显著提高氮肥偏生产力（P<0.05）。W1N1S1处理产量和灌溉水利用效率最大，分别为188 t·hm^-2和36.15 kg·m^-3;W1N3S3处理下氮肥偏生产力最大，为760.50 kg·kg^-1。通过熵权TOPSIS法综合评价得出，W1N1S1处理综合评价指数最大（0.859）,为最优处理。基于多目标遗传算法与熵权TOPSIS综合评价法相结合得出不同灌溉水矿化度（S）下水（W）、氮（N）调控的最佳方案如下：当S=1 g·L^-1时，W=5 200 m³·hm^-2,N=300 kg·hm^-2,最佳目标产量Y₁、灌溉水利用效率Y₂、氮肥偏生产力Y₃分别为189.88 t·hm^-2、36.07 kg·m^-3、593.44 kg·kg^-1;当S=3 g·L^-1时，W=5 200 m³·hm^-2,N=180 kg·hm^-2,Y₁=129.06 t·hm^-2,Y₂=17.75 kg·m^-3,Y₃=679.04 kg·kg^-1;当S=5 g·L^-1时，W=3 800 m³·hm^-2,N=180 kg·hm^-2,Y₁=134.06 t·hm^-2,Y₂=24.87 kg·m^-3,Y₃=582.25 kg·kg^-1。

关键词

加工番茄 / 水氮盐耦合 / 膜下滴灌 / 多目标优化 / 多目标遗传算法