基于NSGA-Ⅱ模拟水肥耦合对小茴香产量及品质的影响

摘要

针对目前宁夏干旱地区小茴香作物面临的水肥利用效率低及缺乏明确的高效水肥制度问题，以宁夏中卫市海原县种植的小茴香（Foeniculum vulgare）为研究对象，研究水肥耦合条件对小茴香的生理指标、果实品质、产量的影响。设置3组灌溉水平（1 800,3 000,4 200 m³/hm²）和3组施肥水平（270,450,630 kg/hm²）双因素三水平试验，共9组处理，建立小茴香果实精油质量分数、公顷产量、水分利用率及肥料偏生产力与灌水量和施肥量的二元二次回归方程，并运用第二代遗传算法（NSGA-Ⅱ）对模型进行优化求解，旨在确定最优水肥制度。结果表明，灌水量与施肥量及其耦合效应对小茴香各生长指标均具有显著影响；小茴香的果实品质、公顷产量、水分利用效率及肥料偏生产力随灌水量和施肥量的增加均表现出先升高后降低的单峰变化趋势，证实存在最佳水肥配比区间；最优灌溉与施肥处理为灌溉水平为4 200 m³/hm²，施肥水平为450 kg/hm²；通过NSGA-Ⅱ模拟出的最优水肥制度为灌水量和施肥量分别为3 693.6 m³/hm²和536.19 kg/hm²。

关键词

小茴香 / 水肥耦合 / 水分利用效率 / 二元二次回归方程 / NSGA-Ⅱ算法