基于熵值模型的虧缺灌溉對(duì)番茄產(chǎn)量與水分利用的綜合評(píng)價(jià)

劉新華

（新疆塔里木河流域阿克蘇管理局，新疆阿克蘇843000）

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基于熵值模型的虧缺灌溉對(duì)番茄產(chǎn)量與水分利用的綜合評(píng)價(jià)

劉新華

（新疆塔里木河流域阿克蘇管理局，新疆阿克蘇843000）

摘要：為探討西北干旱區(qū)溫室番茄節(jié)水高效灌溉模式，采用熵值模型對(duì)不同生育階段水分虧缺與膜下溝灌番茄產(chǎn)量、水分利用及經(jīng)濟(jì)效益的響應(yīng)進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：番茄前期產(chǎn)量、后期產(chǎn)量、二類(lèi)果產(chǎn)量與灌溉水分利用效率這4項(xiàng)指標(biāo)是影響評(píng)價(jià)結(jié)果的主要因素；番茄苗期較正常灌水量應(yīng)減少2 /3，開(kāi)花和果實(shí)膨大期、果實(shí)成熟與采收期應(yīng)保持正常灌水量。

關(guān)鍵詞：虧缺灌溉；番茄；膜下溝灌；熵值；綜合評(píng)價(jià)

番茄是人們?nèi)粘Ｉ攀持械闹匾卟酥?，近年?lái)，隨著溫室反季節(jié)蔬菜生產(chǎn)的日益擴(kuò)大，溫室番茄在番茄產(chǎn)業(yè)中的比重逐年增大［1-3］。

水資源短缺是一個(gè)全球性問(wèn)題，由于番茄的需水量較大，又是世界上種植面積最大的蔬菜，在番茄種植中推行節(jié)水灌溉對(duì)于水資源的節(jié)約和高效利用具有重要意義。研究表明，水分虧缺對(duì)番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響呈現(xiàn)相反變化。當(dāng)灌水較多時(shí)，番茄單果質(zhì)量增加，產(chǎn)量提高，但番茄營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)降低，口感和烹飪效果較差；當(dāng)減少灌水時(shí)，番茄營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)雖然得以改善，但小果數(shù)量增加，產(chǎn)量降低，而且植株早衰，發(fā)病率增加，總體經(jīng)濟(jì)效益下滑。當(dāng)不考慮番茄內(nèi)在品質(zhì)時(shí)，其經(jīng)濟(jì)效益主要由總產(chǎn)量、產(chǎn)量時(shí)間分布、采收期和高價(jià)位市場(chǎng)收購(gòu)期的重合度等因素決定。目前，有關(guān)溫室番茄水分虧缺對(duì)番茄產(chǎn)量及其分布時(shí)間研究還相對(duì)較少［4-7］。鑒于以上原因，本文利用熵值模型開(kāi)展了不同生育階段水分虧缺對(duì)溫室番茄產(chǎn)量及效益影響的綜合評(píng)價(jià)，以期為尋求適合西北干旱區(qū)溫室番茄節(jié)水高效灌溉模式提供參考。

1　番茄虧缺灌溉模式評(píng)價(jià)體系

根據(jù)文獻(xiàn)［3］數(shù)據(jù)資料，膜下溝灌番茄虧缺灌溉模式評(píng)價(jià)體系包括：上市產(chǎn)量、外觀品質(zhì)、水分利用與經(jīng)濟(jì)效益4個(gè)方面。其中上市產(chǎn)量又包括前期產(chǎn)量、中期產(chǎn)量與后期產(chǎn)量這3項(xiàng)指標(biāo)；外觀品質(zhì)包括一類(lèi)果產(chǎn)量、二類(lèi)果產(chǎn)量、三類(lèi)果產(chǎn)量與舍棄果產(chǎn)量這4項(xiàng)指標(biāo)；水分利用包括市場(chǎng)產(chǎn)量、灌溉水分利用效率與水分利用效率這3項(xiàng)指標(biāo)；經(jīng)濟(jì)效益包括毛效益、單方灌水毛效益與單方耗水毛效益這3項(xiàng)指標(biāo)。膜下溝灌番茄調(diào)虧灌溉模式評(píng)價(jià)指標(biāo)體系見(jiàn)表1。

表1　膜下溝灌番茄調(diào)虧灌溉評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

在表1評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中，在上市產(chǎn)量方面，番茄前期產(chǎn)量與中期產(chǎn)量越高、后期產(chǎn)量越少，則種植效益越好；就外觀品質(zhì)而言，一、二類(lèi)果產(chǎn)量越高，三類(lèi)及舍棄果越少，則番茄經(jīng)濟(jì)效益越好；在水分利用方面，番茄市場(chǎng)產(chǎn)量（一、二、三類(lèi)果產(chǎn)量之和）、灌溉水分利用效率與水分利用效率越大則表明水分利用越優(yōu)；在經(jīng)濟(jì)效益方面，毛效益、單方灌水毛效益與單方耗水毛效益指標(biāo)值越大，則表明該調(diào)虧灌溉方式越優(yōu)。

2　熵值模型

2.1 熵權(quán)計(jì)算

假設(shè)膜下溝灌番茄調(diào)虧灌溉模式的評(píng)價(jià)方案為m個(gè)，評(píng)價(jià)指標(biāo)為n個(gè)，則可以構(gòu)成評(píng)價(jià)指標(biāo)矩陣X=（xij）m×n，將矩陣X=（xij）m×n按照下式進(jìn)行歸一化處理，形成判斷矩陣B=（bij）m×n：

式中：i為評(píng)價(jià)方案，j為評(píng)價(jià)指標(biāo)；xmax、xmin分別為第j個(gè)指標(biāo)在各方案中最大、最小值。

第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵值Hj計(jì)算如下：

則第j個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵權(quán)βj，得權(quán)重向量β= （β1，β2，βj，…，βn），即：

2.2 貼進(jìn)度值計(jì)算

（1）構(gòu)建加權(quán)決策矩陣

將判斷矩陣B=（bij）m×n與評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重相乘，得加權(quán)決策矩陣：R=（rij）m×n：

（2）計(jì)算理想解和負(fù)理想解

根據(jù)加權(quán)決策矩陣，確定方案理想解S+與負(fù)理想解S-：

（3）計(jì)算歐式距離

采用歐氏距離計(jì)算與理想解和負(fù)理想解的距離，計(jì)算式如下：

（4）貼近度計(jì)算

根據(jù)式（10）計(jì)算相對(duì)接近度值ξi，該值越接近于1，表示評(píng)價(jià)方案越優(yōu)，反之越劣：

3　模型應(yīng)用

3.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

根據(jù)文獻(xiàn)［3］中的數(shù)據(jù)資料，采用熵值模型對(duì)溫室番茄不同虧缺灌溉模式進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。不同虧缺灌溉方案設(shè)計(jì)見(jiàn)表2（表2中，各處理的灌水周期同GK處理），各處理下的溫室番茄上市產(chǎn)量、外觀品質(zhì)、水分利用與經(jīng)濟(jì)效益情況指標(biāo)詳見(jiàn)表3。

表2　溫室番茄各處理設(shè)計(jì)灌水定額

3.2 熵值計(jì)算

首先，將表3中指標(biāo)數(shù)據(jù)按照指標(biāo)類(lèi)型（正指標(biāo)與負(fù)指標(biāo)）分別按照式（1）進(jìn)行歸一化處理，結(jié)果見(jiàn)表4。

表3　不同虧缺灌溉處理評(píng)價(jià)指標(biāo)值

表4　不同虧缺灌溉處理評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值

之后，按照式（3）～式（5）計(jì)算評(píng)價(jià)指標(biāo)的熵值與權(quán)重。

評(píng)價(jià)指標(biāo)熵值Hj=（0.7006，0.7039，0.6529，0.7069，0.6944，0.7294，0.7176，0.7187，0.7000，0.7061，0.7052，0.7234，0.7145）。

評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重w=（0.0783，0.0774，0.0907，0.0766，0.0799，0.0707，0.0738，0.0735，0.0784，0.0768，0.0771，0.0723，0.0746）。3.3 貼進(jìn)度計(jì)算

按照式（6）～式（10）計(jì)算評(píng)價(jià)方案與理想解和負(fù)理想解的距離，結(jié)果如下：

Sd+=（0.0683，0.0863，0.1767，0.0894，0.2342，0.2280，0.1107）；

Sd-=（0.2336，0.2408，0.1329，0.2359，0.1220，0.0929，0.2107）。

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，利用式（11）計(jì)算得到評(píng)價(jià)方案貼近度值ξi及方案排序（見(jiàn)表5）。

表5　虧缺灌溉方案綜合評(píng)價(jià)值及排序

3.4 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

由表5可知，SNN處理為番茄最優(yōu)虧缺灌溉方式，NNM處理為最劣虧缺灌溉方式。根據(jù)表3數(shù)據(jù)可知，SNN處理的所有評(píng)價(jià)指標(biāo)均處于最優(yōu)或較優(yōu)狀態(tài)，表明該灌溉方式下的番茄具有良好的產(chǎn)量、水分利用及經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢(shì)。因此，綜合評(píng)價(jià)SNN處理為最優(yōu)虧缺灌溉方案這是合理可信的。

4　結(jié)語(yǔ)

本文構(gòu)建了基于熵值模型的膜下溝灌溫室番茄虧缺灌溉綜合評(píng)價(jià)模型，主要結(jié)論如下：

（1）番茄前期產(chǎn)量、后期產(chǎn)量、

二類(lèi)果產(chǎn)量與灌溉水分利用效率這4項(xiàng)指標(biāo)對(duì)虧缺灌溉模式評(píng)價(jià)的影響最大。

（2）綜合考慮水分虧缺對(duì)溫室番茄產(chǎn)量和效益的影響，SNN處理為最優(yōu)虧缺灌溉制度，即在膜下溝灌灌溉方式下，番茄苗期較正常灌水量減少2 /3灌水量，開(kāi)花和果實(shí)膨大期、果實(shí)成熟與采收期保持正常灌水量是較優(yōu)的灌溉模式。

（3）在溫室番茄栽培中，合理調(diào)虧灌溉能提高番茄水分利用效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)水、高效用水目的，這對(duì)西北干旱缺水地區(qū)番茄種植具有重要意義。下一步應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)研究虧缺灌溉對(duì)番茄品質(zhì)的影響以及水分調(diào)控與品質(zhì)的響應(yīng)機(jī)理，探尋番茄節(jié)水、高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)的灌溉制度與模式。

參考文獻(xiàn)

［1］劉明池，陳殿奎.虧缺灌溉對(duì)櫻桃番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的影響［J］.中國(guó)蔬菜，2002（06）：4-6.

［2］陳秀香，馬富裕.土壤水分含量對(duì)加工番茄產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究［J］.節(jié)水灌溉，2006（04）：1-4.

［3］王峰，杜太生.虧缺灌溉對(duì)溫室番茄產(chǎn)量與水分利用效率的影響［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2010，26（09）：46-52.

［4］邵明星.風(fēng)沙土微灌灌溉方式和水量對(duì)玉米生長(zhǎng)的影響［J］.水利技術(shù)監(jiān)督，2014（02）：79-82.

［5］齊肖華.棉花膜下滴灌與常規(guī)灌溉效益比較［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2014（07）：65-67.

［6］張軍明.寧南山區(qū)馬鈴薯灌溉技術(shù)研究［J］.水利技術(shù)監(jiān)督，2014（06）：53-56.

［7］韓萬(wàn)海.地下水限額控采條件下民勤紅崖山灌區(qū)灌溉模式轉(zhuǎn)型研究［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2010（05）：8-10.

作者簡(jiǎn)介：劉新華（1978年—），女，工程師。

收稿日期：2015-02-03

DOI：10.3969 /j.issn.1672-2469.2016.02.012

中圖分類(lèi)號(hào)：S274

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-2469（2016）02-0033-03