朱常安，和志豪，蔡澤林，劉健飛，張智

融合鎂元素的水肥多因子耦合對(duì)黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的調(diào)控

朱常安，和志豪，蔡澤林，劉健飛，張智

（西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院/農(nóng)業(yè)部西北設(shè)施園藝工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/陜西省設(shè)施農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，陜西楊凌 712100）

研究融合鎂元素的水肥耦合對(duì)黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響，為黃瓜高品質(zhì)生產(chǎn)提供水肥管理依據(jù)。以灌水量的灌溉上限占田間持水量的百分比（X1）、施氮量（X2）、施鉀量（X3）、施鎂量（X4）為試驗(yàn)因素，選用四因子五水平正交旋轉(zhuǎn)組合1/2實(shí)施的方法，測(cè)定可溶性蛋白、游離氨基酸、可溶性糖、還原性糖、維生素C、硝酸鹽6項(xiàng)指標(biāo)的含量，采用AHP層次分析法、熵權(quán)法和基于博弈論的組合賦權(quán)法對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)賦權(quán)，并基于TOPSIS法構(gòu)建黃瓜果實(shí)綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)評(píng)價(jià)體系；在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行回歸分析建立黃瓜果實(shí)綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)對(duì)水肥耦合響應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。單一指標(biāo)權(quán)重為：維生素C（0.2457）>還原性糖（0.2305）>游離氨基酸（0.1666）>可溶性糖（0.1390）>可溶性蛋白（0.1179）>硝酸鹽（0.1003）；分析表明，在四因子耦合作用下，當(dāng)施鎂量為176.54—182.23 kg?hm-2、灌水量的灌溉上限占田間持水量的百分比為65.71%—67.61%、施氮量為490.78—512.16 kg?hm-2、施鉀量為591.00—608.11 kg?hm-2時(shí)，黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)最好。水肥耦合對(duì)黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)具有顯著影響，適當(dāng)控制灌水量和施氮量、增加施鎂量和施鉀量對(duì)黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的提高具有積極作用。

黃瓜；水肥耦合；綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)；正交旋轉(zhuǎn)；鎂元素

0 引言

【研究意義】在溫室黃瓜的生產(chǎn)栽培上，人們往往以增施肥料作為提高產(chǎn)量的手段，但早有研究表明大量的水肥投入不僅不能增產(chǎn)，反而會(huì)降低黃瓜的品質(zhì)和產(chǎn)量，同時(shí)增大患病蟲(chóng)害的風(fēng)險(xiǎn)，破壞土壤結(jié)構(gòu)[1-4]。這就需要對(duì)蔬菜需水量、需肥量規(guī)律以及水肥耦合的效應(yīng)進(jìn)行深入的探討，發(fā)揮出水肥的協(xié)同作用，從而達(dá)到增產(chǎn)、提高蔬菜品質(zhì)、減少污染的目的，實(shí)現(xiàn)蔬菜生產(chǎn)的良性循環(huán)[5]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】國(guó)內(nèi)外關(guān)于水肥耦合對(duì)黃瓜果實(shí)的影響已有較多的研究，蔣靜靜等[6]的研究表明，隨著灌水量的增加，黃瓜果實(shí)的硝酸鹽含量、可溶性糖含量呈下降趨勢(shì)；王麗學(xué)等[7]的研究表明，黃瓜鮮果品質(zhì)隨灌水量的增加呈下降趨勢(shì)，但與施鉀量的用量呈正相關(guān)，灌水量維持在85%，施氮量381.3 kg?hm-2，施鉀量600.7 kg?hm-2時(shí)可以得到最高產(chǎn)量，同時(shí)品質(zhì)較為優(yōu)質(zhì)；邢英英等[8]的研究表明在滴灌施肥條件下，增大灌水量能提高黃瓜的可溶性蛋白、維生素C和硝酸鹽含量；RAHIL等[9]的研究表明與充分灌溉相比，70%的灌溉量對(duì)黃瓜產(chǎn)量的提高作用更大；GHOLAMHOSEINI等[10]認(rèn)為在黃瓜無(wú)土栽培中控水、控肥并提高水肥利用率對(duì)黃瓜增產(chǎn)意義重大；MAO等[11]的研究表明在西北地區(qū)的溫室中，中等灌溉水平對(duì)黃瓜產(chǎn)量提高有重要作用，且當(dāng)黃瓜總灌水量在6 500—7 500 m3?hm-2時(shí)，產(chǎn)量的提高最為理想。【本研究切入點(diǎn)】前人的研究重點(diǎn)大部分在園藝作物和水、氮、磷、鉀的相互關(guān)系上，關(guān)于鎂元素對(duì)黃瓜影響的研究較少[12]。而在作物整個(gè)生長(zhǎng)周期中，鎂是不可缺少的營(yíng)養(yǎng)元素，參與構(gòu)成作物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，影響光合作用，合成蛋白質(zhì)，對(duì)提高蔬菜產(chǎn)量和口感都有重要作用[13]。土壤溶液中的鎂離子濃度約在125 μmol?L-1—8.5mmol?L-1，可滿(mǎn)足植物對(duì)鎂元素的需求[14]，但是由于在設(shè)施栽培中常大量施用氮磷鉀肥[15]，鎂元素在逐漸被耗盡的同時(shí)各種陽(yáng)離子還會(huì)與其產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)作用，導(dǎo)致鎂元素利用率變低，加速植株的老化[16-17]，所以合理施用鎂肥變得尤為重要。前人已有研究表明施用鎂肥可提高甘藍(lán)品質(zhì)和產(chǎn)量[18-19]，香蕉在栽培過(guò)程中施用活化MgO可增加可溶性固形物、可溶性糖、維生素C含量[20]；除此之外，鎂肥對(duì)于提高大豆、水稻、番茄等作物的產(chǎn)量和品質(zhì)也有積極作用[21-23]。同時(shí)，單一營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的最適水肥條件并不相同，為了全面評(píng)價(jià)黃瓜的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)并確定最優(yōu)水肥組合需要建立一套評(píng)價(jià)體系[24]。在各指標(biāo)之間協(xié)調(diào)時(shí)，要充分考慮各指標(biāo)的主次，才能取得整體的水肥因子參數(shù)優(yōu)化方案。本研究采用基于博弈論的組合賦權(quán)法對(duì)AHP法[25-28]和熵權(quán)法[29]得到的權(quán)重進(jìn)行融合，不僅可以對(duì)定性的問(wèn)題進(jìn)行定量分析得到權(quán)重，而且可在不同權(quán)重之間找到一致或妥協(xié)[30-33]，從而得到更加合理的指標(biāo)權(quán)重，再基于TOPSIS法[34-37]構(gòu)建評(píng)價(jià)體系，可實(shí)現(xiàn)對(duì)多指標(biāo)內(nèi)容的科學(xué)評(píng)價(jià)。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】在建立黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)評(píng)價(jià)體系的基礎(chǔ)上，探討其對(duì)融合鎂元素的水肥多因子耦合響應(yīng)，根據(jù)數(shù)學(xué)模型得到最適合的水肥組合，為提高黃瓜品質(zhì)、優(yōu)化水肥管理提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2018年3—7月在楊凌示范區(qū)揉谷鎮(zhèn)千玉合作社（北緯34°16′，東經(jīng)108°02′，海拔450 m）的大跨度非對(duì)稱(chēng)塑料大棚中進(jìn)行，大棚的長(zhǎng)度100 m、跨度17 m、脊高5.5 m。黃瓜供試品種為‘博耐3000’。供試土壤理化性質(zhì)：土壤田間持水量為24.3%，速效氮4.48 mg?kg-1，速效磷23.64 mg?kg-1，速效鉀158.11 mg?kg-1，速效鎂0.71 g?kg-1。2月中旬開(kāi)始育苗，選取四葉一心、生長(zhǎng)一致的壯苗于3月13日移栽至田里，隨即緩苗澆水至田間持水量。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)以灌水量（X1）、氮（X2）、鉀（X3）、鎂（X4）4個(gè)因子的用量為試驗(yàn)因子（表1），采用四因子五水平正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)1/2實(shí)施，共23個(gè)處理。田間采用大小行種植，大行行間距70 cm，小行行間距50 cm，小區(qū)面積為21.6 m2，采用壟上種植的方式，每小區(qū)30株，每個(gè)處理設(shè)2次重復(fù)。小區(qū)間用0.1 mm厚的黑色塑料薄膜隔開(kāi)，防止處理間水肥側(cè)滲相互影響。

本試驗(yàn)采用膜下滴灌施肥技術(shù)，緩苗10 d后開(kāi)始灌水肥處理，灌水的周期依土壤含水量的變化情況而定，一般3—4 d/次，土壤含水量用TDR環(huán)境水分監(jiān)測(cè)儀（TDR-300,Spectrum Technologies, lnc .）監(jiān)測(cè)，總灌水量由安裝在滴灌管道首部的Hall數(shù)顯電子流量計(jì)記錄。試驗(yàn)用肥料分別為尿素（CH4N2O）、硫酸鉀（K2SO4）、七水硫酸鎂（MgSO4?7H2O）、過(guò)磷酸鈣（CaP2H4O8），肥料的用量依據(jù)早春茬黃瓜目標(biāo)產(chǎn)量法確定。施肥方式為隨水施肥，開(kāi)花坐果期施用3次，結(jié)果期施用6次，共計(jì)9次，其中結(jié)果期的單次施肥量為開(kāi)花坐果期的50%。磷肥作為基肥施入土壤。試驗(yàn)方案以及各處理的具體水肥量見(jiàn)表2。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目和方法

分別在處理45 d（5月8日）、50 d（5月13日）、55 d（5月18日）時(shí)取樣，每次隨機(jī)采集每組處理10株，取商品瓜果實(shí)0.5—1 kg，截取黃瓜中段測(cè)定果實(shí)Vc含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、游離氨基酸含量和硝酸鹽含量。Vc含量采用二甲苯萃取比色法測(cè)定；可溶性糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定；可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)G－250染色法測(cè)定；游離氨基酸含量采用茚三酮溶液顯色法測(cè)定；果實(shí)硝酸鹽含量用紫外分光光度法測(cè)定[38]，取3次測(cè)定數(shù)據(jù)的平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用yaahp軟件繪制黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)層次模型并確定各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重；用Excel 2016軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行熵權(quán)法計(jì)算，確定各指標(biāo)權(quán)重；采用MATLAB 7.0計(jì)算基于博弈論的組合賦權(quán)法中的最優(yōu)化組合系數(shù)，確定最終的單一營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)權(quán)重；采用Excel 2016軟件按照TOPSIS法的具體操作步驟，對(duì)各處理黃瓜果實(shí)進(jìn)行綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)評(píng)價(jià)；用DPS 7.05建模，再利用MATLAB對(duì)回歸方程尋優(yōu)并根據(jù)數(shù)據(jù)作圖。

2 結(jié)果

2.1 黃瓜單一營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)權(quán)重的確定

2.1.1 AHP法確定黃瓜單一營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)權(quán)重 利用yaahp軟件建立起黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的層次模型（圖1），綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)層（C）包括營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)（C1）和風(fēng)味品質(zhì)（C2）2個(gè)準(zhǔn)則層，營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)又包括維生素C含量（C11）、游離氨基酸含量（C12）、可溶性蛋白含量（C13）3個(gè)指標(biāo)層，風(fēng)味品質(zhì)包括硝酸鹽含量（C21）、還原性糖含量（C22）、可溶性糖含量（C23）3個(gè)指標(biāo)層。層次結(jié)構(gòu)建立后采用1—9標(biāo)度法輸入判斷矩陣，最后導(dǎo)出權(quán)重的計(jì)算結(jié)果（表3）。具體計(jì)算方法見(jiàn)文獻(xiàn)[25-28]。結(jié)果表明，黃瓜單一營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的權(quán)重次序?yàn)椋壕S生素C>還原性糖>游離氨基酸>可溶性糖>可溶性蛋白>硝酸鹽。

2.1.2 熵權(quán)法確定黃瓜單一營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)權(quán)重 采用熵權(quán)法對(duì)黃瓜單一營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)時(shí)，按照以下步驟進(jìn)行：

（1）對(duì)于正向指標(biāo)和負(fù)向指標(biāo)首先采用不同的算法進(jìn)行歸一化處理：

表1 試驗(yàn)因素水平及編碼

X1為各水平灌水量的灌溉上限占田間持水量的百分比，X2、X3、X4分別為應(yīng)施N、K2O、MgO量

X1indicated each irrigation amount level’s percentage of the highest irrigation amount, X2, X3, X4was supposed rate of N, K2O, MgO application

表2 試驗(yàn)處理

括號(hào)前面的數(shù)字為編號(hào)值。括號(hào)里的數(shù)字為各處理的水肥實(shí)際用量，氮肥（CH4N2O）、鉀肥（K2SO4）鎂肥（MgSO4?7H2O）的用量均為kg/株，灌水量的單位為L(zhǎng)

The number in front of brackets is the number value. The number in brackets is the actual amount of fertilizer and water used in each treatment, and the unit of nitrogen, potassium and magnesium fertilizer is kg/plant, the unit of irrigation amount is L

圖1 黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)層次模型

表3 判斷矩陣和AHP層次分析法權(quán)重計(jì)算結(jié)果

CR是矩陣一致性檢驗(yàn)系數(shù)（<0.1）；WA表示B層相應(yīng)元素對(duì)目標(biāo)層A的重要性權(quán)值，為局部權(quán)重；WB1和WB2依此類(lèi)推；A表示B層相應(yīng)元素對(duì)總目標(biāo)的最終重要性權(quán)值，B1和B2依此類(lèi)推；λmax是最大特征值

CR is the matrix consistency check coefficient (<0.1); WArepresents the importance weight of the corresponding elements in B layer to target layer A, which is local weight; WB1and WB2are analogous;Arepresents the final importance weight of the corresponding elements in B layer to the total target,B1andB2are analogous; λmaxis the maximum eigenvalue.

正項(xiàng)指標(biāo)：

負(fù)向指標(biāo)：

（2）計(jì)算第項(xiàng)指標(biāo)下第個(gè)樣本值占該指標(biāo)的比重：

（3）計(jì)算第j項(xiàng)指標(biāo)的熵值

其中，滿(mǎn)足。

（4）計(jì)算各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重

式中，w為采用熵權(quán)法計(jì)算的黃瓜單一營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)權(quán)重，最終結(jié)果見(jiàn)表4。由表可知，熵權(quán)法確定的權(quán)重排序?yàn)檫€原性糖>維生素C>游離氨基酸>硝酸鹽>可溶性糖>可溶性蛋白。由于熵權(quán)法與AHP層次分析法得到的權(quán)重不同，需要將此兩種權(quán)重結(jié)果進(jìn)行融合，得到一組更為合理的權(quán)重。

表4 熵權(quán)法確定的黃瓜單一營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)權(quán)重

2.1.3 基于博弈論的組合賦權(quán)法確定黃瓜單一營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)權(quán)重 基于博弈論的組合賦權(quán)法是在多種方案之間尋找妥協(xié)和平衡，從而使利益最大化，可提高權(quán)重結(jié)果的可靠性（具體計(jì)算步驟見(jiàn)文獻(xiàn)[30-33]）。在AHP法和熵權(quán)法得到的兩個(gè)權(quán)重向量基礎(chǔ)上，可構(gòu)建一個(gè)基本權(quán)重集：

根據(jù)式（6）可推導(dǎo)出對(duì)策模型：

（7）

根據(jù)微分方程的性質(zhì)，使式（7）最優(yōu)化的一階導(dǎo)數(shù)條件對(duì)應(yīng)的線(xiàn)性方程組為：

用MATLAB可得到上式的最優(yōu)化組合系數(shù)：1=0.797，2=1.377。歸一化后1*=0.368，2*=0.632。從而得到組合權(quán)重向量為：

最終結(jié)果見(jiàn)表5。由表可知黃瓜單一營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)權(quán)重為：維生素C（0.2457）>還原性糖（0.2305）>游離氨基酸（0.1666）> 可溶性糖（0.1390）>可溶性蛋白（0.1179）>硝酸鹽（0.1003）。

表5 基于博弈論的組合賦權(quán)法確定的黃瓜單一營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)權(quán)重

2.2 基于TOPSIS法評(píng)價(jià)黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)

TOPSIS法是一種有效的多指標(biāo)決策方法[34-37]，用基于博弈論的組合賦權(quán)法確定的各指標(biāo)權(quán)重與各指標(biāo)實(shí)測(cè)值歸一化后的數(shù)據(jù)相乘可得到加權(quán)判斷矩陣，再具體利用TOPSIS法可得到各處理的綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)貼合度Ci，見(jiàn)表6。由表可知，T1處理黃瓜的綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)貼合度最大，說(shuō)明此處理綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)最好；T5處理次之；T9處理貼合度最小，綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)最差。各單一指標(biāo)的實(shí)測(cè)量與所有處理貼合度的排序進(jìn)行spearman相關(guān)分析，結(jié)果表明，除硝酸鹽外，其他指標(biāo)實(shí)測(cè)量的排序都與各處理貼合度的排序呈極顯著正相關(guān)。表明依據(jù)TOPSIS對(duì)黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行排名可信度高。

2.3 黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)對(duì)水肥耦合的響應(yīng)

用DPS數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)進(jìn)行二次多項(xiàng)式擬合，得到黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)對(duì)灌水量和施肥量4個(gè)因子的響應(yīng)模型為：

=0.51705+0.01934X+0.07910X+0.07115X+0.04222X-0.05022X2-0.04438X2+0.02527X2+0.02686X2-0.03825XX+0.0175XX+0.0155XX（9）

式中，Y代表綜合營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)值；X1代表灌水量；X2代表施氮量；X3表示施鉀量；X4表示施鎂量。對(duì)式（9）進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)（具體方法見(jiàn)文獻(xiàn)[40]）可得：F1=9.61>F0.01=8.75，失擬項(xiàng)達(dá)到了0.01水平上的顯著；F2=3.64>F0.05=2.82，F(xiàn)2在0.05水平上達(dá)到顯著，表明方程與數(shù)據(jù)的匹配度較高；F3=17.8> F0.01=7.79，在0.01水平上達(dá)到顯著，由以上可知回歸模型可靠性較強(qiáng)。

2.3.1 單因子對(duì)綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響 對(duì)回歸模型進(jìn)行降維處理，灌水量（X1）、施氮量（X2）、施鉀量（X3）和施鎂量（X4）對(duì)綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的單因素效應(yīng)函數(shù)分別為：

=0.51705+0.01934X-0.05022X

=0.51705+0.07910X-0.04438X

=0.51705+0.07115X+0.02527X

=0.51705+0.04222X+0.02686X

由圖2可知，灌水量和施氮量對(duì)黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的效應(yīng)呈凸型二次曲線(xiàn)；隨著灌水量的增加，綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)評(píng)價(jià)值呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。施鉀量和施鎂量對(duì)黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的效應(yīng)呈凹型二次曲線(xiàn)，在編碼范圍內(nèi)，鉀肥和鎂肥的施用量與黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)評(píng)價(jià)值近似于線(xiàn)性關(guān)系，表明隨著施鉀量和施鎂量的不斷增大，綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)不斷提高。

灌水量在較低水平時(shí)，鉀肥、鎂肥施用量的改變對(duì)綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)表現(xiàn)出的效應(yīng)不明顯；超過(guò)最適點(diǎn)后，灌水量和施氮量均表現(xiàn)為負(fù)效應(yīng)，且施氮量的負(fù)效應(yīng)略低于灌水量。根據(jù)回歸模型中一次項(xiàng)的回歸系數(shù)進(jìn)行主效應(yīng)分析，可知4個(gè)單因子對(duì)綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響順序?yàn)椋菏┑浚?.07910）>施鉀量（0.07115）>施鎂量（0.04222）>灌水量（0.01934）。

2.3.2 施鎂量和灌水量互作對(duì)綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響 由圖3可以看出，當(dāng)灌水量一定時(shí)，隨著施鎂量的增加，綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)評(píng)價(jià)值呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)，施鎂量充足時(shí)綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)評(píng)價(jià)值較高；當(dāng)施鎂量一定，隨著灌水量增加，評(píng)價(jià)值呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，灌水量過(guò)大或者過(guò)小均不利于提高黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，此時(shí)增大施鎂量對(duì)提高綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)收效不大。最優(yōu)灌水量出現(xiàn)在編碼值為0.42—0.63的區(qū)間內(nèi)，即灌水量的上限占田間持水量的69.98%—74.98%。當(dāng)施鎂量編碼值在1.52—1.61區(qū)間內(nèi)，即施鎂量為0.0131—0.0135 kg/株時(shí)，二者的耦合效應(yīng)較好。且隨著施鎂量的增大，拋物線(xiàn)的最高點(diǎn)對(duì)應(yīng)的灌水量也不斷增大，說(shuō)明二者之間存在正交互作用。

表6 基于TOPSIS法確定的黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)及其排序

Ci表示相對(duì)貼合度，S+、S-分別表示理想解和逆理想解；D+、D-分別表示各處理與理想解和逆理想解的距離；表示綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)總排名與單一營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)排名的spearman相關(guān)分析系數(shù)（<0.01）

Cidenotes the relative fitness, S+, S-denotes the ideal solution and the inverse ideal solution respectively, D+, D-denotes the distance between each treatment and the ideal solution and the inverse ideal solution respectively. R indicated the Spearman correlation coefficient between the total nutritional quality ranking and the single nutritional quality ranking (<0.01)

圖2 試驗(yàn)因素對(duì)綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

圖3 施鎂量與灌水量耦合對(duì)綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

2.3.3 包含鎂元素和灌水量的三因子互作對(duì)綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

（1）施鎂量與灌水量、施氮量耦合對(duì)綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

由圖4可知，在灌水量和施氮量不足時(shí)，增加施鎂量對(duì)綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的提高效果微弱；在灌水量較少時(shí)，同時(shí)增加施氮量和施鎂量對(duì)提高綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的效果明顯。用MATLAB對(duì)降維后的公式尋優(yōu)可得，3種因子耦合下，黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)評(píng)價(jià)值較高時(shí)對(duì)應(yīng)的施鎂量、灌水量、施氮量的編碼值區(qū)間分別為：1.52—1.61、0.03—0.11、0.73—0.82，即施鎂量為0.0131—0.0135 kg/株，灌水量為60.71%—62.62%，施氮量為0.0370—0.0384 kg/株。

圖4 施鎂量與灌水量、施氮量耦合對(duì)綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

（2）施鎂量與灌水量、施鉀量耦合對(duì)綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

由圖5可看出，施鉀量、施鎂量固定在某一水平時(shí)，隨著灌水量的增加，黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)評(píng)價(jià)值先增大后減小；而灌水量不足時(shí)，同時(shí)增加施鎂量和施鉀量對(duì)黃瓜綜合品質(zhì)的提高作用不大。用MATLAB對(duì)降維后的公式尋優(yōu)可得，3種因子耦合下，黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)評(píng)價(jià)值較高時(shí)對(duì)應(yīng)的施鎂量、灌水量、施鉀量的編碼值區(qū)間分別為：1.52—1.61、0.61—0.72、1.53—1.62，即施鎂量為0.0131—0.0135 kg/株，灌水量為74.51%—77.12%，施鉀量為0.0440—0.0452 kg/株。

圖5 施鎂量與灌水量、施鉀量耦合對(duì)綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

2.3.4 鎂、水、氮、鉀四因子互作對(duì)綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響 由MATLAB對(duì)回歸方程尋優(yōu)可得，鎂、水、氮、鉀各因子的編碼值區(qū)間分別為1.42—1.52、0.24—0.32、0.62—0.72、1.43—1.52時(shí)，黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)評(píng)價(jià)值最高，此時(shí)各因子用量分別是：施鎂量為0.0127—0.0131 kg/株、灌水量為65.71%—67.61%、施氮量為0.0353—0.0369 kg/株、施鉀量為0.0426—0.0438 kg/株。換算成生產(chǎn)用量單位，即施鎂量為176.54—182.23 kg?hm-2、灌水量為65.71%—67.61%、施氮量為490.78—512.16 kg?hm-2、施鉀量為591.00—608.11 kg?hm-2，此時(shí)黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)最佳。

3 討論

已有研究表明，不同的水肥組合會(huì)對(duì)黃瓜的品質(zhì)產(chǎn)生不同的效果，不合理的水肥施用量會(huì)對(duì)黃瓜的品質(zhì)造成不良影響，而合理的水肥施用量不僅會(huì)改善黃瓜綜合品質(zhì)，且在一定程度上提高產(chǎn)量[40]。

鎂作為植物體內(nèi)的一種中量元素，是葉綠素中必不可少的成分。有研究表明，施用高量鎂肥，蔬菜的維生素C、可溶性糖、還原性糖、游離氨基酸含量比中量和低量鎂肥的處理有明顯的提高[18-19]。這可能是因?yàn)橹参矬w內(nèi)大約25%的鎂元素用來(lái)參與構(gòu)成葉綠素[41]，而葉綠素含量的增大可提高光合速率，進(jìn)而促進(jìn)碳水化合物、脂肪的合成[42]，而且葉片中75%的鎂元素都與蛋白質(zhì)的形成有關(guān)[14]，這些物質(zhì)在植物生理代謝中都會(huì)影響果實(shí)的營(yíng)養(yǎng)和風(fēng)味。同時(shí)，鎂元素不足會(huì)導(dǎo)致葉片的光合產(chǎn)物在葉肉細(xì)胞中積累，減少向生殖器官中的轉(zhuǎn)運(yùn)[43]，從而降低果實(shí)的品質(zhì)。除此之外，鎂元素的缺乏還會(huì)導(dǎo)致植物減少對(duì)CO2的同化從而減少生物量[41]。在本試驗(yàn)中，當(dāng)施鎂量充足時(shí)黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)較好，與上述內(nèi)容相符。由本試驗(yàn)結(jié)果可推測(cè)，蔬菜對(duì)于鎂元素的需求量較大，在生產(chǎn)中可適當(dāng)增加鎂肥的用量以獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。

在其他單一因子效應(yīng)上，隨著灌水量的不斷增加，綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，這可能是因?yàn)橥寥浪趾窟^(guò)低會(huì)抑制作物根系生長(zhǎng)，減少根系的吸收能力和吸收面積，從而減少對(duì)礦質(zhì)元素的吸收，導(dǎo)致綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)下降；當(dāng)灌水量較大時(shí)，黃瓜植株生長(zhǎng)較快，果實(shí)細(xì)胞迅速膨大，從而導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度降低，表現(xiàn)為“稀釋效應(yīng)”[44]；土壤微生物可培肥土壤，利于植物根系的生長(zhǎng)，促進(jìn)綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的提高，韋澤秀等[45]的研究表明，隨著灌水量的增加，土壤中微生物的多樣性先增多后減少，與綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)表現(xiàn)出相同趨勢(shì)。施氮量與綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)呈凸型二次曲線(xiàn)關(guān)系，氮元素參與構(gòu)成游離氨基酸、可溶性蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，施氮量過(guò)低時(shí)則不利于此類(lèi)物質(zhì)的形成，導(dǎo)致綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)下降；當(dāng)施氮量過(guò)高時(shí)，過(guò)量的氮肥可能會(huì)導(dǎo)致黃瓜植株莖葉徒長(zhǎng)，從而生殖生長(zhǎng)被抑制，造成黃瓜果實(shí)的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)下降。王麗學(xué)等[7]的研究也表明隨著施氮量的增加，黃瓜品質(zhì)表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)，這與本試驗(yàn)的結(jié)果相吻合。施鉀量與黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)近似于線(xiàn)性關(guān)系，表明黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的提高對(duì)施鉀量有較大需求。前人的研究[46-47]也發(fā)現(xiàn)鉀肥對(duì)于多種蔬菜綜合品質(zhì)的提高具有積極作用，且隨著鉀肥施用量的增加，蔬菜品質(zhì)提高顯著。這可能因?yàn)殁浽谡{(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓、開(kāi)閉氣孔、調(diào)節(jié)酶活性、改善果實(shí)口感等方面發(fā)揮著作用[48]。同時(shí)，單因子對(duì)于綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響大小為：施氮量>施鉀量>施鎂量>灌水量，這可能是因?yàn)榉柿现械牡V質(zhì)元素參與構(gòu)成營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或者參與植物體內(nèi)的生物化學(xué)反應(yīng)，影響黃瓜果實(shí)的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和風(fēng)味品質(zhì)。這一結(jié)論也可以解釋在三維圖中改變施氮量比改變其他因子的用量對(duì)黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)影響更大這一現(xiàn)象。趙志華等[49]的研究表明，對(duì)于果實(shí)品質(zhì)，灌水量的影響小于氮肥；劉世全等[50]指出在水氮耦合中氮素作用＞水分作用，與本試驗(yàn)結(jié)果相吻合；但也有研究[51]表明對(duì)于番茄的綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，單一因子效應(yīng)大小為：施氮量＞灌水量＞施鉀量；而馬忠明等[52]的研究表明對(duì)于設(shè)施甜瓜這種瓜類(lèi)作物的品質(zhì)，各單一因子效應(yīng)大小為：施鉀量＞施氮量＞灌水量，可見(jiàn)不同作物對(duì)水肥的響應(yīng)并不一致。

在水肥互作效應(yīng)上，前人有研究表明水氮耦合是一種負(fù)交互作用[51,53]。分析本試驗(yàn)鎂元素與水氮因子的耦合效應(yīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)施鎂量增大時(shí)，水氮因子之間存在著的負(fù)交互作用會(huì)增強(qiáng)，即隨著灌水量的增加，黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)最優(yōu)值所對(duì)應(yīng)的施氮量有減少的趨勢(shì)；而當(dāng)施鎂量減少時(shí)，水氮因子負(fù)交互作用減弱，此時(shí)綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)最優(yōu)值所對(duì)應(yīng)的灌水量和施氮量表現(xiàn)出同時(shí)增加趨勢(shì)。對(duì)于水和鉀之間的耦合作用，有文獻(xiàn)指出是一種正交互作用，即灌水量和施鉀量協(xié)同增加時(shí)有利于提高作物品質(zhì)[54]；在本試驗(yàn)中，施鎂量的增加會(huì)促進(jìn)水鉀之間的正交互作用，而當(dāng)施鎂量減少時(shí)，水鉀正交互作用減弱。本試驗(yàn)還表明，當(dāng)黃瓜果實(shí)綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)最佳時(shí)，四因子互作下各元素的用量要低于兩因子或三因子互作時(shí)各元素的用量。而且單一因子最適值的組合并不同于多因子互作下黃瓜果實(shí)品質(zhì)最佳時(shí)所對(duì)應(yīng)的水肥用量，各水肥因子合理匹配施用才能提高黃瓜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。由以上可知，水肥因子對(duì)于黃瓜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的協(xié)同調(diào)控較為復(fù)雜，且國(guó)內(nèi)外研究鎂元素對(duì)蔬菜品質(zhì)影響的文章尚少，關(guān)于鎂元素及其他元素肥料對(duì)黃瓜營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響還需要進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

（1）采用基于博弈論的組合賦權(quán)法對(duì)AHP層次分析法和熵權(quán)法算得的權(quán)重進(jìn)行分析，確定了黃瓜單一營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)的權(quán)重，排序?yàn)椋壕S生素C＞可溶性糖＞游離氨基酸＞還原性糖＞可溶性蛋白＞硝酸鹽；并用TOPSIS法構(gòu)建起黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)評(píng)價(jià)體系，其評(píng)價(jià)結(jié)果與各單一營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)實(shí)測(cè)值的排序相關(guān)性較高，用來(lái)評(píng)價(jià)綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)較為可靠。

（2）在建立黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)對(duì)水肥多因子響應(yīng)模型的基礎(chǔ)上，分析表明單個(gè)因子的主效應(yīng)順序?yàn)椋菏┑?施鉀量>施鎂量>灌水量；施鎂量與灌水量之間存在正交互作用；在施鎂量與灌水量、施氮量三因子互作時(shí)，施氮量成為提高綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的關(guān)鍵，當(dāng)施氮量不足時(shí)，增加施鎂量和灌水量難以提高黃瓜品質(zhì)；在施鎂量與灌水量、施鉀量三因子互作時(shí)，同時(shí)增加鉀肥、鎂肥的用量，綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的提高更為顯著。

（3）在四因子互作時(shí)，適當(dāng)增加施鎂量和施鉀量、控制灌水量和施氮量對(duì)于黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的提高可起到積極作用。當(dāng)施鎂量為176.54—182.23 kg?hm-2、灌水量控制在65.71%—67.61%、施氮量為490.78—512.16 kg?hm-2、施鉀量為591.00—608.11 kg?hm-2時(shí)，黃瓜綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)最佳。

[1] 王朝輝, 宗志強(qiáng), 李生秀, 陳寶明. 蔬菜的硝態(tài)氮累積及菜地土壤的硝態(tài)氮?dú)埩? 環(huán)境科學(xué), 2002, 23(3): 79-83.

WANG C H, ZONG Z Q, LI S X, CHEN B M. Nitrate accumulation in vegetables and its residual in vegetable fields., 2002, 23(3): 79-83. (in Chinese)

[2] WANG Y, ZHANG Y P. Quantitative effect of soil texture composition on retardation factor of K+transport, 2001, 11(4): 377-382.

[3] 王鵬勃, 李建明, 丁娟娟, 劉國(guó)英, 潘銅華, 杜清潔, 常毅博. 水肥耦合對(duì)溫室袋培番茄品質(zhì)、產(chǎn)量及水分利用效率的影響. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2015, 48(2): 314-323.

WANG P B, LI J M, DING J J, LIU G Y, PAN T H, DU Q J, CHANG Y B. Effect of water and fertilizer coupling on quality, yield and water use efficiency of tomato cultivated by organic substrate in bag., 2015, 48 (2): 314-323. (in Chinese)

[4] 符娜, 劉小剛, 楊啟良. 設(shè)施蔬菜水肥高效調(diào)控的研究進(jìn)展. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2013, 41(31): 12314-12316, 12331.

FU N, LIU X G, YANG Q L. Research progress on efficient regulation of water and fertilizer on facilities vegetable.2013, 41(31): 12314-12316+12331. (in Chinese)

[5] 高鵬, 簡(jiǎn)紅忠, 魏樣, 何文, 王曉峰. 水肥一體化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展前景. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技, 2012(8): 250-257.

GAO P, JIAN H Z, WEI Y, HE W, WANG X F. The application status and development prospect of integrative water and fertilizer., 2012(8): 250-257. (in Chinese)

[6] 蔣靜靜, 屈鋒, 蘇春杰, 楊劍鋒, 余劍, 胡曉輝. 不同肥水耦合對(duì)黃瓜產(chǎn)量品質(zhì)及肥料偏生產(chǎn)力的影響. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2019, 52(1): 86-97.

JIANG J J, QU F, SU C J, YANG J F, YU J, HU X H. Effects of different water and fertilizer coupling on yield and quality of cucumber and partial factor productivity of fertilizer., 2019, 52(1): 86-97. (in Chinese)

[7] 王麗學(xué), 李振華, 姜熙, 孟維忠, 陳偉, SHAIKH Abdullah AI Mamun Hossain. 不同水肥條件對(duì)溫室黃瓜生長(zhǎng)及產(chǎn)量品質(zhì)的影響. 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2019, 50(1): 78-86.

WANG L X, LI Z H, JIANG X, MENG W Z, CHEN W, SHAIKH A A M H. Effects of different water and fertilizer conditions on growth, yield and quality of greenhouse cucumber., 2019, 50(1): 78-86. (in Chinese)

[8] 邢英英, 張富倉(cāng), 張燕, 李靜, 強(qiáng)生才, 吳立峰. 滴灌施肥水肥耦合對(duì)溫室番茄產(chǎn)量、品質(zhì)和水氮利用的影響. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2015, 48(4): 713-726.

XING Y Y, ZHANG F C, ZHANG Y, LI J, QIANG S C, WU L F. Effects of irrigation and fertilizer coupling on greenhouse tomato yield, quality, water and nitrogen utilization under fertigation., 2015, 48(4): 713-726. (in Chinese)

[9] RAHIL M H, QANADILLO A. Effects of different irrigation regimes on yield and water use efficiency of cucumber crop., 2015, 148: 10-15.

[10] GHOLAMHOSEINI M, HABIBZADEH F, ATAEI R, HEMMATI P, EBRAHIMIAN E. Zeolite and hydrogel improve yield of greenhouse cucumber in soil-less medium under water limitation., 2018, 6: 7-10.

[11] MAO X S, LIU M Y, WANG X Y, LIU C M, HOU Z M, SHI J Z. Effects of deficit irrigation on yield and water use of greenhouse grown cucumber in the North China Plain., 2003, 61(3): 219-228.

[12] 吳現(xiàn)兵, 白美健, 李益農(nóng), 章少輝, 史源. 蔬菜水肥一體化研究進(jìn)展分析. 節(jié)水灌溉, 2019(2): 121-124.

WU X B, BAI M J, LI Y N, ZHANG S H, SHI Y. Research summary about the technology of fertigation for vegetables., 2019(2): 121-124. (in Chinese)

[13] 王輝民. 日光溫室栽培年限對(duì)土壤離子平衡影響及番茄鎂肥施用效應(yīng)研究. 楊凌: 西北農(nóng)林科技大學(xué), 2016.

WANG H M. Effects of greenhouse cultivation years on soil Ion balance and applying magnesium fertilizer on tomato. Yangling: Northwest A&F University, 2016. (in Chinese)

[14] KARLEY A J, WHITE P J. Moving cationic minerals to edible tissues: potassium, magnesium, calcium., 2009, 12(3): 291-298.

[15] 李濤, 于蕾, 吳越, 萬(wàn)廣華, 李建偉. 山東省設(shè)施菜地土壤次生鹽漬化特征及影響因素. 土壤學(xué)報(bào), 2018, 55(1): 100-110.

LI T, YU L, WU Y, WAN G H, LI J W. Secondary salinization of greenhouse vegetable soils and its affecting factors in Shandong province, China., 2018, 55(1): 100-110. (in Chinese)

[16] GUO W L, NAZIM H, LING Z S, YANG D F. Magnesium deficiency in plants: An urgent problem,, 2016, 4(2): 83-91.

[17] VERBRUGGEN N, HERMANS C. Physiological and molecular responses to magnesium nutritional imbalance in plants., 2013, 368(1): 87-99.

[18] 段法堯, 夏連勝, 鄭兆乾, 李文香. 鈣鎂互作對(duì)甘藍(lán)產(chǎn)量和品質(zhì)的影響. 陜西農(nóng)業(yè)科學(xué), 2007(6): 31-33.

DUAN F Y, XIA L S, ZHENG Z Q, LI W X. Effects of calcium and magnesium interaction on yield and quality of cabbage., 2007(6): 31-33. (in Chinese)

[19] 丁玉川, 焦曉燕, 聶督, 李麗君, 黃明鏡. 不同氮源與鎂配施對(duì)甘藍(lán)產(chǎn)量、品質(zhì)和養(yǎng)分吸收的影響. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2012, 20(8): 996-1002.

DING Y C, JIAO X Y, NIE D, LI L J, HUANG M J. Effects of combined application of different nitrogen sources and magnesium fertilizers on cabbage yield, quality and nutrient uptake.2012, 20(8): 996-1002. (in Chinese)

[20] 李國(guó)良, 姚麗賢, 付長(zhǎng)營(yíng), 何兆桓, 涂仕華. 香蕉鉀鎂配施效應(yīng)研究. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué), 2007(1): 45-47.

LI G L, YAO L X, FU C Y, HE Z H, TU S H. Study on the effect of combined K-Mg fertilization on banana., 2007(1): 45-47. (in Chinese)

[21] 李士敏, 朱富強(qiáng), 劉方, 何騰兵. 貴州黃壤旱地有效鎂的含量與鎂肥盆栽效果分析. 貴州農(nóng)業(yè)科學(xué), 1999, 27(2): 31-33.

LI S M, ZHU F Q, LIU F, HE T B. Quantity of available magnesium of dry cultivated land and effects of applying Mg fertilizer on the crops in yellow earth areas of Guizhou.1999, 27(2): 31-33. (in Chinese)

[22] 李延, 秦遂初. 缺鎂對(duì)水稻生理代謝的影響及診斷指標(biāo)研究. 浙江農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 1995, 21(3): 279-283.

LI Y, QIN S C. Studies on diagnosis of Mg-deficiency and physiological metabolism of rice grown under Mg-deficient conditions., 1995, 21(3): 279-283. (in Chinese)

[23] 趙冰, 毛小云, 廖宗文. 幾種鎂肥對(duì)番茄肥效的比較研究. 土壤通報(bào), 2006, 37(4): 830-832.

ZHAO B, MAO X Y, LIAO Z W. Effect of several Mg fertilizers on tomato growth., 2006, 37(4): 830-832. (in Chinese)

[24] 李會(huì)合. 蔬菜品質(zhì)的研究進(jìn)展. 北方園藝, 2006(4): 55-56.

LI H H. Research progress of vegetable quality., 2006(4): 55-56. (in Chinese)

[25] VAIDYA O S, KUMAR S. Analytic hierarchy process: An overview of plications, 2006, 169(1): 1-29.

[26] 胡明甫. AHP層次分析法及MATLAB的應(yīng)用研究.鋼鐵技術(shù), 2004(2): 43-46.

HU M F. Application of AHP and MATLAB., 2004(2): 43-46. (in Chinese)

[27] 董冬. AHP層次分析法在評(píng)估ERP項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)中的應(yīng)用. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用, 2015(11): 275.

DONG D. Application of AHP in risk assessment of ERP project., 2015(11): 275. (in Chinese)

[28] 胡楊, 張毅. 基于Yaahp軟件實(shí)現(xiàn)AHP模型下BOT項(xiàng)目資本結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)分析. 項(xiàng)目管理技術(shù), 2011, 9(8): 27-31.

HU Y, ZHANG Y. Risk analysis of BOT project capital structure based on Yaahp software., 2011, 9(8): 27-31. (in Chinese)

[29] ZOU Z H, YI Y, SUN J N. Entropy method for determination of weight of evaluating indicators in fuzzy synthetic evaluation for water quality assessment., 2006, 18(5): 1020-1023.

[30] 遲道才, 馬濤, 李松. 基于博弈論的可拓評(píng)價(jià)方法在灌區(qū)運(yùn)行狀況評(píng)價(jià)中的應(yīng)用. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2008, 24(8): 36-39.

CHI D C, MA T, LI S. Application of extension assessment method based on game theory to evaluate the running condition of irrigation areas., 2008, 24(8): 36-39. (in Chinese)

[31] 趙奎, 劉維發(fā), 曾鵬, 張亮. 基于博弈論組合賦權(quán)TOPSIS法的深部進(jìn)路參數(shù)優(yōu)選. 有色金屬科學(xué)與工程, 2018, 9(2): 70-74.

ZHAO K, LIU W F, ZENG P, ZHANG L. Optimization of structural parameters of deep stope based on combination weighting game theory., 2018, 9(2): 70-74. (in Chinese)

[32] 陳加良. 基于博弈論的組合賦權(quán)評(píng)價(jià)方法研究. 福建電腦, 2003(9): 15-16.

CHEN J L. Research on combination weighting evaluation method based on game theory., 2003(9): 15-16. (in Chinese)

[33] 路遙, 徐林榮, 陳舒陽(yáng), 曹祿來(lái). 基于博弈論組合賦權(quán)的泥石流危險(xiǎn)度評(píng)價(jià). 災(zāi)害學(xué), 2014, 29(1): 194-200.

LU Y, XU L R, CHEN S Y, CAO L L. Combined weight method based on game theory for debris flow hazard risk assessment., 2014, 29(1): 194-200. (in Chinese)

[34] WANG Y J, LEE H S. Generalizing TOPSIS for fuzzy multiple- criteria group decision-making, 2007, 53(11): 1762-1772.

[35] 方鵬騫, 張治國(guó), 楊梅. TOPSIS法在醫(yī)院績(jī)效評(píng)價(jià)中的應(yīng)用. 中國(guó)衛(wèi)生統(tǒng)計(jì), 2005, 22(3): 169-170.

FANG P Q, ZHANG Z G, YANG M. Application of TOPSIS method in hospital performance evaluation., 2005, 22(3): 169-170. (in Chinese)

[36] 付巧峰. 關(guān)于TOPSIS法的研究. 西安科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2008, 28(1): 190-193.

FU Q F. Study on TOPSIS method., 2008, 28(1): 190-193. (in Chinese)

[37] WANG F, KANG S Z, DU T S, LI F S, QIU R J. Determination of comprehensive quality index for tomato and its response to different irrigation treatments., 2011, 98(8): 1228-1238.

[38] 高俊鳳. 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo). 北京: 高等教育出版社，2006.

GAO J F.. Beijing: Higher education press, 2006. (in Chinese)

[39] 張曉娜, 周素梅, 王世平.二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)對(duì)麥麩中阿拉伯木聚糖酶解工藝的優(yōu)化. 食品科學(xué), 2008,29(1): 141-145.

ZHANG X N, ZHOU S M, WANG S P. Optimizing enzymatic hydrolysis conditions of arabinoxylan in wheat bran through quadratic orthogonal rotation combination design., 2008, 29(1): 141-145. (in Chinese)

[40] 韋澤秀, 梁銀麗, 山田智, 周茂娟, 賀麗娜, 高靜. 水肥水平對(duì)日光溫室黃瓜產(chǎn)量及品質(zhì)的影響. 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2008, 25(4): 268-271.

WEI Z X, LIANG Y L, YAMADA S, ZHOU M J, HE L N, GAO J. Effect of different soil water-fertilizer supplying on the yield and fruit quality to cucumber in solar greenhouse., 2008, 25(4): 268-271. (in Chinese)

[41] BOHN T, WALCZYK T, LEISIBACH S, HURRELL R F. Chlorophyll-bound magnesium in commonly consumed vegetables and fruits: relevance to magnesium nutrition., 2004, 69: 347-350.

[42] 劉雪琴, 石孝均, 詹風(fēng), 孟濤. 淺談營(yíng)養(yǎng)元素鎂. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué), 2005(6): 41-43.

LIU X Q, SHI X J, ZHAN F, MENG T. Discuss nutrition element magnesium.. 2005(6): 41-43. (in Chinese)

[43] KOCH M, BUSSE M, NAUMANN M, JáKLI B, SMIT I, CAKMAK I, HERMAN C, PAWELZIK E. Differential effects of varied potassium and magnesium nutrition on production and partitioning of photoassimilates in potato plants.,2019, 166(4): 921-935.

[44] 李欣, 張兆英, 王君. 水肥耦合對(duì)無(wú)土袋培黃瓜產(chǎn)量、水分利用率和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響. 北方園藝, 2016(23): 24-28.

LI X, ZHANG Z Y, WANG J. Effects of water and fertilizer coupling on yield, water use efficiency and nutritional quality of cucumber by soilless culture in bag., 2016(23): 24-28. (in Chinese)

[45] 韋澤秀, 梁銀麗, 山田智, 曾興權(quán), 周茂娟, 黃茂林, 吳燕. 不同水肥條件下番茄土壤微生物群落多樣性及其與產(chǎn)量品質(zhì)的關(guān)系. 植物生態(tài)學(xué)報(bào), 2009, 33(3): 580-586.

WEI Z X, LIANG Y L, YAMADA S, ZENG X Q, ZHOU M J, HUANG M L, WU Y. Relation of soil microbial diversity to tomato yield and quality under different soil water conditions and fertilizations., 2009, 33(3): 580-586. (in Chinese)

[46] 金珂旭, 王正銀, 樊馳, 劉輝, 何德清. 不同鉀肥對(duì)甘藍(lán)產(chǎn)量、品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)元素形態(tài)的影響. 土壤學(xué)報(bào), 2014, 51(6): 1369-1377.

JIN K X, WANG Z Y, FAN C, LIU H, HE D Q. Effects of potassium fertilizer on yield, quality and nutrients of cabbage relative to formula of the fertilizer., 2014, 51(6): 1369-1377. (in Chinese)

[47] 閻獻(xiàn)芳, 廖永德. 鉀肥對(duì)番茄產(chǎn)量及品質(zhì)的影響. 耕作與栽培, 2005(3): 50-19.

YAN X F, LIAO Y D. Effects of potassium fertilizer on tomato yield and quality., 2005(3): 50-19. (in Chinese)

[48] AHMAD Z, ANJUM S, WARAICH E A, AYUB M A, AHMAD T TARIP R M S, AHMAD R, IQBAL M A. Growth, physiology, and biochemical activities of plant responses with foliar potassium application under drought stress – a review., 2018, 41(13):1734-1743.

[49] 趙志華, 李建明, 潘銅華, 張大龍, 賈笑蕊, 徐菲, 李俊. 水氮耦合對(duì)大棚甜瓜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2014, 42(9): 97-103.

ZHAO Z H, LI J M, PAN T H, ZHANG D L, JIA X R, XU F, LI J. Effects of water and nitrogen coupling on yield and quality of muskmelon in plastic greenhouse., 2014, 42(9): 97-103. (in Chinese)

[50] 劉世全, 曹紅霞, 張建青, 胡笑濤. 不同水氮供應(yīng)對(duì)小南瓜根系生長(zhǎng)、產(chǎn)量和水氮利用效率的影響. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2014, 47(7): 1362-1371

LIU S Q, CAO H X, ZHANG J Q, HU X T. Effects of different water and nitrogen supplies on root growth, yield and water and nitrogen use efficiency of small pumpkin., 2014, 47(7): 1362-1371. (in Chinese)

[51] 吳雪, 王坤元, 牛曉麗, 胡田田. 番茄綜合營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)構(gòu)建及其對(duì)水肥供應(yīng)的響應(yīng). 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2014, 30(7): 119-127.

WU X, WANG K Y, NIU X L, HU T T. Construction of comprehensive nutritional quality index of tomato and its response to water and fertilizer supply., 2014, 30(7): 119-127. (in Chinese)

[52] 馬忠明, 杜少平, 薛亮. 滴灌施肥條件下砂田設(shè)施甜瓜的水肥耦合效應(yīng). 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2016, 49(11): 2164-2173.

MA Z M, DU S P, XUE L. Coupling effects of water and fertilizer on melon in plastic greenhouse of gravel-mulched field under drip fertigation., 2016, 49 (11): 2164-2173. (in Chinese)

[53] 劉東陽(yáng), 汪俊玉, 武雪萍, 李若楠, 黃紹文, 李曉秀. 溫室溝灌條件下不同水氮用量對(duì)番茄產(chǎn)量、品質(zhì)及水肥利用的影響. 中國(guó)土壤與肥料, 2018(6): 112-117.

LIU D Y, WANG J Y, WU X P, LI R N, HUANG S W, LI X X. Greenhouse furrow irrigation under the condition of different water and nitrogen dosage on tomato yield, quality and the influence of water and nitrogen utilization.2018(6): 112-117. (in Chinese)

[54] 趙志華, 李建明, 張大龍, 馬亮, 賈笑蕊, 徐菲, 李俊. 水鉀耦合對(duì)大棚厚皮甜瓜產(chǎn)量和可溶性固形物含量的影響. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2013, 41(8): 161-167.

ZHAO Z H, LI J M, ZHANG D L, MA L, JIA X R, XU F, LI J. Interactive effects of water and potassium on yield and soluble solid content of plastic greenhouse muskmelon., 2013, 41(8): 161-167. (in Chinese)

Regulation of Comprehensive Nutritional Quality of Cucumber by Water and Fertilizer Coupling with Magnesium

ZHU ChangAn, HE ZhiHao, CAI ZeLin, LIU JianFei, ZHANG Zhi

(College of Horticulture, Northwest A&F University/Key Laboratory of Protected Horticultural Engineering in Northwest, Ministry of Agriculture/Shaanxi Province Facility Agriculture Engineering Center, Yangling 712100, Shaanxi)

To provide a scientific basis of water and fertilizer management for high quality in cucumber production, this research aimed to analyze the effects of water-fertilizer coupling with magnesium on the comprehensive nutritional quality of cucumber.A design of composite quadratic orthogonal regressive rotation with four factors and five levels was adopted to characterize the experimental variables, such as the percentage of irrigation upper limit to field water holding capacity (X1), nitrogen application rate (X2), potassium application rate (X3) and magnesium application rate (X4). The contents of soluble protein, free amino acid, soluble sugar, reducing sugar, vitamin C and nitrate were determined, and these six quality indicators were weighted according to AHP analytic hierarchy process, entropy weighting method and game-based combination weighting method, and then the comprehensive nutrition quality evaluation system of cucumber fruit was constructed based on TOPSIS method. Also, the response model of cucumber comprehensive nutritional quality to the coupling of water and fertilizer was established by regression analysis.The weights of single indicators were expressed as: vitamin C (0.2457)> reducing sugar (0.2305)> free amino acid (0.1666)> soluble sugar (0.1390)> soluble protein (0.1179)> nitrate (0.1003). Regarding the four-factor coupling, when the combination of factors were optimized as with magnesium application of 176.54-182.23 kg?hm-2, the upper limit of irrigation amount accounted of 65.71%-67.61%, the nitrogen application of 490.78-512.16 kg?hm-2and potassium application of 591.00-608.11 kg?hm-2, the comprehensive nutritional quality of cucumber reached to the best level.Water-fertilizer coupling had a significant effect on the comprehensive nutritional quality of cucumber. Proper control of irrigation and nitrogen application, increase of magnesium and potassium application had a positive effect on the improvement of cucumber comprehensive nutritional quality.

cucumber; water and fertilizer coupling; comprehensive nutritional quality; orthogonal rotation; magnesium element

10.3864/j.issn.0578-1752.2019.18.017

2019-05-14；

2019-07-12

楊凌示范區(qū)產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新重大項(xiàng)目（2017CXY-07）、西北農(nóng)林科技大學(xué)國(guó)家級(jí)科技創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目（201810712098）

朱常安，E-mail：changanzhu104@163.com。

張智，E-mail：zhangzhione@126.com

（責(zé)任編輯 趙伶俐）