在涌泉根灌系统中，水分和氮素调控对苹果产量、品质以及水分和氮素利用效率的影响；同时评估这种灌溉方式对苹果综合生产效果的作用

《Irrigation Science》：The effects of water and nitrogen regulation in surge root irrigation on yield, quality and water and nitrogen use efficiency of apple and evaluation of comprehensive production effect

苹果产量及质量受黄土高原山区灌溉（W1-W4）和氮肥（N1-N4）调控显著，最优组合W2N1实现综合效益最高。研究通过模糊波达法整合主成分分析、隶属函数等4种方法，建立产量与灌溉量（92.18-97.03mm）、氮肥量（461.57-547.19kg·ha?1）的回归模型，证实适量水氮供应可提升 soluble solid、vitamin C 等质量指标，同时提高资源利用效率。

　　

摘要

鉴于黄土高原山地果园中土壤和水资源严重短缺，以及土壤蒸发效率极低的问题，果树的品质和产量受到了严重限制。本研究以8年生的苹果树（Malus pumila Mill.）作为研究对象，分析了不同灌溉水平（通过田间持水量百分比（θ_f）控制：W1（85%~95%θ_f）、W2（75%~85%θ_f）、W3（65%~75%θ_f）和W4（55%~65%θ_f））以及不同氮肥施用量（N1（600 kg·ha?1）、N2（450 kg·ha?1）、N3（300 kg·ha?1）、N4（150 kg·ha?1）对苹果产量、水分和氮素利用效率以及果实品质的影响。通过多目标综合评估方法，研究了不同的水分和氮素管理策略对苹果生产的影响。研究结果如下：(1) 随着灌溉量和氮肥施用量的增加，苹果产量先增加后减少，并存在一个明显的阈值。2020年达到最高产量（36637.09 kg·ha?1）时的灌溉量为93.89 mm，氮肥施用量为501.73 kg·ha?1；2021年达到最高产量（38419.43 kg·ha?1）时的灌溉量为93.09 mm，氮肥施用量为498.51 kg·ha?1。水分和氮素的合理调控显著提高了苹果的水分和氮素利用效率。中等灌溉量和氮肥施用量处理（W2N2）相比其他处理方式具有更高的水分利用效率和氮素部分因子生产力。适当的水分和氮素供应能够提升苹果的可溶性固形物、维生素C和可溶性糖的质量指标，降低果实硬度及形状指数，从而显著改善果实品质。(2) 由于评估方法的不同，不同处理下苹果综合生产效果的排名存在显著差异。为解决这一问题，采用Fuzzy Borda方法结合主成分分析方法、隶属函数方法、秩和比方法和熵权TOPSIS方法的结果进行综合评估，结果表明W2N1处理在2020年和2021年均取得了最高的综合性能。(3) 基于Fuzzy Borda组合评估方法，通过回归分析进一步评估了苹果的综合效应。结果显示，当2020年的灌溉量为92.18~97.03 mm、氮肥施用量为519.83~547.19 kg·ha?1，2021年的灌溉量为90.32~95.07 mm、氮肥施用量为461.57~485.86 kg·ha?1时，苹果的综合生产性能最佳。本研究可为黄土高原地区优化水分和氮素管理、提高苹果产量和品质及资源利用效率提供理论参考。