基于EWM-TOPSIS评估方法确定番茄的最佳生物炭施用量和灌溉率

《Irrigation Science》：Determination of optimal biochar application and irrigation rate for tomatoes based on the EWM-TOPSIS evaluation method

本研究通过温室实验，结合不同生物炭（0、25、50 t ha?1）和亏缺灌溉（0.6、0.8、1.0 Kp）处理，发现生物炭显著缓解灌溉胁迫，提升番茄光合作用（YII增加11.5-15.5%）和果实品质（总可溶性固形物增加23.2-33.3%），B2W2组合最优，为缺水地区提供可持续策略。

　　

摘要

亏缺灌溉（Deficit Irrigation, DI）通过适度减少供水量来提高作物的水分利用效率；然而，过度实施亏缺灌溉可能会导致产量下降和品质下降。添加生物炭（Biochar, BA）可以改善土壤结构并增强土壤对水分和养分的保持能力，但其缓解作物水分胁迫的效果会因施用量而异。本研究在温室中进行了两个季节的实验，设置了不同的生物炭施用量（B0、B1、B2：0、25、50吨/公顷）和亏缺灌溉处理（W1、W2、W3：0.6、0.8、1.0千帕）。实验考察了生物炭与亏缺灌溉联合对番茄生长参数、生理指标、果实品质和经济价值的影响。主要发现包括：生物炭显著缓解了亏缺灌溉带来的胁迫。在中等程度的亏缺灌溉条件下（W2处理），B2W2处理使叶面积指数（LAI）和叶绿素含量（SPAD）分别增加了28.7%和7.3%，实际光化学量子产率（YII）增加了11.5%–15.5%，优于B0W1处理。在品质和水分利用方面实现了协同优化：与非生物炭处理组（B0W2）相比，B2W2处理使总可溶性固形物含量、单果重量以及固酸比提高了23.2%–33.3%，同时灌溉水分利用效率提高了17.8%–23.9%。生物炭还提高了番茄产量：B2W3处理使产量比B0W1处理提高了25.3%–37.0%，且产量响应呈非线性特征，在较高生物炭施用量下效益趋于稳定。结合熵权重和TOPSIS方法（EWM-TOPSIS）的综合评估显示，B2W2、B1W3和B2W3处理在两个季节中均位列前三，综合考虑了生长生理指标、经济价值及生产成本。研究表明，将生物炭与亏缺灌溉结合是一种可行的策略，有助于优化作物生产和水资源利用，尤其是在水资源短缺的地区。未来的研究应进一步阐明不同土壤条件下生物炭与亏缺灌溉之间的区域特异性协同作用，以制定针对特定地区的精准管理方案。