北方秋冬茬设施番茄补光方案的模糊Borda组合评价

摘    要：为评价秋冬茬设施番茄栽培中不同补光时段和时长对番茄生理、生长、产量和品质的综合影响，以大果型番茄合作906为试材，分别设置盖棉被前开始补光2 h至棉被放下后补光2 h（T1）、盖棉被后补光4 h（T2）、盖棉被后补光6 h（T3）、棉被揭开前补光4 h（T4）、棉被揭开前补光6 h（T5）等5组处理，对照组（CK）不进行补光，测定了植株的株高相对生长速率、叶片光合速率、水分利用率、光能利用率以及果实可溶性固形物含量、果形指数、果肉厚度和单穗质量共8项指标，利用灰色关联法对评价指标进行权重确定和打分，评分由高到低排名依次是T4＞T3＞T2＞T5＞T1＞CK，利用信息量权重评价法的结果显示T3＞T4＞T2＞T1＞T5＞CK，基于熵值法的TOPSIS评价法的评价结果为T2＞T4＞T3＞T1＞T5＞CK。因此，利用模糊Borda法综合了3种单一评价方法的排名和序值信息，通过计算最终表明，针对北方地区秋冬茬番茄栽培管理中，在1穗花现蕾后，每日于棉被放落后进行6 h补光对番茄生长和产量、品质的提升最佳。

关键词：设施番茄；灰色关联法；信息量权重；熵值法；模糊Borda法

中图分类号：S641.2 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2022）04-039-06

Fuzzy Borda combination evaluation of lighting scheme for tomato production in greenhouse during autumn and winter in northern China

HUANG Yuan1， LI Yuling1， KANG Yifan1， DU Yaru1， ZHANG Yan2， YANG Yingru1

（1.Shijiazhuang Agricultural Information Engineering Technology Research Center/Hebei Province City Agriculture Technology Innovation Centers/Shijiazhuang Academy of Agricultural and Forestry Sciences， Shijiazhuang 050041， Hebei， China; 2. National Engineering Research Center for Information Technology in Agriculture， Beijing 100097， China）

Abstract：Large fruited tomato cultivar Hezuo 906 was used as the test material  to evaluate the comprehensive effects of light supplement periods and durations on the physiology， growth， yield and quality of tomato protected cultivation during autumn and winter，. There were five light supplement treatments， 2 hours before till 2 hours after the plastic house was covered with quilt （T1）， 4 hours after quilt cover （T2）， 6 hours after quilt cover （T3）， 4 hours before quilt cover removal in the morning （T4） and 6 hours before quilt cover removal in the morning （T5）， and no light supplement was the control （CK）. Plant height， photosynthetic rate， water use efficiency， light energy use efficiency of leaves， soluble solids， fruit shape index， flesh thickness and fruit weight were measured. The weights of evaluation indexes were determined and scored by grey correlation method， and the ranking from high to low was T4 > T3 > T2 > T5 > T1 > CK. The results of information weight evaluation method showed T3 > T4 > T2 > T1＞T5 > CK， which was based on entropy method. The evaluation result of TOPSIS based on entropy method was T2 > T4 > T3 > T1 > T5 > CK. Therefore， the fuzzy Borda method was used to synthesize the ranking and order information of three single evaluation methods. The calculation finally showed that the best light supplement to improve tomato growth， yield and quality was 6 hours lighting after the plastic house covered with  quilt every day at the stage of the first set of flowers appeared.

Key words：Protected tomato production; Grey correlation method; Information weight; Entropy value method; Fuzzy Borda method

石家庄市城郊设施农业以周年化蔬菜生产为主，其中番茄是主要蔬菜栽培种类之一[1]。番茄是喜温喜光植物，北方秋冬茬番茄一般8—9月定植，次年2—3月收获[2]。由于近年来石家庄地区雾霾天气频发[3]，以空气质量指数150及以上作为空气能见度、光照条件不佳的标准[4-5]，统计2015—2019年11—12月石家庄地区多云、雨、雪天气以及空气质量指数150以上的天气时间，分别为50、56、23、38、33 d，可见光照不足已成为石家庄地区秋冬茬设施番茄生产所面临的突出问题[6]。

补光是农艺栽培的重要手段，可有效缓解北方秋冬季光照不足对作物生长发育造成的影响[7]。补光研究可分为光源种类、光照时长、光源位置、补光时段等方面。王舒亚等[8]以LED补光灯为光源研究了不同补光时长对番茄生长、产量和品质的影响，确定了补光3 h效果最好。李晓慧等[9]分析了在不同时段的补光处理下番茄幼苗的形态和生理指标，其中以15：00—19：00时段的处理效果各项指标最优。闫文凯等[10]研究了不同红蓝光比例的株间补光灯对番茄产量、干物质及光合作用的影响，结果表明株间补光显著提高了番茄干物质和产量，但不同红蓝光处理之间差异不显著。柳帆红等[11]通过不同补光时段对比试验得到揭帘前5 h进行补光可提高番茄果实的风味和品质。前人对补光效果的评价往往仅对不同处理之间某一评价指标进行横向显著性研究，对番茄生长、生理、果实产量、品质的综合性评价较少[12]，补光对某一性状的影响不能全面反映补光效果。为此，笔者开展秋冬茬番茄花果期不同补光时段、时长试验，对番茄生长和生理指标，果实产量和品质等多指标进行综合评价。

目前，对于单一农艺指标的评价已经不能满足研究和种植的需要，基于不同学科运算逻辑的评价方法相继涌现[13]。对多个指标的综合评价一般分为指标选择、权重确定、评分评价三个步骤，其中确定权重和评价评分的方法较多，常见的有基于经验的专家评价法，基于运筹学的层次分析法和模糊综合评价法，基于多元统计学的因子分析法，基于计算机科学的网络神经评价法，以及综合多种评价法的算法，例如基于专家评价的的层次分析法、基于模糊综合评价的网络神经评价法等[14]。苏秀敏等[15]利用层次分析法对16个番茄品种的经济品质和营养品质进行了打分，筛选出了适宜于旱地种植的品种。孙利萍等[16]采用隶属函数法对番茄的营养品质进行了综合评价，筛选出了最佳水溶肥复配在设施番茄上的应用方案。庞胜群等[17]利用灰色系统理论中关联分析方法对8个酱用番茄栽培品种进行综合评估，表明红霸、红运2个品种综合表现最好。不同评价方法由于运算原理不同，评价结果存在差异，笔者采用灰色关联法、信息量权重法、基于熵值法的TOPSIS评价法3种方法对不同处理进行打分排名，再通过模糊Borda法对单一评价法进行综合评价。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料选择大果型番茄合作906（抚顺市北方农业科学研究所育成），该品种为有限生长型，粉红果色，综合抗逆性强。

光源采用圆形LED补光灯（石家庄辰宁农业科技有限公司），单灯功率50 W，波段400～800 nm，距灯30 cm光量子通量380 μmol·m-2·s-1，有效照射半径1.5～2.0 m，安装间距3.0 m，灯源高度可调节，照射高度保持在距植株顶端生长点1.5 m处。

1.2 方法

试验材料于2020年11月3日定植于石家庄市农林科学研究院赵县农业科技园区5号番茄种植大棚。种植面积489 m2，每行14株，大小行种植，小行距40 cm，大行距120 cm。试验共设5组补光处理，对照组不进行补光，具体设置见表1。每个处理设3次重复，共18个小区，小区面积21.44 m2，随机区组设计，每个小区2盏补光灯，每组处理之间留2行保护行。从试验行随机取样5株，采样时间为番茄1穗花现蕾至1穗果成熟，具体为2020年12月1日至2021年2月19日。

1.3 项目测定

1.3.1    生长指标    株高测量采用精度0.1 mm的直尺，测量植株基部到顶端生长点之间的距离，测量3次取平均值。测量时间为补光试验的10、20、30、40 d。株高相对生长速率的计算公式：VS=（lnL2-lnL1）/（T2-T1）。

VS为番茄株高相对生长速率（cm·d-1），L1、L2为相邻2次的株高（cm），T2、T1为2次测量的间隔时间（d）。

1.3.2 生理指标 生理指标测量设备为LI-6400型便携式光合测量仪（LI-COR，美国），测量日期为补光试验的10、20、30、40 d，测量时段为9：00—12：00。每株选择植株顶端向下第3片完全展开的功能叶，测量叶面积11 cm2，测量3次，取平均值。生理指标包含光合速率、水分利用效率和光能利用率。

1.3.3 果品品质 （1）果形指数测定：在1穗果达到商品成熟度时开始取样，采用精度0.02 mm的游标卡尺测量果纵径、果横径，果纵径为果蒂至果顶的直线长度，果横径为与纵径垂直的最大横切面的直径。并计算果形指数，果形指数=果纵径/果横径。

（2）果肉厚度测定：采用精度0.02 mm的游标卡尺测量果肉厚度，方法为沿果横径切开果实后测量果肉厚度，每个果实随机取3个心室位置进行测量，测量3次，取平均值。

（3）可溶性固形物含量测定：采用PAL-1数显甜度测试仪（爱拓，日本）测定可溶性固形物含量，将番茄样品洗净后捣碎，使用滤纸过滤出清液进行测量。