基于生態(tài)位適宜度模型和TOPSIS模型的間作模式評(píng)價(jià)

王琳琳 于海業(yè) 張 蕾 田東旭 張雨晴 趙國(guó)罡

(1.吉林大學(xué)生物與農(nóng)業(yè)工程學(xué)院， 長(zhǎng)春 130022； 2.吉林大學(xué)工程仿生教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 長(zhǎng)春 130022)

基于生態(tài)位適宜度模型和TOPSIS模型的間作模式評(píng)價(jià)

王琳琳1,2于海業(yè)1,2張 蕾1,2田東旭1,2張雨晴1,2趙國(guó)罡1,2

(1.吉林大學(xué)生物與農(nóng)業(yè)工程學(xué)院， 長(zhǎng)春 130022； 2.吉林大學(xué)工程仿生教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 長(zhǎng)春 130022)

基于生態(tài)位適宜度模型對(duì)生菜與小白菜、櫻桃蘿卜、豌豆苗和香菜間作4種模式下作物對(duì)生境條件的適宜程度進(jìn)行了初步評(píng)價(jià)，并采用TOPSIS模型對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)選，以揭示生菜各間作模式中的最優(yōu)模式。結(jié)果表明：模式1、模式2和模式3的生態(tài)位適宜度值較高且較接近，其生境環(huán)境較能滿足作物的需求，其中，生菜和櫻桃蘿卜的間作模式與理想方案的相對(duì)接近程度最大，即生菜與櫻桃蘿卜的間作模式為4種模式中最優(yōu)間作模式。采用生態(tài)位適宜度模型和TOPSIS模型對(duì)間作模式進(jìn)行優(yōu)選的結(jié)果與實(shí)際栽培效果一致，通過限制因子分析確定生菜和櫻桃蘿卜間作模式的限制因子為營(yíng)養(yǎng)液中鉀元素含量。

間作模式； 氣霧培； 硝酸鹽； 生態(tài)位適宜度模型； TOPSIS模型； 限制因子模型

引言

生菜(LactucasativaL.)作為常見葉菜類蔬菜，深受消費(fèi)者喜愛，但同時(shí)也是一種易富集硝酸鹽的作物。氣霧培作為無土栽培的一種，是未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，但是，由于在栽培中通常使用硝酸鹽作為氮源，蔬菜中的硝酸鹽含量往往較高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，人體攝入硝酸鹽的80%以上來自蔬菜[1]，而過量硝酸鹽的攝入易致癌、致畸形以及誘發(fā)白血病和高鐵血紅蛋白癥等[2]，對(duì)人體健康存在潛在威脅。目前，主要通過低硝酸鹽積累品種的篩選、農(nóng)藝手段、遺傳育種和基因工程手段、合理進(jìn)行蔬菜貯存和烹調(diào)[3]以及間作等手段降低蔬菜硝酸鹽含量，其中，間作是指在同一田地上于同一生長(zhǎng)期內(nèi)分行或分帶相間種植兩種或兩種以上作物的種植方式[4]，是中國(guó)傳統(tǒng)精細(xì)農(nóng)藝的精華。間作可以降低蔬菜硝酸鹽含量已經(jīng)被有關(guān)研究[5-6]證實(shí)，但相關(guān)研究還是以土培蔬菜為研究對(duì)象，對(duì)于氣霧培蔬菜還未見報(bào)道，并且間作作物的選擇還是以栽培經(jīng)驗(yàn)為主，缺乏一定的定量分析依據(jù)。

20世紀(jì)90年代以來，生態(tài)位(Niche)這一概念在生態(tài)學(xué)界受到關(guān)注[7]。在生態(tài)位理論的進(jìn)展中，最有影響的是HUTCHINSON提出的生態(tài)位多維超位積(n-dimensional hypervolume)模式，生態(tài)位適宜度理論則是在此基礎(chǔ)上提出的新理論，它描述了一個(gè)物種居住地的現(xiàn)實(shí)生境條件與最適生境條件之間的貼近程度，表征了擁有一定資源譜系生物種對(duì)其生境條件的適宜性，即生境資源條件對(duì)物種特定需求的滿足程度[8]。目前，生態(tài)位適宜度理論多用于土地評(píng)價(jià)與利用[9-11]以及產(chǎn)業(yè)研究[12-13]方面。文獻(xiàn)[8，14-17]針對(duì)春小麥和當(dāng)歸，將生態(tài)位適宜度理論應(yīng)用到了作物生長(zhǎng)系統(tǒng)中，建立了土壤溫度、土壤含水率、土壤氮含量、土壤磷含量和土壤鉀含量等環(huán)境資源因子對(duì)產(chǎn)量影響程度的定量分析方法。

TOPSIS模型為接近理想點(diǎn)模型(接近理想方案的排序模型)[18]，其基本思路是定義決策問題的正理想方案和負(fù)理想方案，然后在可行方案集中找到一個(gè)方案，使其既距離正理想方案最近，又距離負(fù)理想方案最遠(yuǎn)[19]。TOPSIS模型是多屬性決策分析中常用模型，對(duì)于原始數(shù)據(jù)有一定的客觀性，且對(duì)樣本數(shù)據(jù)沒有特殊的要求，具有應(yīng)用靈活和簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中主要應(yīng)用于作物水肥管理評(píng)價(jià)[20-21]、抗蟲性評(píng)價(jià)[22-23]以及產(chǎn)量和品質(zhì)評(píng)價(jià)[24-25]等方面，具有一定的指導(dǎo)意義。文獻(xiàn)[26-28]以溶解氧、總氮、總磷、氨氮、高錳酸鹽指數(shù)等為評(píng)價(jià)指標(biāo)，將TOPSIS模型應(yīng)用到了水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)中，具有一定的可行性。

本文結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)與氣霧培實(shí)際實(shí)驗(yàn)條件，以營(yíng)養(yǎng)液溫度、空氣溶解氧、營(yíng)養(yǎng)液溶解氧、營(yíng)養(yǎng)液中氮元素含量、營(yíng)養(yǎng)液中磷元素含量和營(yíng)養(yǎng)液中鉀元素含量為生態(tài)因子，選取不同科、不同食用部位且生長(zhǎng)期相近的4種常見蔬菜分別與生菜進(jìn)行間作，采用生態(tài)位適宜度模型和TOPSIS模型，對(duì)生菜與小白菜、櫻桃蘿卜、豌豆苗和香菜分別間作的4種模式進(jìn)行優(yōu)選，以期從模型計(jì)算的角度揭示生菜各間作模式中的最優(yōu)模式。

1 模型介紹

1.1 生態(tài)位適宜度模型

目前，計(jì)算生態(tài)位適宜度的常用模型有加權(quán)平均模型、限制因子模型和希爾伯脫空間模型[8]等，其中限制因子模型為

(1)

式中Fi——第i種實(shí)驗(yàn)下的作物生態(tài)位適宜度x″ij——第i種實(shí)驗(yàn)下第j個(gè)生態(tài)因子的觀測(cè)值x″aj——第j個(gè)生態(tài)因子的最適值n——生態(tài)因子個(gè)數(shù)

但當(dāng)各組實(shí)驗(yàn)條件下的每組觀測(cè)值有較大變幅時(shí)，采用以上模型計(jì)算出的生態(tài)位適宜度在區(qū)間[0,1]上的分布范圍較窄，因此，本文選用生態(tài)位適宜度的貼近度模型[29]。

以氣霧培蔬菜為研究對(duì)象，將生態(tài)位適宜度模型用于定量評(píng)價(jià)蔬菜對(duì)不同間作模式實(shí)驗(yàn)條件的適宜程度，其評(píng)價(jià)模型描述如下：

假設(shè)對(duì)作物進(jìn)行了m種實(shí)驗(yàn)：生菜分別與小白菜、櫻桃蘿卜、豌豆、香菜等進(jìn)行間作，在各種實(shí)驗(yàn)條件下，觀測(cè)n個(gè)生態(tài)因子：營(yíng)養(yǎng)液溫度、空氣溶解氧、營(yíng)養(yǎng)液溶解氧、營(yíng)養(yǎng)液中氮元素含量、營(yíng)養(yǎng)液中磷元素含量和營(yíng)養(yǎng)液中鉀元素含量等，將各生態(tài)因子的量化指標(biāo)分別記作x1(t)，x2(t)，…，xn(t)，則t種實(shí)驗(yàn)條件下的觀測(cè)值可記作Xt=(x1(t)，x2(t)，…，xn(t))，Xt表示作物在t種實(shí)驗(yàn)下的現(xiàn)實(shí)資源位。若n個(gè)生態(tài)因子相應(yīng)的最適值分別記作x1(a)，x2(a)，…，xn(a)，則全部最適值構(gòu)成的Xa=(x1(a)，x2(a)，…，xn(a))即為作物的最適生態(tài)位。其數(shù)學(xué)模型的一般形式為

F=Φ(Xa,Xt) (Xa、Xt∈En)

(2)

式中F——作物生態(tài)位適宜度En——表征作物生態(tài)位的n維空間中的區(qū)域Φ(Xa,Xt)——Xa和Xt的相似性測(cè)度

其中，F(xiàn)∈[0,1]，在區(qū)間[0,1]上F值越大，表示作物對(duì)生境條件的適宜程度越高。據(jù)此生態(tài)位適宜度的貼近度模型表示為

(i=1,2,…,m;0≤T≤1)

(3)

式中xij——第i種實(shí)驗(yàn)下第j個(gè)生態(tài)因子標(biāo)準(zhǔn)化后觀測(cè)值

xaj——第j個(gè)生態(tài)因子標(biāo)準(zhǔn)化后最適值

T——模型參數(shù)

Wij=|xij-xaj|

(4)

(5)

(6)

由此解出T值。

1.2TOPSIS模型

采用TOPSIS模型對(duì)間作模式進(jìn)行優(yōu)選，其模型描述如下：

設(shè)有m種實(shí)驗(yàn)和n個(gè)生態(tài)因子，則原始矩陣為

X=(xij)m×n

(7)

經(jīng)歸一化處理

(8)

得到新的矩陣

Y=(yij)m×n

(9)

在TOPSIS法的運(yùn)用中，權(quán)重的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的內(nèi)容，對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果有重要影響，本文采用變異系數(shù)法確定各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重，為W=(w1,w2,…,wn)，wn為第n個(gè)評(píng)價(jià)因子權(quán)重，由規(guī)范化的矩陣Y和W計(jì)算加權(quán)規(guī)范化矩陣

Z=[WY]m×n=(zij)m×n

(10)

式中zij——xij經(jīng)歸一化和加權(quán)處理后的值

由于效益型指標(biāo)是正向指標(biāo)，越大越好；成本型指標(biāo)是逆向指標(biāo)，越小越好。因此，可確定評(píng)價(jià)問題的正理想方案Z+和負(fù)理想方案Z-。然后計(jì)算每一個(gè)方案與正理想方案和負(fù)理想方案的距離S*和S0，即

(11)

(12)

最后計(jì)算每一個(gè)方案對(duì)理想方案的相對(duì)接近程度，即

S=S0/(S*+S0)

(13)

相對(duì)接近程度最大的為最優(yōu)方案，即本文的最優(yōu)間作模式。

2 實(shí)驗(yàn)材料與方法

2.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)于2015年1月9日—2月8日在吉林大學(xué)生物與農(nóng)業(yè)工程學(xué)院玻璃溫室(43°51′05″N、125°19′51″E)內(nèi)進(jìn)行，由于實(shí)驗(yàn)是在北方的冬季進(jìn)行，溫室內(nèi)白天溫度控制在(22±4)℃，夜晚溫度控制在(15±2)℃。補(bǔ)光采用人工LED補(bǔ)光系統(tǒng)，補(bǔ)光時(shí)間為08:00—18:00，其中11:30—14:30光照強(qiáng)度可達(dá)5.5～6.5 klx，其余時(shí)間段光照強(qiáng)度達(dá)4.5～5.5 klx。營(yíng)養(yǎng)液中大量元素配方采用日本園式配方，微量元素配方采用霍蘭德通用配方。設(shè)置循環(huán)噴霧定時(shí)器，白天為每間隔15 min噴施15 min，夜間為每間隔60 min噴施5 min。實(shí)驗(yàn)過程中，每天測(cè)量并調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)液的pH值和電導(dǎo)率(EC)，使?fàn)I養(yǎng)液的pH值和EC值分別控制在5.8～6.2和1 800～2 200 μS/cm之間，以確保植株的正常生長(zhǎng)。

供實(shí)驗(yàn)的生菜為意大利生菜，生菜種子與小白菜、櫻桃蘿卜、豌豆、香菜種子均購于吉林省科豐種業(yè)有限公司，其中豌豆僅作為芽菜類蔬菜進(jìn)行栽培。將種子催芽后于培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行育苗，當(dāng)生菜和小白菜、櫻桃蘿卜、香菜長(zhǎng)出3～4片真葉，豌豆苗株高達(dá)5～6 cm時(shí)進(jìn)行移苗。生菜與4種蔬菜分別以1∶1模式間作，同時(shí)設(shè)置生菜的單作模式，定植于氣霧栽培箱(3×4孔)，用于實(shí)驗(yàn)。單作與間作模式如圖1所示。

圖1 單作與間作模式示意圖Fig.1 Sketches of sole cropping and intercropping patterns

2.2 測(cè)量指標(biāo)及方法

以下指標(biāo)于每日12:00進(jìn)行測(cè)量，記錄值為各指標(biāo)30 d內(nèi)的平均值。

(1)營(yíng)養(yǎng)液溫度：使用上海雷磁JPB-607A型便攜式溶氧儀進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量部位為膜帽頂端距離營(yíng)養(yǎng)液液面下6 cm高度處。

(2)空氣溶解氧：使用便攜式溶氧儀進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量部位為膜帽頂端距離營(yíng)養(yǎng)液液面上5 cm高度處。

(3)營(yíng)養(yǎng)液溶解氧：使用便攜式溶氧儀進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量部位為膜帽頂端距離營(yíng)養(yǎng)液液面下6 cm高度處，測(cè)量時(shí)用手捏住電極帽以20～30 cm/s的速度水平晃動(dòng)電極。

以下指標(biāo)均于植株定植30 d后進(jìn)行測(cè)定，記錄值為各指標(biāo)重復(fù)測(cè)定3次的平均值。

(4)營(yíng)養(yǎng)液中氮元素含量：采用過硫酸鉀氧化法[30]測(cè)定。

(5)營(yíng)養(yǎng)液中磷元素含量：采用鉬銻抗分光光度法[30]測(cè)定。

(6)營(yíng)養(yǎng)液中鉀元素含量：送樣至中國(guó)科學(xué)院(長(zhǎng)春)應(yīng)用化學(xué)研究所進(jìn)行測(cè)量。

(7)生長(zhǎng)指標(biāo)：對(duì)植株的地上部分鮮質(zhì)量、地上部分干質(zhì)量、葉面積和葉片個(gè)數(shù)進(jìn)行測(cè)定。其中葉面積的測(cè)定采用 EU-88 型 WinRHIZO圖像分析軟件進(jìn)行分析處理。

(8)植物體內(nèi)硝酸鹽含量：采用水楊酸法[31]測(cè)定，測(cè)量部位為生菜植株的葉片。

2.3 數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)計(jì)算

采用Microsoft Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與計(jì)算，采用SPSS 17.0進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)和差異顯著性檢驗(yàn)。

采用實(shí)際觀測(cè)值與觀測(cè)的最大值之比對(duì)變量進(jìn)行無量綱化處理，即

x′ij=x″ij/maxx″ij

(14)

式中x′ij——無量綱化后的變量值

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理計(jì)算式為

(15)

3 結(jié)果與分析

3.1 基于生態(tài)位適宜度模型計(jì)算的最優(yōu)化間作模式

3.1.1 確定評(píng)價(jià)因子

生態(tài)位適宜度評(píng)價(jià)因子的選取要遵循差異性、主導(dǎo)性、綜合性和可操作性原則[32]。具體應(yīng)用中，評(píng)價(jià)因子應(yīng)先通過顯著性水平P<0.05及相關(guān)系數(shù)R<0.7的相關(guān)性檢驗(yàn)[32-33]。本文采用特爾菲法與實(shí)際實(shí)驗(yàn)相結(jié)合確定生菜的評(píng)價(jià)因子為營(yíng)養(yǎng)液溫度、空氣溶解氧、營(yíng)養(yǎng)液溶解氧、營(yíng)養(yǎng)液中氮元素含量、營(yíng)養(yǎng)液中磷元素含量和營(yíng)養(yǎng)液中鉀元素含量。

3.1.2 確定生態(tài)因子最適值

各生態(tài)因子最適值的估算對(duì)于生態(tài)位適宜度的計(jì)算起著重要作用。作物對(duì)各生態(tài)因子作用和反應(yīng)具有明顯特征——三基點(diǎn)，即上限值、最適值和下限值。參照文獻(xiàn)[34]，結(jié)合實(shí)際實(shí)驗(yàn)條件和文獻(xiàn)[16]，確定營(yíng)養(yǎng)液溫度、空氣溶解氧和營(yíng)養(yǎng)液溶解氧的最適值為實(shí)際實(shí)驗(yàn)條件下所能測(cè)定的最大值，同時(shí)，確定營(yíng)養(yǎng)液中氮元素含量、營(yíng)養(yǎng)液中磷元素含量和營(yíng)養(yǎng)液中鉀元素含量的最適值為營(yíng)養(yǎng)液原始配方中相應(yīng)元素含量。

3.1.3 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理主要包括數(shù)據(jù)同趨化處理和無量綱化處理，主要解決不同性質(zhì)數(shù)據(jù)問題以及消除量綱影響和變量自身變異的影響。

定義生菜與小白菜、櫻桃蘿卜、豌豆和香菜間作分別為模式1、模式2、模式3和模式4，生菜單作為模式5。

評(píng)價(jià)因子的觀測(cè)變量分別為營(yíng)養(yǎng)液溫度、空氣溶解氧、營(yíng)養(yǎng)液溶解氧、營(yíng)養(yǎng)液中氮元素含量、營(yíng)養(yǎng)液中磷元素含量和營(yíng)養(yǎng)液中鉀元素含量，分別用x1、x2、x3、x4、x5和x6表示以上各變量經(jīng)無量綱化和標(biāo)準(zhǔn)化處理后的變量，則各變量和相應(yīng)最適值經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化后的值如表1所示。

表1 標(biāo)準(zhǔn)化值

3.1.4 生態(tài)位適宜度計(jì)算結(jié)果

根據(jù)表1標(biāo)準(zhǔn)化值及相關(guān)公式，經(jīng)計(jì)算得各間作模式下生菜的生態(tài)位適宜度分別為0.544、0.585、0.548和0.503。其中模式2的生態(tài)位適宜度最高，模式1和模式3的生態(tài)位適宜度較高且較接近，說明這3種間作模式下的生境環(huán)境較能滿足作物的需求，較適合其生長(zhǎng)。

3.2 基于TOPSIS模型計(jì)算的最優(yōu)化間作模式

由生態(tài)位適宜度模型對(duì)各間作模式進(jìn)行初選，可以看出模式1、模式2和模式3是較適宜的間作模式，同時(shí)，采用TOPSIS模型對(duì)這3種間作模式進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)選。

采用變異系數(shù)法確定各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重，得到W=(0.062，0.070，0.048，0.136，0.553，0.131)，進(jìn)而通過計(jì)算得到加權(quán)規(guī)范化矩陣，如表2所示。由于實(shí)驗(yàn)是在冬季的溫室內(nèi)進(jìn)行，溫度較低，所以營(yíng)養(yǎng)液溫度越高越好；而溶解氧和營(yíng)養(yǎng)元素含量尤其在實(shí)驗(yàn)的最后階段也應(yīng)越高越好，因此正理想方案為對(duì)應(yīng)列的最大值，而負(fù)理想方案則為對(duì)應(yīng)列的最小值，結(jié)果如表3所示。

計(jì)算每一個(gè)方案與理想方案的相對(duì)接近程度，模式1、模式2和模式3分別為0.557、0.800和0.265，可見模式2的相對(duì)接近程度最大，即生菜與櫻桃蘿卜的間作模式為備選模式中的最優(yōu)間作模式。

表2 備選模式加權(quán)規(guī)范化矩陣

注：z1～z6表示相應(yīng)模式下各評(píng)價(jià)因子觀測(cè)值經(jīng)歸一化和加權(quán)處理后的值。

表3 正理想方案和負(fù)理想方案取值

3.3 限制因子分析

采用限制因子模型對(duì)最優(yōu)間作模式進(jìn)行限制因子分析 ，結(jié)果如表4所示，表中數(shù)值為生態(tài)因子觀測(cè)值與該生態(tài)因子最適值之比，由限制因子模型可知，比值越小，該生態(tài)因子對(duì)作物需求的滿足程度越低，則該生態(tài)因子為限制因子，由此可知，模式2的限制因子為營(yíng)養(yǎng)液中鉀元素含量。模式2中櫻桃蘿卜的很大部分是其肉質(zhì)根，而根的生長(zhǎng)又與鉀元素密切相關(guān)，因此，營(yíng)養(yǎng)液中鉀元素含量為模式2的限制因子是有依據(jù)可循的。

表4 限制因子分析

3.4 最優(yōu)間作模式硝酸鹽控制效果評(píng)價(jià)

不同間作模式對(duì)生菜生長(zhǎng)和硝酸鹽含量的影響如表5所示，可以看出，模式1和模式2對(duì)生菜生長(zhǎng)有良好的促進(jìn)作用，模式3次之，而模式4表現(xiàn)較差，但均優(yōu)于模式5。可以說，生菜與所選擇的間作作物間表現(xiàn)出競(jìng)爭(zhēng)作用小于促進(jìn)作用，即間作優(yōu)勢(shì)[35-36]，顯示出較好的增產(chǎn)增收效益。

植物體內(nèi)硝酸鹽含量是衡量蔬菜品質(zhì)的重要指標(biāo)[37]。由表5可以看出，模式1、模式2和模式3在降低生菜葉片硝酸鹽含量方面較模式5表現(xiàn)出了間作優(yōu)勢(shì)，與文獻(xiàn)[5-6]表明的間作有降低蔬菜中硝酸鹽含量的趨勢(shì)相符。其中，模式2和模式3均與模式5差異顯著，從降低生菜葉片硝酸鹽含量方面考慮，是較優(yōu)的間作模式。

表5 不同間作模式對(duì)生菜生長(zhǎng)和品質(zhì)的影響

注：不同小寫字母表示在P<0.05水平差異顯著。

綜合考慮生菜生長(zhǎng)指標(biāo)和葉片硝酸鹽含量可知，模式2是對(duì)于氣霧栽培生菜生長(zhǎng)和降低葉片硝酸鹽含量均有較好影響的模式。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，建議選擇模式2(生菜與櫻桃蘿卜間作)進(jìn)行栽培。

4 結(jié)論

(1)采用生態(tài)位適宜度模型和TOPSIS模型，從間作蔬菜氣霧栽培箱內(nèi)環(huán)境資源因子角度，對(duì)生菜4種間作模式進(jìn)行優(yōu)選，結(jié)果表明模式2即生菜與櫻桃蘿卜間作為最優(yōu)間作模式。生態(tài)位適宜度模型和TOPSIS模型對(duì)間作模式進(jìn)行優(yōu)選的結(jié)果與實(shí)際栽培效果一致，可用于生菜不同間作模式的優(yōu)選。

(2)通過限制因子分析確定限制模式2中作物生產(chǎn)潛力發(fā)揮的主要因子為營(yíng)養(yǎng)液中鉀元素含量，這為以模式2方式進(jìn)行無土栽培后期需要注意營(yíng)養(yǎng)液中鉀元素的補(bǔ)充提供了一定的理論依據(jù)。

(3)小白菜和櫻桃蘿卜與生菜間作是適宜的間作模式，其中櫻桃蘿卜作為根菜類蔬菜與葉菜類生菜間作具有更加良好的效果。

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Evaluation of Intercropping Pattern Based on Niche-fitness Model and TOPSIS Model

WANG Linlin1,2YU Haiye1,2ZHANG Lei1,2TIAN Dongxu1,2ZHANG Yuqing1,2ZHAO Guogang1,2

(1.CollegeofBiologicalandAgriculturalEngineering,JilinUniversity,Changchun130022,China2.KeyLaboratoryofBionicEngineering,MinistryofEducation,JilinUniversity,Changchun130022,China)

Based on niche-fitness model, the suitability to habitat conditions of crops under four patterns was evaluated in order to reveal the optimal intercropping pattern of lettuce. And the four patterns were intercropping of lettuce with Chinese cabbage, radish, pea seedling and coriander, respectively. The niche-fitness values of intercropping patterns of lettuce with Chinese cabbage, radish and pea seedling were higher and closer, which showed that the habitat conditions of the three patterns can meet the needs of crops and the habitat conditions were more suitable for their growth. Then TOPSIS model was used to optimize the evaluation results. The relative approaching degrees of the three intercropping patterns with the ideal scheme were 0.557, 0.800 and 0.265, respectively. It was showed that the intercropping pattern of lettuce with radish was relatively close to the ideal scheme, which meant that the intercropping pattern of lettuce with radish was the best pattern among the four intercropping patterns. Considering the actual physiological indexes, it can be drawn that the intercropping pattern of lettuce with radish not only had better effect on the growth of aerosol cultured lettuce, but also had better effect on reducing the nitrate content in lettuce leaves. The combination of niche-fitness model and TOPSIS model had a certain practical significance and it can be used for the optimal selection of different intercropping patterns of lettuce. Limiting factor model was used to analyze, and the results showed that the limiting factor of the intercropping pattern of lettuce with radish was the content of potassium in nutrient solution. The results provided reference for the quantitative analysis of optimization of intercropping patterns.

intercropping pattern; aeroponics; nitrate; niche-fitness model; TOPSIS model; limiting factor model

10.6041/j.issn.1000-1298.2017.04.038

2016-12-21

2017-02-07

國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)項(xiàng)目(2013AA103005-04)

王琳琳(1989—)，女，博士生，主要從事農(nóng)業(yè)設(shè)施調(diào)控與節(jié)能技術(shù)研究，E-mail： linlinw14@mails.jlu.edu.cn

張蕾(1979—)，女，副教授，主要從事農(nóng)業(yè)生物環(huán)境測(cè)控與生態(tài)農(nóng)業(yè)研究，E-mail： z_lei@jlu.edu.cn

S314； S317

A

1000-1298(2017)04-0291-07