基于产量品质及水肥利用效率的三七水肥耦合方案优选

刘艳伟，周 潇，韩焕豪，杨启良，刘小刚

基于产量品质及水肥利用效率的三七水肥耦合方案优选

刘艳伟，周 潇，韩焕豪，杨启良※，刘小刚

（昆明理工大学现代农业工程学院，昆明 650500）

为了实现三七增产、提质和绿色生产，探究适宜的水肥耦合方案，以2年生三七为研究对象进行大田试验，设置3种灌水水平，分别为W1（0.5FC，FC为田间持水量）、W2（0.7FC）、W3（0.9FC）；4种施肥水平，全年施肥总量为1 440 kg/hm2，根据各个生育期设置不同的施肥比例，划分为F1（苗期∶花期∶果期∶根增重期比例为25%∶25%∶25%∶25%）、F2（25%∶30%∶25%∶20%）、F3（30%∶30%∶25%∶15%）和F4（40%∶20%∶30%∶10%），共12种处理，分析水肥及其耦合效应，对三七产量、品质、水分利用效率（Water Use Efficiency，WUE）和肥料偏生产力（Partial Factor Productivity of fertilizer，PFP）的影响，应用优劣解距离法对三七皂苷含量进行综合品质评价，并运用综合评分法对各处理进行基于产量、品质、水肥利用效率的综合评价，探究三七生长与生产管理的综合最优处理。结果表明：水肥耦合对发病率影响最大，灌水对WUE影响最大，生育期不同比例施肥对产量和PFP影响最大；5种皂苷中，W2F4处理的三七皂苷R1、人参皂苷Rg1、人参皂苷Re和人参皂苷Rd的积累量都显著（＜0.05）高于其他处理，W2F4处理的三七皂苷R1含量最高，W1F4处理的人参皂苷Rb1含量最高；通过综合评分法求得最优处理为W2F4处理，发病率为12.97%、产量为2 976.42 kg/hm2、WUE为1.65 kg/m3、PFP为1.09 kg/kg；TOPSIS品质分析W2F4处理得分最高，为0.815。该研究结果可为三七合理水肥管理提供科学依据。

灌水；施肥；产量；水肥耦合；水分利用效率；肥料偏生产力；三七

0 引 言

三七（）是一种名贵中药材，主要活性成分为皂苷，对心脑血管系统[1]、免疫系统[2]、神经系统等具有一定的药理作用[3]。在其传统种植过程中，常常过量灌溉和施肥，导致水肥资源浪费，三七病害高发，品质和产量下降，甚至造成环境污染，限制三七种植产业可持续发展。因此，进行合理的水肥调控对三七绿色生产意义重大，具有极高的经济价值和环保效益。

适宜的土壤水分和施肥对三七的生长发育、皂苷形成以及发病率的减少至关重要。研究表明，较低的土壤水分可以促进三七根系生长并降低发病率[4]，适宜的水分能够维持叶片细胞膨压，促进光合作用和干物质积累[5]。Liao等[6]研究发现，水分胁迫通过提高皂苷合成途径关键基因的表达使三七皂苷含量增加，但不同皂苷含量对土壤水分的响应不同[4]。适度的氮素亏缺条件下三七产生更多维持自身生存的皂苷类防御物质[7]，适宜的钾肥供应可以提高叶片中的酚类及黄酮类等次生代谢物相关酶的活性，促进次生代谢物的合成[8]。作物在不同生育阶段对养分的吸收有所差异[9-10]，在不同生育期合理分配施肥量能更好地促进其对养分的吸收[11]。合理分期施氮对于促进氮肥的吸收和实现更高的氮回收效率至关重要[12]。钾肥的分期施用能促进光合特性以及代谢酶活性，调控根系的生长，以达到增产提质的效果[13]。在施肥量一定的情况下，调控施肥时间可以显著提高果实的外观品质，提高产量[14]，提高灌溉水利用效率[11]，降低施肥对环境的负面影响[15]。水肥耦合根据作物不同的需水、需肥条件，将灌溉与施肥在时间、数量和方式上合理配合，以水促肥、以肥调水，提高水分和养分的利用效率[16-17]。

三七含有多种活性皂苷成分，其品质评价并不是单一指标，各指标对品质的影响也不尽相同，运用优劣解距离法将多指标转换为一个综合品质指标，提高品质评价的科学性与准确性。该方法已经广泛应用于中药材的品质评价并取得较好的分析成果[18]，对原始数据的利用比较充分，信息损失比较少。产量、品质、水分利用效率和肥料偏生产力之间的差异较大又具有相关性，所以采用综合评分法进行计算，该方法能消除量纲不同所造成的影响，利用客观赋权的变异系数法计算各评价指标所占权重，求得综合得分。在较优施肥量下，探究合理的生育期的施肥量对提高三七产量、品质和水肥利用效率意义重大。本文在已有研究建议的氮磷钾肥施用基础上，根据三七生育期养分吸收规律，选择4种生育期施肥比例与高中低3种土壤水分处理相结合，在遮荫和微喷灌（水肥一体化）施肥条件下，进行大田试验，探究水肥耦合对三七产量、品质、水分利用效率、肥料偏生产力和发病率的影响，结合优劣解距离法对三七品质进行综合评价，并利用综合评分法求得最优处理，探究更优的三七生长与生产管理方式。本研究旨为探究微喷灌体条件下适宜三七的水肥施用模式，为三七增产、提质和绿色化生产提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2018年3月—2019年11月在云南省红河哈尼彝族自治州泸西县昆明理工大学三七控水减排提质增效关键技术研究与示范基地（103°57′E，24°26′N）温室内进行。试验基地平均海拔1 842 m，属北亚热带低纬高原山地季风气候。供试土壤为微酸性红壤土，pH值为6.0，土壤平均容重为1.29 g/cm3，田间持水量43.28%。其中有机质组分为14.33 g/kg，全氮0.98 g/kg，全磷0.87 g/kg，全钾14.79 g/kg，硝态氮约8.35 mg/kg，碱解氮约68.59 mg/kg，铵态氮约19.15 mg/kg，速效磷约11.65 mg/kg，速效钾约316.8 mg/kg。供试植株为购买于泸西县的三七苗，并在2017年底移栽至试验基地。

1.2 试验设计

三七的生育期划分为苗期（3—5月）、花期（6—8月）和果期（9—11月）、根增重期（12—次年2月）。参照前人研究结果[9]，结合当地种植水肥管理经验和研究目的，试验设置4个施肥水平，全年施肥总量设置为1 440 kg/hm2，按照不同比例施加到三七的各个生育期，根据苗期∶花期∶果期∶根增重期的施肥比例，设置为F1（25%∶25%∶25%∶25%）、F2（25%∶30%∶25%∶20%）、F3（30%∶30%∶25%∶15%）和F4（40%∶20%∶30%∶10%）；3个灌水水平，分别为W1（0.5FC，FC为田间持水量）、W2（0.7FC）和W3（0.9FC）。采用完全组合设计，共12个处理。每个处理两垄地，每垄地长15 m，宽2 m，垄高30 cm，垄距30 cm，垄面用5 mm厚度的松针覆盖，垄间道路铺设松针，种植密度约为5×105株/hm2。为了避免各垄土地之间水分互渗，在各处理之间埋设塑料布。具体灌溉设计见表1。

1.3 灌水施肥控制和农艺措施

试验基地为塑料温室，上方采取三层遮阳网进行遮荫处理，透光率为8.3%。试验基地每垄安装一根有控制阀的支管，毛管接有微喷头，灌水量用水表控制。水溶肥选用四川什邡德美实业有限公司的水溶肥料（N∶P2O5∶K2O=1∶1∶1），通过以色列TEFEN公司生产的MixRite2502施肥器控制灌水施肥，实现微喷灌水肥一体化施肥。试验期间保持大棚内通风流畅，发现患病植株将地上部分剪除或清除，若黑斑病伤及根部则对患病植株附近土壤喷洒稀释500倍的25%多菌灵可湿性粉剂液，撒生石灰，防止病情蔓延，其他田间管理措施均保持一致。灌水每周进行一次，肥料随每月第一次灌水施入。每次灌水前先采用烘干法测定土壤含水率，通过计算求得灌水量。

表1 各处理灌溉施肥设计

注：FC为田间持水量。

Note: FC is field water holding capacity.

1.4 测定指标与测定方法

1.4.1 产 量

2019年11月底三七收获期，将三七根系用清水洗净后装入放入烘箱，105 ℃杀青30 min，再调温至55 ℃烘干至恒质量，用精度为0.01 g的天平称量干质量。产量由单株产量及发病率折算。

1.4.2 发病率

每个处理随机选定3个1 m×1 m的小区为发病区，以3个小区内的平均发病率作为该处理的发病率。

1.4.3 品质（根系皂苷含量）

三七最主要的活性成分为皂苷，皂苷的含量与积累量越高，三七药用价值越高。采用日本岛津公司生产的型号LC-20AB液相色谱仪对收获三七的根系进行三七皂苷R1、人参皂苷Rg1、人参皂苷Re、人参皂苷Rb1、人参皂苷Rd含量的测定。文中品质由各皂苷含量进行TOPSIS分析得到。皂苷积累量的计算公式如下：

=·（2）

式中为皂苷积累量，mg/株；为皂苷含量，mg/g；单株根干质量，g/株。

1.4.4 水肥利用效率

水肥利用效率由水分利用效率和肥料偏生产力表示，计算公式[11]如下：

WUE=/（3）

PFP=/（4）

式中WUE为水分利用效率，kg/m3；为总产量，kg/hm2；为种植期间总灌水量，m3/hm2；PFP为肥料偏生产力，kg/kg；为种植期间总施肥量，kg/hm2。

1.5 评价方法

1.5.1 基于TOPSIS法的三七综合品质分析

优劣解距离法（Technique for Order Performance by Similarity to an Ideal Solution, TOPSIS）法充分利用原始数据的信息，精确地反映各评价方案之间的差距。本试验对5种皂苷含量进行TOPSIS分析得出综合品质，计算步骤[19]如下：

1）构建原始评价参数矩阵：设有个评价对象，个评价指标，原始数据可表示为原始矩阵=(X)×n（X为第个处理的第个指标的原始数据）。对指标进行归一化，即

式中=(1, 2, …,)，=(1, 2, …,)。本试验中，=12，=5。

2）得到归一化矩阵=(Z)×n，其各列最大值最小值构成的最优、最劣向量分别记为

+=(max1,max2, …,maxn) （6）

−=(min1,min2, …,minn) （7）

3）第个处理与最优、最劣方案的距离分别为

4）第个处理与最优方案的贴合度C为

1.5.2 基于综合评分法的三七生长综合评分

综合评分法先分别按不同指标的评价标准对各评价指标进行评分，然后采用加权相加，求得总分。本试验基于三七产量、品质、水分利用效率和肥料偏生产力进行综合评分，计算步骤[20]如下：

1）设有个评价对象，个评价指标，X为第个处理的第个指标，本试验中=12，=4，对各指标实测值消除量纲处理得到归一化指标Y。

2）计算指标的平均值与方差

3）计算指标的变异系数Z

4）计算指标权重W

5）计算处理的综合得分C

1.6 数据处理

采用SPSS 25软件进行方差分析（ANOVA）和多重比较（Duncan法，=0.05）；采用Origin2017进行绘图分析；采用Microsoft Excel进行TOPSIS法和综合评分法的计算。

2 结果与分析

2.1 不同施肥和灌水处理对三七发病率和产量的影响

施肥、灌水以及水肥耦合对三七发病率的影响都极显著（<0.01），影响大小依次为水肥耦合、灌水、施肥（表2）。W1和W2处理下，F2处理的发病率显著高于其他处理；W3处理下，F1、F2和F4处理的发病率显著高于F3处理（<0.05）。同一施肥水平下，W2处理的发病率显著低于W1和W3处理。在所有处理中，W2F3和W2F4处理发病率较低，分别为10.44%和12.97%，但二者间差异不显著。

表2 水肥耦合对三七产量、发病率和水肥利用效率的影响

注：不同小写字母表示不同处理间在=0.05水平差异显著，*表示显著性差异（＜0.05），**表示极显著差异（＜0.01）。WUE为水分利用效率，PFP为肥料偏生产力，W表示水，F表示肥。下同。

Note: Different lowercase letters indicate significant differences between different treatments (=0.05), * indicates a significant difference (<0.05), ** indicates a very significant difference (<0.01). WUE is water use efficiency, PFPis partial factor productivity of fertilizer, W is water and F is fertilizer. The same below.

施肥和水肥耦合对三七产量的影响极显著，灌水对产量影响不显著，施肥对产量的影响大于水肥耦合。W2F4与W2F3处理的产量较高，分别为2 976.42和2 718.31 kg/hm2，但二者间差异不显著，相比其他处理，产量增长了9.5%～90.4%。W1和W2处理下，F3和F4的产量大于F1和F2，F3与F4处理之间、F2与F1处理之间差异不显著；W3处理下，各施肥处理的产量差异不显著。

2.2 不同施肥和灌水处理对三七水肥利用效率的影响

水肥耦合对三七水分利用效率（WUE）影响极显著（<0.01），对肥料偏生产力（PFP）影响显著（<0.05）；灌水处理对WUE影响极显著，对PFP影响显著；施肥处理对PFP影响极显著，对WUE影响不显著。灌水对WUE的影响大于水肥耦合，不同生育期施肥对PFP的影响大于灌水和水肥耦合。W1处理下，W1F2处理的WUE较大，为1.70kg/m3；W2和W3处理下，不同施肥处理间WUE差异不显著；同一施肥处理下，W3处理的WUE显著低于W1和W2处理，W1和W2处理间差异不显著。W2F4处理的PFP较大，为1.09 kg/kg，同一施肥处理下，不同水分处理间PFP大多差异不显著。

2.3 不同施肥和灌水处理对根系皂苷含量与积累量的影响

水肥耦合对三七根系皂苷含量和积累量的影响极显著（<0.01），不同灌水对皂苷含量影响极显著，不同施肥对皂苷积累量影响极显著，对皂苷含量影响显著（<0.05）。W2F4处理下，三七皂苷R1含量为20.41 mg/g，积累量为139.16 mg/株，人参皂苷Rg1积累量为231.45 mg/株，人参皂苷Re积累量为46.23 mg/株，人参皂苷Rd积累量为56.99 mg/株，都显著高于其他处理。W1F4处理的人参皂苷Rb1含量为31.28 mg/g，显著高于其他处理。同一施肥水平下，W2处理的三七皂苷R1含量和人参皂苷Rg1含量显著高于W1和W3处理，W1处理的人参皂苷Rb1含量显著高于W2和W3处理，见表3。

表3 水肥耦合对三七根系皂苷含量与积累量的影响

注：R1 为三七皂苷；Rg1、Re、Rb1、Rd 为不同种类人参皂苷。

Note: R1 is notoginsenoside; Rg1, Re, Rb1, and Rd are different kinds of ginsenosides.

2.4 基于TOPSIS法的三七综合品质评价

不同皂苷含量最大的处理并不相同，需要通过计算得出最优品质处理。将三七皂苷含量实测值进行归一化处理，利用TOPSIS法计算各处理三七的综合品质与最优方案的贴合度C值。C值越大，说明该处理三七的综合品质越好。相同灌水处理下，C值从大到小依次为F4、F3、F1、F2，三七综合品质的优劣依次为F4、F3、F1、F2；相同施肥处理下，随着灌水的变化C值先增大再减小，三七综合品质的优劣依次为W2、W1、W3。W2F4处理的C值最大为0.815，W2F3处理的C值次之为0.747，W3F2处理的C值最低为0，如表４。

表4 基于TOPSIS法的不同水肥处理下三七综合品质评价及排序

注：C为贴合度，＋为理想解、-为逆理想解；D＋为各处理与理想解的距离，D-为各处理与逆理想解的距离。

Note:Cis the fit degree,＋is the ideal solution,-is the inverse ideal solution;D＋is the distance between each treatment and the ideal solution, andD-is the distance between each treatment and the inverse ideal solution.

2.5 水肥调控下三七产量、品质、水肥利用的综合评价

由于分别考虑产量、品质和水肥利用效率的最优水肥用量各不相同，因此需要综合分析。不同水肥处理下，以三七产量、品质、水分利用效率和肥料偏生产力为评价指标，运用综合评分法对各试验处理进行综合评价。第一步，利用客观赋权的变异系数法，计算各评价指标所占权重，品质所占权重最高，达到0.486；其次为水分利用效率权重0.267；产量权重占0.131；肥料偏生产力所占权重最小，为0.115。第二步，为了消除不同量纲之间的影响，将各指标单独进行得分处理，计算出不同隶属度。最后将处理的各指标隶属度与所占权重相乘后求和，计算出综合得分，综合得分越高，说明处理越优。所得结果如表5所示。W2F4处理综合得分最高，为0.988，是所有处理中的最优处理。

表5 基于综合评分法的不同水肥处理下三七综合得分

3 讨 论

三七病害，尤其是根腐病，严重影响三七产量和品质[21]，根腐病的发生与海拔、灌水频率[22]、肥料配比、荫棚透光率、土壤理化性质、土壤微生物[23]等多种因子有关。赵宏光等[4]研究表明，三七根腐病发病率随着土壤水分的增大而增大，本研究结果与此存在差异，随着土壤含水率的增加，三七根腐病的发病率先减小再增高，因为本试验在前者的基础上增加了肥料这一变量，适宜肥料的施用有利于茎粗、叶面积的增长[12,24]，使得光合作用的场所增大，水分的输送更加及时，促进三七的生长，三七耗水量增大。因此可能导致W1处理过度水分亏缺，无法为三七生长提供充足水分，叶片细胞膨压下降[5]，抑制三七的生长，三七抗病性减弱；W3处理根区土壤通气性较差, 抑制了根的呼吸，根系活力降低。已有研究表明，W3造成土壤微生物菌群失衡，更易引起根腐病[25]。

提高产量是实际生产中最直接的追求，根据作物不同生育期的吸肥规律合理分配不同生育期的施肥量，能及时有效地满足植株各生育期对养分的需求[11]。本研究发现，同一水分处理下，F3、F4的产量整体大于F1和F2，可能因为F3和F4处理正好在三七两个吸肥高峰（苗期前期和果期中后期）[9]提供了更充足的养分，也可能因为钾肥在不同生育期分施调节营养器官和收获器官的生长及干物质分配，促进茎叶中的干物质向块茎中转运，增加块茎中干物质的积累量及分配比例，改善作物叶片光合特性，以及改善代谢酶的活性，促进光合产物在块根中的积累，提高光合产物分配到生殖器官的比例和同化效率[13]。同一施肥处理下，W2基本上为产量最高且发病率最低的处理，这是因为过高和过低的水分都会抑制三七的光合作用[5,26]。本研究中，施肥和水肥耦合对三七产量的影响均达极显著水平（＜0.01），且不同生育期施肥的影响大于水肥耦合，灌水处理对产量影响不显著，与前人的研究[27-28]一致。

水分利用效率和肥料偏生产力是决定三七绿色生产的重要指标，只有适宜的灌溉与施肥耦合才能产生协同作用，促进水分和养分的吸收利用[22,29-30]。本研究发现，灌溉和水肥耦合对水分利用效率影响极显著（＜0.01），各生育期施肥比例的差异对水分利用效率影响不显著，与李欢欢等[14]对温室番茄的研究结果相反，可能因为不同作物对水分的敏感性有所差异，也可能因为试验区地理位置不同导致的气候差异，造成大田蒸发量的区别较大，具体原因有待进一步研究。同一施肥处理下，水分过高水分利用效率会降低。WEI等[30]研究发现，适度养分亏缺下的植物，在根部得到足够的养分供应时，单位根的养分吸收通常会增加[30-31]，施肥比例的差异使得三七根系间歇养分亏缺再获得足够的养分补足，因此，不同生育期的施肥比例的差异促进肥料的吸收。而F3和F4处理在根增重期施肥比例较低，苗期施肥比例较高，营养生长期正好与养分亏缺后补足养分时期有重合，养分吸收增大，因此这两种施肥处理的PFP整体更大。

水肥调控对药用植物次生代谢产物的积累息息相关[32]，适宜的水分、适度的氮亏缺[7]、适当的钾肥施用[8]都有利于三七根系中皂苷含量的提升。本研究发现，随着土壤含水率的增大，三七皂苷R1、人参皂苷Rg1、人参皂苷Re和人参皂苷Rd的含量先增大后减小，人参皂苷Rb1的含量逐渐降低，说明不同皂苷含量对土壤水分的敏感度不同，与赵宏光等[4,32]研究一致。在研究皂苷的合成中，灌水对皂苷含量的影响更大，说明皂苷含量对水分更敏感，适宜的土壤水分不仅能提高抗氧化酶活性，还能使皂苷合成途径关键酶的基因表达更稳定[33]，更有利于皂苷的合成；施肥对皂苷积累量的影响更大，是因为根干质量的差异造成，说明单株干质量对皂苷积累量的影响较大。W3处理下，三七皂苷含量最低，可能土壤通气性差导致中药材的根系活力降低[34]，不利于根中皂苷的积累。

水分较充足地区，建议按0.7FC灌溉，采用F4（苗期∶花期∶果期∶根增重期施肥比例为40%∶20%∶30%∶10%）施肥方式。水分较亏缺时，调控施肥能达到不同目的。若追求品质，建议采用F4施肥方式，若综合考虑产量、品质与水肥利用，建议采用F3（苗期∶花期∶果期∶根增重期施肥比例为=30%∶30%∶25%∶15%）施肥方式。

4 结 论

本研究以2年生三七为研究对象，设置3种灌水水平，分别为W1（0.5FC，FC为田间持水量）、W2（0.7FC）、W3（0.9FC）；4种施肥水平，全年施肥总量为1 440 kg/hm2，根据各个生育期设置不同的施肥比例，划分为F1（苗期∶花期∶果期∶根增重期比例为25%∶25%∶25%∶25%）、F2（25%∶30%∶25%∶20%）、F3（30%∶30%∶25%∶15%）和F4（40%∶20%∶30%∶10%），共12种处理，分析水肥及其耦合效应，应用优劣解距离法和综合评分法，探究三七生长与生产管理的综合最优处理。结果表明：

1）水肥耦合对三七发病率、产量、皂苷含量与积累量和水分利用效率的影响都极显著（<0.01）。W2F3处理的发病率较低，仅为10.44%；W2F4处理的产量较高，为2 976.42 kg/hm2、肥料偏生产力较高，为1.09 kg/kg；W1F4处理水分利用效率较高，为1.70 kg/m3。

2）通过综合得分法对各处理评分，W2F4处理得分最高。通过TOPSIS法进行三七品质分析，W2F4处理品质最优。合理的生育期施肥，在不增加肥料投入的条件下，能实现三七增产提质，同时提高三七水肥利用效率，该方法可对三七绿色种植提供参考。

3）W1F4处理的综合得分仅次于W2F4和W2F3，当三七种植区域缺水时，可采用W1F4处理实现水肥利用最大化。

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Coupling scheme optimization ofconsidering yield, quality and water-fertilizer use efficiency

Liu Yanwei, Zhou Xiao, Han Huanhao, Yang Qiliang※, Liu Xiaogang

(,,650500)

Excessive irrigation and fertilization in the traditional planting ofhave often caused the direct waste of water and fertilizer resources, high incidence of diseases, the decline in quality and yield, even environmental pollution. These also limit the sustainable development ofplanting in modern agriculture. In this study, an optimal coupling scheme of water and fertilizer was therefore proposed to realize green production ofusing yield, quality, and use efficiency. Three irrigation levels (low water W1:0.5 of field capacity, medium water W2:0.7 of field capacity, high water W3:0.9 of field capacity) and four fertilization levels (Annual fertilizer application was 1 440 kg/hm2. According to the different fertilization ratios in each breeding period, set as F1 (the ratio of seedling period: flowering period: fruiting period: root weight gaining period is 25%: 25%: 25%: 25%), F2 (25%: 30%: 25%: 20%), F3 (30%: 30%: 25%: 15%) and F4 (40%: 20%: 30%: 10%) were set up with two-year-oldas experiment materials in a field experiment. Each treatment was performed on two field blocks, each of which was about 15 m long and 2 m wide. The surface of the block was covered with 5mm thick pine needles, where the blocks were separated by plastic films buried underground to prevent the cross penetration of water and fertilizer. An analysis was made to clarify the effects of water and fertilizers, and their coupling effects on the yield, quality, and Water Use Efficiency (WUE) and Partial Factor Productivity of Fertilizer (PFP) of. Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution (TOPSIS) was also used to evaluate the comprehensive quality of saponins content. A scoring method was applied to evaluate the comprehensive performance in the growth and management model of each treatment. The results showed that the appropriate increases in the water stress and fertilizer during the seedling and fruit periods were beneficial to improve the yield, the content of notoginseng saponins, but reduce the incidence of disease. Nevertheless, the low-water treatment was not conducive to the yield, whereas, high-water treatment was not conducive to the quality of. More importantly, the greatest impact of irrigation presented on the WUE during the growth period, while the fertilization in different proportions performed the greatest impact on PFP. The effects ofquality were ranked in the order of water and fertilizer coupling, moisture, as well as fertilizer. Additionally, the accumulation of notoginsenoside R1, ginsenoside Rg1, ginsenoside Re and ginsenoside Rd treated with W2F4 were significantly higher than others among the five saponins. Specifically, the content of notoginsenoside R1 treated with W2F4 was the highest, while the content of ginsenoside Rb1 treated with W1F4 was the highest. In comprehensive scoring, the W2F4 treatment presented the highest comprehensive score, where the incidence rate was 12.97 %, the yield was 2 976.42 kg/hm2, WUE was 1.65 kg/m3, and PFP was 1.09 kg/kg. The W2F4 treatment also scored the highest of 0.815 in the TOPSIS quality analysis. Consequently, the optimal mode of coupling between variable fertilization at different growth stages and irrigation was achieved, where the irrigation level of 0.5 FC, the fertilization ratio in the seedling, flowering, fruiting, and root gaining period of 40%: 20%: 30%: 10%. The finding can provide a strong theoretical basis and technical reference for the formulation of irrigation and fertilization system duringplanting.

irrigation; fertilization; yield; water and fertilizer coupling; water use efficiency; partial factor productivity of fertilizer;

刘艳伟，周潇，韩焕豪，等. 基于产量品质及水肥利用效率的三七水肥耦合方案优选[J]. 农业工程学报，2021，37(19)：139-146.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.19.016 http://www.tcsae.org

Liu Yanwei, Zhou Xiao, Han Huanhao, et al.Coupling scheme optimization ofconsidering yield, quality and water-fertilizer use efficiency[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(19): 139-146. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.19.016 http://www.tcsae.org

2021-06-07

2021-09-20

国家自然科学基金（51779113，51979134）；云南省基础研究计划项目（202101AT070125）；云南省高校特色作物高效用水与绿色生产重点实验室（KKPS201923009）

刘艳伟，博士，副教授，研究方向为节水灌溉理论与新技术。Email：1104296611@qq.com

杨启良，博士，教授，博士生导师，研究方向为农业节水与生态环境效应。Email：yangqilianglovena@163.com

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.19.016

S-3; S567.23+6

A

1002-6819(2021)-19-0139-08