基于熵權法和TOPSIS法優化馬鈴薯鉀肥種類和滴灌量組合

孫 鑫，張富倉*，楊 玲，張少輝，王海東，強生才,2，郭金金

（1 西北農林科技大學旱區農業水土工程教育部重點實驗室/西北農林科技大學旱區節水農業研究院，陜西楊凌 712100；2 山西農業大學城鄉建設學院，山西太谷 030800）

馬鈴薯是世界第四大糧食作物，其對提高人們生活水平和保證糧食安全具有重要作用。中國馬鈴薯種植面積和總產量居世界第一位，但與發達國家相比，在單產和品質方面仍有很大的進步空間[1]。陜北地區具有適合馬鈴薯生長的土質、氣溫和光熱條件，是中國馬鈴薯主產區之一，在中國馬鈴薯生產格局中占有舉足輕重的地位[2]。而陜北地區水資源短缺，存在灌溉與施肥技術落后、地面灌溉、肥料資源浪費等問題，嚴重制約陜北馬鈴薯的發展[3–4]。因此，如何在充分利用水資源的條件下同步提高馬鈴薯的產量和品質，是陜北馬鈴薯發展的關鍵。

馬鈴薯是喜鉀作物，鉀肥可以明顯促進馬鈴薯生長，提高產量和水分利用效率，改善品質，增強銷售競爭能力[5–6]。大多以往研究僅側重最佳供鉀水平[7–10]，對不同鉀肥種類的效果重視不夠，不同鉀肥的研究結果也存在爭議[11–15]。有研究表明作物施用硫酸鉀可有效提高作物的產量和品質，獲得高收益[11–12]。也有研究表明氯化鉀的增產和提高淀粉含量的效果優于硫酸鉀[13–14]。硝酸鉀肥料同時含有氮和鉀，水溶性強，易于植物吸收，施用之后無殘留，在糧食、果蔬和煙草等各類作物施用均取得了良好的增產提質效果[15–19]，但在馬鈴薯上較少施用。滴灌施肥可以根據土壤的水分養分狀況以及作物水肥需求規律，適時、適量對作物進行灌溉施肥，可以滿足作物生育期對水肥的需求，提高作物根區水肥分布的均勻度，顯著提高作物產量和水肥利用效率[20–22]。馬鈴薯是對水分非常敏感的作物，前人就滴灌施肥技術在馬鈴薯作物進行了大量研究，主要集中在水氮耦合、灌溉頻率和施肥比例等方面。張富倉等[23]通過3個灌水水平和3個施肥水平的交互作用，確定了陜北馬鈴薯適宜的水肥用量。焦婉如等[4]從產量和節水的角度確定了滴灌施肥條件下適宜的肥料分配比例。

目前，陜北地區馬鈴薯施鉀不足的農戶高達96.9%[24]，影響了該地區馬鈴薯的產量。滴灌施肥是目前推廣的節水節肥的農業技術措施。我們研究了滴灌施肥條件下，有利于馬鈴薯生長、產量、品質、水肥利用效率和經濟效益的鉀肥種類與滴灌量組合，并運用熵權法–理想點法(TOPSIS)對馬鈴薯經濟效益、品質、農學效益的綜合效益進行評價分析，以期獲得沙土馬鈴薯生產最佳水鉀管理模式，為陜北榆林馬鈴薯的優質、高產、高效施肥提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2020年5—10月份在陜西省榆林市“西北農林科技大學馬鈴薯試驗示范站”進行(東經109°43′，北緯 38°23′，海拔 1050 m)。試驗站屬于干旱半干旱大陸性季風氣候。年均氣溫8.6℃，多年平均降水量371 mm，主要集中在6—9月，年蒸發量1900 mm左右，年日照時數2900 h，年總輻射是606.7×107J/m2，無霜期 167 天。試驗地土壤 0—40 cm土層為砂壤土，40—100 cm土層為沙土。耕層(0—40 cm)土壤容重為 1.73 g/cm3，銨態氮含量為6.35 mg/kg、硝態氮 11.45 mg/kg、速效磷 4.43 mg/kg、速效鉀107 mg/kg、pH為8.1、土壤有機質含量為4.31 g/kg。2020年馬鈴薯生育期的降水量為234.90 mm。

1.2 試驗設計

試驗以當地主栽品種‘青薯9號’為材料，在大田滴灌施肥條件下，控制相同的施鉀量，設置3個灌水水平分別為 198.4 mm (60% ETc，ETc為作物需水量，W1)、246.2 mm (80% ETc，W2)、294 mm(100% ETc，W3)和 4個鉀肥種類分別為 K0 (不施鉀肥)、KCl、K2SO4、KNO3，共12個處理，各處理重復3次。供試肥料為尿素(含N 46.0%)、磷酸二銨(含 N 18%，含 P2O546%)、硫酸鉀 (含 K2O 50%，含S 16%)、氯化鉀 (含 K2O 60%)和硝酸鉀 (含 K2O 46%，含N 13.5%)。根據前期水鉀耦合試驗確定施肥量為 N 200 kg/hm2、P2O580 kg/hm2、K2O 270 kg/hm2(硝酸鉀中的氮肥折算到總的施氮量)。灌水量通過FAO56-彭曼公式及馬鈴薯不同生育期作物系數計算得到。

作物蒸發蒸騰量(ET0)計算公式[25]：

每個處理設置3個重復，共計36個小區。小區長 12 m，寬 3.6 m，小區面積為 43.2 m2。馬鈴薯于2020年5月8日播種，9月26日收獲。采用機械起壟、人工種植的方式，行距0.9 m，株距約25 cm，播種深度8—10 cm，出苗后用機械進行覆土，覆土后壟高40 cm。大田馬鈴薯的灌溉采用壟上滴灌方式，在每行壟上布設一條16 mm的薄壁迷宮式滴灌帶，滴頭流量為2 L/h，間距為30 cm。用水表嚴格控制每個小區的灌水量，灌溉施肥采用1/4-1/2-1/4模式，即前1/4水量灌清水，中間1/2打開施肥罐施肥，后1/4再灌清水沖洗。滴灌施肥采用容量壓差式施肥方式，灌水前一天將肥料溶解在15 L的小型施肥灌中，在灌水中期肥料隨水滴施。除出苗水外，每8天進行一次灌水施肥，當灌溉時發生降雨，則推遲灌水，并從灌溉水量中減去此灌水周期內有效降水量。如果有效降水量大于灌溉量，則只灌水20 mm進行施肥。試驗共進行12次灌水，8次施肥，苗期和塊莖形成期肥料施用量為全生育期的20%，塊莖膨大期55%，淀粉積累期25%[4]，整個生育季的灌溉和施肥過程如圖1所示。

圖1 馬鈴薯生育期灌水和施肥管理Fig. 1 Management of irrigation and fertilizer application during the potato growing season

1.3 測定指標與方法

1.3.1 葉面積指數(LAI)測定馬鈴薯播種后50、70、90、110、125和140 天，在每個小區選取具有代表性的3株植株，用打孔法測定單株葉面積[27]，并計算葉面積指數[28]：

葉面積指數=單株葉面積×單位土地面積植株數/單位土地面積

1.3.2 成熟期干物質量的測定在馬鈴薯成熟期，每個小區挖取3株具有代表性的馬鈴薯植株，用剪刀將根、莖、葉、塊莖分離，清水洗凈用濾紙吸干表面水分，分別裝入檔案袋中，放入烘箱在105℃下殺青30 min，調至75℃烘干至恒重，使用電子天平測定各部分重量。

1.3.3 產量及其構成的測定馬鈴薯成熟后，每個小區隨機挖取具有代表性的6株馬鈴薯，統計單株馬鈴薯每個塊莖的重量、塊莖數量和分級，記錄單株塊莖重、商品薯重(單個塊莖大于75 g)和大塊莖重(單個塊莖大于150 g)。最后隨機選擇2壟馬鈴薯，平行挖取2 m距離，測定面積為3.6 m2，每個小區重復3次，測定馬鈴薯單位面積產量。

1.3.4 水分利用效率(WUE)和肥料偏生產力(PFP)的計算[29–30]:

式中，Y為馬鈴薯產量(kg/hm2)；T為馬鈴薯全生育期投入N、P2O5和K2O的總量(kg/hm2)；ET為馬鈴薯生育期的耗水量(mm)，用水量平衡法計算[31]：

式中，P為降雨量(mm)；U為地下水補給量(mm)；I為灌水量(mm)；R為徑流量(mm)；D為深層滲漏量(mm)，為試驗初期和末期土壤水分變化量(mm)。由于試驗區地下水埋藏較深，地勢平坦，且滴灌濕潤深度較淺，U、D和R均忽略不計。故上式簡化為：

1.3.5 品質測定取各小區成熟期馬鈴薯塊莖，測定馬鈴薯淀粉和還原性糖含量，用碘比色法測定淀粉含量，3,5-二硝基水楊酸比色法測定還原性糖含量[32]。

1.3.6 基于熵權法和TOPSIS的多目標評價熵權法是根據各指標的變化程度，利用信息熵計算各指標的熵權，再通過熵權對各指標的權重進行修正，從而得到更客觀的指標權重[33]。TOPSIS (order preference by similarity to ideal solution)技術是一種根據評價對象與理想目標的接近程度進行排序的方法，用來評價現有對象的相對優勢和劣勢[34]。

1) 建立綜合性能評價指標體系

以小區試驗12個處理(n)為可行性方案，以單位面積產量(X1)、商品薯(X2)淀粉含量(X3)、還原性糖含量的倒數 (X4)、WUE (X5)、PFP (X6)和凈收益(X7) 7個指標為目標變量構建原始矩陣 R=[rij]n×m。

2) 應用熵權法確定各指標權重值

熵權法是利用信息熵，根據各指標的變化程度計算各指標的熵權，然后通過熵權對各指標的權重進行修正，從而得到更客觀的指標權重。對原矩陣R=[rij]n×m進行無量綱處理，得到矩陣Y，然后確定各指標的熵權Wj。

式中：pij是第i個評估對象在第j個指標下的比重；Ej是第j個指標的熵值。

3) 理想點法(TOPSIS)效益評價及水鉀供應模式篩選

理想點法(TOPSIS)的基本思想是通過定義決策問題的理想解與負理想解，然后在可行方案集中找到一個方案，使其既距理想解的距離最近又離負理想解的距離最遠，然后對可行方案進行篩選。首先對原始矩陣R=[rij]n×m，進行歸一化處理，得到矩陣B=[bij]n×m，再乘以熵權，得到加權矩陣Z，然后計算各目標值與理想點之間的歐氏距離Si*和Si–，以及各目標的相對貼近度Ci*，再根據方案的相對貼近度對方案進行排序，形成決策依據。

1.4 數據處理

采用 Microsoft Excel 2019進行數據整理，采用SPSS 23.0統計分析軟件進行方差分析，Duncan新復極差法分析顯著性。圖形通過Origin 9.0軟件繪制。

2 結果與分析

2.1 鉀肥種類和滴灌量對葉面積指數的影響

圖2所示，隨生育期的推進，馬鈴薯生育期葉面積指數(LAI)呈現先增加后減小的趨勢，各處理在播種后110 天(淀粉積累期)達到最大值。馬鈴薯播種90天以后，灌溉量和鉀肥種類對馬鈴薯的LAI影響極其顯著(P<0.01)，交互作用對LAI無明顯影響(P>0.05)。整體來看，同一鉀肥處理下，LAI隨灌水量的增加而增大，W2、W3水平的LAI在播種70天后增長速度高于W1水平，說明較高的水分提高了肥料的有效性；在相同灌水量下，施鉀顯著增大LAI，W1和W2水平時，KCl處理的LAI低于K2SO4和KNO3處理，W3水平時，3種鉀肥處理的LAI無明顯差異。馬鈴薯LAI在播種110 天后開始下降，這已是在生育后期，營養物質主要被轉移至塊莖，葉片變黃而凋萎。

圖2 不同鉀肥種類和滴灌量組合下馬鈴薯生育期葉面積指數Fig. 2 Leaf area index of potato under different combination of potassium fertilizer type and drip irrigation amount

2.2 鉀肥種類和滴灌量對成熟期干物質累積的影響

圖3顯示，灌水量和鉀肥種類對成熟期干物質累積影響極其顯著(P<0.01)，而交互作用對成熟期干物質累積無明顯影響(P>0.05)。各器官干物質累積表現為塊莖>莖>葉>根，W3+KNO3處理干物質累積量顯著高于其他處理，為23389 kg/hm2，高于其他處理4.4%～34.3%。相同鉀肥處理下，成熟期干物質累積隨灌水量的增大而增大，施用硝酸鉀時，W3灌溉水平比W1、W2水平分別高16.5%、5.6%。相同灌水量下，施鉀處理的干物質累積顯著高于不施鉀處理11.6%，W1水平時，K2SO4、KNO3處理分別顯著高于KCl處理4.8%、6.2%，增大灌水量，KCl和K2SO4的干物質累積量無明顯差異，而KNO3處理顯著高于KCl和K2SO4處理。

圖3 不同鉀肥種類和滴灌量下馬鈴薯干物質累積量Fig. 3 Dry matter accumulation of potatoes under different combination of potassium fertilizer type and drip irrigation amount

2.3 鉀肥種類和滴灌量對馬鈴薯產量及其構成的影響

表1表明，滴灌量和鉀肥種類對馬鈴薯單位面積產量、單株塊莖重、商品薯重、大塊莖重的影響均達到極顯著水平(P<0.01)，灌水和鉀肥種類互作對產量和單株塊莖重影響極顯著(P<0.01)，對商品薯重和大塊莖重影響顯著(P<0.05)。W3+KNO3處理下產量、塊莖重、商品薯重和大塊莖重均顯著高于其他處理，其中產量顯著高于其他處理9.2%～55.0%。相同鉀肥處理時，馬鈴薯塊莖重隨灌水量的增加而增加，W3水平的產量、塊莖重、商品薯重、大塊莖重分別比W1和W2灌水水平平均高19.8%、31.9%、47.7%、51.1%和8.1%、11.9%、15.1%、20.1%。在W1灌水水平時，KNO3和K2SO4處理塊莖質量顯著高于KCl處理和K0處理，增大灌水量，KNO3處理產量和商品薯重均高于KCl和K2SO4處理，而KCl和K2SO4處理無明顯差異，在W2和W3灌水水平，KCl處理的大塊莖分別比K2SO4高6.0%和6.6%，說明在適宜的水分條件下，KCl較K2SO4更有利于塊莖的膨大。

表1 不同鉀肥種類和滴灌量組合下馬鈴薯產量及其構成Table 1 Potato yield and its components under different combination of potassium fertilizer type and drip irrigation amount

2.4 鉀肥種類和滴灌量對WUE和PFP的影響

圖4顯示，鉀肥種類、灌水及其交互作用對馬鈴薯WUE和PFP的影響均達到極顯著水平(P<0.01)。W1+KNO3處理WUE高于其他處理2.2%～21.6%，為12.24 kg/m3；W3K0處理的PFP最大，為7.06kg/kg。相同鉀肥處理時，WUE隨灌水量增加而降低，W1水平的WUE比W2、W3分別高4.9%、8.8%，而PFP隨灌水量增加而增加。灌水量相同時，施用鉀肥顯著增加了WUE，卻降低了PFP，就鉀肥處理而言，硝酸鉀處理的WUE和PFP高于硫酸鉀和氯化鉀處理。

圖4 不同鉀肥種類和滴灌量組合下馬鈴薯的水分利用效率(WUE)和肥料偏生產力(PFP)Fig. 4 WUE and PFP of potato under different combination of potassium fertilizer type and drip irrigation amount

2.5 鉀肥種類和滴灌量對馬鈴薯品質的影響

圖5所示，灌水量和鉀肥種類對淀粉和還原糖含量影響達到極顯著水平(P<0.01)，交互作用對淀粉和還原糖含量無顯著影響(P>0.05)。W3+K2SO4處理淀粉含量最高，占塊莖比重的17.86%，還原糖含量最低，占塊莖含量的0.30%，比其余處理低1.8%～30.9%。相同鉀肥處理時，塊莖淀粉含量隨灌水量的增加顯著增加，W3水平比W1、W2水平分別高3.8%、1.6%；還原糖含量隨灌水量的增加而降低。W1水平時，KCl處理的淀粉含量顯著低于K2SO4和KNO3處理，灌水量增加到W2和W3水平時，3種鉀肥處理間無顯著差異，變化趨勢為 K2SO4>KCl>KNO3；W1和W2水平時，KCl處理的還原糖含量顯著高于K2SO4和KNO3處理，灌水量增加到W3水平時，3種鉀肥處理間無顯著差異，變化趨勢為K2SO4< KNO3

圖5 不同鉀肥種類和滴灌量下馬鈴薯的品質Fig. 5 Tuber quality of potato under different combination of potassium fertilizer type and drip irrigation amount

2.6 鉀肥種類和滴灌量對馬鈴薯經濟效益的影響

鉀肥種類和滴灌量對馬鈴薯經濟效益的影響見表2。W3+KNO3的總投入、凈收益均達到最大值，分別為16904、44860元/hm2；W1K0處理總投入、總收益和凈收益均低于其他處理。產投比在W3+KCl處理達到最大值，為3.66，W1K0產投比最小，為2.84，顯著低于其他處理。在相同鉀肥處理時，凈收益和產投比均隨灌水量的增加而增加，W3處理平均凈收益比W1、W2分別高33.9%、15.8%。同一水分處理時，施鉀顯著提高凈收益，W3水平時，KNO3處理的凈收益分別顯著高于KCl和K2SO4處理9.2%和16.0%。

表2 不同鉀肥和滴灌量組合下馬鈴薯的經濟效益Table 2 Economic benefits of potato under different potassium fertilizers and drip irrigation amount

2.7 基于熵權法和TOPSIS的水鉀管理優化

作物高產和經濟效益是農民追求的目標，品質是顧客的需求，提高WUE是干旱農業水資源高效利用的核心。馬鈴薯的還原糖含量與貯藏時間密切相關，馬鈴薯還原糖含量越低越容易存儲。由于試驗施肥量相同，不考慮PFP。故本研究以小區試驗12個處理為可行方案，以單位面積產量(X1)、商品薯(X2)淀粉含量(X3)、還原性糖含量的倒數(X4)、WUE (X5)和凈收益(X6) 6個指標構建原始矩陣，進行歸一化處理，通過熵權法得到各個指標的權重，最后通過TOPSIS計算得到各處理優劣順序為W3+KNO3>W3+KCl>W2+KNO3>W3+K2SO4>W2+K2SO4>W3K0>W2+KCl>W1+KNO3>W1+K2SO4>W1+KCl>W2K0>W1K0 (表3)，當灌水量為W3水平，施用硝酸鉀時各目標最佳。

表3 各目標值與理想點之間的歐氏距離 Si＊和 Si–以及相對距離 Ci＊Table 3 The euclidean distances Si＊ and Si? between each target value and the ideal point and the relative closeness Ci＊ of each target

3 討論

葉面積直接影響植物光合產物的合成與積累，進而影響作物干物質的積累和產量[4]。生育期內任何時期的水分脅迫都會明顯減少馬鈴薯的群體葉面積和產量，且隨著脅迫時間的延長影響效應加重[35]。本試驗不同灌水量對馬鈴薯葉面積指數、干物質累積、產量有顯著影響(P<0.01)，各指標均隨灌水量的增加而增加，說明充足的灌水有助于植株生長，這與前人研究[23]一致。施用鉀肥能夠促進莖葉的生長，適當推遲生長中心和營養中心轉移，顯著提高塊莖的膨大速率而達到增產[5–6]。研究表明，不同鉀肥對作物產量均有一定的增加作用，而不同試驗條件下鉀肥增產效果不盡相同[11–15]。有研究表明施用硫酸鉀作物增產效果優于氯化鉀[11–12]和硝酸鉀[36]。也有研究表明，氯化鉀在一定范圍內可以替代硫酸鉀，更有利于鉀素的吸收[37–38]，但是硝酸鉀增產效果最好[24]。施用鉀肥促進了馬鈴薯植株生長，增加成熟期干物質累積和產量。本研究表明，不同鉀肥在不同灌水條件下有所差異，在W1水平時，氯化鉀處理的干物質累積和產量顯著低于硫酸鉀和硝酸鉀處理(P<0.05)，隨著灌水量的增大，氯化鉀處理和硫酸鉀無明顯差異。這可能是由于低水量時根區氯化鉀濃度過高，根區保護酶系統防御功能減弱，進而影響作物根系的生長發育[38]。本試驗W3+KNO3處理的成熟期干物質累積和產量顯著高于其他處理，成熟期干物質累積和產量分別高于其他處理4.4%～34.3%和9.2%～55.0%。這說明高水與硝酸鉀組合水鉀的耦合效應更好，通過促進作物生長增大了薯塊，硝酸鉀處理顯著優于其他兩種鉀肥，一方面可能是本試驗土質為沙土，保水保肥性較差，滴灌施肥周期為8天的土壤濕潤深度0—40 cm與馬鈴薯根系集中層吻合，分次施肥滿足作物不同生育期對水肥的需要[34]。另一方面硝酸鉀中的硝酸根能夠為作物提供易被植物吸收的硝態氮，作為信號因子的硝酸根能夠促進細胞分裂素的產生，進而促進細胞膨大和碳水化合物的積累[39]。此外，硝酸鉀處理土壤中同時存在尿素和硝態氮兩種氮素形態，可能更有利于作物生長[40]。

品質是決定馬鈴薯經濟效益的直接因素。植物需要鉀來進行糖的轉運和淀粉的合成，而馬鈴薯塊莖富含淀粉，對鉀有較高的需求。適量的鉀肥可降低還原糖含量[41]，增加馬鈴薯蛋白質、維生素C和淀粉含量[5–6]。本試驗在相同鉀肥處理下，馬鈴薯的淀粉含量隨灌水量增大而增加，還原糖隨灌水量增大而減小，說明充足的灌水更適宜提高馬鈴薯品質，與王英等[42]研究結果一致，這可能是因為沙土保水能力較差。不同鉀肥均可以改善馬鈴薯品質，其改善效果略有差異，W3+K2SO4處理的淀粉含量最高，還原糖含量最低，與谷賀賀等[43]研究硫酸鉀對作物品質的改善效果整體上優于氯化鉀一致。但是，與王小英等[24]研究硝酸鉀降低了馬鈴薯淀粉含量不同，可能是水分設置和馬鈴薯品種不同造成。因此，不同鉀肥對馬鈴薯品質的作用機制有待進一步研究。

提高水肥利用效率是半干旱區水資源短缺情況下作物增產的主要研究方向。水分影響土壤養分的有效性，土壤養分則通過作物的生長發育影響土壤水分的吸收、利用。合理的水肥調控可以達到以肥調水，以水促肥的目的，進而提高水肥利用效率[20–22]。本試驗與前人研究[23]一致，灌溉和施肥對WUE有交互作用，灌水降低了WUE。PFP隨灌水量的增加而增加，這表明鉀可以通過滲透調節和氣孔調節來提高對水分的吸收利用[38]，較多的土壤水分利于肥料作用的發揮。就鉀肥作用而言，不施鉀處理的PFP顯著高于施鉀處理，3種鉀肥較不施鉀處理均顯著降低了PFP，硝酸鉀處理的PFP總體高于硫酸鉀和氯化鉀處理，這是硝酸鉀處理產量較高的原因。

單一處理往往難以兼顧高產優質的多種目標，TOPSIS方法已廣泛應用于各領域進行多目標優化[44–45]。而在TOPSIS計算過程中，重要的是確定各指標的權重。Wang等[34]和Rasool等[45]設置各指標權重相等。熵權法是一種典型的基于多樣性的加權方法，根據方案之間數據屬性的多樣性計算權值屬性，采用熵權法可以構造權重矩陣，確定各指標的權重。本研究將熵權法與理想點法相結合，對馬鈴薯經濟效益、品質、WUE以及PFP進行了綜合評價分析，得出 W3+KNO3(100% ETc，硝酸鉀)為陜北馬鈴薯高產優質的最佳水鉀滴灌施肥模式，本研究結果可為陜北馬鈴薯水肥管理研究提供科學依據。

4 結論

不同水鉀組合對滴灌條件下馬鈴薯生長、產量和經濟效益等有顯著影響。在同一鉀肥處理下，馬鈴薯成熟期干物質累積、產量、商品薯、淀粉含量、PFP和經濟效益均隨灌水量增加而顯著增加，還原糖和WUE隨灌水增加而減小。在低水量時，氯化鉀處理的產量顯著低于硫酸鉀和硝酸鉀處理；增加灌水量，硫酸鉀和氯化鉀產量無顯著差異，硝酸鉀處理的馬鈴薯產量及其構成要素高于氯化鉀和硫酸鉀處理，其通過促進馬鈴薯塊莖膨大來增加產量。綜合考慮馬鈴薯生長、產量、經濟效益、水肥利用率和品質等因素，本研究基于熵權法和TOPSIS分析得出各處理優劣順序為：W3+KNO3>W3+KCl>W2+KNO3>W3+K2SO4>W2+K2SO4>W3K0>W2+KCl>W1+KNO3>W1+K2SO4>W1+KCl>W2K0>W1K0，即W3+KNO3處理(施用硝酸鉀，灌水量為100% ETc)可在較高的經濟投入下，獲得高產優質的馬鈴薯，且水肥利用效率較高。