NSGA-II-Based Simulation of the Effects of Water-Fertilizer Coupling on Fennel Yield and Quality

LI Yangyang; LI Yinghai; WANG Dequan

doi:10.26974/j.cnki.XBGC.2026.01.001

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NSGA-II-Based Simulation of the Effects of Water-Fertilizer Coupling on Fennel Yield and Quality

更新时间：2026-04-29

- NSGA-II-Based Simulation of the Effects of Water-Fertilizer Coupling on Fennel Yield and Quality
- Journal of Northwest Engineering Technology Vol. 25, Issue 1, Pages: 1-8(2026)
- 作者机构：
  
  1.宁夏大学土木与水利工程学院，宁夏银川 750021
  2.宁夏节水灌溉与水资源调控工程技术研究中心，宁夏银川 750021
  3.旱区现代农业水资源高效利用教育部工程研究中心，宁夏银川 750021
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.26974/j.cnki.XBGC.2026.01.001
  CLC： S275.3
- Received：25 June 2025，
  
  Published：25 March 2026
- 稿件说明：
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李洋洋，李应海，王德全.基于NSGA-Ⅱ模拟水肥耦合对小茴香产量及品质的影响［J］.西北工程技术学报（中英文），2026，25（1）：1-8.

LI Yangyang,LI Yinghai,WANG Dequan.NSGA-II-Based Simulation of the Effects of Water-Fertilizer Coupling on Fennel Yield and Quality[J].Journal of Northwest Engineering Technology,2026,25(01):1-8.
李洋洋，李应海，王德全.基于NSGA-Ⅱ模拟水肥耦合对小茴香产量及品质的影响［J］.西北工程技术学报（中英文），2026，25（1）：1-8. DOI： 10.26974/j.cnki.XBGC.2026.01.001.

LI Yangyang,LI Yinghai,WANG Dequan.NSGA-II-Based Simulation of the Effects of Water-Fertilizer Coupling on Fennel Yield and Quality[J].Journal of Northwest Engineering Technology,2026,25(01):1-8. DOI： 10.26974/j.cnki.XBGC.2026.01.001.

摘要

针对目前宁夏干旱地区小茴香作物面临的水肥利用效率低及缺乏明确的高效水肥制度问题，以宁夏中卫市海原县种植的小茴香（

Foeniculum vulgare

）为研究对象，研究水肥耦合条件对小茴香的生理指标、果实品质、产量的影响。设置3组灌溉水平（1 800，3 000，4 200 m³/hm

）和3组施肥水平（270，450，630 kg/hm

）双因素三水平试验，共9组处理，建立小茴香果实精油质量分数、公顷产量、水分利用率及肥料偏生产力与灌水量和施肥量的二元二次回归方程，并运用第二代遗传算法（NSGA-Ⅱ）对模型进行优化求解，旨在确定最优水肥制度。结果表明，灌水量与施肥量及其耦合效应对小茴香各生长指标均具有显著影响；小茴香的果实品质、公顷产量、水分利用效率及肥料偏生产力随灌水量和施肥量的增加均表现出先升高后降低的单峰变化趋势，证实存在最佳水肥配比区间；最优灌溉与施肥处理为灌溉水平为4 200 m³/hm

，施肥水平为450 kg/hm

；通过NSGA-Ⅱ模拟出的最优水肥制度为灌水

量和施肥量分别为3 693.6 m³/hm

和536.19 kg/hm

。

Abstract

Addressing the low water and fertilizer use efficiency and the lack of well-defined， high- efficiency management regimes for fennel in the arid region of Ningxia， this study investigated the effects of coupled irrigation and fertilization of the physiological traits， fruit quality， and yield of fennel （

Foeniculum vulgare

） cultivated in Haiyuan County， Zhongwei City， Ningxia. A two-factor， three-level factorial experiment was conducted with three irrigation levels （1 800， 3 000， 4 200 m³/hm

） and three fertilization levels （270， 450， 630 kg/hm

）， yielding nine treatments. Second-order （quadratic） polynomial regression models were developed to relate irrigation and fertilization amounts to essential oil content， yield per hectare， water use efficiency， and the partial factor productivity of fertilizer. The non-dominated sorting genetic algorithm （NSGA-II） was then used to optimize these models and identify the optimal water-fertilizer regime. The results indicate that irrigation， fertilization， and their interaction significantly affected all fennel growth indices. Essential oil content， yield per hectare， water use efficiency， and partical factor productivity exhibited unimodal responses， increasing initially and then decreasing with higher irrigation and fertilization inputs， indicating the existence of an optimal supply range. The optimal treatment was 4 200 m³/hm

of irrigation combined with 450 kg/hm

of fertilizer. NSGA-II optimization recommended an irrigation amount of 3 693.6 m³/hm

and a fertilization amount of 536.19 kg/hm

as the optimal water-fertilizer regime.

关键词

Keywords

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