紫肉食用型甘薯品種川紫薯2號(hào)優(yōu)化栽培技術(shù)

吳潔 沈?qū)W善 屈會(huì)娟 朱玲 譚文芳 蒲志剛

摘要：為了探明紫肉食用型甘薯品種川紫薯2號(hào)的優(yōu)化栽培技術(shù)，采用四元二次回歸正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)，在大田條件下研究移栽密度、氮施用量、磷施用量、鉀施用量與川紫薯2號(hào)塊根鮮薯產(chǎn)量、商品薯率、干物質(zhì)率、淀粉率、可溶性糖和花青素含量的關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果表明，4個(gè)栽培因素對(duì)鮮薯產(chǎn)量的影響依次表現(xiàn)為移栽密度>氮施用量>磷施用量>鉀施用量，對(duì)商品薯率、淀粉率、可溶性糖含量的影響依次表現(xiàn)為移栽密度>磷施用量>鉀施用量>氮施用量，而對(duì)干物率的影響依次表現(xiàn)為移栽密度>氮施用量>鉀施用量>磷施用量。川紫薯2號(hào)獲得40 000 kg/hm2以上的鮮薯產(chǎn)量的移栽密度為7.24萬～7.54萬株/hm2;獲得96.00%以上的商品薯率的移栽密度為4.99萬～5.60萬株/hm2，共同的施肥量區(qū)間為氮施用量79.63～92.47 kg/hm2，磷施用量90.60～97.86 kg/hm2。獲得26.30%以上干物率及16.56%以上淀粉率的移栽密度為6.54萬～7.06萬株/hm2，氮施用量108.71～115.25 kg/hm2，磷施用量107.29～120.28 kg/hm2，鉀施用量88.16～90.04 kg/hm2。獲得41.00%以上的可溶性糖含量的移栽密度為6.39萬～6.90萬株/hm2，氮施用量為62.24～78.79 kg/hm2，磷施用量為89.09～101.28 kg/hm2，鉀施用量為149.7～175.88 kg/hm2。

關(guān)鍵詞：甘薯;川紫薯2號(hào);優(yōu)化栽培技術(shù);正交試驗(yàn);移栽密度;施肥量

中圖分類號(hào)：S531.04

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2020）16-0120-06

紫色甘薯富含天然水溶性花青素苷，具有多種保健功能，市場對(duì)食用型紫色甘薯品種的外觀形狀和食用口感有很高的要求[1-3]。川紫薯2號(hào)是由四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所選育的中熟、紫肉食用型甘薯品種，薯塊長筒形，紫皮紫肉，大中薯率為76%，薯塊熟食品質(zhì)優(yōu)，烘干率為26.21%，淀粉率為16.73%，總糖含量為每100 g鮮薯10 g，維生素C含量為每100 g鮮薯19.7 mg，花青素含量為每100 g鮮薯19.18 mg，該品種適合在四川省各地栽培種植[4]。紫色甘薯的生長發(fā)育和品質(zhì)受基因型、環(huán)境及基因型與環(huán)境互作的影響[5]。合理施用肥料和綜合栽培技術(shù)的運(yùn)用可使甘薯產(chǎn)量達(dá)到更高的水平[6]。由于生產(chǎn)中甘薯品種自身的生理特性與土壤條件的差異，不同栽培密度與施肥水平很難找到最佳的結(jié)合點(diǎn)[7]。采用多元二次正交旋轉(zhuǎn)回歸設(shè)計(jì)進(jìn)行農(nóng)作物優(yōu)化栽培技術(shù)研究，可獲得農(nóng)藝措施組合優(yōu)化方案，直接用于指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐[8]。近年來，已有學(xué)者利用此方法對(duì)榕薯819、蘇薯14、川薯217、廣薯87等甘薯品種的栽培技術(shù)進(jìn)行了研究[9-12]。為在川中丘陵區(qū)示范推廣川紫薯2號(hào)，本試驗(yàn)設(shè)置不同移栽密度，氮、磷、鉀施用量，采用四元二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)，研究川紫薯2號(hào)的產(chǎn)量性狀、經(jīng)濟(jì)性狀和品質(zhì)性狀，以期為川紫薯2號(hào)的優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試甘薯品種為川紫薯2號(hào)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 試驗(yàn)因素設(shè)計(jì)水平編碼 試驗(yàn)于2014年在四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院四川省成都市金堂縣竹篙試驗(yàn)基地進(jìn)行，3月13日殯種育苗，6月4日移栽，10月31日收獲。采用四元二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)，設(shè)置4個(gè)因素：移栽密度、氮（N）施用量、磷（P2O5）施用量、鉀（K2O）施用量，共23個(gè)處理。設(shè)計(jì)水平及編碼見表1，具體處理詳見表2。小區(qū)面積20 m2（5.0 m×4.0 m），起壟凈作，每小區(qū)5壟，壟距 80 cm，壟高30 cm，3次重復(fù)。

1.3 測試項(xiàng)目與方法

收獲期，每小區(qū)實(shí)收測定鮮薯產(chǎn)量和商品薯率（薯塊質(zhì)量﹥50 g）。每小區(qū)取中等大小薯塊 300 g，切成絲，105 ℃殺青30 min后，80 ℃烘至恒質(zhì)量，測定干物率。采用薯塊干物率換算淀粉率[13]，蒽酮比色法測定可溶性糖含量（干基）[14]，檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖液（pH值3.0）提取比色法測定薯塊花青素含量（干基）[15]。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析方法

采用Microsoft Excel 2007和DPS 14.5統(tǒng)計(jì)軟件計(jì)算與分析數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 鮮薯產(chǎn)量

2.1.1 鮮薯產(chǎn)量模型的建立及檢驗(yàn) 根據(jù)試驗(yàn)產(chǎn)量數(shù)據(jù)結(jié)果（表3），使用回歸旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)方法，可獲得描述甘薯產(chǎn)量結(jié)果的多維反應(yīng)數(shù)學(xué)模型（即回歸方程）如下：

對(duì)方程進(jìn)行檢驗(yàn)，回歸項(xiàng)達(dá)極顯著水平（P=0.006 9）。為了進(jìn)一步明確各因素的影響速度，對(duì)方程各偏回歸系數(shù)顯著性測驗(yàn)結(jié)果表明，二次項(xiàng)X3和互作項(xiàng)X2X3均達(dá)到顯著水平（P值分別為 0.037 6、0.026 5）。剔除不顯著回歸項(xiàng)，可獲得簡化回歸方程：

2.1.2 鮮薯產(chǎn)量模型分析

2.1.2.1 主因素效應(yīng) 由于回歸設(shè)計(jì)對(duì)各試驗(yàn)因素的取值進(jìn)行了水平編碼，經(jīng)過無量綱處理，回歸系數(shù)絕對(duì)值的大小可以反映該因素作用的大小。從方程的線性看，4種栽培因素的線性效應(yīng)對(duì)鮮薯產(chǎn)量的影響程度為移栽密度>磷施用量>氮施用量>鉀施用量。

2.1.2.2 單因素效應(yīng) 采用降維法將任意2個(gè)變量固定在零水平上，建立一元回歸子模型。移栽密度、氮施用量、磷施用量和鉀施用量對(duì)鮮薯產(chǎn)量的效應(yīng)方程的二次項(xiàng)系數(shù)均為負(fù)值，表明這4個(gè)因素對(duì)鮮薯產(chǎn)量的效應(yīng)曲線是一條開口向下的拋物線，Yi有極大值。

2.1.2.3 雙因素交互效應(yīng) 方差分析表明，在6個(gè)雙因素組合中，氮施用量（X2）與磷施用量（X3）互作（表4）達(dá)顯著水平（P=0.026 5）。其交互作用數(shù)學(xué)模型如下：

2.1.2.4 模型的頻數(shù)分析 在生產(chǎn)上由于受各種因素的影響，應(yīng)用回歸方程求得的最優(yōu)解在生產(chǎn)上不一定最優(yōu)，而應(yīng)用計(jì)算機(jī)尋優(yōu)的頻數(shù)分析法較多考慮出現(xiàn)的頻數(shù)，求得的目標(biāo)值可供生產(chǎn)上直接利用。

2.2 品質(zhì)指標(biāo)分析

2.2.1 商品薯率 參照產(chǎn)量結(jié)果分析方法對(duì)商品薯率結(jié)果（表3）建立模型并對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)，方程的回歸項(xiàng)達(dá)到極顯著水平（P=0.003 4），4個(gè)栽培因素對(duì)商品薯率的影響程度為移栽密度>磷施用 量> 鉀施用量>氮施用量。在-1.681 8≤X1≤1.681 8范圍內(nèi)提高移栽密度，商品薯率有降低的趨勢，而氮施用量、磷施用量和鉀施用量對(duì)商品薯率的效應(yīng)曲線是一條開口向下的拋物線，Yi有極大值。將商品薯率預(yù)測值大于96.00%的結(jié)果列出，共有160套方案。滿足移栽密度4.99萬～5.60萬株/hm2，氮施用量79.63～95.61 kg/hm2，磷施用量82.19～97.86 kg/hm2，鉀施用量109.44～134.91 kg/hm2，可獲得96.00%以上的商品薯率（表6）。

2.2.2 干物率 將干物率結(jié)果（表3）建立模型并進(jìn)行檢驗(yàn)，方程的回歸項(xiàng)達(dá)到顯著水平（P=0.041 7），4個(gè)栽培因素對(duì)干物率的影響程度為移栽密度>氮施用量>鉀施用量>磷施用量。在 -1.681 8≤X1≤1.681 8范圍內(nèi)提高移栽密度，干物率有降低的趨勢;氮施用量和磷施用量對(duì)鮮薯產(chǎn)量的效應(yīng)曲線是一條開口向下的拋物線，Yi有極大值;而在-1.681 8≤X4≤1.681 8范圍內(nèi)提高鉀施用量，干物率有升高的趨勢。將干物率預(yù)測值大于26.30%的結(jié)果列出，共有167套方案。滿足移栽密度6.54萬～7.07萬株/hm2，氮施用量98.35～115.25 kg/hm2，磷施用量105.43～120.28 kg/hm2，鉀施用量88.16～114.27 kg/hm2，可獲得26.30%以上的干物率（表6）。

2.2.3 淀粉率 將淀粉率結(jié)果（表3）建立模型并對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)，方程的回歸項(xiàng)達(dá)到顯著水平（P=0.035 0），4個(gè)栽培因素對(duì)淀粉率的影響程度為移栽密度>磷施用量>鉀施用量>氮施用量。在 -1.681 8≤X1≤1.681 8范圍內(nèi)提高移栽密度，淀粉率有降低的趨勢;氮施用量和磷施用量對(duì)淀粉率的效應(yīng)曲線是一條開口向下的拋物線，Yi有極大值;而在-1.681 8≤Xi≤1.681 8范圍內(nèi)提高鉀施用量，淀粉率有升高的趨勢。將淀粉率預(yù)測值大于16.56%的結(jié)果列出，共有134套方案。滿足移栽密度6.45萬～7.06萬株/hm2，氮施用量108.71～125.38 kg/hm2，磷施用量107.29～123.88 kg/hm2，鉀施用量65.41～90.04 kg/hm2，可獲得16.56%以上的淀粉率（表6）。

2.2.4 可溶性糖含量 將可溶性糖含量結(jié)果（表3）建立模型并對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)，方程的回歸項(xiàng)達(dá)到顯著水平（P=0.030 6），4個(gè)栽培因素對(duì)可溶性糖含量的影響程度為移栽密度>磷施用量>鉀施用 量> 氮施用量。移栽密度、氮施用量、磷施用量和鉀施用量對(duì)塊根可溶性糖含量的效應(yīng)曲線是一條開口向下的拋物線，Yi有極大值。將塊根可溶性糖含量預(yù)測值大于41.00%的結(jié)果列出，共有165套方案。滿足移栽密度6.39萬～6.90萬株/hm2，氮施用量62.24～78.79 kg/hm2，磷施用量89.09～101.28 kg/hm2，鉀施用量149.70～175.88 kg/hm2，可獲得41.00%以上的可溶性糖含量（表6）。

2.2.5 花青素含量 根據(jù)試驗(yàn)花青素含量數(shù)據(jù)結(jié)果（表3），使用回歸旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)方法，可獲得描述塊根花青素含量結(jié)果的多維反應(yīng)數(shù)學(xué)模型（即回歸方程）如下：

對(duì)方程進(jìn)行檢驗(yàn)，回歸項(xiàng)未達(dá)到顯著水平（P=0.672 1）。說明所建立的回歸方程在本研究中不能模擬花青素含量的變化趨勢。

3 結(jié)論與討論

適宜的種植密度是創(chuàng)建合理群體、提高產(chǎn)量的保證，在一定密度范圍內(nèi)，提高種植密度能提高鮮薯產(chǎn)量[16-18]。適宜的氮磷鉀配比平衡施用能促進(jìn)甘薯地上部分生長，增加塊根產(chǎn)量，而氮肥比例過高往往導(dǎo)致地上部莖葉徒長，降低塊根產(chǎn)量[19-21]。本試驗(yàn)采用四元二次正交旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)，選取移栽密度、氮施用量、磷施用量、鉀施用量為試驗(yàn)因素，通過田間試驗(yàn)，建立針對(duì)川紫薯2號(hào)的移栽密度、氮施用量、磷施用量、鉀施用量與鮮薯產(chǎn)量和主要品質(zhì)指標(biāo)關(guān)系的回歸數(shù)學(xué)模型。對(duì)各指標(biāo)建立的模型進(jìn)行檢驗(yàn)，鮮薯產(chǎn)量和商品薯率模型回歸項(xiàng)達(dá)到極顯著水平，鮮薯產(chǎn)量、干物率、淀粉率和可溶性總糖含量模型均達(dá)到顯著水平，而花青素含量模型不顯著。各因素對(duì)鮮薯產(chǎn)量的影響依次表現(xiàn)為移栽密度>氮施用量>磷施用量>鉀施用量，對(duì)商品薯率、淀粉率、可溶性糖含量的影響依次表現(xiàn)為移栽密度>磷施用量>鉀施用量>氮施用量，而對(duì)干物率的影響依次表現(xiàn)為移栽密度>氮施用量>鉀施用量>磷施用量，說明在本研究設(shè)定的范圍內(nèi)種植密度是影響川紫薯2號(hào)鮮薯產(chǎn)量和品質(zhì)的主要因素，這與王暉等的研究結(jié)果[22]一致。前人對(duì)泉薯9號(hào)等甘薯品種的研究結(jié)果表明，氮肥作用最大，鉀肥次之，磷肥作用最小[23]，而移栽密度、氮肥施用量、磷肥施用量和鉀肥施用量對(duì)蘇薯14、川薯217、廣薯87、漯徐薯9號(hào)的產(chǎn)量影響表現(xiàn)有所差異[10-12，24]，這可能是由于不同類型甘薯品種和產(chǎn)量水平對(duì)肥料的需求存在差異所致。在-1.681 8≤Xi≤1.681 8范圍內(nèi)提高移栽密度，塊根鮮薯產(chǎn)量和可溶性糖含量有先升后降的趨勢，而商品薯率、干物率和淀粉率則有下降的趨勢。在一定范圍內(nèi)提高氮施用量和磷施用量，可以促進(jìn)川紫薯2號(hào)塊根產(chǎn)量和品質(zhì)的提高，而在-1.681 8≤Xi≤1.681 8范圍內(nèi)提高鉀施用量，有利于塊根干物質(zhì)和淀粉的積累。

從優(yōu)化模擬結(jié)果來看，各因素在不同指標(biāo)上的共同區(qū)間有所差異。川紫薯2號(hào)獲得 40 000 kg/hm2 以上鮮薯產(chǎn)量的移栽密度為 7.24萬～7.54萬株/hm2;獲得96.00%以上商品薯率的移栽密度為4.99萬～5.60萬株/hm2，共同的施肥量區(qū)間為氮施用量79.63～92.47 kg/hm2，磷施用量90.60～97.86 kg/hm2。獲得26.30%以上干物率及16.56%以上淀粉率的移栽密度為 6.54萬～7.06萬株/hm2，氮施用量108.71～115.25 kg/hm2，磷施用量107.29～120.28 kg/hm2，鉀施用量 88.16～90.04 kg/hm2。獲得41.00%以上的可溶性糖含量的移栽密度為6.39萬～6.90萬株/hm2，氮施用量為62.24～78.79 kg/hm2，磷施用量為89.09～101.28 kg/hm2，鉀施用量為149.7～175.88 kg/hm2。

本研究結(jié)論是基于川紫薯2號(hào)在川中丘陵區(qū)栽培的實(shí)際情況獲得，而在實(shí)際推廣示范中，應(yīng)在合理密植的基礎(chǔ)上，控氮增鉀補(bǔ)磷，根據(jù)市場需求和目的指標(biāo)，采取不同的栽培措施，從而獲得理想的效果。

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