紫肉食用型甘薯品种川紫薯2号优化栽培技术

2020-09-24吴洁沈学善屈会娟朱玲谭文芳蒲志刚

江苏农业科学 2020年16期

吴洁沈学善屈会娟朱玲谭文芳蒲志刚

摘要：为了探明紫肉食用型甘薯品种川紫薯2号的优化栽培技术，采用四元二次回归正交旋转组合设计，在大田条件下研究移栽密度、氮施用量、磷施用量、钾施用量与川紫薯2号块根鲜薯产量、商品薯率、干物质率、淀粉率、可溶性糖和花青素含量的关系。试验结果表明，4个栽培因素对鲜薯产量的影响依次表现为移栽密度>氮施用量>磷施用量>钾施用量，对商品薯率、淀粉率、可溶性糖含量的影响依次表现为移栽密度>磷施用量>钾施用量>氮施用量，而对干物率的影响依次表现为移栽密度>氮施用量>钾施用量>磷施用量。川紫薯2号获得40 000 kg/hm2以上的鲜薯产量的移栽密度为7.24万～7.54万株/hm2;获得96.00%以上的商品薯率的移栽密度为4.99万～5.60万株/hm2，共同的施肥量区间为氮施用量79.63～92.47 kg/hm2，磷施用量90.60～97.86 kg/hm2。获得26.30%以上干物率及16.56%以上淀粉率的移栽密度为6.54万～7.06万株/hm2，氮施用量108.71～115.25 kg/hm2，磷施用量107.29～120.28 kg/hm2，钾施用量88.16～90.04 kg/hm2。获得41.00%以上的可溶性糖含量的移栽密度为6.39万～6.90万株/hm2，氮施用量为62.24～78.79 kg/hm2，磷施用量为89.09～101.28 kg/hm2，钾施用量为149.7～175.88 kg/hm2。

关键词：甘薯;川紫薯2号;优化栽培技术;正交试验;移栽密度;施肥量

中图分类号：S531.04

文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2020）16-0120-06

紫色甘薯富含天然水溶性花青素苷，具有多种保健功能，市场对食用型紫色甘薯品种的外观形状和食用口感有很高的要求[1-3]。川紫薯2号是由四川省农业科学院作物研究所选育的中熟、紫肉食用型甘薯品种，薯块长筒形，紫皮紫肉，大中薯率为76%，薯块熟食品质优，烘干率为26.21%，淀粉率为16.73%，总糖含量为每100 g鲜薯10 g，维生素C含量为每100 g鲜薯19.7 mg，花青素含量为每100 g鲜薯19.18 mg，该品种适合在四川省各地栽培种植[4]。紫色甘薯的生长发育和品质受基因型、环境及基因型与环境互作的影响[5]。合理施用肥料和综合栽培技术的运用可使甘薯产量达到更高的水平[6]。由于生产中甘薯品种自身的生理特性与土壤条件的差异，不同栽培密度与施肥水平很难找到最佳的结合点[7]。采用多元二次正交旋转回归设计进行农作物优化栽培技术研究，可获得农艺措施组合优化方案，直接用于指导生产实践[8]。近年来，已有学者利用此方法对榕薯819、苏薯14、川薯217、广薯87等甘薯品种的栽培技术进行了研究[9-12]。为在川中丘陵区示范推广川紫薯2号，本试验设置不同移栽密度，氮、磷、钾施用量，采用四元二次正交旋转组合设计，研究川紫薯2号的产量性状、经济性状和品质性状，以期为川紫薯2号的优质高效生产提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试甘薯品种为川紫薯2号。

1.2 试验设计

1.2.1 试验因素设计水平编码试验于2014年在四川省农业科学院四川省成都市金堂县竹篙试验基地进行，3月13日殡种育苗，6月4日移栽，10月31日收获。采用四元二次正交旋转组合设计，设置4个因素：移栽密度、氮（N）施用量、磷（P2O5）施用量、钾（K2O）施用量，共23个处理。设计水平及编码见表1，具体处理详见表2。小区面积20 m2（5.0 m×4.0 m），起垄净作，每小区5垄，垄距 80 cm，垄高30 cm，3次重复。

1.3 测试项目与方法

收获期，每小区实收测定鲜薯产量和商品薯率（薯块质量﹥50 g）。每小区取中等大小薯块 300 g，切成丝，105 ℃杀青30 min后，80 ℃烘至恒質量，测定干物率。采用薯块干物率换算淀粉率[13]，蒽酮比色法测定可溶性糖含量（干基）[14]，柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲液（pH值3.0）提取比色法测定薯块花青素含量（干基）[15]。

1.4 统计分析方法

采用Microsoft Excel 2007和DPS 14.5统计软件计算与分析数据。

2 结果与分析

2.1 鲜薯产量

2.1.1 鲜薯产量模型的建立及检验根据试验产量数据结果（表3），使用回归旋转组合设计方法，可获得描述甘薯产量结果的多维反应数学模型（即回归方程）如下：

对方程进行检验，回归项达极显著水平（P=0.006 9）。为了进一步明确各因素的影响速度，对方程各偏回归系数显著性测验结果表明，二次项X3和互作项X2X3均达到显著水平（P值分别为 0.037 6、0.026 5）。剔除不显著回归项，可获得简化回归方程：

2.1.2 鲜薯产量模型分析

2.1.2.1 主因素效应由于回归设计对各试验因素的取值进行了水平编码，经过无量纲处理，回归系数绝对值的大小可以反映该因素作用的大小。从方程的线性看，4种栽培因素的线性效应对鲜薯产量的影响程度为移栽密度>磷施用量>氮施用量>钾施用量。

2.1.2.2 单因素效应采用降维法将任意2个变量固定在零水平上，建立一元回归子模型。移栽密度、氮施用量、磷施用量和钾施用量对鲜薯产量的效应方程的二次项系数均为负值，表明这4个因素对鲜薯产量的效应曲线是一条开口向下的抛物线，Yi有极大值。

2.1.2.3 双因素交互效应方差分析表明，在6个双因素组合中，氮施用量（X2）与磷施用量（X3）互作（表4）达显著水平（P=0.026 5）。其交互作用数学模型如下：

2.1.2.4 模型的频数分析在生产上由于受各种因素的影响，应用回归方程求得的最优解在生产上不一定最优，而应用计算机寻优的频数分析法较多考虑出现的频数，求得的目标值可供生产上直接利用。

2.2 品质指标分析

2.2.1 商品薯率参照产量结果分析方法对商品薯率结果（表3）建立模型并对模型进行检验，方程的回归项达到极显著水平（P=0.003 4），4个栽培因素对商品薯率的影响程度为移栽密度>磷施用量> 钾施用量>氮施用量。在-1.681 8≤X1≤1.681 8范围内提高移栽密度，商品薯率有降低的趋势，而氮施用量、磷施用量和钾施用量对商品薯率的效应曲线是一条开口向下的抛物线，Yi有极大值。将商品薯率预测值大于96.00%的结果列出，共有160套方案。满足移栽密度4.99万～5.60万株/hm2，氮施用量79.63～95.61 kg/hm2，磷施用量82.19～97.86 kg/hm2，钾施用量109.44～134.91 kg/hm2，可获得96.00%以上的商品薯率（表6）。

2.2.2 干物率将干物率结果（表3）建立模型并进行检验，方程的回归项达到显著水平（P=0.041 7），4个栽培因素对干物率的影响程度为移栽密度>氮施用量>钾施用量>磷施用量。在 -1.681 8≤X1≤1.681 8范围内提高移栽密度，干物率有降低的趋势;氮施用量和磷施用量对鲜薯产量的效应曲线是一条开口向下的抛物线，Yi有极大值;而在-1.681 8≤X4≤1.681 8范围内提高钾施用量，干物率有升高的趋势。将干物率预测值大于26.30%的结果列出，共有167套方案。满足移栽密度6.54万～7.07万株/hm2，氮施用量98.35～115.25 kg/hm2，磷施用量105.43～120.28 kg/hm2，钾施用量88.16～114.27 kg/hm2，可获得26.30%以上的干物率（表6）。

2.2.3 淀粉率将淀粉率结果（表3）建立模型并对模型进行检验，方程的回归项达到显著水平（P=0.035 0），4个栽培因素对淀粉率的影响程度为移栽密度>磷施用量>钾施用量>氮施用量。在 -1.681 8≤X1≤1.681 8范围内提高移栽密度，淀粉率有降低的趋势;氮施用量和磷施用量对淀粉率的效应曲线是一条开口向下的抛物线，Yi有极大值;而在-1.681 8≤Xi≤1.681 8范围内提高钾施用量，淀粉率有升高的趋势。将淀粉率预测值大于16.56%的结果列出，共有134套方案。满足移栽密度6.45万～7.06万株/hm2，氮施用量108.71～125.38 kg/hm2，磷施用量107.29～123.88 kg/hm2，钾施用量65.41～90.04 kg/hm2，可获得16.56%以上的淀粉率（表6）。

2.2.4 可溶性糖含量将可溶性糖含量结果（表3）建立模型并对模型进行检验，方程的回归项达到显著水平（P=0.030 6），4个栽培因素对可溶性糖含量的影响程度为移栽密度>磷施用量>钾施用量> 氮施用量。移栽密度、氮施用量、磷施用量和钾施用量对块根可溶性糖含量的效应曲线是一条开口向下的抛物线，Yi有极大值。将块根可溶性糖含量预测值大于41.00%的结果列出，共有165套方案。满足移栽密度6.39万～6.90万株/hm2，氮施用量62.24～78.79 kg/hm2，磷施用量89.09～101.28 kg/hm2，钾施用量149.70～175.88 kg/hm2，可获得41.00%以上的可溶性糖含量（表6）。

2.2.5 花青素含量根据试验花青素含量数据结果（表3），使用回归旋转组合设计方法，可获得描述块根花青素含量结果的多维反应数学模型（即回归方程）如下：

对方程进行检验，回归项未达到显著水平（P=0.672 1）。说明所建立的回归方程在本研究中不能模拟花青素含量的变化趋势。

3 結论与讨论

适宜的种植密度是创建合理群体、提高产量的保证，在一定密度范围内，提高种植密度能提高鲜薯产量[16-18]。适宜的氮磷钾配比平衡施用能促进甘薯地上部分生长，增加块根产量，而氮肥比例过高往往导致地上部茎叶徒长，降低块根产量[19-21]。本试验采用四元二次正交旋转组合设计，选取移栽密度、氮施用量、磷施用量、钾施用量为试验因素，通过田间试验，建立针对川紫薯2号的移栽密度、氮施用量、磷施用量、钾施用量与鲜薯产量和主要品质指标关系的回归数学模型。对各指标建立的模型进行检验，鲜薯产量和商品薯率模型回归项达到极显著水平，鲜薯产量、干物率、淀粉率和可溶性总糖含量模型均达到显著水平，而花青素含量模型不显著。各因素对鲜薯产量的影响依次表现为移栽密度>氮施用量>磷施用量>钾施用量，对商品薯率、淀粉率、可溶性糖含量的影响依次表现为移栽密度>磷施用量>钾施用量>氮施用量，而对干物率的影响依次表现为移栽密度>氮施用量>钾施用量>磷施用量，说明在本研究设定的范围内种植密度是影响川紫薯2号鲜薯产量和品质的主要因素，这与王晖等的研究结果[22]一致。前人对泉薯9号等甘薯品种的研究结果表明，氮肥作用最大，钾肥次之，磷肥作用最小[23]，而移栽密度、氮肥施用量、磷肥施用量和钾肥施用量对苏薯14、川薯217、广薯87、漯徐薯9号的产量影响表现有所差异[10-12，24]，这可能是由于不同类型甘薯品种和产量水平对肥料的需求存在差异所致。在-1.681 8≤Xi≤1.681 8范围内提高移栽密度，块根鲜薯产量和可溶性糖含量有先升后降的趋势，而商品薯率、干物率和淀粉率则有下降的趋势。在一定范围内提高氮施用量和磷施用量，可以促进川紫薯2号块根产量和品质的提高，而在-1.681 8≤Xi≤1.681 8范围内提高钾施用量，有利于块根干物质和淀粉的积累。

从优化模拟结果来看，各因素在不同指标上的共同区间有所差异。川紫薯2号获得 40 000 kg/hm2 以上鲜薯产量的移栽密度为 7.24万～7.54万株/hm2;获得96.00%以上商品薯率的移栽密度為4.99万～5.60万株/hm2，共同的施肥量区间为氮施用量79.63～92.47 kg/hm2，磷施用量90.60～97.86 kg/hm2。获得26.30%以上干物率及16.56%以上淀粉率的移栽密度为 6.54万～7.06万株/hm2，氮施用量108.71～115.25 kg/hm2，磷施用量107.29～120.28 kg/hm2，钾施用量 88.16～90.04 kg/hm2。获得41.00%以上的可溶性糖含量的移栽密度为6.39万～6.90万株/hm2，氮施用量为62.24～78.79 kg/hm2，磷施用量为89.09～101.28 kg/hm2，钾施用量为149.7～175.88 kg/hm2。

本研究结论是基于川紫薯2号在川中丘陵区栽培的实际情况获得，而在实际推广示范中，应在合理密植的基础上，控氮增钾补磷，根据市场需求和目的指标，采取不同的栽培措施，从而获得理想的效果。

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