食用型甘薯‘川M1422’综合优化栽培技术研究

屈会娟，李 明，沈学善，朱 玲，蒲志刚，冯俊彦，张 聪

（1四川省农业科学院生物技术核技术研究所，成都 610066；2四川省农业科学院农业资源与环境研究所，成都 610066）

0 引言

‘524红苕’是四川省遂宁市安居区的一个甘薯地方老品种，薯块纺锤形、皮色浅红、肉色淡黄；煮熟食用，软、甜、糯风味独特[1]，于2013年9月26日被国家质量监督检验检疫总局批准为国家地理标志保护产品（2013年第136号）。但是，绝大多数消费者在肯定其口感的同时，也希望其肉色红润，β-胡萝卜素含量高，营养品质有提升。为此，四川省农业科学院生物技术核技术研究所于2012年构建‘524红苕’胚性悬浮细胞，经γ射线低剂量照射，由胚性细胞再生培养成苗，再经系选获得新品系‘川M1422’。该品系为食用型，食味特优，薯块呈纺锤形，薯皮和薯肉均为浅黄色，2019年1月13日获农业部植物新品种权（品种权号CNA20160321.0）。‘524红苕’名称来源于传统种植经验“5月中下旬移栽，种薯100 g（二两）一根，株距13.3 cm（四寸）”。而川中丘陵区季节性干旱严重，春旱、夏旱和伏旱发生频率分别为89%、92%和62%，严重影响了甘薯的移栽和前期生长[2-3]。保水剂是一种吸水能力特别强的高分子聚合物，旱地施用保水剂可提高土壤含水率，增加甘薯苗成活率，促进甘薯前期生长[4-6]。栽培密度影响甘薯的鲜薯产量、单株结薯数、单株薯重、商品薯率和淀粉含量，不同品种最适宜的密度水平差异显著[7-10]。施肥量和肥料种类影响甘薯的产量和品质[11-14]，生产中常出现移栽密度随意和盲目施肥的现象[15-16]。近年来，有学者从移栽期、密度、施氮量、施磷量、施钾量等方面对新审定的甘薯品种进行优化栽培技术研究[17-20]，而对‘川M1422’的移栽密度、复合肥施用量和保水剂施用量等关键栽培因子优化研究有助于实现良种良法配套，从而提高种植效益。笔者采用三元二次正交旋转设计，设置移栽密度、复合肥施用量和保水剂施用量，通过计算机模拟获得最适栽培方案[21]，旨在为‘川M1422’在川中丘陵区高效栽培和示范推广提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

采用的食用型甘薯新品系‘川M1422’种薯由四川省农业科学院生物技术核技术研究所提供。

1.2 试验设计

试验于2019年在四川省农业科学院金堂县竹篙试验基地进行。试验地黄红紫泥土，0～20 cm土壤含有机质12.00 g/kg，全氮0.91 g/kg，全磷0.57 g/kg，全钾18.28 g/kg，碱解氮73.00 mg/kg，有效磷13.00 mg/kg，速效钾131.00 mg/kg，pH 8.3。试验采用三元二次通用组合正交设计，设置移栽密度、复合肥施用量、保水剂施用量3个因素，共16个处理（表1～2）。3次重复，小区面积3.5 m×3.2 m。起垄净作，垄距80 cm、垄高30 cm、垄面宽30 cm。3月下旬殡种育苗，6月15日移栽，11月10日收获。复合肥N:P2O5:K2O=15:15:15，保水剂为施可润农林保水剂。其他栽培措施同当地高产田。

表1 因素设计水平编码表

表2 不同处理因素水平组合

续表2

1.3 测试项目与方法

1.3.1 鲜薯产量和干物率 收获期，每小区实收测定鲜薯产量、商品薯率（薯块重＞50 g）。每小区取中等大小薯块300 g，切成丝，在烘箱中105℃杀青30 min后，80℃烘至恒重，测定干物率。

1.3.2 营养品质指标测定 收获期，每小区取中等大小甘薯块根4个，参照张永成等[22]的方法测定薯块蛋白质、淀粉、可溶性总糖、维生素C含量，β-胡萝卜素含量测定参照GB 8821—2011[23]。

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试验数据。

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，可获得描述甘薯块根鲜薯产量结果的多维反应数学模型（即回归方程），如式(1)。

表3 不同处理甘薯块根的产量和品质

对方程进行检验，回归项达显著水平(P=0.0423)，说明回归方程有效。为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进行测验，结果表明，二次项X2达到显著水平(P=0.0386)。剔除不显著回归项，可获得简化回归方程如式(2)。

2.1.2 鲜薯产量模型分析

（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，3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＞保水剂施用量＞复合肥施用量。

（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[式(3)～(5)]。在-1.4142≤X1≤1.4142范围内提高移栽密度和保水剂施用量，鲜薯产量有升高的趋势。

（3）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。

令回归方程各变量取值为-1.4142、-1、0、1、1.4142，在约束范围-1.4142≤Xi≤1.4142内，将鲜薯产量预测值大于27000 kg/hm2的结果列出，共有96套方案。鲜食型甘薯‘川M1422’在丘陵区种植时满足移栽密度6.45×104～7.65×104株/hm2，复合肥施用量475.81～609.73 kg/hm2，保水剂施用量31.02～40.86 kg/hm2，可获得27000 kg/hm2以上的鲜薯产量（表4）。

表4 鲜薯产量＞27000 kg/hm2模拟方案

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，方程的回归项达到显著水平(P=0.0483)，3个栽培因素对商品薯率的影响程度为移栽密度＞保水剂施用量＞复合肥施用量。在-1.4142≤X1≤1.4142范围内提高移栽密度、复合肥施用量和保水剂施用量，商品薯率有降低的趋势。将商品薯率预测值大于93.00%的结果列出，共有77套方案。满足移栽密度4.36×104～5.76×104株/hm2，复合肥施用量542.09～692.31 kg/hm2，保水剂施用量30.32～41.03 kg/hm2，可获得93.00%以上的商品薯率（表5）。

表5 品质指标模拟方案及综合优化方案

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=0.0425)，3个栽培因素对干物率的影响程度为移栽密度＞保水剂施用量＞复合肥施用量。在-1.4142≤X1≤1.4142范围内提高移栽密度和复合肥施用量，干物率有降低的趋势，而在-1.4142≤X1≤1.4142范围内提高保水剂施用量，干物率则有升高的趋势。将干物率预测值大于30.00%的结果列出，共有79套方案。满足移栽密度4.46×104～5.89×104株/hm2，复合肥施用量544.76～691.91 kg/hm2，保水剂施用量27.71～38.23 kg/hm2，可获得30.00%以上的干物率（表5）。

2.2.3 蛋白质含量 将蛋白质含量结果（表3）建立模型并进行检验，方程的回归项达到显著水平(P=0.0134)，3个栽培因素对蛋白质含量的影响程度为移栽密度＞保水剂施用量＞复合肥施用量。在-1.4142≤X1≤1.4142范围内提高移栽密度，蛋白质含量有增加的趋势；提高保水剂施用量，蛋白质含量有降低的趋势；复合肥施用量对蛋白质含量的效应曲线是一条开口向下的抛物线，Yi有极大值。将蛋白质含量预测值大于3.75%的结果列出，共有31套方案。满足移栽密度6.52×104～8.37×104株/hm2，复合肥施用量434.46～597.99 kg/hm2，保水剂施用量20.41～37.07 kg/hm2，可获得3.75%以上的蛋白质含量（表5）。

2.2.4 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=0.0484)，3个栽培因素对淀粉率的影响程度为移栽密度＞保水剂施用量＞复合肥施用量。在-1.4142≤X1≤1.4142范围内提高移栽密度，淀粉率有降低的趋势；复合肥施用量对淀粉率的效应曲线是一条开口向下的抛物线，Yi有极小值；保水剂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。将淀粉率预测值大于21.00%的结果列出，共有111套方案。满足移栽密度5.06×104～6.29×104株/hm2，复合肥施用量 558.38～683.94 kg/hm2，保水剂施用量 36.08～44.96 kg/hm2，可获得21.00%以上的淀粉率（表5）。

2.2.5β-胡萝卜素含量 将β-胡萝卜素含量结果（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=0.0418)，3个栽培因素对β-胡萝卜素含量的影响程度为保水剂施用量＞移栽密度＞复合肥施用量。在-1.4142≤X1≤1.4142范围内提高移栽密度、复合肥施用量和保水剂施用量，β-胡萝卜素含量均有升高的趋势。将β-胡萝卜素含量预测值大于0.47%的结果列出，共有64套方案。满足移栽密度4.82×104～6.46×104株/hm2，复合肥施用量610.72～785.21 kg/hm2，保水剂施用量32.67～44.44 kg/hm2，可获得0.47%以上的β-胡萝卜素含量。

2.2.6 维生素C含量 将维生素C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=0.0177)，3个栽培因素对维生素C含量的影响程度为移栽密度＞保水剂施用量＞复合肥施用量。在-1.4142≤X1≤1.4142范围内提高移栽密度和保水剂施用量，维生素C含量有降低的趋势；保水剂施用量对维生素C含量的效应曲线是一条开口向下的抛物线，Yi有极大值。将维生素C含量预测值大于29.00 mg/100 g的结果列出，共有22套方案。满足移栽密度4.41×104～7.08×104株/hm2，复合肥用量709.72～851.44kg/hm2，保水剂施用量30.29～53.39kg/hm2，可获得29.00mg/100g的维生素C含量（表5）。

2.2.7 可溶性总糖含量 根据可溶性总糖含量结果（表3），使用回归旋转组合设计方法，可获得描述块根可溶性总糖含量的回归方程，如式(6)。

将可溶性糖含量结果（表3）建立模型并对模型进行检验，方程的回归项未达到显著水平(P=0.2561)，说明所建立的回归方程是在本研究中不能模拟可溶性总糖含量的变化趋势。

3 结论

川中丘陵区3个栽培因素对‘川M1422’鲜薯产量、商品薯率、干物率、蛋白质、淀粉和维生素C含量的影响为移栽密度＞保水剂施用量＞复合肥施用量；对β-胡萝卜素含量的影响为保水剂施用量＞移栽密度＞复合肥施用量。以β-胡萝卜素含量、维生素C含量、商品薯率为优先考虑指标，能同时满足β-胡萝卜素含量＞0.47%、维生素C含量＞29.00 mg/100 g、商品薯率＞93.00%的综合优化栽培措施为移栽密度4.82×104～5.76×104株/hm2，复合肥施用量709.72～785.21 kg/hm2，保水剂施用量32.67～41.03 kg/hm2。

4 讨论

‘川M1422’是在地方特色品种‘524红苕’的基础上，经γ射线辐射诱变改良而成的优良食用型甘薯新品系。食用型甘薯的品质主要包括外观品质、营养品质和食味品质，食味品质又分为口感和风味2个方面。营养品质与块根中淀粉组分、可溶性糖、β-胡萝卜素、维生素C、可溶性蛋白、纤维素等的含量和质量有关。蒸煮或烘烤后的食用口感与淀粉含量、直/支比、纤维素含量、淀粉粒直径、含水量等有关[24]。食用风味与可溶性糖、β-胡萝卜素、维生素C、氨基酸等含量和香气成分有关[25]。另外，市场上销售的高档食用型甘薯一般在50～100 g/个，符合这一标准的商品薯率也是重要的考察指标。笔者在与从事鲜食甘薯种植与销售的专业合作社长期合作中，将β-胡萝卜素、维生素C含量和商品薯率作为‘川M1422’的主要品质指标进行考察。

针对川中丘陵区甘薯生产中前期缺水、种植密度和施肥量随意的问题，本试验采用三元二次通用组合正交设计，选取移栽密度、复合肥施用量、保水剂施用量为试验因素，通过田间试验，建立移栽密度、复合肥施用量、保水剂施用量与鲜薯产量、商品薯率、干物率、蛋白质、淀粉、β-胡萝卜素、维生素C含量等品质指标关系的回归数学模型。对各指标的模型进行检验，鲜薯产量、商品薯率、干物率、蛋白质、淀粉、维生素C和β-胡萝卜素含量方程的回归项均达到显著水平，可溶性总糖含量方程的回归项未达到显著水平。3个栽培因素对‘川M1422’鲜薯产量、商品薯率、干物率、蛋白质、淀粉和维生素C含量的影响为移栽密度＞保水剂施用量＞复合肥施用量；对β-胡萝卜素含量的影响为保水剂施用量＞移栽密度＞复合肥施用量。通过计算机模拟，分别获得了鲜薯产量和各品质指标适宜的农艺措施组合优化方案[26]，但是，各指标对应的农艺措施具体用量范围并不相同，甚至差异较大。考虑到‘川M1422’优质食用型的品种特点，笔者以β-胡萝卜素和维生素C含量为优先考虑指标，其次是商品薯率，尽量选取能同时满足这3个品质指标要求的农艺措施的数值范围，作为综合优化栽培措施（表5）。以β-胡萝卜素含量、维生素C含量、商品薯率为优先考虑指标，能同时满足β-胡萝卜素含量＞0.47%、维生素C含量＞29.00 mg/100 g、商品薯率＞93.00%的综合优化栽培措施为移栽密度4.82×104～5.76×104株/hm2、复合肥施用量709.72～785.21 kg/hm2、保水剂施用量32.67～41.03 kg/hm2。由于各地生产条件和自然条件不同，该综合优化栽培措施还需结合实际情况，在生产实践中进一步优化。