紫肉食用型甘薯品種川紫薯2號優化栽培技術

吳潔 沈學善 屈會娟 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號的優化栽培技術，采用四元二次回歸正交旋轉組合設計，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號塊根鮮薯產量、商品薯率、干物質率、淀粉率、可溶性糖和花青素含量的關系。試驗結果表明，4個栽培因素對鮮薯產量的影響依次表現為移栽密度>氮施用量>磷施用量>鉀施用量，對商品薯率、淀粉率、可溶性糖含量的影響依次表現為移栽密度>磷施用量>鉀施用量>氮施用量，而對干物率的影響依次表現為移栽密度>氮施用量>鉀施用量>磷施用量。川紫薯2號獲得40 000 kg/hm2以上的鮮薯產量的移栽密度為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。

關鍵詞：甘薯;川紫薯2號;優化栽培技術;正交試驗;移栽密度;施肥量

中圖分類號：S531.04

文獻標志碼：A

文章編號：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號是由四川省農業科學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%，薯塊熟食品質優，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]。紫色甘薯的生長發育和品質受基因型、環境及基因型與環境互作的影響[5]。合理施用肥料和綜合栽培技術的運用可使甘薯產量達到更高的水平[6]。由于生產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合點[7]。采用多元二次正交旋轉回歸設計進行農作物優化栽培技術研究，可獲得農藝措施組合優化方案，直接用于指導生產實踐[8]。近年來，已有學者利用此方法對榕薯819、蘇薯14、川薯217、廣薯87等甘薯品種的栽培技術進行了研究[9-12]。為在川中丘陵區示范推廣川紫薯2號，本試驗設置不同移栽密度，氮、磷、鉀施用量，采用四元二次正交旋轉組合設計，研究川紫薯2號的產量性狀、經濟性狀和品質性狀，以期為川紫薯2號的優質高效生產提供理論依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試甘薯品種為川紫薯2號。

1.2 試驗設計

1.2.1 試驗因素設計水平編碼 試驗于2014年在四川省農業科學院四川省成都市金堂縣竹篙試驗基地進行，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組合設計，設置4個因素：移栽密度、氮（N）施用量、磷（P2O5）施用量、鉀（K2O）施用量，共23個處理。設計水平及編碼見表1，具體處理詳見表2。小區面積20 m2（5.0 m×4.0 m），起壟凈作，每小區5壟，壟距 80 cm，壟高30 cm，3次重復。

1.3 測試項目與方法

收獲期，每小區實收測定鮮薯產量和商品薯率（薯塊質量﹥50 g）。每小區取中等大小薯塊 300 g，切成絲，105 ℃殺青30 min后，80 ℃烘至恒質量，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 統計分析方法

采用Microsoft Excel 2007和DPS 14.5統計軟件計算與分析數據。

2 結果與分析

2.1 鮮薯產量

2.1.1 鮮薯產量模型的建立及檢驗 根據試驗產量數據結果（表3），使用回歸旋轉組合設計方法，可獲得描述甘薯產量結果的多維反應數學模型（即回歸方程）如下：

對方程進行檢驗，回歸項達極顯著水平（P=0.006 9）。為了進一步明確各因素的影響速度，對方程各偏回歸系數顯著性測驗結果表明，二次項X3和互作項X2X3均達到顯著水平（P值分別為 0.037 6、0.026 5）。剔除不顯著回歸項，可獲得簡化回歸方程：

2.1.2 鮮薯產量模型分析

2.1.2.1 主因素效應 由于回歸設計對各試驗因素的取值進行了水平編碼，經過無量綱處理，回歸系數絕對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對鮮薯產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 采用降維法將任意2個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鮮薯產量的效應方程的二次項系數均為負值，表明這4個因素對鮮薯產量的效應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 方差分析表明，在6個雙因素組合中，氮施用量（X2）與磷施用量（X3）互作（表4）達顯著水平（P=0.026 5）。其交互作用數學模型如下：

2.1.2.4 模型的頻數分析 在生產上由于受各種因素的影響，應用回歸方程求得的最優解在生產上不一定最優，而應用計算機尋優的頻數分析法較多考慮出現的頻數，求得的目標值可供生產上直接利用。

2.2 品質指標分析

2.2.1 商品薯率 參照產量結果分析方法對商品薯率結果（表3）建立模型并對模型進行檢驗，方程的回歸項達到極顯著水平（P=0.003 4），4個栽培因素對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商品薯率的效應曲線是一條開口向下的拋物線，Yi有極大值。將商品薯率預測值大于96.00%的結果列出，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 將干物率結果（表3）建立模型并進行檢驗，方程的回歸項達到顯著水平（P=0.041 7），4個栽培因素對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鮮薯產量的效應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范圍內提高鉀施用量，干物率有升高的趨勢。將干物率預測值大于26.30%的結果列出，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 將淀粉率結果（表3）建立模型并對模型進行檢驗，方程的回歸項達到顯著水平（P=0.035 0），4個栽培因素對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淀粉率的效應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范圍內提高鉀施用量，淀粉率有升高的趨勢。將淀粉率預測值大于16.56%的結果列出，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 將可溶性糖含量結果（表3）建立模型并對模型進行檢驗，方程的回歸項達到顯著水平（P=0.030 6），4個栽培因素對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塊根可溶性糖含量的效應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測值大于41.00%的結果列出，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 根據試驗花青素含量數據結果（表3），使用回歸旋轉組合設計方法，可獲得描述塊根花青素含量結果的多維反應數學模型（即回歸方程）如下：

對方程進行檢驗，回歸項未達到顯著水平（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 結論與討論

適宜的種植密度是創建合理群體、提高產量的保證，在一定密度范圍內，提高種植密度能提高鮮薯產量[16-18]。適宜的氮磷鉀配比平衡施用能促進甘薯地上部分生長，增加塊根產量，而氮肥比例過高往往導致地上部莖葉徒長，降低塊根產量[19-21]。本試驗采用四元二次正交旋轉組合設計，選取移栽密度、氮施用量、磷施用量、鉀施用量為試驗因素，通過田間試驗，建立針對川紫薯2號的移栽密度、氮施用量、磷施用量、鉀施用量與鮮薯產量和主要品質指標關系的回歸數學模型。對各指標建立的模型進行檢驗，鮮薯產量和商品薯率模型回歸項達到極顯著水平，鮮薯產量、干物率、淀粉率和可溶性總糖含量模型均達到顯著水平，而花青素含量模型不顯著。各因素對鮮薯產量的影響依次表現為移栽密度>氮施用量>磷施用量>鉀施用量，對商品薯率、淀粉率、可溶性糖含量的影響依次表現為移栽密度>磷施用量>鉀施用量>氮施用量，而對干物率的影響依次表現為移栽密度>氮施用量>鉀施用量>磷施用量，說明在本研究設定的范圍內種植密度是影響川紫薯2號鮮薯產量和品質的主要因素，這與王暉等的研究結果[22]一致。前人對泉薯9號等甘薯品種的研究結果表明，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蘇薯14、川薯217、廣薯87、漯徐薯9號的產量影響表現有所差異[10-12，24]，這可能是由于不同類型甘薯品種和產量水平對肥料的需求存在差異所致。在-1.681 8≤Xi≤1.681 8范圍內提高移栽密度，塊根鮮薯產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。在一定范圍內提高氮施用量和磷施用量，可以促進川紫薯2號塊根產量和品質的提高，而在-1.681 8≤Xi≤1.681 8范圍內提高鉀施用量，有利于塊根干物質和淀粉的積累。

從優化模擬結果來看，各因素在不同指標上的共同區間有所差異。川紫薯2號獲得 40 000 kg/hm2 以上鮮薯產量的移栽密度為 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。

本研究結論是基于川紫薯2號在川中丘陵區栽培的實際情況獲得，而在實際推廣示范中，應在合理密植的基礎上，控氮增鉀補磷，根據市場需求和目的指標，采取不同的栽培措施，從而獲得理想的效果。

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