紫甘薯川紫薯1 号优化栽培技术研究

朱 玲，沈学善，屈会娟，潘海平，蒲志刚，王晓黎

（1.四川省农业科学院生物技术核技术研究所，四川成都610066；2.四川省农业科学院，四川成都610066）

甘薯是重要的粮食作物、饲料和工业原料作物[1-2]。紫色甘薯除含有普通甘薯的营养成分外[3-4]，还富含花青素[5]，具有抗肿瘤、抗癌[6-7]、抗氧化[8]等多种生理保健功能。川紫薯1 号是四川省农业科学院作物研究所选育的紫肉食用型甘薯品种，2012 年通过四川省农作物品种审定委员会审定，区试2 a 平均鲜薯产量18 510 kg/hm2，干物质率25.63%，商品薯率73%，中熟，熟食品质优，花青素含量45.97 mg/100 g[9]。移栽期、移栽密度和施肥量[10-12]是影响甘薯产量和品质的重要因素，生产中甘薯种植密度和施肥量存在较大的随意性[13]，很难找到适宜结合点[14]。近年来，已有学者采用多元二次正交旋转回归设计对榕薯5 号、广薯87、川薯217 等不同地区审定甘薯品种从移栽密度、移栽期、施肥水平等因素进行栽培技术优化研究[15-17]。目前对川紫薯1 号移栽期、移栽密度和复合肥施用量等优化栽培技术的研究较少。

本试验通过设置不同移栽期、移栽密度和复合肥施用量，利用计算机模拟寻优获得最适农艺措施组合优化方案[18]，为川中丘陵区川紫薯1 号的高产栽培和推广示范提供理论依据和技术支撑。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试材料为川紫薯1 号。

1.2 试验设计

试验于2016 年在成都市金堂县竹篙镇凤凰村进行。试验采用三元二次通用组合正交设计，设置3 个因素：移栽期、移栽密度、复合肥施用量（N∶P2O5∶K2O＝15∶15∶15），共 20 个处理（表 1、2）。起垄净作，垄间距80 cm，垄面高30 cm，每小区面积为20 m2。3 月 21 日育苗，11 月 11 日收获。复合肥全部作底肥。

表1 因素设计水平编码

表2 因素设计水平编码及产量指标

1.3 测定项目及方法

收获期测定鲜薯产量和干物质率。每小区实收测产；每小区取中等大小薯块300 g，切成丝，105 ℃杀青30 min，80 ℃烘至恒质量，测定干物质率。

1.4 数据处理

采用SPSS 10.0 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 鲜薯产量数学模型 据鲜薯产量结果（表2）进行优化分析，获得描述鲜薯产量结果的数学模型。

对方程进行检验，回归项达到显著水平（P＝0.049 1）。对方程各个偏回归系数进行显著性测验，一次项X3和互作项X1X3达到显著水平（P值分别为0.022 9、0.023 8）。剔除不显著回归项后获得简化回归方程。

2.1.2 鲜薯产量数学模型分析

2.1.2.1 主因素效应 方程中各因素回归系数绝对值的大小反映了该因素对鲜薯产量作用的大小。3种栽培因素的线性效应对鲜薯产量的影响程度依次为移栽密度、移栽期和复合肥施用量。

2.1.2.2 单因素效应 将其余在2 个因素固定在0水平上，分别建立3 个因素的一元回归子模型。移栽期和移栽密度对鲜薯产量效应方程的二次项系数为负值，表明移栽期和移栽密度对鲜薯产量的效应曲线是开口向下的抛物线，Yi有极大值；而复合肥施用量对鲜薯产量效应方程的二次项系数为正值，一次项系数为负值，表明在-1.681 8≤X3≤1.681 8 范围内随着复合肥施用量的提高，鲜薯产量降低。

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，移栽期（X1）与复合肥施用量（X3）互作（P＝0.023 8）达显著水平。其交互作用数学模型如下。

移栽期和复合肥施用量的交互作用子模型的分析结果表明，水平取值在-1.6818～1.6818 范围内，推迟移栽期和降低复合肥施用量在整体上可提高产量。当移栽期在5 月31 日之后，随着复合肥施用量的降低，产量不断提高，最高产量为32 167.61 kg/hm2；当移栽期在5 月31 日之前，复合肥施用量不断提高，产量不断降低（表3）。

表3 移栽期与复合肥施用量互作鲜薯产量分析 kg/hm2

2.1.2.4 频数分析 应用计算机寻优的频数分析法求得的目标值可供生产上直接利用。对回归方程（1），使各变量取值分别为 -1.681 8、-1、0、1、1.681 8，在约束范围 -1.681 8≤Xi≤1.681 8 内，共有 43 套方案鲜薯产量预测值大于30 000 kg/hm2，Xi取值频率分布见表4。川紫薯1 号在丘陵区种植时满足5 月25日至6 月6 日移栽，移栽密度6.43 万～7.44 万株/hm2，复合肥施用量 518.76～764.96 kg/hm2，可获得30 000 kg/hm2以上的鲜薯产量。

表4 每公顷30 000 kg 以上鲜薯产量模拟方案

2.2 商品薯率

2.2.1 商品薯率数学模型 据商品薯率结果（表2）进行优化分析，可获得描述商品薯率结果的回归方程。

对方程进行检验，回归项达到显著水平（P＝0.031 2）。对方程各个偏回归系数进行显著性测验，一次项X2和二次项X22均达到显著水平（P值分别为0.036 0、0.035 6）。剔除不显著回归项后获得简化回归方程。

2.2.2 商品薯率数学模型分析

2.2.2.1 主因素效应 方程中各因素回归系数绝对值的大小可以反映该因素对商品薯率作用的大小。3 种栽培因素的线性效应对商品薯率的影响程度依次为移栽密度、移栽期和复合肥施用量。

2.2.2.2 单因素效应 将其余2 个因素固定在0 水平上，分别建立在3 个因素的一元回归子模型。移栽期和复合肥施用量因素对商品薯率的效应方程的二次项系数为负值，表明移栽期和复合肥施用量对商品薯率的效应曲线是开口向下的抛物线，Yi有极大值；而移栽密度对商品薯率的效应方程的二次项系数为正值，一次项系数为负值，表明在-1.681 8≤X3≤1.681 8 范围内随着移栽密度的提高，商品薯率降低。

2.2.2.3 频数分析 对回归方程（7），使各变量取值分别为 -1.681 8、-1、0、1、1.681 8，在约束范围-1.681 8≤Xi≤1.681 8 内，有 65 套方案商品薯率预测值大于92.50%，Xi取值频率分布见表5。川紫薯1 号在丘陵区种植时满足5 月14—23 日移栽，移栽密度4.98 万～5.94 万株/hm2，复合肥施用量597.80～772.55 kg/hm2，可获得92.50%以上的商品薯率。

表5 商品薯率大于92.50%的模拟方案

2.3 干物质率

2.3.1 干物质率数学模型 据干物质率结果（表2）优化分析，可获得描述干物质率结果的回归方程。

对方程进行检验，回归项达到显著水平（P＝0.000 3）。对方程各偏回归系数进行显著性测验，一次项X1和二次项X32均达到显著水平（P值分别为0.017 5、0.040 9）。剔除不显著回归项后获得简化回归方程。

2.3.2 干物质率数学模型分析

2.3.2.1 主因素效应 方程中各回归系数绝对值的大小可以反映该因素作用的大小。3 种栽培因素的线性效应对干物质率的影响程度依次为移栽密度、移栽期和复合肥施用量。

2.3.2.2 单因素效应 将其余2 个因素固定在0 水平上，分别建立3 个因素的一元回归子模型。移栽密度对干物质率的效应方程的二次项系数为负值，表明移栽密度对干物质率的效应曲线是开口向下的抛物线，Yi有极大值；而移栽期和复合肥施用量对干物质率的效应方程的二次项系数为正值，一次项系数为负值，表明在-1.681 8≤X3≤1.681 8 内提高移栽秘密度和复合肥施用量，干物质率有降低趋势。

2.3.2.3 模型的频数分析 对回归方程（12），使各变量取值分别为 -1.681 8、-1、0、1、1.681 8，在约束范围 -1.681 8≤Xi≤1.681 8 内，共有 55 套方案干物质率预测值大于27.50%，Xi取值频率分布见表6。

表6 干物质率大于27.50%的模拟方案

川紫薯1 号在丘陵区种植时满足5 月10—18 日移栽，移栽密度6.06 万～7.00 万株/hm2，复合肥施用量411.51～616.42 kg/hm2，可获得27.50%以上的干物质率。

3 结论与讨论

适宜的种植密度有利于增加单位面积甘薯株数，创造合理的群体结构，充分发挥个体与群体综合优势[12]。本试验采用三元二次通用组合正交设计，选取移栽期、移栽密度、复合肥施用量为试验因素，通过田间试验，建立移栽期、移栽密度、复合肥施用量与鲜薯产量、商品薯率和干物质率等指标关系的回归数学模型。对各指标建立的数学模型进行检验，鲜薯产量、商品薯率和干物质率均达到显著水平，各因素对鲜薯产量、商品薯率和干物质率的影响均为移栽密度＞移栽期＞复合肥施用量，在本研究设定的试验因素内移栽密度是影响川紫薯1 号产量和品质的重要因素。合理的栽培密度和适宜的移栽期有利于提高甘薯产量，密度过小，会降低单株薯质量和商品薯率[13]，密度过大，小薯比例大；移栽过早，大薯率增加，影响甘薯外观品质和商品薯率；移栽过迟，茎叶光合作用合成的营养物质减少，薯块产量下降[10]，不利于销售，影响生产效益。由于环境条件的影响，利用计算机技术模拟寻优，获得农艺措施组合优化方案，可作为高产栽培技术指导，但还需结合生产实践，进一步筛选最优条件[18]。

本试验条件下，3 个栽培因素对川紫薯1 号鲜薯产量、商品薯率和干物质率的影响均表现为移栽密度＞移栽期＞复合肥施用量。鲜薯产量大于30 000 kg/hm2的优化栽培措施：5 月 25 日至 6 月6 日移栽，移栽密度为 6.43 万～7.44 万株 /hm2，复合肥施用量为518.76～764.96 kg/hm2；商品薯率大于92.50%的优化栽培措施：5 月14—23 日移栽，移栽密度为4.98 万～5.94 万株/hm2，复合肥施用量为597.80～772.55 kg/hm2；干物质率大于27.50%的优化栽培措施：5 月10—18 日移栽，移栽密度为6.06 万～7.00 万株 /hm2，复合肥施用量为 411.51～616.42 kg/hm2。