寧玉草莓的豐產(chǎn)性研究

蔡偉建，趙密珍，王壯偉，于紅梅

（江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，南京 210014）

寧玉草莓的豐產(chǎn)性研究

蔡偉建，趙密珍，王壯偉，于紅梅

（江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，南京 210014）

以草莓新品種寧玉為試驗(yàn)材料，利用多項(xiàng)式模型擬合其產(chǎn)量變化規(guī)律。結(jié)果表明，寧玉在138 d采果期內(nèi)，產(chǎn)量達(dá)到27 336.0 kg·hm-2，呈雙“S”型增長(zhǎng)；利用六次多項(xiàng)式擬合其產(chǎn)量變化，擬合精度達(dá)到0.998，效果顯著；單位時(shí)間產(chǎn)量呈典型的雙峰型，平均日產(chǎn)量為198.0 kg·hm-2，最高日產(chǎn)量為295.5 kg·hm-2；果實(shí)收獲呈現(xiàn)出明顯的兩個(gè)批次，其中第一批果實(shí)產(chǎn)量比例高。

寧玉草莓；多項(xiàng)式模型；產(chǎn)量分析

草莓（Fragaria×ananassaDuch.）是薔薇科草莓屬多年生常綠草本植物，具有很高的營(yíng)養(yǎng)和食療價(jià)值[1]。我國(guó)草莓產(chǎn)業(yè)自20世紀(jì)80年代開(kāi)始加速發(fā)展，至2003年中國(guó)草莓種植面積和產(chǎn)量已躍居世界第一。據(jù)中國(guó)園藝學(xué)會(huì)草莓分會(huì)統(tǒng)計(jì)，2010年全國(guó)草莓總面積超過(guò)11萬(wàn)hm2，產(chǎn)量超過(guò)200萬(wàn)t[2]。但是，截至2010年，我國(guó)草莓設(shè)施栽培品種依然是以豐香、甜查理和紅顏為主的國(guó)外引進(jìn)品種，國(guó)內(nèi)自育品種所占比例極低[3]，對(duì)我國(guó)草莓育種研究提出嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

寧玉是江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所2006年育成的草莓新品種，屬早熟品種，2010年通過(guò)江蘇省鑒定，適宜全國(guó)草莓促成栽培區(qū)域種植[4]。本文采用連續(xù)調(diào)查方法，分析寧玉草莓整個(gè)果實(shí)采收期的產(chǎn)量變化和日變化規(guī)律，揭示其產(chǎn)量分布及豐產(chǎn)特性，并為該品種的推廣和生產(chǎn)管理提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院溧水植物基地溫室大棚，面積200 m2。2011年9月1日至2012年4月30日期間，日平均氣溫10.2℃，最高氣溫35.0℃，最低氣溫-7.3℃，總降水量413.4 mm，平均相對(duì)濕度77.6%[5]。土壤為黃棕壤，pH 6.92，有機(jī)質(zhì)含量46.3 g·kg-1，速效氮、磷、鉀含量分別為234.1、642.5、532.4 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)材料

供試草莓品種為江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院育成的“寧玉”和日本引進(jìn)品種“紅顏”。2011年4～9月在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院溧水植物基地露地繁殖兩品種生產(chǎn)苗，選擇新莖粗1.0 cm以上的優(yōu)質(zhì)壯苗定植于塑料大棚。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)對(duì)象為寧玉草莓，以紅顏草莓為對(duì)照，每品種定植60株，重復(fù)3次，重復(fù)間采用交替排列，以減少土壤差異可能導(dǎo)致的試驗(yàn)誤差。2011年9月13日起壟定植，壟（含溝）距1 m，壟高40 cm，壟面寬30 cm，每壟種植2行，株行距20 cm× 20 cm；10月30日覆棚，試驗(yàn)期間維持日平均氣溫15℃以上，最低氣溫5℃以上。田間正常管理。

1.3.2 觀測(cè)方法

定植后定期調(diào)查植株的生長(zhǎng)狀態(tài)，進(jìn)入果實(shí)始熟期后[6]，每隔4～13 d采收果實(shí)1次，每次將成熟果全部采收，立即稱(chēng)量并換算成單位面積（hm2）鮮果重（Wf）。由于2012年4月下旬試驗(yàn)地區(qū)溫度驟升，草莓產(chǎn)量和品質(zhì)顯著下降，基本不具銷(xiāo)售價(jià)值，故至4月20日調(diào)查截止?，F(xiàn)規(guī)定果實(shí)始熟期時(shí)為第0天（0 d），此后每次采果日期減去始熟期日期，稱(chēng)為第χ天（χ d），從而可以分析果實(shí)產(chǎn)量的時(shí)間動(dòng)態(tài)，也為建立數(shù)字化模型進(jìn)行分析提供可能。

1.3.3 建立分析模型

采用SPSS18.0統(tǒng)計(jì)模塊[7]和Excel2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析、制圖。

由Weierstrass定理[8]可知，對(duì)于一些比較復(fù)雜或規(guī)律不明顯的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可采用具有通用性的多項(xiàng)式逼近擬合。若將本試驗(yàn)中草莓至第χ天時(shí)累積產(chǎn)量y作為因變量，則可以建立多項(xiàng)式如下：

（1）式中，a0……an為多項(xiàng)式待定系數(shù)，通過(guò)最小二乘法獲得；n為多項(xiàng)式階數(shù)，根據(jù)曲線(xiàn)趨勢(shì)合理性和擬合精度確定。對(duì)（1）式求一階導(dǎo)數(shù)，則可得到單位時(shí)間產(chǎn)量y'（χ），兩者關(guān)系表達(dá)式為：

對(duì)（1）式求二階導(dǎo)數(shù)，得：

令y''（χ）=0，則可以得到單位時(shí)間產(chǎn)量y'（χ）的變化拐點(diǎn)，獲得拐點(diǎn)處的采果時(shí)間χ，并根據(jù)拐點(diǎn)劃分草莓果實(shí)產(chǎn)量變化的不同階段。

2 結(jié)果與分析

2.1 寧玉草莓不同日期果實(shí)采收量

本次試驗(yàn)的寧玉和紅顏為同時(shí)間定植，但是果實(shí)始熟期和產(chǎn)量情況卻存在顯著差異（見(jiàn)表1）。

表1 不同日期寧玉與紅顏草莓果實(shí)采收量Table 1 Fruit weight of strawberry Ningyu and Benihoppe on different picking date

寧玉定植81 d后即2011年12月3日果實(shí)開(kāi)始成熟，而紅顏定植107 d后即2011年12月29日開(kāi)始成熟，比寧玉晚26 d成熟。寧玉和紅顏的果實(shí)采收期分別為138和112 d。整個(gè)收獲期寧玉果實(shí)產(chǎn)量比紅顏高29.9%。

2.2 寧玉草莓產(chǎn)量分析模型建立

以采收天數(shù)x為橫坐標(biāo)、x d時(shí)累積產(chǎn)量y為縱坐標(biāo)作散點(diǎn)圖，可以得到累積產(chǎn)量隨采收時(shí)間的變化趨勢(shì)（見(jiàn)圖1）。

由圖1可以看出，兩個(gè)草莓品種的累積產(chǎn)量總體上都表現(xiàn)出雙“S”型曲線(xiàn)增長(zhǎng)，即按照“慢-快-慢-快-慢”的趨勢(shì)變化。

利用SPSS軟件的Nonlinear回歸方法，選定初始值后進(jìn)行迭代分析，當(dāng)（1）式多項(xiàng)式系數(shù)n=6時(shí)，曲線(xiàn)趨勢(shì)合理且擬合精度高，因而采用之，則可求出（1）式中的未知參數(shù)a0……a6，從而可以建立累積產(chǎn)量隨時(shí)間的增長(zhǎng)模型如表2所示，兩個(gè)草莓品種的累積產(chǎn)量增長(zhǎng)模型擬合精度都達(dá)到0.998以上，說(shuō)明利用多項(xiàng)式回歸擬合本試驗(yàn)兩個(gè)草莓品種的產(chǎn)量變化可行。同時(shí)，可擬合出采收期間任意采收時(shí)間的累積產(chǎn)量，如圖1中曲線(xiàn)段所示。

圖1 寧玉與紅顏草莓累積產(chǎn)量與采收時(shí)間關(guān)系Fig.1 Relationship of cumulative yield and fruit picking time of Ningyu and Benihoppe strawberry

表2 寧玉和紅顏果實(shí)產(chǎn)量的多項(xiàng)式模型擬合精度Table 2 Polynomial model of Ningyu and Benihoppe strawberry yield

2.3 寧玉草莓產(chǎn)量變化規(guī)律

利用試驗(yàn)方法中（2）式可以得到寧玉和紅顏單位時(shí)間產(chǎn)量隨采果時(shí)間的變化曲線(xiàn)，如圖2所示。兩個(gè)草莓品種的日產(chǎn)量變化為明顯的雙峰曲線(xiàn)，符合上文“慢-快-慢-快-慢”的變化節(jié)律。寧玉平均日產(chǎn)量198.0 kg·hm-2，其最高峰值出現(xiàn)在采果期前期，達(dá)到295.5 kg·hm-2；最高峰至次高峰（258.0 kg·hm-2）期間，日產(chǎn)量最大變幅為31.5%。紅顏平均日產(chǎn)量為187.5 kg·hm-2，最高峰出現(xiàn)在采果期后期，為367.5 kg·hm-2；次高峰（231.0 kg·hm-2）至最高峰期間，日產(chǎn)量最大變幅為78.0%。說(shuō)明相比于紅顏，寧玉果實(shí)不僅具有較高的平均日產(chǎn)量，而且進(jìn)入盛果期后日產(chǎn)量波動(dòng)較小，即能始終保持較高的日產(chǎn)量，不會(huì)出現(xiàn)明顯的斷果現(xiàn)象。

從圖2也可看出，兩個(gè)草莓品種果實(shí)產(chǎn)量生長(zhǎng)都可以劃分為兩個(gè)階段，即從果實(shí)始熟開(kāi)始，日產(chǎn)量由低-高-低為第一批果，日產(chǎn)量再次由低-高-低為第二批果。利用試驗(yàn)方法中（3）式可以計(jì)算出第一和第二批果過(guò)渡的拐點(diǎn)，并能得到兩批果的峰值點(diǎn)及持續(xù)時(shí)間，同時(shí)利用（1）式可計(jì)算出兩批次果的產(chǎn)量，如表3所示。寧玉第一、第二批果持續(xù)時(shí)間和產(chǎn)量占整個(gè)采收期比例分別為44.2%和48.7%、55.8%和51.3%，故第一批果持續(xù)時(shí)間短、總產(chǎn)量較低，但平均日產(chǎn)量高，第二批果則反之；紅顏分別為53.6%和49.2%、46.4%和 50.8%，第一批果持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、總產(chǎn)量相對(duì)較低，故平均日產(chǎn)量也低，第二批果則反之。寧玉和紅顏第一批果持續(xù)時(shí)間幾乎相同，但寧玉產(chǎn)量比紅顏高28.7%；第二批果寧玉持續(xù)時(shí)間明顯長(zhǎng)于紅顏，產(chǎn)量也高31.1%。因此，草莓種植者應(yīng)根據(jù)寧玉和紅顏的產(chǎn)量變化特性，采取有針對(duì)性的生產(chǎn)措施。

圖2 寧玉和紅顏草莓單位時(shí)間產(chǎn)量變化曲線(xiàn)Fig.2 Change of yield per unit time of Ningyu and Benihoppe strawberry

表3 寧玉和紅顏草莓產(chǎn)量階段劃分Table 3 Yield stages of Ningyu and Benihoppe strawberry

3 討論與結(jié)論

3.1 草莓產(chǎn)量分析及擬合模型

保護(hù)地栽培的草莓收獲期可以從12月延續(xù)到翌年5月[9]。對(duì)草莓產(chǎn)量變化規(guī)律的研究，以往多集中于單果變化或是單株變化，而對(duì)草莓群體的產(chǎn)量變化規(guī)律研究涉及甚少[10-15]。本文利用多項(xiàng)式模型擬合草莓產(chǎn)量的變化，效果顯著，擬合精度都在0.998以上，可為草莓研究，尤其是產(chǎn)量變化研究提供新思路和方法。另外，利用模型推導(dǎo)的函數(shù)曲線(xiàn)（圖2）可更直觀地了解植物生長(zhǎng)過(guò)程，對(duì)于揭示規(guī)律性變化具有重要意義。

3.2 寧玉草莓產(chǎn)量及變化規(guī)律

本試驗(yàn)，寧玉產(chǎn)量達(dá)到27 336.0 kg·hm-2，顯著高于紅顏，也高于廣泛種植的豐香，甚至其母本幸香和父本章姬[16]。采收期內(nèi)，寧玉累積產(chǎn)量變化呈“慢-快-慢-快-慢”趨勢(shì)，表現(xiàn)為雙“S”型增長(zhǎng)，與蘋(píng)果果實(shí)生長(zhǎng)數(shù)學(xué)模型相似[17]，體現(xiàn)在日產(chǎn)量變化為典型的雙峰曲線(xiàn)，與紅顏不同的是，寧玉產(chǎn)量在盛果期始終能維持較高的日產(chǎn)量，變幅小，能避免產(chǎn)量大起大落、甚至斷果現(xiàn)象。另外，利用產(chǎn)量模型可以較易將產(chǎn)量劃分為2個(gè)批次，與紅顏不同的是，寧玉第一批次果產(chǎn)量比例高，意味前期可以獲得更多經(jīng)濟(jì)收益?？梢?jiàn)，寧玉具有較高的推廣價(jià)值。

3.3 寧玉草莓產(chǎn)量分析的意義

寧玉產(chǎn)量及其變化規(guī)律的理論研究也具有極大的實(shí)踐意義。寧玉果實(shí)始熟于12月初，屬于早熟品種，要求生產(chǎn)措施應(yīng)該提前；采果期長(zhǎng)，超過(guò)138 d，必須確保土壤肥力能夠持久，定植前整地基肥用量要高，可以添加一定比例緩釋肥；寧玉果實(shí)始熟期后28 d進(jìn)入日產(chǎn)量高峰，應(yīng)提前做好水肥及環(huán)境調(diào)控，如增施速效磷鉀肥等措施，確保高日產(chǎn)量維持長(zhǎng)久、果實(shí)品質(zhì)優(yōu)良。同理，在第一批果結(jié)束前，應(yīng)做好相應(yīng)水肥調(diào)控，確保第二批果高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)，從而提高整個(gè)生產(chǎn)期果實(shí)產(chǎn)量。

4 結(jié)論

a.從群體角度研究草莓的產(chǎn)量變化，不僅能克服個(gè)體研究時(shí)的取樣不全問(wèn)題，還更貼近于生產(chǎn)實(shí)際。同時(shí)結(jié)合數(shù)學(xué)模型推演規(guī)律，能更準(zhǔn)確、更直觀地了解草莓產(chǎn)量變化過(guò)程，推動(dòng)草莓產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

b.寧玉草莓具有優(yōu)良的特性和較高的推廣價(jià)值，不僅表現(xiàn)在總產(chǎn)量高、前期產(chǎn)量比例大、無(wú)斷果、效益高等方面，而且果實(shí)品質(zhì)優(yōu)良，消費(fèi)者認(rèn)可度高。

[1]鄧明琴,雷家軍.中國(guó)果樹(shù)志·草莓卷[M].北京:中國(guó)林業(yè)出版社,2005．

[2]Zhang Y T.Current status of strawberry production and cultivation in China[C].Book of Abstracts ofⅦInternational Strawberry Symposium,2012:6.

[3]雷家軍,張運(yùn)濤,趙密珍．中國(guó)草莓[M]．沈陽(yáng):遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,2011．

[4]趙密珍,王壯偉,錢(qián)亞明,等．草莓新品種‘寧玉’[J]．園藝學(xué)報(bào), 2011,38(7):1411-1412．

[5]江蘇省南京市溧水縣氣象局．溧水縣氣象服務(wù)網(wǎng)[EB/OL]．http: //www.njlsqx.com.2012-05-01

[6]趙密珍．草莓種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)[M]．北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社,2006．

[7]米紅,張文璋．實(shí)用統(tǒng)計(jì)分析方法與SPSS應(yīng)用[M]．北京:當(dāng)代中國(guó)出版社,2004．

[8]林琦焜．Weierstrass逼近定理[J]．?dāng)?shù)學(xué)傳播,1998,22(3):11-25．

[9]高鳳娟．我國(guó)草莓生產(chǎn)的發(fā)展與展望[J]．落葉果樹(shù),2000(2): 20-23．

[10]閻立英．草莓果實(shí)生長(zhǎng)曲線(xiàn)的研究[J]．河北林果研究,1998,13 (增):129-130．

[11]楊雷,楊莉,李莉,等．草莓果實(shí)重要性狀動(dòng)態(tài)規(guī)律研究[J]．華北農(nóng)學(xué)報(bào),2010,25(增):96-99．

[12]楊莉,楊雷,李莉,等．草莓單株產(chǎn)量的主要影響因素相關(guān)分析及通徑分析[C]．草莓研究進(jìn)展（三）,2009:75-79．

[13]Vignolo G K,Araujo V F,Silveira C A P,et al.Production and quality of strawberry[C].Book of Abstracts ofⅦInternational Strawberry Symposium,2012:185.

[14]Nathewet P,Tomohiro Y,Nobuyuki O.Evaluation of productivity in wood strawberry(Fragaria vesca)[C].Book of Abstracts ofⅥInternational Strawberry Symposium,2008:264.

[15]Yuen G Y,Schroth M N,Weinhold A R,et al.Effects of soil fumigation with methyl bromide and chloropicrin on root health and yield of strawberry[J].Plant Dis,1991,75(4):416-420.

[16]李國(guó)平,吉沐祥．大棚草莓優(yōu)質(zhì)鮮食新品種引進(jìn)比較初報(bào)[J].金陵科技學(xué)院學(xué)報(bào),2004,20(4):43-50．

[17]李慧峰,李林光,張琮．蘋(píng)果果實(shí)生長(zhǎng)發(fā)育數(shù)學(xué)模型研究[J]．江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2008,20(4):40-42．

Study on high yield of Ningyu strawberry

CAI Weijian,ZHAO Mizhen,WANG Zhuangwei,YU Hongmei
(Institute of Horticulture,Jiangsu Academy of Agricultural Sciences,Nanjing 210014,China)

Ningyu,a new strawberry cultivar,was used as the experimental material to analyse its yield variation fitted by polynomial model.The results showed that the yield increase followed double 'S'-shaped curve and the total yield reached 27 336.0 kg·hm-2during 138 d of fruit picking season of Ningyu.It was significant to use six polynomial fitting yield of Ningyu,which got fitting precision of 0.998. Yield per unit time of Ningyu showed a typical bimodal curve.Ningyu strawberry had the average daily yield of 198.0 kg·hm-2and the maximum daily yield of 295.5 kg·hm-2.There were two obvious batches of fruit ripening during fruit picking season of Ningyu,and the first batch had a higher ratio of yield.

Ningyu strawberry;polynomial model;yield analysis

S663.9

A

1005-9369（2014）01-0113-05

2012-07-12

江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新基金項(xiàng)目（CX（12）3012）；科技部農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金項(xiàng)目（2012GB2C100159）

蔡偉建（1984-），男，助理研究員，博士，研究方向?yàn)椴葺砑霸耘嗉夹g(shù)。E-mail:w.j.cai@hotmail.com

時(shí)間2014-1-10 6:24:29[URL]http://www.cnki.net/kcms/detail/23.1391.S.20140110.0624.003.html

蔡偉建,趙密珍,王壯偉,等.寧玉草莓的豐產(chǎn)性研究[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2014,45(1):113-117.

Cai Weijian,Zhao Mizhen,Wang Zhuangwei,et al.Study on high yield of Ningyu strawberry[J].Journal of Northeast Agricultural University,2014,45(1):10-14.(in Chinese with English abstract)