甘薯新品種龍薯15號高產(chǎn)栽培模型研究

林子龍， 陳根輝， 黃艷霞， 郭其茂， 楊立明

(福建省龍巖市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,福建龍巖 364000)

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甘薯新品種龍薯15號高產(chǎn)栽培模型研究

林子龍， 陳根輝， 黃艷霞， 郭其茂， 楊立明

(福建省龍巖市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所,福建龍巖 364000)

摘要[目的]為甘薯品種龍薯15號配套高產(chǎn)栽培提供依據(jù)，為其推廣提供技術(shù)支持。[方法]采用4因素5水平二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)方法，探討密度及氮、磷、鉀施用量對甘薯產(chǎn)量的影響。[結(jié)果]4個因素對龍薯15號鮮薯產(chǎn)量影響大小的順序?yàn)椋衡浄?氮肥>密度>磷肥。密度與氮肥互作對甘薯產(chǎn)量的影響效應(yīng)最大,磷、鉀肥互作的影響效應(yīng)較小。在一定范圍內(nèi)，增加密度及氮、磷、鉀肥施用量均可提高甘薯產(chǎn)量。在該試驗(yàn)條件下,龍薯15號的最高理論產(chǎn)量為60.24 t/hm2。[結(jié)論]龍薯15號產(chǎn)量在50.00 t/hm2以上時的農(nóng)藝措施為：密度5.83萬～6.08萬株/hm2，施氮肥132.48～148.19 kg/hm2, 施磷肥40.59～49.41 kg/hm2, 施鉀肥184.73～215.93 kg/hm2。

關(guān)鍵詞龍薯15號；密度；施肥量；產(chǎn)量；數(shù)學(xué)模型

甘薯營養(yǎng)豐富，而且抗旱、耐瘠、適應(yīng)性廣,其用途廣泛, 既可作糧食、飼料, 又可作為工業(yè)原料。福建省龍巖市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所選育的兼用型甘薯新品種龍薯15號紅皮紅心、高產(chǎn)、抗病，食味軟、甜，適宜加工，2009年通過福建省農(nóng)作物品種審定[1]。甘薯栽培技術(shù)近年來已取得較大提高，但農(nóng)戶在種植時管理還相對粗放，密度及氮、磷、鉀肥施用量還存在較大的隨意性。因此開展龍薯15號密度及氮、磷、鉀施用量研究對降低生產(chǎn)成本、提高甘薯產(chǎn)量和品質(zhì)、加快該品種推廣應(yīng)用有積極的意義。前人在不同密度和施肥水平對甘薯產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[2-9]及對不同甘薯品種的影響[10]方面做了很多研究，認(rèn)為不同密度和肥料對甘薯品種產(chǎn)量的影響不同，不同的甘薯品種應(yīng)該有與之配套的高產(chǎn)栽培技術(shù)才能有效提高其產(chǎn)量和品質(zhì)。鑒于此，筆者以甘薯新品種龍薯15號為研究對象，探索中等肥力水平條件下密度及氮、磷、鉀施用量與產(chǎn)量之間的關(guān)系，尋求最佳的高產(chǎn)栽培模式，旨在為該品種的大面積推廣種植提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況試驗(yàn)在福建省龍巖市大池鎮(zhèn)進(jìn)行，試驗(yàn)地位于新羅區(qū)西部，地處116°40′～116°50′ E，25°03′～25°10′ N。大池鎮(zhèn)境內(nèi)四面環(huán)山，地貌以山地、小谷盆地為主，為亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，四季溫和濕潤，光照充足，低溫期短，雨量充沛，多年年平均降水量為1 773 mm，主要集中在4～9月，約占全年降水的75%，年平均氣溫19.9 ℃，平均無霜期高達(dá)291 d，年日照時數(shù)1 979 h；土壤為壤土，肥力中等，排灌良好，有機(jī)質(zhì)含量1．23%，堿解氮含量90.2 mg/kg，速效磷含量35.6 mg/kg，速效鉀含量101.3 mg/kg。

1.2試驗(yàn)材料供試甘薯品種為龍薯15號，該品種株型短蔓半直立，單株分枝6～9條，成葉心形，頂葉紫色，成葉、莖均為綠色，葉脈淺紫色，柄基紫色，蔓粗中等。單株結(jié)薯4個左右，薯塊下紡綞形，薯皮紅色，薯肉紅色。省區(qū)試2年平均曬干率21.59%、出粉率11.69%,抗蔓割病，感薯瘟病。試驗(yàn)施用的氮肥為尿素(N≥46.4%)，磷肥為普通過磷酸鈣(P2O5≥12%)，鉀肥為硫酸鉀(K2O≥50%)。

1.3試驗(yàn)方法采用4因素5水平二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)[11-12], 以密度、氮肥、磷肥、鉀肥為試驗(yàn)因子(表1)。小區(qū)面積20 m2，4行區(qū)，長5 m、寬4 m，共31個小區(qū)。起壟種植，壟高30～35 cm。試驗(yàn)田氮肥和鉀肥50%作基肥、50%作追肥，磷肥全作基肥。基肥于起壟前撒施，追肥結(jié)合中耕除草在封壟前于壟2側(cè)開溝施入。試驗(yàn)于2015年6月25日栽插，11月12日收獲，全生育期140 d。對小區(qū)中間2行進(jìn)行測產(chǎn)，并折算產(chǎn)量。

表1　試驗(yàn)因子及編碼水平

2結(jié)果與分析

2.1鮮薯產(chǎn)量數(shù)學(xué)模型及其分析檢驗(yàn)以甘薯鮮薯產(chǎn)量結(jié)果(表2) 數(shù)據(jù)為目標(biāo)函數(shù),根據(jù)4因素5水平二次回歸通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)原理, 該試驗(yàn)的回歸數(shù)學(xué)模型為:Y=51.904 29+2.466 67X1+2.507 50X2+0.658 33X3+2.576 67X4-1.119 82X12-1.472 32X22-2.187 32X32-1.761 07X42+1.985 00X1X2-0.118 75X1X3+0.555 00X1X4+0.302 50X2X3+0.343 75X2X4+0.352 50X3X4。對甘薯產(chǎn)量回歸方程進(jìn)行顯著性檢驗(yàn), 失擬均方F1=1.810 5F0.01=2.37, 達(dá)極顯著水平, 表明密度、氮肥、磷肥、鉀肥4個因子與甘薯產(chǎn)量存在顯著的回歸關(guān)系, 建立的模型與實(shí)際值擬合較好,較真實(shí)地反映了目標(biāo)函數(shù)與試驗(yàn)因子間的數(shù)量變化關(guān)系，具有實(shí)踐指導(dǎo)意義。

表2　試驗(yàn)的產(chǎn)量結(jié)果

2.2各因素與產(chǎn)量間的效應(yīng)分析

2.2.1單因子效應(yīng)分析。試驗(yàn)滿足正交設(shè)計(jì)要求,模型中各項(xiàng)效應(yīng)線性可加,各回歸系數(shù)彼此獨(dú)立,因此可以利用模型來分析試驗(yàn)因子的獨(dú)立效應(yīng)及互作效應(yīng)。從方程可知，各因素對龍薯15號產(chǎn)量的影響大小為：鉀肥 (X4)>氮肥(X2)>密度(X1)>磷肥 (X3)。采用降維法，固定某些控制因子的取值水平, 則可得出另一因子對產(chǎn)量的效應(yīng)，相當(dāng)于在特定條件下進(jìn)行一組單因子試驗(yàn)。將模型中3個因子固定在0 水平時, 可得出另一因子變化與產(chǎn)量的關(guān)系, 進(jìn)一步得出:

Y=51.904 29+2.466 67X1-1.119 82X12(X2=X3=X4=0)

(1)

Y=51.904 29+2.507 50X2-1.472 32X22(X1=X3=X4=0)

(2)

Y=51.904 29+0.658 33X3-2.187 32X32(X1=X2=X4=0)

(3)

Y=51.904 29+2.576 67X4-1.761 07X42(X1=X2=X3=0)

(4)

根據(jù)以上方程作圖得到圖1。由圖1可以看出, 在-2≤X≤2 的水平范圍內(nèi)，甘薯的產(chǎn)量隨密度及氮、磷、鉀肥的增加而先增加后降低。說明密度和氮、磷、鉀的施用量均有一適合范圍, 在這個范圍內(nèi)適量增加密度及氮、磷、鉀肥均能較大程度地提高產(chǎn)量, 但超過這范圍后則增產(chǎn)效果不明顯, 甚至呈下降趨勢。

圖1　各因素水平對龍薯15號產(chǎn)量的影響Fig.1　Effect of various factors on Longshu 15 yield

2.2.2因子互作效應(yīng)分析。從回歸方程可知, 密度(X1)與氮肥(X2)互作效應(yīng)最大,達(dá)到極顯著水平，其次為密度(X1)和鉀肥(X4), 而磷肥(X3)和鉀肥(X4)互作效應(yīng)最小。

從表 3 可以看出， 當(dāng)密度在- 2.0～1.0水平時, 甘薯產(chǎn)量隨著氮肥用量的增加先增加后降低, 密度越小，甘薯產(chǎn)量降得越快；說明低密度時過多增施氮肥對產(chǎn)量不利。當(dāng)密度在 1.0～ 2.0水平時,甘薯產(chǎn)量隨著氮肥用量的增加而增加。因此, 在生產(chǎn)上, 應(yīng)根據(jù)不同土壤類型和種植密度來確定氮肥施用量。高密度高氮肥、低密度中等施氮量均能取得較高的甘薯產(chǎn)量。

2.2.3試驗(yàn)方案模擬尋優(yōu)。通過對回歸模型進(jìn)行極值分析和校正, 對試驗(yàn)方案進(jìn)行模擬尋優(yōu),結(jié)果可獲得最高理論產(chǎn)量的農(nóng)藝措施組合為:X1=2,X2=2,X3=0,X4=1, 即密度為6.50萬株/hm2、施氮肥180.00 kg/hm2、施磷肥45.00 kg/hm2、施鉀肥 225.00 kg/hm2時，可獲得最高甘薯產(chǎn)量為60.24 t/hm2。

表3　密度與氮肥互作效應(yīng)

2.2.4最佳農(nóng)藝措施組合區(qū)間分析。在實(shí)際生產(chǎn)中, 因條件的差異，最佳農(nóng)藝措施組合如固定在某一具體取值時, 田間操作可行性不強(qiáng), 需研究出一定的農(nóng)藝措施優(yōu)化區(qū)間,以便達(dá)到期望的產(chǎn)量目標(biāo)。采用頻數(shù)分析法, 在計(jì)算機(jī)上模擬得到的試驗(yàn)組合中, 產(chǎn)量超過50.00 t/hm2的方案有76個(表4) ，經(jīng)換算，龍薯15號目標(biāo)產(chǎn)量的優(yōu)化農(nóng)藝措施為：在中等肥力的土壤上, 密度5.83萬～6.08萬株/hm2，施氮肥132.48～148.19 kg/hm2, 施磷肥40.59～49.41 kg/hm2, 施鉀肥184.73～215.93 kg/hm2。

表4　龍薯15號鮮薯產(chǎn)量在50.00 t/hm2以上的優(yōu)化農(nóng)藝措施

3結(jié)論與討論

增施肥料能提高甘薯產(chǎn)量的結(jié)論已被大量生產(chǎn)實(shí)踐所證實(shí)，但不同肥料種類對產(chǎn)量的影響不同。已有研究表明，在一定范圍內(nèi)提高栽插密度能提高甘薯產(chǎn)量，但降低了單株薯重和大中薯率，當(dāng)密度繼續(xù)增加時產(chǎn)量反而出現(xiàn)下降趨勢[2-5]。該試驗(yàn)結(jié)果表明, 試驗(yàn)建立的數(shù)學(xué)模型與實(shí)際擬合較好，具有實(shí)踐指導(dǎo)意義。密度及氮、磷、鉀肥與龍薯15號產(chǎn)量之間呈拋物線型回歸關(guān)系, 即在一定的范圍內(nèi), 隨密度和施肥量的增加產(chǎn)量也增加, 超過一定范圍再增加密度和施肥量時將造成減產(chǎn)。密度及氮、磷、鉀肥對甘薯產(chǎn)量的影響程度表現(xiàn)為：鉀肥>氮肥>密度>磷肥，故在生產(chǎn)應(yīng)用中應(yīng)特別重視鉀肥的施用,配合施好氮肥和磷肥, 同時做到合理密植，以便獲得高產(chǎn)。在該試驗(yàn)中等肥力條件下，要取得甘薯產(chǎn)量超過50.00 t/hm2的優(yōu)化農(nóng)藝措施組合是：密度5.83萬～6.08萬株/hm2，施氮肥132.48～148.19 kg/hm2,施磷肥40.59～49.41 kg/hm2,施鉀肥184.73～215.93 kg/hm2。

在與該試驗(yàn)相似的土壤肥力田塊可參照該試驗(yàn)獲得的優(yōu)化農(nóng)藝措施區(qū)間作為龍薯15號優(yōu)化栽培方案來指導(dǎo)大田生產(chǎn)。甘薯的產(chǎn)量還與生育期、肥料種類、施肥方法等其他栽培措施有一定關(guān)系，今后在這些方面可以進(jìn)一步研究，以完善龍薯15號栽培技術(shù)。

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基金項(xiàng)目國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)資金(CARS-11-C-07)。

作者簡介林子龍(1981- )，男，福建龍巖人，副研究員，從事甘薯育種與栽培研究。

收稿日期2016-04-08

中圖分類號S 531

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號0517-6611(2016)13-034-03

Study on the High-yielding Cultivation Model of New Sweet Potato Variety—Longshu 15

LIN Zi-long, CHEN Gen-hui,HUANG Yan-xia et al

(Longyan Institute of Agricultural Sciences, Longyan, Fujian 364000)

Abstract[Objective]The basis for high-yielding cultivation of sweet potato variety—Longshu 15 and technical support for its popularization were provided through the experiment.[Method] The effect of planting density, nitrogen, phosphorus and potassium application on Longshu 15 yield was analyzed based on the quadratic general rotary design with four factors and five levels.[Result]The order of various factors impacting Longshu 15 yield was K fertilizer >N fertilizer>planting density> P fertilizer.The biggest effect on yield was from the interaction between planting density and N fertilization and others was smaller.Within a certain range, with the planting density of nitrogen, phosphorus and potassium fertilizer-increasing, the yield couldbe increased.Under the experimental condition, the maximum theoretical yield of Longshu 15 was 60.24 t/hm2.[Conclusion] For Longshu 15 yield of over 50.00 t/hm2, the agronomic measures were as follows：the planting density was at 5.83×104-6.08×104 plants/hm2; N fertilizing, at 132.48-148.19 kg/hm2; P2O5, at 40.59-49.41 kg/hm2 and K2O, at 184.73-215.93 kg/hm2.

Key wordsLongshu 15; Planting density; Fertilization; Yield; Mathematic model