食用型甘薯‘川M1422’綜合優(yōu)化栽培技術(shù)研究

屈會(huì)娟，李 明，沈?qū)W善，朱 玲，蒲志剛，馮俊彥，張 聰

（1四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)核技術(shù)研究所，成都 610066；2四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，成都 610066）

0 引言

‘524紅苕’是四川省遂寧市安居區(qū)的一個(gè)甘薯地方老品種，薯塊紡錘形、皮色淺紅、肉色淡黃；煮熟食用，軟、甜、糯風(fēng)味獨(dú)特[1]，于2013年9月26日被國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局批準(zhǔn)為國家地理標(biāo)志保護(hù)產(chǎn)品（2013年第136號(hào)）。但是，絕大多數(shù)消費(fèi)者在肯定其口感的同時(shí)，也希望其肉色紅潤，β-胡蘿卜素含量高，營養(yǎng)品質(zhì)有提升。為此，四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)核技術(shù)研究所于2012年構(gòu)建‘524紅苕’胚性懸浮細(xì)胞，經(jīng)γ射線低劑量照射，由胚性細(xì)胞再生培養(yǎng)成苗，再經(jīng)系選獲得新品系‘川M1422’。該品系為食用型，食味特優(yōu)，薯塊呈紡錘形，薯皮和薯肉均為淺黃色，2019年1月13日獲農(nóng)業(yè)部植物新品種權(quán)（品種權(quán)號(hào)CNA20160321.0）。‘524紅苕’名稱來源于傳統(tǒng)種植經(jīng)驗(yàn)“5月中下旬移栽，種薯100 g（二兩）一根，株距13.3 cm（四寸）”。而川中丘陵區(qū)季節(jié)性干旱嚴(yán)重，春旱、夏旱和伏旱發(fā)生頻率分別為89%、92%和62%，嚴(yán)重影響了甘薯的移栽和前期生長(zhǎng)[2-3]。保水劑是一種吸水能力特別強(qiáng)的高分子聚合物，旱地施用保水劑可提高土壤含水率，增加甘薯苗成活率，促進(jìn)甘薯前期生長(zhǎng)[4-6]。栽培密度影響甘薯的鮮薯產(chǎn)量、單株結(jié)薯數(shù)、單株薯重、商品薯率和淀粉含量，不同品種最適宜的密度水平差異顯著[7-10]。施肥量和肥料種類影響甘薯的產(chǎn)量和品質(zhì)[11-14]，生產(chǎn)中常出現(xiàn)移栽密度隨意和盲目施肥的現(xiàn)象[15-16]。近年來，有學(xué)者從移栽期、密度、施氮量、施磷量、施鉀量等方面對(duì)新審定的甘薯品種進(jìn)行優(yōu)化栽培技術(shù)研究[17-20]，而對(duì)‘川M1422’的移栽密度、復(fù)合肥施用量和保水劑施用量等關(guān)鍵栽培因子優(yōu)化研究有助于實(shí)現(xiàn)良種良法配套，從而提高種植效益。筆者采用三元二次正交旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)，設(shè)置移栽密度、復(fù)合肥施用量和保水劑施用量，通過計(jì)算機(jī)模擬獲得最適栽培方案[21]，旨在為‘川M1422’在川中丘陵區(qū)高效栽培和示范推廣提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

采用的食用型甘薯新品系‘川M1422’種薯由四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)核技術(shù)研究所提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2019年在四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院金堂縣竹篙試驗(yàn)基地進(jìn)行。試驗(yàn)地黃紅紫泥土，0～20 cm土壤含有機(jī)質(zhì)12.00 g/kg，全氮0.91 g/kg，全磷0.57 g/kg，全鉀18.28 g/kg，堿解氮73.00 mg/kg，有效磷13.00 mg/kg，速效鉀131.00 mg/kg，pH 8.3。試驗(yàn)采用三元二次通用組合正交設(shè)計(jì)，設(shè)置移栽密度、復(fù)合肥施用量、保水劑施用量3個(gè)因素，共16個(gè)處理（表1～2）。3次重復(fù)，小區(qū)面積3.5 m×3.2 m。起壟凈作，壟距80 cm、壟高30 cm、壟面寬30 cm。3月下旬殯種育苗，6月15日移栽，11月10日收獲。復(fù)合肥N:P2O5:K2O=15:15:15，保水劑為施可潤農(nóng)林保水劑。其他栽培措施同當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)田。

表1 因素設(shè)計(jì)水平編碼表

表2 不同處理因素水平組合

續(xù)表2

1.3 測(cè)試項(xiàng)目與方法

1.3.1 鮮薯產(chǎn)量和干物率 收獲期，每小區(qū)實(shí)收測(cè)定鮮薯產(chǎn)量、商品薯率（薯塊重＞50 g）。每小區(qū)取中等大小薯塊300 g，切成絲，在烘箱中105℃殺青30 min后，80℃烘至恒重，測(cè)定干物率。

1.3.2 營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定 收獲期，每小區(qū)取中等大小甘薯塊根4個(gè)，參照張永成等[22]的方法測(cè)定薯塊蛋白質(zhì)、淀粉、可溶性總糖、維生素C含量，β-胡蘿卜素含量測(cè)定參照GB 8821—2011[23]。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析方法

采用Microsoft Excel 2007和DPS 14.5統(tǒng)計(jì)軟件計(jì)算與分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 鮮薯產(chǎn)量

2.1.1 鮮薯產(chǎn)量模型的建立及檢驗(yàn) 根據(jù)試驗(yàn)產(chǎn)量數(shù)據(jù)結(jié)果（表3），使用回歸旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)方法，可獲得描述甘薯塊根鮮薯產(chǎn)量結(jié)果的多維反應(yīng)數(shù)學(xué)模型（即回歸方程），如式(1)。

表3 不同處理甘薯塊根的產(chǎn)量和品質(zhì)

對(duì)方程進(jìn)行檢驗(yàn)，回歸項(xiàng)達(dá)顯著水平(P=0.0423)，說明回歸方程有效。為進(jìn)一步明確各因素的影響速度，對(duì)方程各偏回歸系數(shù)顯著性進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，結(jié)果表明，二次項(xiàng)X2達(dá)到顯著水平(P=0.0386)。剔除不顯著回歸項(xiàng)，可獲得簡(jiǎn)化回歸方程如式(2)。

2.1.2 鮮薯產(chǎn)量模型分析

（1）主因素效應(yīng)。由于回歸設(shè)計(jì)對(duì)各試驗(yàn)因素的取值進(jìn)行了水平編碼，經(jīng)過無量綱處理，回歸系數(shù)絕對(duì)值的大小可以反映該因素作用的大小。從方程的線性看，3種栽培因素的線性效應(yīng)對(duì)鮮薯產(chǎn)量的影響程度為移栽密度＞保水劑施用量＞復(fù)合肥施用量。

（2）單因素效應(yīng)。采用“降維法”將任意2個(gè)變量固定在零水平上，建立一元回歸子模型[式(3)～(5)]。在-1.4142≤X1≤1.4142范圍內(nèi)提高移栽密度和保水劑施用量，鮮薯產(chǎn)量有升高的趨勢(shì)。

（3）模型的頻數(shù)分析。在生產(chǎn)上由于受各種因素的影響，應(yīng)用回歸方程求得的最優(yōu)解在生產(chǎn)上不一定最優(yōu)，而應(yīng)用計(jì)算機(jī)尋優(yōu)的頻數(shù)分析法較多考慮出現(xiàn)的頻數(shù)，求得的目標(biāo)值可供生產(chǎn)上直接利用。

令回歸方程各變量取值為-1.4142、-1、0、1、1.4142，在約束范圍-1.4142≤Xi≤1.4142內(nèi)，將鮮薯產(chǎn)量預(yù)測(cè)值大于27000 kg/hm2的結(jié)果列出，共有96套方案。鮮食型甘薯‘川M1422’在丘陵區(qū)種植時(shí)滿足移栽密度6.45×104～7.65×104株/hm2，復(fù)合肥施用量475.81～609.73 kg/hm2，保水劑施用量31.02～40.86 kg/hm2，可獲得27000 kg/hm2以上的鮮薯產(chǎn)量（表4）。

表4 鮮薯產(chǎn)量＞27000 kg/hm2模擬方案

2.2 品質(zhì)指標(biāo)分析

2.2.1 商品薯率 參照產(chǎn)量結(jié)果分析方法對(duì)商品薯率結(jié)果（表3）建立模型并對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)，方程的回歸項(xiàng)達(dá)到顯著水平(P=0.0483)，3個(gè)栽培因素對(duì)商品薯率的影響程度為移栽密度＞保水劑施用量＞復(fù)合肥施用量。在-1.4142≤X1≤1.4142范圍內(nèi)提高移栽密度、復(fù)合肥施用量和保水劑施用量，商品薯率有降低的趨勢(shì)。將商品薯率預(yù)測(cè)值大于93.00%的結(jié)果列出，共有77套方案。滿足移栽密度4.36×104～5.76×104株/hm2，復(fù)合肥施用量542.09～692.31 kg/hm2，保水劑施用量30.32～41.03 kg/hm2，可獲得93.00%以上的商品薯率（表5）。

表5 品質(zhì)指標(biāo)模擬方案及綜合優(yōu)化方案

2.2.2 干物率 將干物率結(jié)果（表3）建立模型并進(jìn)行檢驗(yàn)，方程的回歸項(xiàng)達(dá)到顯著水平(P=0.0425)，3個(gè)栽培因素對(duì)干物率的影響程度為移栽密度＞保水劑施用量＞復(fù)合肥施用量。在-1.4142≤X1≤1.4142范圍內(nèi)提高移栽密度和復(fù)合肥施用量，干物率有降低的趨勢(shì)，而在-1.4142≤X1≤1.4142范圍內(nèi)提高保水劑施用量，干物率則有升高的趨勢(shì)。將干物率預(yù)測(cè)值大于30.00%的結(jié)果列出，共有79套方案。滿足移栽密度4.46×104～5.89×104株/hm2，復(fù)合肥施用量544.76～691.91 kg/hm2，保水劑施用量27.71～38.23 kg/hm2，可獲得30.00%以上的干物率（表5）。

2.2.3 蛋白質(zhì)含量 將蛋白質(zhì)含量結(jié)果（表3）建立模型并進(jìn)行檢驗(yàn)，方程的回歸項(xiàng)達(dá)到顯著水平(P=0.0134)，3個(gè)栽培因素對(duì)蛋白質(zhì)含量的影響程度為移栽密度＞保水劑施用量＞復(fù)合肥施用量。在-1.4142≤X1≤1.4142范圍內(nèi)提高移栽密度，蛋白質(zhì)含量有增加的趨勢(shì)；提高保水劑施用量，蛋白質(zhì)含量有降低的趨勢(shì)；復(fù)合肥施用量對(duì)蛋白質(zhì)含量的效應(yīng)曲線是一條開口向下的拋物線，Yi有極大值。將蛋白質(zhì)含量預(yù)測(cè)值大于3.75%的結(jié)果列出，共有31套方案。滿足移栽密度6.52×104～8.37×104株/hm2，復(fù)合肥施用量434.46～597.99 kg/hm2，保水劑施用量20.41～37.07 kg/hm2，可獲得3.75%以上的蛋白質(zhì)含量（表5）。

2.2.4 淀粉率 將淀粉率結(jié)果（表3）建立模型并對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)，方程的回歸項(xiàng)達(dá)到顯著水平(P=0.0484)，3個(gè)栽培因素對(duì)淀粉率的影響程度為移栽密度＞保水劑施用量＞復(fù)合肥施用量。在-1.4142≤X1≤1.4142范圍內(nèi)提高移栽密度，淀粉率有降低的趨勢(shì)；復(fù)合肥施用量對(duì)淀粉率的效應(yīng)曲線是一條開口向下的拋物線，Yi有極小值；保水劑施用量對(duì)淀粉率的效應(yīng)曲線是一條開口向下的拋物線，Yi有極大值。將淀粉率預(yù)測(cè)值大于21.00%的結(jié)果列出，共有111套方案。滿足移栽密度5.06×104～6.29×104株/hm2，復(fù)合肥施用量 558.38～683.94 kg/hm2，保水劑施用量 36.08～44.96 kg/hm2，可獲得21.00%以上的淀粉率（表5）。

2.2.5β-胡蘿卜素含量 將β-胡蘿卜素含量結(jié)果（表3）建立模型并對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)，方程的回歸項(xiàng)達(dá)到顯著水平(P=0.0418)，3個(gè)栽培因素對(duì)β-胡蘿卜素含量的影響程度為保水劑施用量＞移栽密度＞復(fù)合肥施用量。在-1.4142≤X1≤1.4142范圍內(nèi)提高移栽密度、復(fù)合肥施用量和保水劑施用量，β-胡蘿卜素含量均有升高的趨勢(shì)。將β-胡蘿卜素含量預(yù)測(cè)值大于0.47%的結(jié)果列出，共有64套方案。滿足移栽密度4.82×104～6.46×104株/hm2，復(fù)合肥施用量610.72～785.21 kg/hm2，保水劑施用量32.67～44.44 kg/hm2，可獲得0.47%以上的β-胡蘿卜素含量。

2.2.6 維生素C含量 將維生素C含量結(jié)果（表3）建立模型并對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)，方程的回歸項(xiàng)達(dá)到顯著水平(P=0.0177)，3個(gè)栽培因素對(duì)維生素C含量的影響程度為移栽密度＞保水劑施用量＞復(fù)合肥施用量。在-1.4142≤X1≤1.4142范圍內(nèi)提高移栽密度和保水劑施用量，維生素C含量有降低的趨勢(shì)；保水劑施用量對(duì)維生素C含量的效應(yīng)曲線是一條開口向下的拋物線，Yi有極大值。將維生素C含量預(yù)測(cè)值大于29.00 mg/100 g的結(jié)果列出，共有22套方案。滿足移栽密度4.41×104～7.08×104株/hm2，復(fù)合肥用量709.72～851.44kg/hm2，保水劑施用量30.29～53.39kg/hm2，可獲得29.00mg/100g的維生素C含量（表5）。

2.2.7 可溶性總糖含量 根據(jù)可溶性總糖含量結(jié)果（表3），使用回歸旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)方法，可獲得描述塊根可溶性總糖含量的回歸方程，如式(6)。

將可溶性糖含量結(jié)果（表3）建立模型并對(duì)模型進(jìn)行檢驗(yàn)，方程的回歸項(xiàng)未達(dá)到顯著水平(P=0.2561)，說明所建立的回歸方程是在本研究中不能模擬可溶性總糖含量的變化趨勢(shì)。

3 結(jié)論

川中丘陵區(qū)3個(gè)栽培因素對(duì)‘川M1422’鮮薯產(chǎn)量、商品薯率、干物率、蛋白質(zhì)、淀粉和維生素C含量的影響為移栽密度＞保水劑施用量＞復(fù)合肥施用量；對(duì)β-胡蘿卜素含量的影響為保水劑施用量＞移栽密度＞復(fù)合肥施用量。以β-胡蘿卜素含量、維生素C含量、商品薯率為優(yōu)先考慮指標(biāo)，能同時(shí)滿足β-胡蘿卜素含量＞0.47%、維生素C含量＞29.00 mg/100 g、商品薯率＞93.00%的綜合優(yōu)化栽培措施為移栽密度4.82×104～5.76×104株/hm2，復(fù)合肥施用量709.72～785.21 kg/hm2，保水劑施用量32.67～41.03 kg/hm2。

4 討論

‘川M1422’是在地方特色品種‘524紅苕’的基礎(chǔ)上，經(jīng)γ射線輻射誘變改良而成的優(yōu)良食用型甘薯新品系。食用型甘薯的品質(zhì)主要包括外觀品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)和食味品質(zhì)，食味品質(zhì)又分為口感和風(fēng)味2個(gè)方面。營養(yǎng)品質(zhì)與塊根中淀粉組分、可溶性糖、β-胡蘿卜素、維生素C、可溶性蛋白、纖維素等的含量和質(zhì)量有關(guān)。蒸煮或烘烤后的食用口感與淀粉含量、直/支比、纖維素含量、淀粉粒直徑、含水量等有關(guān)[24]。食用風(fēng)味與可溶性糖、β-胡蘿卜素、維生素C、氨基酸等含量和香氣成分有關(guān)[25]。另外，市場(chǎng)上銷售的高檔食用型甘薯一般在50～100 g/個(gè)，符合這一標(biāo)準(zhǔn)的商品薯率也是重要的考察指標(biāo)。筆者在與從事鮮食甘薯種植與銷售的專業(yè)合作社長(zhǎng)期合作中，將β-胡蘿卜素、維生素C含量和商品薯率作為‘川M1422’的主要品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行考察。

針對(duì)川中丘陵區(qū)甘薯生產(chǎn)中前期缺水、種植密度和施肥量隨意的問題，本試驗(yàn)采用三元二次通用組合正交設(shè)計(jì)，選取移栽密度、復(fù)合肥施用量、保水劑施用量為試驗(yàn)因素，通過田間試驗(yàn)，建立移栽密度、復(fù)合肥施用量、保水劑施用量與鮮薯產(chǎn)量、商品薯率、干物率、蛋白質(zhì)、淀粉、β-胡蘿卜素、維生素C含量等品質(zhì)指標(biāo)關(guān)系的回歸數(shù)學(xué)模型。對(duì)各指標(biāo)的模型進(jìn)行檢驗(yàn)，鮮薯產(chǎn)量、商品薯率、干物率、蛋白質(zhì)、淀粉、維生素C和β-胡蘿卜素含量方程的回歸項(xiàng)均達(dá)到顯著水平，可溶性總糖含量方程的回歸項(xiàng)未達(dá)到顯著水平。3個(gè)栽培因素對(duì)‘川M1422’鮮薯產(chǎn)量、商品薯率、干物率、蛋白質(zhì)、淀粉和維生素C含量的影響為移栽密度＞保水劑施用量＞復(fù)合肥施用量；對(duì)β-胡蘿卜素含量的影響為保水劑施用量＞移栽密度＞復(fù)合肥施用量。通過計(jì)算機(jī)模擬，分別獲得了鮮薯產(chǎn)量和各品質(zhì)指標(biāo)適宜的農(nóng)藝措施組合優(yōu)化方案[26]，但是，各指標(biāo)對(duì)應(yīng)的農(nóng)藝措施具體用量范圍并不相同，甚至差異較大?？紤]到‘川M1422’優(yōu)質(zhì)食用型的品種特點(diǎn)，筆者以β-胡蘿卜素和維生素C含量為優(yōu)先考慮指標(biāo)，其次是商品薯率，盡量選取能同時(shí)滿足這3個(gè)品質(zhì)指標(biāo)要求的農(nóng)藝措施的數(shù)值范圍，作為綜合優(yōu)化栽培措施（表5）。以β-胡蘿卜素含量、維生素C含量、商品薯率為優(yōu)先考慮指標(biāo)，能同時(shí)滿足β-胡蘿卜素含量＞0.47%、維生素C含量＞29.00 mg/100 g、商品薯率＞93.00%的綜合優(yōu)化栽培措施為移栽密度4.82×104～5.76×104株/hm2、復(fù)合肥施用量709.72～785.21 kg/hm2、保水劑施用量32.67～41.03 kg/hm2。由于各地生產(chǎn)條件和自然條件不同，該綜合優(yōu)化栽培措施還需結(jié)合實(shí)際情況，在生產(chǎn)實(shí)踐中進(jìn)一步優(yōu)化。