甘薯新品種龍薯15號高產栽培模型研究

林子龍， 陳根輝， 黃艷霞， 郭其茂， 楊立明

(福建省龍巖市農業科學研究所,福建龍巖 364000)

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甘薯新品種龍薯15號高產栽培模型研究

林子龍， 陳根輝， 黃艷霞， 郭其茂， 楊立明

(福建省龍巖市農業科學研究所,福建龍巖 364000)

摘要[目的]為甘薯品種龍薯15號配套高產栽培提供依據，為其推廣提供技術支持。[方法]采用4因素5水平二次通用旋轉組合設計方法，探討密度及氮、磷、鉀施用量對甘薯產量的影響。[結果]4個因素對龍薯15號鮮薯產量影響大小的順序為：鉀肥>氮肥>密度>磷肥。密度與氮肥互作對甘薯產量的影響效應最大,磷、鉀肥互作的影響效應較小。在一定范圍內，增加密度及氮、磷、鉀肥施用量均可提高甘薯產量。在該試驗條件下,龍薯15號的最高理論產量為60.24 t/hm2。[結論]龍薯15號產量在50.00 t/hm2以上時的農藝措施為：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。

關鍵詞龍薯15號；密度；施肥量；產量；數學模型

甘薯營養豐富，而且抗旱、耐瘠、適應性廣,其用途廣泛, 既可作糧食、飼料, 又可作為工業原料。福建省龍巖市農業科學研究所選育的兼用型甘薯新品種龍薯15號紅皮紅心、高產、抗病，食味軟、甜，適宜加工，2009年通過福建省農作物品種審定[1]。甘薯栽培技術近年來已取得較大提高，但農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成本、提高甘薯產量和品質、加快該品種推廣應用有積極的意義。前人在不同密度和施肥水平對甘薯產量和品質的影響[2-9]及對不同甘薯品種的影響[10]方面做了很多研究，認為不同密度和肥料對甘薯品種產量的影響不同，不同的甘薯品種應該有與之配套的高產栽培技術才能有效提高其產量和品質。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、鉀施用量與產量之間的關系，尋求最佳的高產栽培模式，旨在為該品種的大面積推廣種植提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗地概況試驗在福建省龍巖市大池鎮進行，試驗地位于新羅區西部，地處116°40′～116°50′ E，25°03′～25°10′ N。大池鎮境內四面環山，地貌以山地、小谷盆地為主，為亞熱帶季風氣候區，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291 d，年日照時數1 979 h；土壤為壤土，肥力中等，排灌良好，有機質含量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。單株結薯4個左右，薯塊下紡綞形，薯皮紅色，薯肉紅色。省區試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試驗方法采用4因素5水平二次通用旋轉組合設計[11-12], 以密度、氮肥、磷肥、鉀肥為試驗因子(表1)。小區面積20 m2，4行區，長5 m、寬4 m，共31個小區。起壟種植，壟高30～35 cm。試驗田氮肥和鉀肥50%作基肥、50%作追肥，磷肥全作基肥。基肥于起壟前撒施，追肥結合中耕除草在封壟前于壟2側開溝施入。試驗于2015年6月25日栽插，11月12日收獲，全生育期140 d。對小區中間2行進行測產，并折算產量。

表1　試驗因子及編碼水平

2結果與分析

2.1鮮薯產量數學模型及其分析檢驗以甘薯鮮薯產量結果(表2) 數據為目標函數,根據4因素5水平二次回歸通用旋轉組合設計原理, 該試驗的回歸數學模型為: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。對甘薯產量回歸方程進行顯著性檢驗, 失擬均方F1=1.810 5F0.01=2.37, 達極顯著水平, 表明密度、氮肥、磷肥、鉀肥4個因子與甘薯產量存在顯著的回歸關系, 建立的模型與實際值擬合較好,較真實地反映了目標函數與試驗因子間的數量變化關系，具有實踐指導意義。

表2　試驗的產量結果

2.2各因素與產量間的效應分析

2.2.1單因子效應分析。試驗滿足正交設計要求,模型中各項效應線性可加,各回歸系數彼此獨立,因此可以利用模型來分析試驗因子的獨立效應及互作效應。從方程可知，各因素對龍薯15號產量的影響大小為：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量的效應，相當于在特定條件下進行一組單因子試驗。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量的關系, 進一步得出:

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，甘薯的產量隨密度及氮、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, 在這個范圍內適量增加密度及氮、磷、鉀肥均能較大程度地提高產量, 但超過這范圍后則增產效果不明顯, 甚至呈下降趨勢。

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

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

從表 3 可以看出， 當密度在- 2.0～1.0水平時, 甘薯產量隨著氮肥用量的增加先增加后降低, 密度越小，甘薯產量降得越快；說明低密度時過多增施氮肥對產量不利。當密度在 1.0～ 2.0水平時,甘薯產量隨著氮肥用量的增加而增加。因此, 在生產上, 應根據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量。

2.2.3試驗方案模擬尋優。通過對回歸模型進行極值分析和校正, 對試驗方案進行模擬尋優,結果可獲得最高理論產量的農藝措施組合為: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，可獲得最高甘薯產量為60.24 t/hm2。

表3　密度與氮肥互作效應

2.2.4最佳農藝措施組合區間分析。在實際生產中, 因條件的差異，最佳農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, 需研究出一定的農藝措施優化區間,以便達到期望的產量目標。采用頻數分析法, 在計算機上模擬得到的試驗組合中, 產量超過50.00 t/hm2的方案有76個(表4) ，經換算，龍薯15號目標產量的優化農藝措施為：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號鮮薯產量在50.00 t/hm2以上的優化農藝措施

3結論與討論

增施肥料能提高甘薯產量的結論已被大量生產實踐所證實，但不同肥料種類對產量的影響不同。已有研究表明，在一定范圍內提高栽插密度能提高甘薯產量，但降低了單株薯重和大中薯率，當密度繼續增加時產量反而出現下降趨勢[2-5]。該試驗結果表明, 試驗建立的數學模型與實際擬合較好，具有實踐指導意義。密度及氮、磷、鉀肥與龍薯15號產量之間呈拋物線型回歸關系, 即在一定的范圍內, 隨密度和施肥量的增加產量也增加, 超過一定范圍再增加密度和施肥量時將造成減產。密度及氮、磷、鉀肥對甘薯產量的影響程度表現為：鉀肥>氮肥>密度>磷肥，故在生產應用中應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。在該試驗中等肥力條件下，要取得甘薯產量超過50.00 t/hm2的優化農藝措施組合是：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。

在與該試驗相似的土壤肥力田塊可參照該試驗獲得的優化農藝措施區間作為龍薯15號優化栽培方案來指導大田生產。甘薯的產量還與生育期、肥料種類、施肥方法等其他栽培措施有一定關系，今后在這些方面可以進一步研究，以完善龍薯15號栽培技術。

參考文獻

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基金項目國家現代農業產業技術體系專項資金(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

文獻標識碼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