高淀粉甘薯品种龙薯24号的肥料施加与栽培密度优化配置

郭达伟

(龙岩市农业科学研究所,福建 龙岩 364000)

甘薯是我国重要的粮食、饲料和工业原料作物,投入低、产出高、耐干旱、耐贫瘠且用途广[1].福建省是甘薯生产大省,根据《福建统计年鉴—2022》数据,2021年甘薯种植面积约为1 054.4 km2,总产(折粮)6.27亿多kg,仅次于水稻,粮食播种面积及总产量居第2位.随着福建省农业供给侧结构调整和农产品加工业的发展,甘薯因特有的食用、保健、加工等经济价值而日益受到人们的重视,由单一的粮食作物转变为多用途的高效经济作物,并逐步向综合利用及商品化方向发展[2].在农艺措施影响甘薯产量方面前人做了大量的研究,认为农艺措施对不同品种甘薯产量的影响存在差异[3-10].龙薯24号是龙岩市农业科学研究所根据市场需求,以高产、高淀粉、抗性好为主攻目标,培育出的高产、优质、高淀粉的甘薯品种[11].为进一步实现良种配套良法,挖掘甘薯品种的高产潜力,开展与品种相关的农艺措施研究是十分必要的[12].

1 材料与方法

1.1 供试品种及试验地条件

供试甘薯品种龙薯24号,审定编号:闽审薯2013002,登记号:GPD甘薯(2018)350005.试验安排在福建省龙岩市新罗区大池镇雅金村试验田(25°07′N,116°48′E)进行.试验地土质为沙壤土,地力中等,有机质质量分数为29.0 g/kg,碱解氮为120.0 mg/kg,有效磷为85.9 mg/kg,速效钾为83.0 mg/kg.

1.2 试验设计

试验以4因素5水平二次通用旋转组合进行设计[13],选取栽培密度、氮、磷、钾4个因素,每个因素为5个水平,共31个处理组合.小区面积为13.32 m2,每小区种2畦,每畦种1行,畦宽带沟1 m,试验地四周设2行以上保护行,重复2次.因素水平编码见表1,试验设计组合结果见表2.

表1 变量设计水平及编码Tab.1 Variable design level and coding

1.3 供试肥料及施用方法

氮肥为尿素(N质量分数为46%)、磷肥为钙镁磷肥(P2O5质量分数为12%)、钾肥为硫酸钾(K2O质量分数为50%).磷肥作为基肥一次性施用;氮肥40%作为基肥施用,60%作为追肥施用;钾肥50%作为基肥施用,50%作为追肥施用.

1.4 薯苗扦插及收获期

2021年6月17日薯苗扦插,11月5日收获.

2 结果分析

2.1 各因素与产量间回归数学模型的建立及显著性检验

采用DPS软件分析,得到各因素(X1、X2、X3、X4)与产量Y间的数学模型,并对回归数学模型中的各项系数进行显著性检验,在α= 0.10显著水平,剔除不显著项后,回归方程为

结果表明(表3),栽培密度的一次项和二次项,施氮量的一次项和二次项,施磷量的一次项和二次项,施钾量的一次项和二次项,栽培密度与施氮量和施钾量、施磷量与施钾量的互作达到一定显著水平,其余各项未达到显著水平.

表2 二次通用回归旋转试验设计组合结果及结构矩阵Tab.2 Design combination results and structure matrix of the second general regressive rotation test

经方差分析(表3)得,F失拟F0.01(14,16),达到一定显著性水平(α=0.01),表明获得的数学模型可靠程度较高,可利用该模型分析各因素对产量的影响并筛选栽培优化配置方案.试验得出各因素对产量影响大小依次为X4>X2>X1>X3,即施钾量>施氮量>栽培密度>施磷量.表明在一定地力条件下,增施钾肥、适量施用氮肥、合理密植、控制磷肥用量对提高龙薯24号的产量是有益的.

2.2 各因素与产量间的效应

采用降维法分析各因素对龙薯24号产量的效应,分析单个因素变化对产量的影响时,将其余各因素水平固定为零.

由图1知,各因素对龙薯24号产量影响顺序依次为:施钾量>施氮量>栽培密度>施磷量.4个变量的效应曲线均呈开口向下的抛物线,即随着各因素取值的增加,鲜薯产量相应地增加,但增加到一定数值后呈下降趋势.在-2≤X≤2的水平范围内,当X1=0.5,即栽培密度为3 750株/667 m2时,理论产量最高,达2 967.25 kg/667 m2;当X2=0.5,即施氮量为17.5 kg/667 m2时,理论产量最高,达2 966.71 kg/667 m2;当X3=0.5或X4=1.0,即施磷量或施钾量为35.0 kg/667 m2时,理论产量最高,分别达2 958.06 kg/667 m2或3 011.37 kg/667 m2.

表3 试验结果及分析Tab.3 Test results and analysis

图1 各因素对龙薯24号产量效应曲线Fig.1 Effect curve of each factor on yield of Longshu 24

2.3 双因素互作效应对鲜薯产量的影响

采用降维法分析双因素对龙薯24号产量的效应,可得数学模型如下:

Y12=2 951.642 86+56.932 29X1+72.630 21X2

+40.585 94X1X2;

Y14=2 951.642 86+56.932 29X1+105.578 13X4

+45.195 31X1X4;

由双因素互作效应数学模型可知,密度与施钾量互作效应最大,其次为密度与施氮量.说明龙薯24号在栽培过程中,增加栽培密度的同时增施钾肥,产量增加明显.增加栽培密度的同时在一定范围内增施氮、磷、钾肥,有较大程度的增产效果.

2.4 龙薯24号高产模型的优化方案

频数分析结果表明,龙薯24号甘薯产量>2 850 kg/667 m2的方案共有75个(表4),农艺措施优化配置组合方案:栽培密度为3 913.5～4 100.0株/667 m2,尿素施用量为16.77～18.70 kg/667 m2,钙镁磷肥施用量为34.22～38.32 kg/667 m2,硫酸钾施用量为36.04～39.29 kg/667 m2.

3 讨论

从前人的研究来看,林金虎[3]认为,对龙岩7-3鲜薯产量影响的各农艺措施顺序依次为钾肥>密度>氮肥>磷肥;林子龙等[4]认为,对龙薯15号鲜薯产量影响大小的顺序为钾肥>氮肥>密度>磷肥;王晖等[5]认为,对京薯6号产量影响的顺序为密度>钾肥>氮肥>磷肥;陈天渊等[6]认为,对桂粉2号产量的作用顺序为氮肥>磷肥>密度>钾肥,说明农艺措施对甘薯产量的影响因品种的不同而存在不同程度的差异,因而针对不同品种开展相对应的农艺措施研究是必要的.

从肥料施用量对甘薯产量的影响来看,本文研究结果与文献[3-5]相同,影响的顺序一致为钾肥>氮肥>磷肥,但与文献[6]的研究结果不同,这可能与试验地土壤肥力水平有关,他们的试验地土壤中速效钾含量达213.0 mg/kg,是文献[3-5]研究的试验地土壤速效钾含量的2～8倍,土壤中速效钾含量的提高导致甘薯种植过程中对钾肥施用量依赖的降低.

文献[8,14-15]的研究结果显示,甘薯产量的提高除了受品种特性、肥料施用量和栽培密度影响外,与施肥的方式和时期也密切相关,这就需要我们在本文的研究基础上,进一步开展不同施肥方式与时期对龙薯24号产量影响的研究.

表4 龙薯24号甘薯产量>2 850 kg/667 m2的措施Tab.4 Measures of sweetpotato Longshu 24 yield exceeding 2 850 kg/667 m2

4 结论

通过对龙薯24号肥料施加与栽培密度优化配置进行研究,建立了农艺措施对高淀粉甘薯品种龙薯24号产量影响的数学模型.各措施对鲜薯产量影响的顺序依次为:施钾量>施氮量>栽培密度>施磷量.龙薯24号在生产上应该根据地力条件,增施钾肥、适量施加氮肥、合理密植、控制磷肥施用量.产量>2 850 kg/667 m2的决策变量的农艺措施优化组合方案为:种植密度为3 913.5～4 100.0株/667 m2,尿素施用量为16.77～18.70 kg/667 m2,钙镁磷肥施用量为34.22～38.32 kg/667 m2,硫酸钾施用量为36.04～39.29 kg/667 m2.