王少銘，李德文，冷家歸，羅莉斯，侯穎輝，李晉華，向 依

(1.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 香料研究所，貴州 貴陽 550006；2.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 油料研究所，貴州 貴陽 550006)

0 引言

【研究意義】生姜為姜屬姜科多年生草本植物，是全球重要的藥食同源蔬菜，也是我國首批公布的藥食兩用植物之一[1-3]。貴州省生姜常年種植面積約3萬hm2，2019年列為貴州蔬菜產(chǎn)業(yè)八大單品之一。貴州主要栽培的生姜類型為密苗型的小黃姜，品質(zhì)優(yōu)良、香味濃郁，主要分布在安順、六盤水、黔南和黔西南等地區(qū)。由于生姜以根莖繁殖為主，種姜多帶病菌和病毒，嚴重制約了貴州生姜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。開展貴州小黃姜脫毒原種高產(chǎn)栽培技術(shù)研究，對促進貴州生姜產(chǎn)業(yè)發(fā)展及種植戶增收具有重要意義。【前人研究進展】近年來，生姜脫菌脫毒快繁技術(shù)發(fā)展迅速，研究多聚焦生姜脫毒前處理、莖尖大小、誘導(dǎo)和增殖培養(yǎng)基的優(yōu)化等方面。黃明等[4]探討了生姜莖尖消毒效果；吳佳麗等[5-6]研究不同剝離莖尖大小對生姜脫毒效果的影響；王少銘等[7]比較貴州貞豐小黃姜和湄潭大白姜對誘導(dǎo)和增殖培養(yǎng)基優(yōu)化的影響。同時，上述研究對生姜不定芽誘導(dǎo)及姜苗增殖最佳培育基配方均進行了優(yōu)化，并一致認為，生姜增殖和生根可以同步化進行[4-7]。此外，黃健華等[8]研究發(fā)現(xiàn)，海拔高度對畢節(jié)小黃姜生長的影響較大，海拔1 689.3 m及以下區(qū)域適宜種植畢節(jié)小黃姜，其間種植的投入產(chǎn)出比較高，利于增收；海拔1 893.1 m及以上區(qū)域不建議種植小黃姜。李德文等[9]在貴州貞豐和普定開展小黃姜高產(chǎn)高效栽培技術(shù)示范推廣。陸應(yīng)會等[10-11]分別介紹了貴州水城小黃姜和惠水小黃姜的高產(chǎn)栽培與貯藏技術(shù)。【研究切入點】從目前已有的研究看，有關(guān)貴州小黃姜脫毒快繁技術(shù)、適宜栽培區(qū)域、高產(chǎn)栽培及貯藏技術(shù)等方面均已有研究報道，但對脫毒種姜繁殖中的栽培密度、肥料配比等對其產(chǎn)量影響的研究尚未見報道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以自主培育的盤州小黃姜脫毒原種為材料，采用二次回歸通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計，研究栽培密度、氮肥、磷肥和鉀肥對生姜脫毒原種產(chǎn)量的影響，旨在優(yōu)化生姜脫毒原種栽培因子，為貴州省脫毒生姜高產(chǎn)栽培提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于貴州省普定縣太平農(nóng)場，平均海拔1 260 m，屬亞熱帶濕潤溫和氣候，年均溫15.1℃，年均日照時數(shù)1 164.9 h，年均平均降水1 378.2 mm。前作為玉米，黃壤土，土壤肥力中等。土壤pH 5.82，偏酸性，有機質(zhì)含量39.4 g/kg，堿解氮190.42 mg/kg，有效磷50.2 mg/kg，速效鉀169 mg/kg，有機質(zhì)含量中等，堿解氮、有效磷和速效鉀含量豐富。

1.2 材料

1.2.1 小黃姜 為盤州小黃姜脫毒原種，由貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院香料研究所提供。

1.2.2 肥料 尿素，N含量為46.7%；磷肥，成分為過磷酸鈣，P2O5含量為16%；鉀肥，成分為硫酸鉀，K2O含量為51%。上述肥料均為市購。

1.3 方法

1.3.1 試驗設(shè)計及分析方法 采用4因子5水平(1/2實施)二次回歸通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計，選取密度(X1)、N(X2)、P2O5(X3)和K2O(X4)4因子進行水平編碼(表1)，設(shè)置20個試驗小區(qū)，每個小區(qū)面積20 m2(長5 m×寬4 m)，固定行距50 cm，密度由株距進行調(diào)節(jié)。其中，磷肥全部作底肥施用，氮肥按總量的30%、40%和30%分別作為底肥、苗期追肥和三杈期追肥，鉀肥按總量的20%、30%和50%分別作為底肥、苗期追肥和三杈期追肥。

表1 盤州小黃姜脫毒原種栽培試驗因素及水平

1.3.2 田間管理 于2018年4月5日人工開溝種植，按照試驗方案，每個小區(qū)分別施有機肥60 kg/20m2+30%氮肥+100%磷肥+20%鉀肥作為底肥，；6月15日苗期施用40%氮肥+30%鉀肥進行追肥，結(jié)合人工除草和培土；8月2日三杈期追施30%氮肥+50%鉀肥，并進行大培土。小區(qū)田間管理按生姜日常管理執(zhí)行，11月5日全區(qū)收獲生姜根狀莖測產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

數(shù)據(jù)采用DPS 17.10進行統(tǒng)計和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 回歸模型

從表2看出，不同處理盤州小黃姜脫毒原種栽培的產(chǎn)量為37 951.82～47 377.22 kg/hm2，其中，處理17產(chǎn)量最高，處理19其次，處理5產(chǎn)量最低，依次為處理17>處理19>處理20>處理18>處理16>處理3>處理12>處理7>處理1>處理2>處理10>處理14>處理15>處理13>處理11>處理8>處理9>處理6>處理4>處理5。對產(chǎn)量結(jié)果進行回歸分析，建立產(chǎn)量(Y)與栽培密度(X1)、N(X2)、P2O5(X3)和K2O(X4)4因素的二次回歸方程：

表2 盤州小黃姜脫毒原種栽培因子試驗設(shè)計及其產(chǎn)量

Y=46 554.08+652.63X1+535.19X2+431.55X3+761.15X4-1 642.44X12-1 270.33X22-1 420.58X32-906.12X42+338.96X1X2+562.51X1X3-872.69X1X4-1 187.58X2X3+159.93X2X4+75.02X3X4

對數(shù)學(xué)模型進行方差分析(表3)表明，F(xiàn)1=0.585 5，P=0.61>0.05，失擬項不顯著，說明該回歸方程對試驗因子的擬合程度較好，影響產(chǎn)量的主要因子均已考慮。對回歸方程進行顯著性測驗得F2=13.300 8，P=0.004 9<0.05，F(xiàn)2達顯著水平，說明模型與實測值擬合較好，模型可反映客觀實際，可靠程度較高。

表3 盤州小黃姜脫毒原種產(chǎn)量的方差分析

2.2 單因素效應(yīng)

從回歸模型可知，各因子線性項對盤州小黃姜脫毒原種產(chǎn)量影響的大小順序為X4(K2O)>X1(密度)>X2(N)>X3(P2O5)。表明，鉀肥對脫毒原種產(chǎn)量的影響最大，其次為密度和氮肥，磷肥的影響最小，在適宜的種植密度和氮肥施用量下，適當增施鉀肥有利于提高盤州小黃姜脫毒原種的產(chǎn)量水平。對回歸方程進行降維處理，分別固定其中3個因子為0水平，得出單因子的回歸方程：

Y(X1)=46 554.08+652.63X1-1 642.44X12

Y(X2)=46 554.08+535.19X2-1 270.33X22

Y(X3)=46 554.08+431.55X3-1 420.58X32

Y(X4)=46 554.08+761.15X4-906.12X42

對脫毒原種產(chǎn)量的單因素分析(圖1)顯示，密度、N、P2O5和K2O 4個因子在單獨作用條件下與小黃姜脫毒原種產(chǎn)量的關(guān)系均為一條開口向下的拋物線，說明，在一定范圍內(nèi)產(chǎn)量隨栽培密度和N、P2O5、K2O施用量的增加而增加；達到一定水平后產(chǎn)量則隨栽培密度和N、P2O5、K2O施用量的增加而降低。

圖1 密度、N、P2O5、K2O與盤州小黃姜脫毒原種產(chǎn)量的單因素分析

2.3 交互效應(yīng)

方差分析結(jié)果(表3)表明，對盤州小黃姜脫毒原種產(chǎn)量影響的4個栽培因子中，只有氮肥與磷肥施用量的互作效應(yīng)顯著(P=0.008 3<0.05)，而其他因子的互作效應(yīng)均不顯著。由表4可知，在氮肥、磷肥處于較高水平時，施肥水平的變化對脫毒原種的產(chǎn)量影響較大；氮肥和磷肥的施用量對脫毒原種產(chǎn)量的影響均呈隨施肥水平升高產(chǎn)量先升高，達到最高點后又略有下降的趨勢。在氮肥、磷肥施用量均處于0水平時，盤州小黃姜脫毒原種產(chǎn)量達最高，為45 054.15 kg/hm2。

表4 氮肥和磷肥對盤州小黃姜脫毒原種產(chǎn)量的交互效應(yīng)

2.4 栽培方案模擬優(yōu)化

由數(shù)學(xué)模型分析結(jié)果表明，盤州小黃姜脫毒原種在普定縣生態(tài)區(qū)栽培最高產(chǎn)量水平組合為X1=0.14、X2=0.2、X3=0.1和X4=0.38，即栽培密度為92 100株/hm2、N施用量為504.00 kg/hm2、P2O5施用量為270.90 kg/hm2、K2O施用量為807.00 kg/hm2時，盤州小黃姜脫毒原種獲得的產(chǎn)量最高，為46 819.12 kg/hm2。

對最優(yōu)回歸方程進行模擬尋優(yōu)(表5)，采用頻率分析法得到盤州小黃姜脫毒原種產(chǎn)量目標為45 000 kg/hm2時，各因素95%的置信區(qū)間分別為0.005≤X1≤0.495、0.138≤X2≤0.700、-0.279≤X3≤0.446、0.141≤X4≤0.806；確保產(chǎn)量達45 000 kg/hm2以上的栽培方案：栽培密度(X1)為90 075～97 425株/hm2、純N(X2)為495.15～564.00 kg/hm2、P2O5(X3)為244.95～310.20 kg/hm2、K2O(X4)為771.15～870.90 kg/hm2。

表5 盤州小黃姜脫毒原種產(chǎn)量 ≥45 000 kg/hm2的各因素取值頻次與水平分布

3 討論

栽培密度、氮肥、磷肥和鉀肥對盤州小黃姜脫毒原種產(chǎn)量的影響顯著，其中鉀肥對脫毒原種產(chǎn)量的影響最大，其次為密度和氮肥。王馨笙等[12]研究認為，生姜全生育期對N、P2O5、K2O的吸收比例約為2.5∶1∶3.8。在實際生產(chǎn)中，特別是缺鉀土壤中，注重高鉀肥料的投入是脫毒原種獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵。進一步對數(shù)學(xué)模型進行分析得出，栽培密度為92 100株/hm2，純N施用量為504.00 kg/hm2，P2O5施用量為270.90 kg/hm2，K2O施用量為807.00 kg/hm2時，盤州小黃姜脫毒原種的產(chǎn)量最高，此時的氮肥∶磷肥∶鉀肥為1.8∶1∶2.9。與王馨笙等[12]的結(jié)論基本一致。由于試驗的品種和土壤氣候條件不同，肥料施用量與生姜的吸收量存在差異，導(dǎo)致施用和吸收的氮肥、鉀肥比率不一致，但對生姜產(chǎn)量的貢獻大小依次為鉀肥、氮肥和磷肥。

4 結(jié)論

通過對產(chǎn)量結(jié)果進行回歸分析，建立產(chǎn)量(Y)與栽培密度(X1)、N(X2)、P2O5(X3)和K2O(X4)的二次回歸方程：Y=46 554.08+652.63X1+535.19X2+431.55X3+761.15X4-1 642.44X12-1 270.33X22-1 420.58X32-906.12X42+338.96X1X2+562.51X1X3-872.69X1X4-1 187.58X2X3+159.93X2X4+75.02X3X4。在氮肥、磷肥處于較高水平時，施肥水平的變化對脫毒原種的產(chǎn)量影響較大；氮肥和磷肥的施用量對脫毒原種產(chǎn)量的影響隨施肥水平升高產(chǎn)量均呈先升后降趨勢。在氮肥、磷肥施用量分別為480 kg/hm2和270 kg/hm2(均處于0水平)時，盤州小黃姜脫毒原種產(chǎn)量達最高，為45 054.15 kg/hm2。對模型進行尋優(yōu)，得到產(chǎn)量達45 000 kg/hm2以上的盤州小黃姜脫毒原種的栽培方案為栽培密度90 075～97 425株/hm2、N肥施用量 495.15～564 kg/hm2、P2O5肥施用量244.95～310.20 kg/hm2、K2O肥施用量771.15～870.90 kg/hm2。由于生姜產(chǎn)量除受密度、氮、磷、鉀肥等主要栽培因子的影響外，還受氣溫、光照、土壤肥力和管理水平等因素影響，優(yōu)化方案對貴州省內(nèi)特別是黔中地區(qū)脫毒生姜原種繁育具有一定的指導(dǎo)作用，但在實際生產(chǎn)中，要根據(jù)當?shù)氐臍夂颦h(huán)境和土壤肥力等因素進行適當調(diào)整。