番茄砧/穗殘株高效再利用技術研究

李福凱　王紅飛　尚慶茂

（農(nóng)業(yè)部園藝作物生物學與種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室，中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所，北京 100081）

番茄是世界性主栽茄果類蔬菜之一，全球栽培面積超過500萬hm2，我國栽培面積達100萬hm2（FAO，2014）。番茄栽培期間經(jīng)常遭遇低溫、干旱、鹽漬等非生物逆境和病蟲害等生物逆境，制約著產(chǎn)量和品質(zhì)的提高，采用抗逆性強和生長勢良好的砧木品種與豐產(chǎn)接穗品種進行嫁接栽培，可有效提高番茄植株抵御非生物和生物逆境的能力，促進水肥吸收，改善植株生長發(fā)育，提高產(chǎn)量和品質(zhì)（Venema et al.，2008；Barrett et al.，2012；Mcavoy et al.，2012；Schwarz et al.，2013）。目前韓國、日本番茄嫁接苗栽培面積分別達到總栽培面積的25%和40%，歐美國家的番茄種植也大面積采用嫁接技術，我國番茄嫁接栽培也占有很大面積，且推廣面積逐年增加（Lee et al.，2010；別之龍，2012）。

番茄嫁接方法主要有劈接法、靠接法、插接法、貼接法、套管嫁接法（Oda，2006；Lee et al.，2010）。劈接法簡單易操作，適用于較粗大的砧木嫁接。靠接法成活率高，但嫁接工序繁瑣，人工成本較高，且嫁接位置偏低，防病效果不理想。插接法接合部距地面較遠，避免了地面對嫁接苗的污染，防病效果較好。貼接法操作簡便，嫁接質(zhì)量較高，防病效果較好，適宜的蔬菜范圍較廣。套管嫁接法操作簡單，能很好地保持接口周圍的水分，阻止病原菌的侵入，有利于傷口愈合，提高嫁接成活率，適用于較小的幼苗。無論何種嫁接方法，通常砧木僅利用下部，接穗只利用上部，剩余殘株直接丟棄，造成生產(chǎn)資料的浪費。

番茄具有較強的扦插再生和腋芽再生能力，與常規(guī)播種方法相比，扦插具有保持品種優(yōu)良特性、提早開花等優(yōu)點（李文甲 等，2010）。研究表明，200 mg?L-1的CaCl2溶液處理番茄扦插苗，能顯著提高扦插苗的葉面積、葉色指數(shù)、根長及根系活力（吳曉蕾 等，2016）；適宜濃度的植物生長調(diào)節(jié)劑也可促進番茄扦插生根（郭玲 等，2007；阮先樂等，2011）；腋芽的生長受頂端優(yōu)勢抑制，去除頂芽或生長點，側芽迅速生長，并發(fā)育成枝（劉進平，2007）。本試驗在前人研究基礎上，分析番茄砧木殘株扦插生根和接穗殘株腋芽再生情況，對扦插苗和腋芽再生苗進行嫁接，調(diào)查嫁接苗愈合進程及生長發(fā)育情況，探討其嫁接可行性和高效性并作出效益評價，以期為番茄嫁接后砧木、接穗殘株的高效利用提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1　試驗材料

供試番茄接穗品種佳紅4號，購自北京京研益農(nóng)科技發(fā)展中心；砧木品種久綠787，購自北京育正泰種子有限公司。育苗穴盤采用常規(guī)72孔穴盤（長×寬×高=540 mm×280 mm×50 mm，單穴容積37 cm3），購自浙江博仁工貿(mào)有限公司；育苗基質(zhì)由草炭∶蛭石∶珍珠巖按3V∶1V∶1V混合而成，草炭購自品氏托普園藝（上海）有限公司，蛭石和珍珠巖采用園藝級（粒徑3～5 mm），購自河北靈壽縣匯鑫蛭石廠；試驗所用化學試劑均為AR級，購自國藥集團化學試劑有限公司；水溶速效復合肥花無缺（N-P-K為20-20-20+TE），購自上海永通化工有限公司。

1.2　幼苗培養(yǎng)

試驗于2017年3～6月在中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所玻璃溫室內(nèi)進行。選取適量飽滿一致的砧木、接穗種子，播于填裝有混合基質(zhì)的育苗穴盤，播種深度1.5 cm，覆蓋蛭石，每盤澆施200 mg?L-1水溶速效復合肥花無缺1 L，放置在玻璃溫室自然溫光環(huán)境下培養(yǎng)。幼苗子葉平展時，灌溉50 mg?L-1水溶性肥料溶液花無缺，第1片真葉展開后濃度增至100 mg?L-1，第2片真葉展開后濃度增至200 mg?L-1，灌溉方式為底部灌溉。

番茄砧木與接穗播種2次，2次播種相隔20 d，每次砧木與接穗同時播種。第1次播種后36 d，選取長勢優(yōu)良的砧木幼苗，在子葉上方1 cm處進行切削，切削后產(chǎn)生的砧木殘株扦插至填裝有混合基質(zhì)的72孔穴盤，扦插深度為2.5 cm，扦插后基質(zhì)澆透水，于塑料拱棚內(nèi)培養(yǎng)。同樣選取接穗子葉上方1 cm處進行切削，切削后產(chǎn)生的接穗殘株放置于玻璃溫室自然溫光環(huán)境下培養(yǎng)，與灌水交替施用200 mg?L-1水溶性肥料溶液花無缺，灌溉方式為底部灌溉。

砧木、接穗殘株再培養(yǎng)20 d后，進行套管嫁接，嫁接組合為：正常接穗苗/正常砧木苗（NS/NR）、再生接穗苗/正常砧木苗（RS/NR）、正常接穗苗/砧木扦插苗（NS/CR）、再生接穗苗/砧木扦插苗（RS/CR），每處理72株，3次生物學重復。嫁接后，將嫁接苗放置在玻璃溫室中搭建的塑料拱棚內(nèi)，覆蓋遮陽網(wǎng)遮陰，第1～3天完全遮陰，空氣相對濕度保持在85%～90%；第4～7天，通過掀開局部遮陽網(wǎng)逐漸增加光照強度，空氣相對濕度保持65%～75%；嫁接后第8天，撤去遮陽網(wǎng)和塑料拱棚，自然溫光條件培養(yǎng)，底部灌溉200 mg?L-1水溶性肥料溶液。

1.3　指標測定

1.3.1砧木殘株扦插生根相關指標測定分別于扦插后第0、5、10、15、20、25天，測定扦插苗株高、莖粗、葉面積、地上部鮮質(zhì)量、地下部鮮質(zhì)量，統(tǒng)計葉片數(shù)、根數(shù)，采用MICROTEK掃描儀測定根長、根體積、根表面積，并參照趙世杰等（2002）的鮮樣烘干法測定地上部及地下部干質(zhì)量，每次取樣5株，3次生物學重復。

1.3.2接穗殘株腋芽發(fā)生相關指標測定分別于再培養(yǎng)第5、10、15、20、25天，統(tǒng)計葉片數(shù)，測定腋芽抽生莖莖長、莖粗、葉面積、抽生莖鮮質(zhì)量、抽生莖干質(zhì)量，每次取樣5株，3次生物學重復。

1.3.3嫁接苗生長量相關指標測定嫁接苗成活率：嫁接后第15天，統(tǒng)計各處理嫁接苗的成活率。

輸導能力：采用品紅吸收法表示，嫁接后第7、11天，參照趙淵淵等（2015）的嫁接苗木質(zhì)部輸導能力測定法，并做相應的修改：將嫁接苗莖基部切斷，放置于1%的酸性品紅水溶液中1 h，取嫁接苗真葉0.5 g左右，稱質(zhì)量后加3 mL水研磨成勻漿，12 000 r?min-1下離心9 min，取上清液，采用分光光度計（島津SHIMADZU，UV-1700）測定吸光度值A545，并從標準曲線讀取酸性品紅含量。每次每處理5株，3次生物學重復。

式中，C為標準方程求得的品紅含量（mg），V為提取液總體積（mL），W為葉片質(zhì)量（g），t為品紅處理時間（h）。

接合力：嫁接后第6、9天，將嫁接苗切口處套管取下，取接合部4 cm長莖段（切口上下各2 cm），用數(shù)顯式推拉力計HF-30（北京時代海創(chuàng)科技有限公司）測定。每次每處理7株，3次生物學重復。

生長量測定：嫁接后第15天，測定嫁接苗株高、莖粗、地上部鮮質(zhì)量、地下部鮮質(zhì)量，采用MICROTEK掃描儀測定根長、根體積，并參照趙世杰等（2002）的鮮樣烘干法測定地上部及地下部干質(zhì)量。

1.4　數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2007軟件進行數(shù)據(jù)整理，利用SAS 9.2軟件進行方差分析。各項指標隸屬函數(shù)的計算公式為：

式中，U（Xi）為隸屬函數(shù)值，Xi為某項指標測定均值，Xmax和Xmin為所有參試某一指標的最大值和最小值（趙水靈 等，2017）。

2　結果與分析

2.1　番茄砧/穗殘株再生進程

由表1、2和圖1可以看出，砧木殘株扦插20 d后，扦插苗株高11.4 cm，莖粗2.49 mm，葉面積36.94 cm2，且地上部干、鮮質(zhì)量符合嫁接要求，砧木殘株扦插不定根根長305.03 cm，根數(shù)49條，不定根的體積、表面積、干、鮮質(zhì)量都符合嫁接要求。番茄接穗殘株再培養(yǎng)20 d時抽生莖莖長2.9 cm，莖粗2.28 mm，4片真葉，葉面積10 cm2以上，滿足嫁接要求。以上結果表明，番茄砧/穗殘株進行再生培養(yǎng)20 d后可再次進行嫁接，相當于番茄播種后育苗36 d的種苗質(zhì)量，比播種育苗縮短育苗周期16 d。

2.2　番茄砧/穗殘株嫁接成活率及愈合質(zhì)量

本試驗條件下，不同處理間嫁接苗成活率無明顯差異（表3），其中NS/CR組合為98%，其余3個嫁接組合均為100%。在嫁接苗愈合過程中，嫁接苗的接合力呈逐漸上升趨勢，在嫁接后第6天，NS/NR、RS/NR、RS/CR處理間砧/穗接合力差異不顯著，但在嫁接后第9天，不同組合之間接合力差異達到顯著水平，其中NS/CR組合最大，為8.50 N，其次為NS/NR組合，RS/NR和RS/CR組合的接合力較小。嫁接后第7、11天，RS/NR、RS/CR嫁接苗的輸導能力與NS/NR差異不顯著，且嫁接后第11天RS/NR、RS/CR嫁接苗輸導能力還要高于NS/NR，說明砧/穗殘株再生植株的利用不影響嫁接苗的輸導能力，嫁接苗可以進行正常的愈合。

表1　番茄砧木殘株再生進程

表2　番茄接穗殘株腋芽抽生莖再生進程

圖1　番茄砧/穗殘株再生進程

表3　不同砧/穗組合對番茄嫁接苗成活率及愈合質(zhì)量的影響

2.3　番茄砧/穗殘株嫁接苗生長發(fā)育

由表4可以看出，RS/CR嫁接苗的株高、地上部干、鮮質(zhì)量顯著小于NS/NR，RS/NR、NS/CR嫁接苗的地上部干、鮮質(zhì)量則與NS/NR無顯著差異，可見，利用砧木殘株再生苗與正常接穗苗或接穗殘株再生苗與正常砧木苗進行嫁接不影響嫁接苗地上部生長發(fā)育。不同砧/穗組合嫁接苗的地下部發(fā)育差異顯著，NS/CR、RS/CR的根體積、根鮮質(zhì)量、根干質(zhì)量顯著大于NS/NR，其中RS/CR嫁接苗的根體積、根鮮質(zhì)量、根干質(zhì)量比NS/NR分別增加了113%、94%、59%，4個嫁接組合的根長無顯著差異。說明利用接穗腋芽再生苗與砧木殘株扦插苗進行嫁接不影響嫁接苗的地下部生長發(fā)育。

2.4　番茄砧/穗殘株嫁接苗生長質(zhì)量綜合評價

由表5可以看出，在測定指標中，嫁接苗的成活率隸屬度最高，為1.00，其余各項指標隸屬函數(shù)值差異不明顯，在0.32～0.64范圍內(nèi)變化。將各項指標的平均隸屬度作為嫁接苗生長質(zhì)量的最終評價指標，結果發(fā)現(xiàn)NS/CR組合隸屬函數(shù)值最大，為0.59，其次為RS/CR，為0.56，RS/NR和NS/NR組合的隸屬函數(shù)值較低，分別為0.54和0.52，但不同組合間的差異不明顯，表明利用砧木、接穗再生株嫁接對嫁接苗存活及后期生長均無顯著影響。

表4　不同砧/穗組合對番茄嫁接苗生長量的影響

2.5　番茄砧/穗殘株再利用經(jīng)濟效益分析

番茄初次嫁接的成本明顯高于殘株再利用成本（表6）。其中，初次嫁接的種子和人工成本最高，占總生產(chǎn)成本的69.4%，殘株再利用的種子成本為初次嫁接苗的一半，人工與苗床成本均為初次嫁接成本的80.9%，肥料、水電、基質(zhì)的費用也低于播種苗。每萬株嫁接苗通過播種苗的培養(yǎng)成本為2 693.0元，而通過殘株再培養(yǎng)的成本為1 817.5元，為初次嫁接苗生產(chǎn)成本的67.5%，可增加經(jīng)濟效益875.5元。

表6　番茄砧/穗殘株再利用效益評價分析1）

3　結論與討論

目前，番茄嫁接應用的研究主要集中在產(chǎn)量、品 質(zhì)、 抗 逆（S á nchezrodr í guez et al.，2012；Ntatsi et al.，2014；Rahmatian et al.，2014）、愈合條件（趙淵淵 等，2015）等方面開展，而關于嫁接后砧/穗殘株的利用報道很少，砧/穗殘株通常被當做生產(chǎn)廢物處理，在實際生產(chǎn)中造成很大的浪費。本試驗結果顯示，番茄砧/穗殘株再培養(yǎng)20 d后便可形成健壯的幼苗，且嫁接后成活率、愈合能力、后期生長發(fā)育與正常嫁接苗無顯著差異。前人的研究也表明，番茄植株具有較強的分枝能力和不定根發(fā)生能力，利用扦插育苗技術，也能實現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)（易成龍 等，2010）。適宜濃度的萘乙酸可促進番茄扦插不定根的形成（郭玲 等，2007），番茄扦插15 d后便可形成5～7條長度大于5 cm的新根和許多短而突出的不定根（苗峰 等，2007），扦插20～30 d后便可形成健壯的秧苗（陳生良，2009）。番茄腋芽作為接穗與砧木實生苗進行嫁接是可以成活的（張良作和陳安琪，2004），同時利用番茄腋芽作為接穗進行嫁接育苗可提高接穗種子利用率。

番茄嫁接苗的生產(chǎn)成本包括種子、肥料、基質(zhì)、苗床租賃、人工、水電等，在實際生產(chǎn)中，種子、人工、能耗、土地租賃等是生產(chǎn)成本中占比最大的部分（張元國 等，2014）。本試驗結果表明，通過種子培養(yǎng)進行嫁接的幼苗培養(yǎng)成本為2 693.0元?萬株-1，其中種子和人工占比69.4%，而通過殘株再培養(yǎng)的種子和人工占總生產(chǎn)成本的63.7%，其中種子生產(chǎn)成本為初次嫁接苗的一半。可見利用砧/穗殘株可節(jié)省種子成本，尤其是引進國外的優(yōu)良品種。本試驗結果表明，利用砧/穗殘株再培養(yǎng)可形成健壯幼苗，且進行再次嫁接，對嫁接苗的成活率及愈合均無顯著影響，同時可縮短育苗周期，降低人工、能耗、苗床租賃等費用，明顯提高了蔬菜嫁接育苗的經(jīng)濟效益。但殘株嫁接苗的定植以及定植后的坐果、采收情況，還有待進一步研究。

別之龍．2012．國際蔬菜嫁接新趨勢與我國蔬菜嫁接發(fā)展若干問題探討．中國蔬菜，（11）：1-4．

陳生良．2009．番茄扦插育苗技術．上海農(nóng)業(yè)科技，（2）：67．

郭玲，周慧杰，石磊利．2007．α-萘乙酸對櫻桃番茄扦插繁殖生根的影響．北方園藝，（11）：57-58．

李文甲，李建設，高艷明．2010．番茄側枝扦插研究進展．長江蔬菜：學術版，（12）：4-7．

劉進平．2007．植物腋芽生長與頂端優(yōu)勢．植物生理學通訊，6（43）：575-582．

苗峰，劉進余，孫秀昆．2007．日光溫室番茄扦插育苗技術．河北農(nóng)業(yè)科技，（7）：12．

阮先樂，張杰，陳龍．2011．植物生長調(diào)節(jié)劑對番茄扦插繁殖的影響．北方園藝，（24）：43-44．

吳曉蕾，劉天麗，王璐瑋，李敬蕊，高洪波．2016．不同預處理液及處理時間對番茄營養(yǎng)液扦插苗生長的影響．福建農(nóng)業(yè)學報，31（10）：1065-1069．

易成龍，梅再勝，高先愛，劉飛，吳凡，周華，張志化．2010．耐莫塔密番茄扦插晚熟栽培技術．長江蔬菜，（5）：26-27．

張良作，陳安琪．2004．番茄接穗多芽嫁接育苗方法．長江蔬菜，（10）：27．

張元國，楊曉東，張琳，魏家鵬，劉樹森，徐立功，王林武．2014．山東省蔬菜集約化育苗成本分析．中國蔬菜，（9）：49-51．

趙世杰，史國安，董新純．2002．植物生理學實驗指導．北京：中國農(nóng)業(yè)科學技術出版社：5，83-85，98-99．

趙水靈，孟凡來，趙昶靈，屈用函，袁恩平，楊羚鈺，張雪廷，王紹祥，李云．2017．基于隸屬函數(shù)法的PEG-6000模擬干旱下文山辣椒抗氧化能力分析．中國農(nóng)學通報，33（2）：51-56．

趙淵淵，董春娟，尚慶茂．2015．夜溫對番茄套管嫁接苗愈合的影響．西北植物學報，35（3）：493-499．

Barrett C E，Zhao X，McSorley R．2012．Grafting for root-knot nematode control and yield improvement in organic heirloom tomato production．Hortscience，47（5）：614-620．

FAO．2014．http：//faostat.fao.org/faostat/en/#data/QC．

Lee J M，Kubota C，Tsao S J，Bie Z，Echevarria P H，Morra L，Oda M．2010．Current status of vegetable grafting：diffusion，grafting techniques，automation．Scientia Horticulturae，127（2）：93-105．

Mcavoy T，F(xiàn)reeman J H，Rideout S L，Olson S M，Paret M L．2012．Evaluation of grafting using hybrid rootstocks for management of bacterial wilt in field tomato production．HortScience，47（5）：621-625．

Ntatsi G，Savvas D，Kl?ring H P，Schwarz D ．2014．Growth，yield，and metabolic responses of temperature-stressed tomato to grafting onto rootstocks differing in cold tolerance．Journal of the American Society for Horticultural Science，139（2）：230-243．

Oda M．2006．Vegetable seedling grafting in Japan．Acta Horticulturae，759：175-180．

Rahmatian A，Delshad M，Salehi R．2014．Effect of grafting on growth，yield and fruit quality of single and double stemmed tomato plants grown hydroponically．Horticulture Environment and Biotechnology，55（2）：115-119．

S á nchezrodr í guez E，Mdm R W，Blasco B，Leyva R，Romero L，Ruiz J M．2012．Antioxidant response resides in the shoot in reciprocal grafts of drought-tolerant and drought-sensitive cultivars in tomato under water stress．Plant Science，188（3）：89-96．

Schwarz D，Oztekin G B，T ü zel Y，Br ü ckner B，Krumbein A．2013．Rootstocks can enhance tomato growth and quality characteristics at low potassium supply．Scientia Horticulturae，149：70-79．

Venema J H，Dijk B E，Bax J M，van Hasselt P R，Elzenga J T M．2008．Grafting tomato（Solanum lycopersicum）onto the rootstock of a high-altitude accession ofSolanum habrochaitesimproves suboptimal-temperature tolerance．Environmental and Experimental Botany，63（1-3）：359-367．