不同砧木嫁接對西瓜果實(shí)Cd含量和品質(zhì)的影響

王志偉 ，李涵 ，孫波 ，鄒甜 ，孫小武

（1．湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院，長沙，410128；2.湖南省蔬菜研究所；3.湖南省作物研究所）

中國是世界西瓜生產(chǎn)與消費(fèi)大國，據(jù)FAO統(tǒng)計，2014年中國西瓜種植面積 186萬 hm2，產(chǎn)量7 505萬t，占世界種植面積的53.6%，占世界西瓜產(chǎn)量的67.6%。隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展、礦產(chǎn)的開發(fā)、冶煉、交通和礦物肥料的使用，Cd已經(jīng)成為環(huán)境中的主要污染物之一。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，由于農(nóng)藥、化肥和污泥等的大量施用，多數(shù)農(nóng)田己經(jīng)出現(xiàn)重金屬含量超標(biāo)現(xiàn)象。Cd是植物生長的非必需元素，低濃度時便可以通過土壤到達(dá)植物根部進(jìn)而遷移至植物地上部分，對植物生長發(fā)育造成不利影響，更重要的是它可以通過食物鏈危害人體健康。2014年湖南省在全國率先進(jìn)行了重金屬污染治理的試點(diǎn)工作，其中治理Cd污染土壤最有效的途徑就是種植非食用作物或食用器官累積量低的作物品種，既可以通過植物逐漸吸收消除土壤中的Cd，不僅可以合理利用土地，同時還可以保障土地持續(xù)的產(chǎn)出。其中篩選低積累農(nóng)作物品種取得了較大的進(jìn)展，西瓜果實(shí)Cd積累量較低，已經(jīng)在部分輕度和中度Cd污染地區(qū)種植，李涵等[1]通過不同Cd含量的土壤進(jìn)行盆栽試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果為Cd超標(biāo)地區(qū)西瓜種植提供了理論基礎(chǔ)。

西瓜[Citrullus lanatus （Thunb.） Manf.]以其汁多味甜、甘甜爽口受到人們的喜愛，是人們夏季主要消費(fèi)的水果。在湖南地區(qū)栽培歷史悠久、分布區(qū)域廣，每年播種面積為14萬hm2左右，播種面積位居全國第4，經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀，是湖南產(chǎn)區(qū)的重要園藝作物[2]。20世紀(jì)70年代于賢昌等[3]首次將嫁接技術(shù)引入西瓜溫室生產(chǎn)中，有效地解決了溫室西瓜連作重茬問題，20世紀(jì)90年代末已在生產(chǎn)上大面積應(yīng)用。此后，相關(guān)科研人員在西瓜嫁接技術(shù)[4]、砧木篩選[5～7]、嫁接防病[8]、嫁接對產(chǎn)量和品質(zhì)[9～12]、提高瓜類耐鹽能力[13～14]等方面做了大量工作，在解決西瓜重茬栽培、抗病等方面發(fā)揮了重要作用。Rouphael等[15]研究發(fā)現(xiàn)，嫁接可以減輕重金屬Cu2+對黃瓜的毒害作用；Tomohito等[16]研究表明，嫁接可以降低Cd在茄子果實(shí)內(nèi)的積累，但是嫁接在降低西瓜重金屬含量方面的研究較少。因此，本文以不同的砧木嫁接早佳84-24，在Cd污染的大田種植，研究不同組合西瓜果實(shí)中Cd含量，以及不同砧木嫁接對西瓜果實(shí)品種和產(chǎn)量的影響，為重金屬Cd污染區(qū)西瓜產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1　試驗(yàn)材料

土壤基本情況：pH值 7.14、有機(jī)質(zhì)36.9 mg/kg、堿解氮 126.8 mg/kg、速效磷 29.2 mg/kg、速效鉀 71.2 mg/kg、陽 離 子 交 換 量 14.8 cmol/kg、Cd 0.83 mg/kg。

供試西瓜品種為早佳84-24，由湖南雪峰種業(yè)有限責(zé)任公司提供。砧木品種8個，具體見表1。

表1　砧木種類與來源

1.2　試驗(yàn)方法

①試驗(yàn)設(shè)計試驗(yàn)于2016年4～7月在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)蔬菜瓜類研究所湘潭基地進(jìn)行。各砧木于4月1日進(jìn)行溫湯浸種催芽，挑選芽長一致的種子播于50孔穴盤。4月6日，砧木開始破土?xí)r，接穗開始浸種催芽，播于育苗盤中，于連棟塑料大棚內(nèi)進(jìn)行育苗。4月15～17日采用改良頂插接法對適齡的接穗和砧木進(jìn)行嫁接。5月2日嫁接苗定植于試驗(yàn)基地，株距50 cm，行距220 cm，每小區(qū)定植25株，以自根苗為對照，完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，每處理設(shè)3次重復(fù)。2蔓整枝，每株留1瓜，進(jìn)行正常的田間管理。西瓜成熟期每處理隨機(jī)采收節(jié)位一致、成熟度（坐瓜天數(shù)）一致的西瓜果實(shí)5個，用于測定果實(shí)中Cd、總糖、果糖、葡萄糖、蔗糖、番茄紅素、瓜氨酸的含量和外觀品質(zhì)。

②糖含量測定糖的提?。簩⑽鞴瞎麑?shí)沖洗干凈，擦干表面水分，縱切取全瓜的瓜瓤榨汁，用勻漿機(jī)做破壁處理，稱取勻漿 3 g，加入 80%乙醇4.5 mL，80℃水浴提取 40 min，加入2 g活性炭，80℃脫色30 min，然后過濾。

蔗糖和果糖含量的測定采用蒽酮比色法，還原糖含量的測定采用3，5-二硝基水楊酸法比色法，每次測定設(shè)重復(fù)3次，取其平均值[17]。葡萄糖含量=還原糖含量-果糖含量，總糖含量=還原糖含量+蔗糖含量。

③瓜氨酸的測定參照程志強(qiáng)等[18]方法：稱取西瓜勻漿 10 g，加入體積比為 9∶1的純甲醇和6 mol/L鹽酸配成的提取液 15 mL，55℃水浴20 min，活性炭脫色后過濾，稀釋40倍，取5 mL稀釋液，加入體積比為3∶1的硫酸和磷酸混合液2 mL和30 g/L二乙酰一肟 0.25 mL，搖勻；避光煮沸30 min，冷卻至室溫，在波長490 nm處測定吸光度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計算瓜氨酸含量。

④番茄紅素的測定參照萬學(xué)閃等[19]的方法：稱取破壁的勻漿3.0 g，用20 mL無水乙醇分多次脫水，30 mL甲醇分多次洗滌至洗出液無色，再用2%二氯甲烷石油醚提取西瓜渣至無色，合并提取液定并容至100 mL，測定波長502 nm處吸光值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計算番茄紅素的含量。

⑤Cd含量的測定土壤pH值、有機(jī)質(zhì)、土壤陽離子交換量和土壤速效磷的測定參照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》。Cd含量測定委托湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)化檢測中心，土壤Cd依據(jù)GB/T 17141-1997標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)并提供檢驗(yàn)數(shù)據(jù)。植物樣品Cd含量依據(jù)GB/T 5009.15-2014標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)并提供檢驗(yàn)數(shù)據(jù)。

表2　不同砧木嫁接的西瓜果實(shí)不同糖成分含量

1.3　數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用Excel 2010軟件處理數(shù)據(jù)和繪圖；采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2　結(jié)果與分析

2.1　不同砧木嫁接對西瓜果實(shí)不同糖成分含量的影響

由表2可知，不同砧木嫁接對西瓜果實(shí)中各種糖成分含量的影響不同。其中ZT5和ZT1的果實(shí)中蔗糖含量較實(shí)生苗有所增加，增幅顯著，ZT7降低了果實(shí)中蔗糖含量，未達(dá)到顯著水平；ZT5、ZT1、ZT2和ZT8顯著提高了果實(shí)中的果糖含量，ZT3、ZT4和ZT7降低了果實(shí)中果糖的含量，3個砧木嫁接果實(shí)中果糖的含量與對照相比降低幅度均達(dá)到顯著水平；不同砧木嫁接對西瓜果實(shí)葡萄糖含量的增加不明顯，ZT1和ZT3葡萄糖含量有所增加，但增幅未達(dá)到顯著水平；各砧木嫁接對西瓜果實(shí)總糖含量的影響較大， 其中ZT1、ZT5、ZT6和 ZT7的總糖含量與對照相比增幅顯著，以ZT1果實(shí)的總糖含量最高。

綜上所述，ZT1和 ZT5提高了西瓜果實(shí)蔗糖、果糖和總糖含量，適于早佳84-24的嫁接栽培。

2.2　不同砧木嫁接對西瓜果實(shí)瓜氨酸和番茄紅素含量的影響

由表3可以看出，不同砧木嫁接對西瓜果實(shí)瓜氨酸含量的影響存在差異，其中ZT5顯著提高了果實(shí)中瓜氨酸含量，而ZT4和ZT6顯著降低了果實(shí)中瓜氨酸含量。與對照相比，ZT5顯著提高了果實(shí)中番茄紅素的含量，其他砧木嫁接對西瓜果實(shí)含量的影響不顯著。

2.3　不同砧木嫁接對西瓜果實(shí)Cd含量的影響

不同砧木嫁接后西瓜果實(shí)Cd含量之間存在差異 （圖 1），ZT1、ZT2和ZT5組合果實(shí) Cd含量分別比實(shí)生苗減少60.5%、61.3%和 59.1%，ZT4組合果實(shí)Cd含量比實(shí)生苗增加了41.6%。各組合西瓜果實(shí)Cd含量最高為0.006 4 mg/kg，低于食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量GB 2762-2012規(guī)定的0.05 mg/kg。

表3　不同砧木嫁接對西瓜果實(shí)瓜氨酸和番茄紅素含量的影響

圖1　不同砧木嫁接西瓜果實(shí)Cd含量

表4　不同砧木嫁接對西瓜外觀品質(zhì)和產(chǎn)量的影響

2.4　不同砧木對西瓜外觀品質(zhì)和產(chǎn)量的影響

單瓜質(zhì)量是西瓜產(chǎn)量構(gòu)成的重要因素，皮厚和果形指數(shù)是西瓜外觀品質(zhì)，中心糖和邊糖含量是評判西瓜果實(shí)感官品質(zhì)的重要因素。從表4可以看出，不同砧穗組合西瓜果實(shí)單瓜質(zhì)量表現(xiàn)差異較大，其中ZT2和ZT6組合單瓜質(zhì)量較CK有所降低，但差異不顯著，而ZT5組合單瓜質(zhì)量增加顯著，達(dá)到了5.79 kg。ZT2和ZT3組合對果形指數(shù)的影響較大，與對照差異顯著，其他組合對果形指數(shù)的影響不大。嫁接對皮厚的影響各砧穗組合表現(xiàn)不一致，其中ZT1和ZT4增加了果皮厚度，與CK差異顯著，其他各砧穗組合與CK之間差異不顯著。

3　結(jié)論與討論

西瓜嫁接苗是個復(fù)合體，由于砧木根系的差異及砧木與接穗間的互作，改變了西瓜原有的吸收能力及“源”與“庫”關(guān)系，從而引起一系列生理生化反應(yīng)，影響了西瓜的生長發(fā)育。果實(shí)含糖量的高低是西瓜重要的品質(zhì)指標(biāo)之一，西瓜中的糖分主要包括蔗糖、果糖和葡萄糖，其中蔗糖是西瓜果實(shí)中糖分積累的主要形式，其含量是影響西瓜品質(zhì)的主要因素。高軍紅等[20]、孫艷等[21]研究認(rèn)為，砧木對西瓜果實(shí)中可溶性糖含量的影響依砧木的不同而異。本研究的結(jié)果表明，部分砧木嫁接后降低了西瓜果實(shí)中的糖分含量，這與齊紅巖[22]、吳宇芬等[23]在甜瓜上的研究結(jié)果相吻合。

關(guān)于嫁接對西瓜果實(shí)中番茄紅素含量影響的研究在學(xué)術(shù)界還存在分歧，意大利科學(xué)家 Proietti等[24]通過研究嫁接和灌溉對西瓜果實(shí)品質(zhì)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)干旱對西瓜營養(yǎng)成分的影響很大，而嫁接可以增加40.5%的番茄紅素含量；關(guān)立穎[25]研究了4種砧木和4個西瓜品種嫁接后果實(shí)中番茄紅素含量的變化，結(jié)果表明，南瓜砧木嫁接會降低番茄紅素含量，葫蘆和瓠子對番茄紅素含量的影響因接穗品種不同而異，野生西瓜嫁接僅對小紅玉選的番茄紅素含量有顯著影響，但4種砧木嫁接后均未引起番茄紅素含量的顯著變化。本試驗(yàn)中T5（西嫁強(qiáng)生）砧木嫁接提高了果實(shí)中番茄紅素含量，而其他砧木嫁接的果實(shí)中番茄紅素變化不顯著，與前人研究結(jié)果基本一致。

瓜氨酸被人體吸收后有諸多保健作用，是西瓜果實(shí)中特有的功能性成分。西瓜嫁接通過砧木改變了植株內(nèi)一些酶和氨基酸合成的量和合成的時機(jī)，谷氨酸和精氨酸在適宜的條件下均可轉(zhuǎn)化成瓜氨酸，是引起瓜氨酸含量變化的原因[26]，不同砧木可能會對這2種氨基酸的合成分解有不同的影響，進(jìn)而引起了果實(shí)中瓜氨酸含量的變化。本試驗(yàn)中各砧木嫁接的果實(shí)中瓜氨酸的變化較大，ZT5顯著提高了果實(shí)中的瓜氨酸含量。

根據(jù)GB 15618-1995《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，本試驗(yàn)地屬于Cd中度污染，根據(jù)國家食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 《食品中污染物限量標(biāo)準(zhǔn)》GB 2762-2012的規(guī)定，西瓜果實(shí)中的Cd含量應(yīng)低于0.05 mg/kg。從本試驗(yàn)的結(jié)果來看，不同砧木嫁接對Cd的吸收和分配存在差異，西瓜果實(shí)Cd含量均低于國家限量標(biāo)準(zhǔn)。其中葫蘆砧木組合 （ZT4和ZT7）Cd含量均比對照和南瓜嫁接苗的高，這與朱士農(nóng)等[27]在葫蘆砧木嫁接提高植株體內(nèi)Na+和K+方面的研究結(jié)果一致。

綜上所述，不同砧木嫁接對西瓜果實(shí)的品質(zhì)和Cd含量的影響存在差異，其中T1（野郎）和T5（西嫁強(qiáng)生）在提高果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量的同時，果實(shí)Cd含量明顯低于對照，適于重金屬污染區(qū)嫁接栽培。

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