不同類型砧木嫁接對西瓜果實品質和鎘含量的影響

邢乃林，嚴蕾艷，王毓洪，黃蕓萍

（寧波市農業科學研究院，浙江 寧波 315040）

0 引言

西瓜是葫蘆科西瓜屬一年蔓生植物，是我國十大水果之一。我國2019年西瓜種植面積為147萬hm2，產量為6086萬t，是世界上最大的西瓜生產國。作為解決西瓜栽培連作障礙這一世界性難題最有效的綠色栽培技術之一，嫁接技術在西瓜生長中的應用比例不斷提高。嫁接不僅能提高瓜類的抗病性，同時可提高瓜類對低溫、高溫、濕澇、鹽害、重金屬等脅迫的耐性［1-3］。對于西瓜而言，果實重金屬含量是影響其食用安全的重要因素。面對重金屬脅迫，果實對重金屬的吸收積累十分重要，不同砧木嫁接后果實中重金屬積累也存在一定差異［4-5］。但不同類型砧木嫁接后，對果實和根際土壤鎘含量協同影響尚不清楚。

對嫁接西瓜果實成熟期的品質差異進行研究，對生產中砧木的選擇及砧木育種具有重要指導意義。糖分是西瓜風味的重要因子，主要由蔗糖、果糖、葡萄糖組成。楊玉梅等［6］研究表明，不同成熟期的西瓜種質資源果實成熟時主要糖分種類存在差異。嫁接對西瓜果實糖分和VC含量也存在影響，且不同類型砧木影響不同［7］。西瓜番茄紅素隨果實發育不斷積累，其含量在成熟期達到最大值［8］。但不同類型砧木嫁接對糖分、番茄紅素、瓜氨酸和VC含量等西瓜果實重要營養品質的全面影響尚未見報道。

本研究以西瓜實生苗為對照，利用4種不同類型的砧木嫁接西瓜，對西瓜糖度、大小等果實品質，糖分、番茄紅素含量等營養品質，鎘含量等安全品質以及根際土壤鎘含量進行了測定和比較分析，解析了不同類型砧木嫁接對西瓜果實品質和鎘含量的影響規律，以期為西瓜生產中砧木品種的選擇及砧木育種提供理論指導。

1 材料與方法

所用砧木材料共4個，分別為葫蘆類型砧木（TB）、中國南瓜類型砧木（S111）、印中雜交類型南瓜砧木（S7）、野生西瓜類型砧木（Y1），均由寧波市農業科學研究院提供。接穗為早佳，以早佳實生苗（ZJ）為對照。

試驗于2020年春季在寧波市高新農業技術試驗園區塑料大棚中進行。試驗前土壤原始重金屬鎘含量為0.40 mg/kg。2月28日砧木播種，3月4日接穗播種，3月9日嫁接，3月27日嫁接苗及西瓜實生苗定植。每份材料設3次重復，完全隨機區組設計，每次重復10株。4種砧木嫁接西瓜及西瓜實生苗分別以TB（TB嫁接早佳）、S111（S111嫁接早佳）、S7（S7嫁接早佳）、Y1（Y1嫁接早佳）及ZJ（早佳實生苗）表示。栽培管理方法同常規。果實成熟期，每個重復隨機采收節位一致的商品果5個，測定果實的果糖、蔗糖、葡萄糖、番茄紅素、瓜氨酸、VC及鎘含量，并測定單果質量、果實縱徑、果實橫徑、中心和邊緣可溶性固形物含量、果皮厚度、空心和白筋。同時對嫁接西瓜及西瓜實生苗根際土壤進行取樣，檢測鎘含量。

委托浙江大學按照GB 5009.8—2016《食品安全國家標準 食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖的測定方法》進行糖類含量測定。番茄紅素含量按照HPLC在471 nm處進行色譜測定。用紫外分光光度計測定波長 490 nm處的吸光度，根據標準曲線方程計算瓜氨酸含量。VC含量利用高效液相色譜儀在波長為254 nm處檢測。鎘含量委托農業農村部農產品質量安全監督檢驗測試中心（寧波）測定。西瓜果實和土壤樣品鎘含量依據GB/T 5009.15—2014《食品安全國家標準 食品中鎘的測定》進行檢驗。試驗數據采用Microsoft Excel 2016 軟件分析作圖。

2 結果與分析

與ZJ相比（圖1），S7和Y1提高了單果質量，S111和TB則為降低，其中TB的單果質量最低，為5.02 kg，S7最高，為6.62 kg。與ZJ相比，砧木嫁接對果實縱徑和橫徑的影響與單果質量的相同，但提高和降低均不顯著。中心可溶性固形物含量與ZJ相比均表現為降低，但降低均不顯著，其中S7最低，為12.56%，ZJ最高，為12.96%。邊緣可溶性固形物含量僅S7稍有降低，為7.76%，S111、TB和Y1均有提高，其中Y1有顯著提高，達8.70%。嫁接西瓜的果皮厚度與ZJ相比均降低，其中S7和Y1降低達顯著水平。對于白筋而言，S7和Y1均有降低，TB和S111則與ZJ持平。4個砧木嫁接西瓜的空心僅S7升高，其余類型砧木均表現為降低，其中Y1最低。

對于檢測的營養物質，相對于ZJ而言，果實蔗糖和瓜氨酸含量均表現為降低（圖2）。與ZJ相比，S111的蔗糖含量降低，達顯著水平，其余類型砧木則達極顯著水平。對于瓜氨酸含量而言，與ZJ相比，S7的降低達顯著水平，S111和TB則達極顯著水平，Y1與ZJ差異不顯著。與ZJ相比，Y1的果糖含量最高，為33.11 mg/g，表現為極顯著的提高；S111的果糖含量次之，與ZJ間也有極顯著的差異；TB和S7同樣有提升，但未達顯著水平。對于葡萄糖含量而言，與ZJ相比，S111和Y1均表現為極顯著的升高，其中S111最高，為14.90 mg/g；TB表現為極顯著的降低；S7僅表現為降低，但不顯著。在番茄紅素含量方面，與ZJ相比，Y1和S111均有提升，但僅Y1達顯著水平，為75.13 mg/kg；S7和TB均有降低，且均不顯著。在維生素C含量方面，僅S111表現為升高，但不顯著；S7和TB均表現為顯著性的降低；Y1表現為降低，但不顯著。

由圖3可以看出：果實鎘含量均低于國家食品安全標準規定。Y1和TB高于ZJ，S7和S111則低于ZJ。其中Y1的果實鎘含量最高，為0.0019 mg/kg；S111的最低，低于0.0001的檢測限；S7的為0.0004 mg/kg；ZJ的為0.0008 mg/kg；TB的為0.0013 mg/kg。

西瓜根際土壤鎘含量結果顯示（圖4）：S111根際鎘含量最高，為0.300 mg/kg；TB的最低，為0.227 mg/kg；而ZJ的 則 平 均 為0.297 mg/kg。S7、Y1及TB的根際土壤鎘含量較未種植前分別降低了39.17%、42.50%和43.33%，相較于ZJ則分別降低了17.98%、22.47%和23.60%。

3 討論

目前，西瓜嫁接栽培主要采用葫蘆、南瓜、野生西瓜等類型砧木。在生產和研究中發現，不同類型的砧木嫁接對西瓜生長發育、抗病性、耐逆性、產量、果實食用和營養品質、重金屬含量均有一定影響。已有研究表明，不同類型砧木嫁接對西瓜品質的影響不同，同類型砧木不同品種對西瓜品質的影響同樣可表現出顯著差異。劉新華等［9］研究認為，野生西瓜砧木嫁接西瓜的果實重量較實生苗降低，葫蘆和南瓜砧木嫁接表現為升高，同時果皮厚度、中心及邊緣可溶性固形物含量受不同類型砧木的影響均有升降。王志偉等［4］研究認為，不同類型砧木嫁接對西瓜果實單果質量、果型指數及可溶性固形物含量均有影響，其中葫蘆砧木可導致西瓜果皮厚度增加。楊冬艷等［10］研究認為，不同砧木嫁接均使西瓜果皮厚度顯著增加。

本研究中，印中雜交型南瓜砧木和野生西瓜砧木可使西瓜單果質量增加，中國南瓜型砧木和葫蘆砧木則表現為降低。除野生西瓜砧木使西瓜邊緣可溶性固形物含量顯著提升外，其他類型砧木嫁接對果實邊緣可溶性固形物含量影響總體較小，這可能與不同砧木與西瓜的嫁接親和性、砧木水肥吸收能力，以及生長環境有關。與已有研究類似，本研究同樣發現，不同砧木嫁接對果皮厚度及空心、白筋影響總體較大，但本研究不同類型砧木嫁接均使西瓜果皮厚度變?。煌瑫r，除印中雜交南瓜類型砧木使果實空心增加外，其余類型砧木嫁接對果實空心和白筋無明顯影響或有一定降低?？傮w上，野生西瓜砧木嫁接的西瓜果實品質最佳。

對于西瓜營養品質，目前主要關注蔗糖、果糖、葡萄糖等主要糖分以及瓜氨酸、VC、番茄紅素等營養成分含量。萬學閃等［8］研究發現，西瓜果實VC及番茄紅素含量均在果實完熟期達到峰值，瓜氨酸含量在接近完熟期達到峰值。施先鋒等［11］研究認為，嫁接延緩了西瓜果實番茄紅素的形成，在整個發育期均降低了果實番茄紅素含量。同樣，馬燕萍等［12］利用葫蘆和南瓜砧木嫁接西瓜研究發現，西瓜果實番茄紅素含量均顯著降低。本研究中葫蘆和印中雜交南瓜砧木嫁接西瓜的番茄紅素含量同樣較實生苗降低，但野生西瓜類型和中國南瓜類型則表現為升高，且野生西瓜類型有顯著提高。這可能與砧木長勢及生長環境相關。因為高青海等［13］研究發現，在淹水脅迫下，葫蘆和南瓜砧木嫁接西瓜均可提高番茄紅素含量，同時，VC含量同樣有顯著提升。

本研究中，除中國南瓜類型砧木對VC含量有提升外，其余類型砧木均表現為降低。關立穎等［7］研究同樣發現，葫蘆砧木對西瓜果實VC含量有明顯抑制，野生西瓜類型砧木影響不明顯，南瓜類型砧木影響同樣不明顯；馬燕萍等［12］研究發現，葫蘆和南瓜類型砧木均可提升和降低VC含量。但在本研究中，印中雜交南瓜和葫蘆類型砧木則使西瓜VC含量顯著下降。對于瓜氨酸含量，本研究中不同類型砧木均表現為降低，且除野生西瓜類型砧木外，均有顯著或極顯著的下降。而前人研究表明，嫁接對瓜氨酸含量影響主要表現為提升或不顯著［12，14］。但李蒙蒙等［15］研究發現，西瓜材料和生態環境均能顯著影響瓜氨酸含量，并且環境對不同材料瓜氨酸含量的影響程度存在差異。因此，本研究結果可能與栽培環境及所用砧木或水肥管理等有關。至于果實糖分，研究較多的為蔗糖、葡萄糖和果糖，本研究發現，嫁接對3種糖分均有影響，且蔗糖含量均表現為降低，果糖含量均表現為升高，而葡萄糖含量則表現為野生西瓜和中國南瓜類型砧木升高，印中雜交南瓜和葫蘆類型砧木降低。本研究中葡萄糖含量的變化趨勢與應泉盛等［16］的研究相同，但蔗糖和果糖含量則相反。而在關立穎等［7］的研究中，不同接穗以及不同砧穗組合糖分變化也不一致，存在一個接穗的組合均有上升，而另一個接穗不同組合升降均有的情況，所以嫁接對西瓜果實營養品質的影響與砧木類型無顯著關聯，而與具體的砧穗組合及砧木品種有關，其影響機理仍需進一步研究。

鎘這一涉及食品和土壤安全的重金屬元素歷來受到學者們的大量關注。王志偉等［4］研究發現，葫蘆類型砧木增加了果實中的鎘含量，南瓜類型砧木則表現為降低。本研究中設施土壤栽培對西瓜果實鎘含量的影響與本團隊前期通過水培的研究結果一致［5］，但因本研究土壤鎘含量未達污染標準（0.6 mg/kg），因此，盡管野生西瓜類型砧木嫁接西瓜的果實鎘含量提高較大，但各類型砧木嫁接的果實均在食用安全標準內。本研究進一步研究了嫁接栽培后根際土壤鎘含量，與果實鎘含量總體相反，除中國南瓜類型砧木外，其余類型砧木均表現為降低。本研究結果可為土壤鎘污染農田西瓜生產提供技術指導。