不同溫度處理對嫁接西瓜幼苗生長和生理特性的影響

劉葉瓊,湯偉華,馮英娜,張 更,孫朋朋,趙 彬

(江蘇農林職業技術學院,江蘇句容 212400)

設施環境中低溫等環境因素極大地影響了瓜類作物的早熟、高產及品質[1],給農戶帶來巨大的經濟損失。Walker[2]研究表明,根系溫度變化1 ℃即可引起植物生長的明顯變化。李志鑫[3]研究表明,經過一段時間的低溫處理后,嫁接黃瓜要比自根黃瓜的根系更具有抵抗溫度逆境的能力。孫兆法等[4]研究表明,適宜的根區溫度能加快一品紅植株的發育進程,并顯著提高盆花品質,使開花時的商品率、花徑、冠幅、枝長、株高、苞片面積顯著提高。冬春低溫季節進行西瓜嫁接育苗,需要進行人工加溫,育苗總成本中1/4左右的是加溫費用。華斌[5]認為對于西瓜嫁接苗而言,降低其成活后的夜間溫度是降低加溫成本、提高能源利用效率的關鍵措施。司亞平等[6]采用14、17、21、25 ℃ 4種不同地溫條件對斷根插接西瓜根發生數及根長進行研究,結果表明,嫁接成活后,西瓜斷根嫁接苗根際溫度保持在17～21 ℃有利于植株體壯苗的形成。鑒于很多種苗公司將18 ℃作為西瓜嫁接苗的下限溫度,筆者研究3種梯度溫度處理對3種不同嫁接方法西瓜幼苗生長和生理特性的影響,旨在確定西瓜嫁接苗栽培的最適宜溫度,為西瓜嫁接苗的苗期溫度管理提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料供試接穗為購自合肥豐樂種業股份有限公司的“抗病京欣”西瓜品種,砧木為購自上海惠和種業有限公司的“超豐F1”葫蘆品種。葉綠素測定儀為購自浙江托普公司型號為SPAD-502Plus的便攜式葉綠素測定儀。

1.2 試驗方法試驗在江蘇農林職業技術學院溫室內進行,內設有調控溫度電熱線溫床、保溫和自動灌溉系統。自然光條件下溫室棚內的光量子通量為200～1 100 μmol/(m2·s),白天溫度在18～35 ℃,相對濕度為35%～90%。砧木于2022年3月2日浸種,29 ℃恒溫箱中浸種48 h,后用濕紗布覆蓋置于28 ℃恒溫箱中催芽40 h,于3月6日播種在50孔穴盤內,碼放在20 ℃電熱溫床上。接穗于3月20日撒播于平盤內,碼放在20 ℃電熱溫床上,覆蓋地膜,出苗1/3時掀開薄膜,并及時脫掉種殼。

3月26日當砧木的第1片真葉剛平展,接穗的子葉完全展平時,采用頂端插接(T1)、劈接(T2)以及使用蔬菜嫁接機進行雙斷根嫁接(T3)3種不同嫁接方法進行嫁接。嫁接后,將嫁接苗以及‘抗病京欣’自根苗(CK)放置于電熱線溫床上,澆足底水,搭建小拱棚,小拱棚要四周封閉以利于保溫保濕促進傷口快速愈合。嫁接后前3 d需遮陽網進行全天遮光,相對濕度保持95%以上。3 d后開始減少遮光時間,并逐步加大通風量,7 d后開始白天揭膜通風,至完全成活后轉入正常管理。其他環境因子均相同,分別為晝溫25 ℃,光照時數12 h,光照強度130 μmol/(m2·s),相對濕度75%。

1.3 試驗設計設置適溫(22～25 ℃)、亞適溫(17～20 ℃)、低溫(12～15 ℃)3個溫度處理。4月12日(一葉一心)時,將嫁接苗及自根苗(CK)4個處理材料移到不同溫度處理的電熱線溫床上,每個處理設置3次重復,每個重復15株苗。3個溫度處理除溫度不同外,光照和濕度條件均相同,分別為光照12 h和濕度70%。在經過連續處理10 d后,開始測定植株各項指標。

1.4 測定指標與方法不同溫度處理10 d后(嫁接后27 d),分別調查嫁接苗發根量、最長根、萌動根和最長側根。用米尺和游標卡尺測量西瓜的接穗株高、總株高、接穗莖粗、砧木莖粗、葉片的長和寬并計算單葉面積[7],同時記錄好植株葉片數;在105 ℃下殺青15 min,75 ℃下烘干稱重,稱量植株地上部和地下部干重,并按公式計算接穗壯苗指數[8]和根冠比[9],以上各項調查均取5株平均值。用葉綠素測定儀測量(從根基部向上數第2片真葉)葉綠素含量(SPAD),每處理測定3次,3次重復,每張葉片重復測量5次,取平均值。

1.5 數據分析試驗數據采用Microsoft Excel(2010)軟件進行處理,采用SPSS 20.0軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 不同溫度處理對嫁接西瓜幼苗根系的影響由圖1可以看出,不同溫度處理10 d后,嫁接苗在適溫條件下最長根和最長側根顯著低于自根苗(CK),主根數和萌動根存在一定差異,未達顯著水平,但在亞適溫和低溫條件下4項指標均高于自根苗(CK)。嫁接苗的主根數在3種不同溫度處理下差異不大,而最長根隨著溫度的增加先增加后減少,最長根以亞適溫條件下最好,特別是T3處理平均達17.48 cm,比適溫和低溫條件下分別增加5.84、7.72 cm。最長側根隨著溫度的增加而增加,而萌動根根數隨著溫度升高而不斷減少,在低溫處理條件下,萌動根數量最多。

注:不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。Note:Different lowercase letters indicated significant difference between different treatments(P<0.05).圖1 不同溫度處理對嫁接西瓜幼苗根系的影響Fig.1 Effects of different temperature treatments on seedling root of grafted watermelon

2.2 不同溫度處理對嫁接西瓜幼苗生長形態的影響從表1可以看出,不同溫度處理10 d后,隨著溫度增加,嫁接苗在亞適溫和低溫條件下,幼苗的莖粗、株高、葉片數、葉面積與適溫條件下相比存在一定差異。嫁接苗植株株高表現為適溫>亞適溫 >低溫,其方差分析結果表明,亞適溫和適溫的總株高與低溫相比差異極顯著,而在適溫條件下嫁接苗與自根苗(CK)差異不顯著,在亞適溫和低溫條件下,自根苗(CK)均低于嫁接苗;接穗株高適溫與低溫相比差異極顯著,與亞適溫相比無顯著差異,亞適溫與低溫相比無顯著差異,在適溫和亞適溫條件下嫁接苗與自根苗(CK)差異不顯著,而在低溫條件下,自根苗(CK)均低于嫁接苗;莖粗3個溫度處理間無顯著差異。說明隨著溫度的降低,一定程度上影響了幼苗地上部的生長,且3種不同嫁接方法之間也存在一定的差異,其中總株高和接穗高度T3處理表現最好,其在低溫處理條件下接穗高度較適溫處理條件下降低了14.22%,總株高較適溫處理條件下降了24.03%,但不同溫度處理對西瓜T3處理砧木莖粗和接穗莖粗無顯著影響。

隨著溫度增加,西瓜T3處理的葉面積和葉片數逐漸增加,亞適溫和低溫處理的葉面積顯著低于適溫處理,分別減小了8.40%和14.62%,低溫處理的葉片數較適溫處理顯著降低了41.94%。在不同溫度處理條件下,T3處理葉片數表現為適溫>亞適溫 >低溫,適溫條件比低溫和亞適溫分別增長了1.3和0.5片,方差分析結果為差異達極顯著水平。葉面積表現為適溫>亞適溫 >低溫,3個溫度處理間差異達極顯著水平。

表1 不同溫度處理對嫁接西瓜幼苗生長形態的影響Table 1 Effects of different temperature treatments on seedling growth form of grafted watermelon

2.3 不同溫度處理對嫁接西瓜幼苗干物質積累和壯苗指數的影響從表2可以看出,隨著溫度升高,3種嫁接苗的全株干重、地上部干重、地下部干重和根冠比存在差異,全株干重、地上部干重先升高后降低,而地下部干重、根冠比逐漸升高。

不同溫度處理10 d后,T3處理地上部干重在亞適溫處理條件下表現最好,較低溫和適溫處理分別增長了11.6%和17.5%,全株干重也顯示同樣效果;地下部干重表現為隨著溫度的降低呈升高趨勢,其中地下部干重在亞適溫處理時顯著高于適溫處理18.22%,低溫處理條件下的地下部干重較適溫和亞適溫處理顯著增加了42.7%和20.7%,差異達極顯著水平,根冠比也顯示同樣效果。壯苗指數表現為低溫>亞適溫>適溫,西瓜T3處理的壯苗指數隨著溫度的降低而增大,低溫處理條件下壯苗指數最高,但差異未達顯著水平。

表2 不同溫度處理對嫁接西瓜幼苗干物質積累和壯苗指數的影響Table 2 Effects of different temperature treatments on dry matter accumlation and seedling strength index of grafted watermelon

2.4 不同溫度處理對嫁接西瓜幼苗葉綠素含量的影響由圖2可知,不同溫度處理10 d后,嫁接苗與自根苗(CK)在適溫下差異未達顯著水平,在亞適溫和低溫條件下存在一定差異。隨著溫度增加,嫁接苗葉綠素含量逐漸升高,亞適溫和適溫條件下嫁接苗的葉綠素含量差異不顯著。嫁接苗在適溫和低溫條件下相比,植株葉片葉綠素含量呈顯著差異。

注:不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。Note:Different lowercase letters indicated significant difference between different treatments(P<0.05).圖2 不同溫度處理對嫁接西瓜幼苗葉綠素含量的影響Fig.2 Effects of different temperature treatments on chlorophyll of grafted watermelon

3 結論與討論

該試驗在3種不同溫度處理條件下,采用3種嫁接方法嫁接“超豐F1”葫蘆砧木品種和“抗病京欣”西瓜接穗品種,結果表明,不同溫度處理10 d后,溫度保持在亞適溫(17～20 ℃)條件下,對嫁接苗根系的萌發和根的伸長較為有益。嫁接西瓜幼苗的最長根和最長側根隨著溫度的增加而增加,萌動根在適溫(22～25 ℃)和亞適溫條件下轉化成根,而在低溫(12～15 ℃)條件下,根的發生還處于萌動狀態,故而萌動根最多,這與司亞平等[6]結果相吻合。同時也論證了張榮風等[10]的根系生長發育狀況直接影響幼苗的生命活動,嫁接換根后幼苗根系的生長發育增強,其中尤以斷根嫁接西瓜幼苗新誘導的根系無主根,須根多,從而削弱了根系的頂端優勢,增強了須根的活力,使得根系的生長發育最旺盛。

溫度降低一定程度上影響了幼苗地上部的生長。嫁接苗在低溫和亞適溫條件下,幼苗的株高、莖粗、葉面積和葉片數與適溫條件下相比呈減少趨勢。嫁接苗植株總株高在亞適溫和適溫條件下與低溫相比,差異達極顯著水平;接穗株高適溫與低溫相比差異達顯著水平,與亞適溫相比無顯著差異,亞適溫與低溫相比無顯著差異;植株接穗莖粗、砧木莖粗差異不顯著。3種不同嫁接方法之間也存在一定差異,其中總株高和接穗高度雙斷根嫁接表現最好,但不同溫度處理對西瓜雙斷根嫁接莖粗沒有明顯影響。隨著溫度降低,西瓜雙斷根嫁接的葉面積和葉片數逐漸減小,低溫處理的葉面積、葉片數與適溫處理相比差異達極顯著水平。

3種嫁接苗的地上部干重、全株干重隨著溫度的降低而逐漸降低,而地下部干重、根冠比則逐漸升高,雙斷根嫁接處理地上部干重在亞適溫條件下較低溫和適溫條件下表現最好,差異達顯著水平,全株干重也顯示同樣效果,這說明隨著溫度升高,促進了地上部干物質的積累,而當處于適溫條件下,植株呼吸消耗增多,使得地上部干重減少。地下部干重、根冠比的升高說明地下部的呼吸消耗隨著溫度的增高而增多,適當降低溫度,對于地上部干物重的增加和地下部干物質的積累有促進作用,這與司亞平等[6]的結論一致。而地下部、地上部和全株的干物質含量均在低溫條件下達顯著水平,說明地下部溫度影響了嫁接西瓜干物質的積累,地下部的低溫處理刺激了根的抗寒性,能量代謝水平提高使更大比例的干物質向根系分配,從而使其生長量增加。嫁接西瓜幼苗葉片葉綠素含量在適溫和低溫條件下呈顯著差異,也論證了孫世軍等[11]的觀點,即低溫逆境加劇了葉綠素的降解,限制了葉綠素的合成,從而造成葉綠素總含量降低,光合產物減少,光合作用受阻,這也導致了植物體的形態指標受到影響。

綜上所述,雙斷根嫁接“超豐F1”葫蘆和“抗病京欣”西瓜組合嫁接幼苗苗期的最優下限溫度為17～20 ℃,對其生長和生理特性較為有益。