砧穗生理苗齡對斷根貼接薄皮甜瓜幼苗質量的影響

丁曉晨，李夢竹，豐崇然，別之龍，成金桃

（園藝植物生物學教育部重點實驗室·華中農業大學園藝林學學院 武漢 430070）

設施栽培已經成為世界蔬菜乃至整個園藝作物栽培發展的必然方向。我國設施蔬菜栽培面積占世界首位，但是設施栽培往往帶來連作障礙、病蟲害加劇等問題。嫁接栽培成為了克服連作障礙的一條有效途徑[1]。歐洲50%以上的黃瓜和甜瓜采用嫁接栽培，在日本和韓國，西瓜嫁接栽培占比甚至超過了95%。雖然當前我國蔬菜嫁接苗占比還沒那么高，西瓜、黃瓜、甜瓜嫁接苗的占比在20%～40%，但是我國蔬菜栽培面積全球第一，需要的種苗數量龐大，而且近年來對嫁接苗的需求量與日俱增，已經形成龐大的蔬菜育苗產業[2]。甜瓜（Cucumis meloL.）是我國重要的蔬菜作物，據聯合國糧食及農業組織（FAO）數據，2021 年我國甜瓜種植面積38.7 萬hm2，產量達1 407.2 萬t，分別占世界甜瓜栽培面積與產量的35.9%和49.2%。我國甜瓜單位面積產量從2020 年的35.7 萬t·hm-2，上升到2021 年的36.4 萬t·hm-2。我國甜瓜單位面積產量的提高得益于設施嫁接苗栽培面積的逐年增加。為了提高嫁接苗的生產效率，機械化嫁接已經成為了未來嫁接苗生產的發展趨勢。但是當前瓜類嫁接仍然以頂插接為主，頂插接不適合采用嫁接機進行操作，更依賴人工。因此更容易實現機械化嫁接的斷根貼接法越來越受到關注[3-4]。目前，甜瓜嫁接苗主要采用南瓜作為砧木，但是南瓜幼苗長勢較壯，下胚軸較粗，而大部分薄皮甜瓜幼苗下胚軸較為纖細，如果選用的砧穗嫁接苗齡不合適，容易造成嫁接成活率低、嫁接苗長勢差等問題。因此，適宜的砧穗生理苗齡對提高甜瓜單子葉貼接的成活率和嫁接苗質量至關重要。目前，針對薄皮甜瓜單子葉貼接法的優化研究仍鮮有報道，筆者以廣泛種植的薄皮甜瓜羊角酥為主要材料，研究了砧穗不同生理苗齡對甜瓜斷根貼接苗質量的影響，優化甜瓜斷根貼接技術體系，為甜瓜機械化嫁接的開展提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗所用接穗品種為薄皮甜瓜羊角酥，購自淮南市益農瓜果產銷服務有限公司。南瓜砧木品種為明秀，購自北京育正泰種子有限公司，該砧木具備種子小、子葉小、出苗齊、胚軸綠、不易隨溫度變化而徒長等特點。穴盤采用50 孔和128 孔，均購自浙江臺州隆基塑業有限公司。育苗基質按照品氏草炭（粒徑0～6 mm）、國產蛭石（粒徑2～4 mm）、國產珍珠巖（粒徑2～4 mm）體積比3∶1∶1 混配，實生苗育苗基質初始含水量為60%左右，嫁接后扦插基質含水量為100%。

1.2 試驗設計

試驗于2021 年5-7 月在國家蔬菜改良中心華中分中心溫室內的育苗床及人工氣候室完成嫁接育苗，在華中農業大學園藝植物生物學教育部重點實驗室完成甜瓜嫁接苗相關指標的測定。種子采用溫湯浸種方式進行消毒處理，置于28 ℃培養箱催芽，待90%種子露白后進行播種。砧木與接穗分批播種，接穗羊角酥先播，分3 批次，第一批次播種10、14 d后分別播種另兩批接穗，砧木明秀于接穗播種13 d 后播第一批次，每隔2 d 播第二、第三批次，同期嫁接。播種時的初始基質濕度均為50%～60%，種子出土前不補水。接穗和砧木分別播于128 孔和50 孔穴盤中。

斷根貼接的方法為：砧木沿基質表面斷根，用刀片在生長點一側以30°左右的角度向下斜切，去掉生長點和砧木的1 片子葉，切口0.5～1.0 cm。接穗在子葉節下方大致1.5 cm 處用刀片以30°方向斜切一刀，切口長度為0.5～1.0 cm。砧木與接穗的切口貼合，用嫁接夾夾合。扦插于事先裝有100%濕度基質的50 孔穴盤中，放于嫁接愈合室內進行愈合，具體操作見圖1。

圖1 斷根貼接法示意圖Fig.1 Schematic diagram of root-cut splice grafting technology

試驗設砧木苗齡和接穗苗齡2 個因素，采用2 因素完全隨機試驗設計。每因素3 水平，接穗苗齡選取真葉露真、1 葉1 心和2 葉1 心，砧木苗齡選取真葉露真、真葉一元硬幣大小（下文統一縮寫為真葉元幣大小）和1 葉1 心，嫁接時砧木和接穗的狀態見圖2。每種組合各嫁接3 盤（50 孔穴盤），每盤為1 個重復，即3 次重復。具體嫁接組合見表1。

表1 接穗與砧木不同苗齡嫁接組合Table 1 Scion and rootstock different seedling age grafting combination

圖2 不同苗齡砧穗的形態大小Fig.2 Morphological size of rootstocks and scions at different seedling ages

1.3 項目測定及方法

1.3.1 形態指標測定 甜瓜嫁接苗3 葉1 心期，每組合選取20 株，每個組合隨機選取6～7 株進行指標測定。用直尺測量砧木和接穗株高，砧木株高為基質表面到嫁接口的距離，接穗株高為基質表面到生長點的距離減去砧木株高；用游標卡尺測量接穗及砧木莖粗，均在子葉節以下1 cm 處測量；用電子天平測定地上部（接穗及砧木）和地下部（根）的干質量；采用LI-3100 C 葉面積儀（美國LI-COR）測量接穗的真葉總面積；采用Epson Expression 12000XL 掃描儀及WinRHIZO Pro 軟件分析系統進行根長、根表面積、根直徑、根體積和根尖數等指標的測定。

壯苗指數=（接穗莖粗/接穗高度）×全株干質量[6]；

根冠比=根干質量/地上部干質量；

生長速率=全株干質量/育苗時間。

1.3.2 生理指標的測定 采用SPAD-502 葉綠素儀（日本Konica Minolta）測定相對葉綠素含量（SPAD）；采用TTC 法[7]測定根系活力。3 葉1 心時使用便攜式光合儀LI-6400 XT 測定嫁接苗的光合參數，選取嫁接苗接穗的第3 片真葉進行測量。

1.4 數據處理

圖表采用Microsoft Excel 2020 制作，試驗數據采用SPSS-Statistics 22.0 軟件進行方差和顯著性檢測，采用Duncan 法進行多重比較分析。

2 結果與分析

2.1 嫁接前不同生理苗齡砧木和接穗的葉面積

嫁接當天對接穗和砧木進行取樣測定。由表2 可知，接穗真葉露真、1 葉1 心和2 葉1 心苗齡的葉面積分別是7.43、23.42、36.77 cm2，砧木的真葉露真、真葉元幣大小和1 葉1 心的葉面積分別為19.27、38.29 和56.10 cm2。不同苗齡砧木和接穗的葉面積均隨著苗齡的增加而增大，砧木和接穗的不同處理間均存在顯著差異。

表2 不同苗齡的砧穗葉面積Table 2 Statistics of leaf area to different rootstocks and scions seedling age

2.2 砧穗生理苗齡對甜瓜嫁接苗形態指標的影響

由表3 可知，在不同嫁接組合3 葉1 心期嫁接苗的形態指標中，C7 的整體株高最高，其中砧木部分的高度顯著高于C1、C2、C3、C5，而接穗部分高度除與C1 差異不顯著外，顯著高于其他組合。莖粗方面，C1 的接穗莖粗顯著大于其他組合，砧木莖粗顯著大于除C2 外的其他組合。嫁接苗的莖越粗，相對越健壯。C3 的SPAD 值最大，顯著高于除C1、C2 外的其他6個組合，C9 的SPAD 值最小。C1 的葉面積和地上部干質量顯著大于其他組合。接穗苗齡對甜瓜貼接苗形態指標的影響更大，嫁接苗的各項形態指標均受接穗苗齡的極顯著影響，接穗真葉露真苗齡嫁接苗的砧木莖粗、接穗莖粗、SPAD、葉面積、地上和地下干質量表現好于其他組合。砧木苗齡對嫁接苗的砧木莖粗、接穗株高、接穗莖粗、葉面積和地上部干質量指標有極顯著影響，C1 處理的嫁接苗的接穗莖粗、葉面積和地上部干質量指標表現最好。

表3 不同砧穗苗齡對甜瓜嫁接苗形態指標的影響Table 3 Effects of different seedling age of rootstocks and scions on morphological indexes of grafted melon seedlings

2.3 砧穗生理苗齡對甜瓜嫁接苗根系生長的影響

由表4 可知，砧穗苗齡對嫁接苗的根系生長影響有差異。C3 的根長、根表面積、根體積和根尖數在所有組合中最大，顯著大于C4～C9 這幾個組合，C1 表現次之，C8 的這4 項指標在所有組合中表現最差。根直徑、根體積和根尖數受砧穗苗齡的交互影響。接穗苗齡對嫁接苗根長、根表面積、根體積和根尖數的影響趨勢相同，均是接穗苗齡真葉露真的處理最優，1 葉1 心處理次之，2 葉1 心處理最差。砧木苗齡對嫁接苗的根長、根表面積和根體積的影響類似，砧木真葉元幣大小苗齡嫁接苗（C2、C5、C8）整體表現差，明顯低于砧木真葉露真和1 葉1心苗齡的嫁接苗處理。綜上所述，接穗真葉露真/砧木1 葉1 心組合（C3）嫁接苗的根系指標最優。

表4 不同砧穗苗齡對甜瓜嫁接苗根系指標的影響Table 4 Effects of different seedling age of rootstocks and scions on root indexes of grafted melon seedlings

2.4 砧穗生理苗齡對甜瓜嫁接苗光合參數和根系活力的影響

嫁接苗的光合參數和根系活力是評價嫁接苗優劣的重要指標。由表5 可知，C1 的光合速率顯著高于除C2 外的其他組合，C3 的氣孔導度顯著高于除C1、C2 外的其他組合。而C9 的光合參數指標（光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度和蒸騰速率）都最低。根系活力方面，C7～C9 組合顯著高于其他組合。根據方差分析和多重比較結果，嫁接苗的光合參數和根系活力均受接穗苗齡的極顯著影響，嫁接苗的光合速率和蒸騰速率隨著接穗苗齡的增大而顯著降低，接穗真葉露真苗齡的嫁接苗氣孔導度最好，接穗2 葉1 心苗齡嫁接苗組合中C8 和C9 的胞間CO2濃度最低，接穗2 葉1 心嫁接苗的根系活力最好。

表5 不同砧穗苗齡對甜瓜嫁接苗光合參數和根系活力的影響Table 5 Effects of different seedling age of rootstocks and scions on photosynthetic parameters and root activity of grafted melon seedlings

2.5 砧穗苗齡對甜瓜貼接苗生長指標的影響

甜瓜嫁接苗3 葉1 心時，各組合的生長指標見圖3。由圖3 可知，C1 的生長速率顯著高于其他組合，C3 的壯苗指數顯著大于其他組合，C9 的壯苗指數最小，C3 的根冠比顯著大于除C2 外的其他7 個組合。接穗真葉露真苗齡處理的生長速率和壯苗指數表現最優。

圖3 不同砧穗苗齡對甜瓜嫁接苗生長指標的影響Fig.3 Effects of different seedling age of rootstocks and scions on growth index of grafted melon seedlings

3 討論與結論

目前國內瓜類蔬菜嫁接還是采用頂插接為主，但頂插接比較依賴人工嫁接。隨著中國人口老齡化和勞動力成本的提高，中國蔬菜嫁接苗的生產必將走向機械化[8]。因此，研究開發能夠適應機械化嫁接的嫁接方式和嫁接苗培育規程勢在必行。已有研究表明，貼接法更適宜西瓜嫁接苗開展機械化嫁接[9-10]。但針對甜瓜貼接法的研究卻鮮有報道，筆者僅針對薄皮甜瓜和南瓜砧木斷根貼接適宜的砧穗苗齡進行研究并給出技術參考。

對于蔬菜嫁接苗來說，砧木和接穗的嫁接苗齡是影響嫁接苗的成活率、長勢和壯苗指數等指標的關鍵因素。目前，蔬菜嫁接苗的種類越來越多，嫁接方法也多樣，不同嫁接苗種類和不同嫁接方法對砧木和接穗的苗齡要求各不相同[11]。一般傳統經驗認為瓜類嫁接苗的接穗苗齡以子葉展平到真葉長出為宜，接穗太小不易操作，過大則容易失水萎蔫，且胚軸木質化程度高，愈合能力差。張紅梅等[12-13]通過嫁接愈合部的組織細胞學和酶學活性研究發現，西瓜的接穗苗齡5～10 d 嫁接愈合快，成活率高，苗齡超過13 d 嫁接愈合慢且維管束連通變少，導致嫁接成活率下降。從嫁接苗的生理狀態來看，西瓜接穗從完全轉綠到第1 片真葉初露進行雙斷根頂插接，嫁接苗的整體長勢最好[14]。筆者也發現，薄皮甜瓜羊角酥接穗的苗齡為真葉露真時，嫁接苗的形態指標、根系發育、光合參數和生長指標在3 個接穗苗齡（真葉露真、1 葉1 心、2 葉1 心）中表現最好。雖然接穗2 葉1 心時嫁接的嫁接苗根系活力好，但在嫁接管理過程中，由于蒸發量大，葉片易發黃萎蔫甚至發病，種苗質量差，并不建議推廣。但曾學君等[15]認為，甜瓜嫁接苗采用大苗嫁接即大接穗小砧木的好處較多，如大接穗莖稈相對粗壯，嫁接接觸面增加可以提高成活率，避免產生高腳苗，降低管理成本等。這種差異可能與甜瓜種類繁多、品種之間種子大小及苗期長勢差異較大有關。在砧木苗齡方面，一般認為適合嫁接的南瓜砧木生理苗齡為真葉微露到1 葉1 心，因為砧木太小時生長點不易去掉，太大時胚軸中空，嫁接不易成活。梁歡等[16]的研究表明，砧木第1 片真葉初露至第1 片真葉展平是最適宜采用西瓜頂插接法的苗齡，而第一片真葉元幣大小時是最適宜機械化貼接的西瓜嫁接苗的砧木苗齡。張春雨等[9]也比較了砧穗苗齡對西瓜貼接式機械嫁接苗質量的影響，發現砧木第1 片真葉展平時為最佳嫁接時期。而筆者在本研究中發現，對于薄皮甜瓜嫁接苗來說，砧木真葉露真苗齡進行嫁接得到的嫁接苗形態指標、光合速率、蒸騰速率和生長速率最好，該砧木苗齡較西瓜斷根貼接方式砧木苗齡要小一些，可能與砧木品種差異有關。筆者研究發現，斷根貼接砧穗接觸面積大，砧木真葉展平則苗齡過大，胚軸易中空，不適合斷根貼接。吳金鋒[17]在黃瓜貼接苗中也發現，苗齡較小的嫁接組合中木質素代謝比較活躍，維管組織形成速度快，數量多，保證了物質交流，這是嫁接苗愈合速度快的原因。

綜合嫁接苗的質量和育苗時間來看，適合薄皮甜瓜羊角酥斷根貼接法的最優苗齡組合為接穗真葉露真和砧木真葉露真苗齡。