砧木斷根對西瓜嫁接苗生長和光合特性的影響

摘""" 要：為探究砧木斷根對西瓜嫁接苗生長和光合特性的影響，以西瓜品種早佳（8424）為接穗，南瓜品種砧壯為砧木，采用單子葉貼接法嫁接，設置砧木不斷根（CK）和砧木斷根（DRC）2個處理進行研究。結果表明，與CK相比，砧木斷根使西瓜嫁接苗株高降低，莖葉干質量、葉柄長和葉面積均表現為先低于對照、后高于對照的趨勢，在嫁接后24 d，砧木斷根處理的西瓜嫁接苗的葉柄長、第1片真葉葉面積、第2片真葉葉面積和莖葉干質量分別比對照增大了11.40%、33.34%、11.46%和25.02%。與CK相比，砧木斷根使西瓜嫁接苗的葉片凈光合速率、胞間二氧化碳濃度、蒸騰速率和氣孔導度顯著增大；光合產物可溶性糖和淀粉含量都在嫁接后18 d顯著升高。由此可見，斷根嫁接苗對西瓜嫁接苗后期的生長和光合能力的提高有促進作用。

關鍵詞：西瓜；斷根嫁接；光合特性；生長

中圖分類號：S651""""""""""""" 文獻標志碼：A""""""""""" 文章編號：1673-2871（2024）11-095-06

收稿日期：2024-02-28；修回日期：2024-06-04

基金項目：湖北省重點研發計劃（2023BBB033）；武漢市知識創新專項曙光項目（2022020801020418）

作者簡介：劉""" 柯，男，在讀碩士研究生，主要從事蔬菜集約化育苗技術研究。E-mail：3361354893@qq.com

通信作者：施先鋒，男，高級農藝師，主要從事蔬菜集約化育苗技術研究。E-mail：821648773@qq.com

西瓜是重要的經濟作物，在世界水果生產和消費中占有重要地位。我國是世界第一大西瓜生產國，產量居世界第一位[1]。嫁接可以克服植株連作障礙、增強抗病性和抗逆性、改善果實品質等，廣泛應用于西瓜生產[2-3]。單子葉貼接法因操作簡單、適合機械化操作、嫁接后萌蘗率低而越來越受到關注[4-6]。

雙斷根嫁接法是在常規嫁接的基礎上去掉砧木原有根系，在嫁接口愈合過程中砧木產生新根系的一種嫁接方式。研究表明，與傳統的嫁接相比，斷根嫁接具有更高的成活率，傷口愈合所需時間更短[7]。斷根嫁接還可以預防徒長，提高嫁接苗的壯苗指數，提高嫁接后作物的活力和產量[8-12]。但是，斷根嫁接對嫁接苗生理影響的研究報道較少。

光合作用對植物生長至關重要，與植物的能量吸收固定、物質分配轉化和糖類循環等代謝過程密切相關，是植物體內物質代謝和能量代謝的基礎。有研究表明，嫁接可以提高植株光合參數和光合作用水平[13-14]，通過增強光合作用和抗氧化防御能力來提高番茄耐鹽性、苦瓜耐熱性等抗逆性[15-19]。筆者以西瓜嫁接苗為研究對象，分析砧木斷根嫁接苗和砧木不斷根嫁接苗生長及光合特性的變化，為西瓜雙斷根貼接苗后期的生產管理奠定基礎，為機械化嫁接技術的推廣提供支持。

1 材料與方法

1.1 材料

供試西瓜接穗品種為早佳（8424），購于新疆明鑫科鴻農業科技有限責任公司；供試南瓜砧木品種為砧壯，購于京研益農（壽光）種業科技有限公司。塑料穴盤購于臺州隆基塑業有限公司，規格為72孔（54 cm×28 cm×4.3 cm）和98孔（54 cm×28 cm×4.4 cm）。

1.2 設計

試驗于2022年8月至2023年3月在武漢市農業科學研究院作物研究所種苗研究室的人工氣候室進行。采用完全隨機設計，設置2個處理，以砧木斷根（DRC）為處理，砧木不斷根（CK）作為對照，采用單子葉貼接法進行嫁接，3次重復。

挑選籽粒飽滿、大小均勻一致的接穗和砧木種子，用62.5 g·L-1精甲·咯菌腈（亮盾）懸浮種衣劑包衣后分別直播于填充有混合基質的98孔和72孔穴盤中，播種深度1.5 cm。播種后覆蓋一層薄膜，置于催芽室30 ℃催芽48～72 h，待種子拱土時移入人工氣候室。混合基質為V草炭∶V珍珠巖=3∶1，加入30%惡霉靈1000倍液和58%甲霜?錳鋅600倍液的混合液進行消毒處理。人工氣候室環境條件為：溫度28 ℃/18 ℃（晝/夜），光周期分別為12 h，光照度125 μmol·m-2·s-1，空氣相對濕度60%～80%。每隔3 d澆1次100 mg·L-1的水溶肥（20-10-20 NPK水溶肥），砧木第1片真葉長至硬幣大小時進行嫁接（播種后10 d）。

嫁接后，砧木斷根嫁接苗再扦插到72孔穴盤中，然后將嫁接苗放置到愈合層架上，覆蓋一層薄膜。愈合期管理為：溫度28 ℃/18 ℃（晝/夜），光周期12 h，光照度55 μmol·m-2·s-1，空氣相對濕度60%～80%。嫁接后4 d開始揭膜，根據嫁接苗是否萎蔫調整揭膜時間，完全揭膜后調整光照度為125 μmol·m-2·s-1。

1.3 測定指標

嫁接后12、18和24 d，每處理取15株，3次重復。用直尺測定嫁接苗株高（子葉節到生長點）和第一葉柄長，用游標卡尺測定嫁接苗莖粗（接穗子葉節處），用葉面積掃描儀測定第一、第二葉位的葉面積，用剪刀剪取接穗子葉節以上部位，使用電子天平測定鮮質量后，將樣品放入烘箱，105 ℃殺青30 min后，80 ℃烘干至恒質量，測定干質量。嫁接后12、18和24 d，每個處理取12株，3次重復。使用Li-6400XT光合儀，參考王象[20]的方法測定嫁接苗植株葉片凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度、蒸騰速率。可溶性糖和淀粉含量的測定參照DONG等[21]的方法，每個處理取15株，3次重復。

1.4 數據分析

采用Excel 2019對數據進行整理并作圖，采用SAS 9.4軟件對數據進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 砧木斷根對嫁接苗生長狀況的影響

由圖1和表1可知，隨著嫁接時間的延長，不同處理的西瓜嫁接苗的葉柄長、株高、莖粗、葉面積、莖葉干質量逐漸增加，但變化幅度不同。與不斷根（CK）處理相比，斷根處理的嫁接苗的株高在嫁接后12、18和24 d均顯著降低，株高分別比對照降低了34.42%、54.57%和61.72%。

斷根嫁接苗的莖葉干質量、葉柄長和葉面積均表現為先低于對照、后高于對照的趨勢，與對照相比，斷根嫁接苗的莖葉干質量在嫁接后12和18 d均顯著降低，分別比對照減少30.71%和10.22%，在嫁接后24 d顯著高于對照，比對照增加25.02%。與對照相比，斷根嫁接苗的葉柄長和葉面積在嫁接后12 d顯著降低，分別比對照減少17.89%和12.79%；斷根嫁接苗的葉柄長和葉面積在嫁接后18和24 d均顯著高于對照，嫁接后18 d，斷根嫁接苗的葉柄長、第1片葉面積和第2片葉面積分別比對照增加了10.32%、30.89%和41.55%，嫁接后24 d，斷根嫁接苗的葉柄長、第1片葉面積和第2片葉面積分別比對照增加了11.40%、33.34%和11.46%。與對照相比，斷根嫁接苗的莖粗在嫁接后12 d顯著降低11.99%，在嫁接后18和24 d與對照無顯著差異。

2.2 砧木斷根對嫁接苗葉片光合參數的影響

從圖2可以看出，與CK相比，DRC處理對葉片的凈光合速率、胞間二氧化碳濃度、蒸騰速率和氣孔導度有著顯著影響。隨著嫁接時間的延長，嫁接苗葉片的凈光合速率、胞間二氧化碳濃度、蒸騰速率和氣孔導度呈下降趨勢。相比于對照，DRC處理的嫁接苗葉片的凈光合速率、胞間二氧化碳濃度、蒸騰速率和氣孔導度均顯著提高。在嫁接后12、18和24 d，DRC處理的嫁接苗葉片的凈光合速率分別比CK提高了6.19%、9.32%和94.80%，蒸騰速率分別比CK提高了57.54%、44.62%和92.73%，胞間二氧化碳濃度分別比CK提高了36.91%、47.30%和35.34%，氣孔導度分別比CK提高了83.34%、60.57%和106.49%。

2.3 砧木斷根對葉片可溶性糖和淀粉含量的影響

可溶性糖和淀粉是植物光合作用的主要產物，砧木斷根處理對嫁接苗光合產物積累的影響如圖3所示。隨著時間的推移，DRC處理的嫁接苗葉片可溶性糖含量和淀粉含量呈現先升高后降低的趨勢。在嫁接后18 d，DRC處理葉片的可溶性糖、淀粉含量均顯著高于CK，分別比CK增加了50.87%、48.09%。

3 討論與結論

嫁接作為防控蔬菜作物土傳病害的一種實用技術已在西瓜、甜瓜、黃瓜、冬瓜等瓜類蔬菜中廣泛應用[22-25]。高品質的秧苗是嫁接苗生產企業和種植戶的共同追求。秧苗品質受嫁接方法、親和性、砧木和接穗品質、嫁接后管理等影響[26-28]。劉葉瓊等[8]研究表明，在嫁接后28 d，西瓜雙斷根嫁接苗的株高、莖粗和最大葉面積均高于頂插接和劈接。劉明等[29]研究表明，在1葉1心期，插接的甜瓜嫁接苗有明顯的生長優勢，而在3葉1心期，斷根的甜瓜嫁接苗的壯苗指數更高。汪炳良等[30]研究表明，雙斷根嫁接苗綜合素質優于插接苗和貼接苗。本試驗結果也表明，砧木斷根處理（DRC）的西瓜嫁接苗后期葉柄長、葉面積和莖葉干質量均顯著大于對照（CK）。而砧木斷根處理的西瓜嫁接苗前期長勢較弱，葉柄長、葉面積和莖葉干質量均顯著小于對照，這可能是由于斷根嫁接去掉砧木原有的根系，根量減少導致前期的養分吸收量減少、干物質積累減少[29]。

凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率和胞間二氧化碳濃度是衡量植物光合作用能力最直觀和重要的生理參數[31]，反映了植株光合作用的內在生理代謝過程和特征。凈光合速率代表植物積累有機物的量；胞間二氧化碳濃度是植株進行光合作用的限制因素之一；蒸騰速率能夠體現植株代謝的強弱；氣孔導度限制了葉肉細胞和空氣中CO2氣體的交換[32]。根系的變化影響植物的光合作用，胡晨曦等[33]研究表明，嫁接提高了西瓜幼苗葉片凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導度。時丕彪等[34]研究表明，嫁接可以提高西瓜幼苗葉片的葉綠素含量。方發之等[35]研究表明，斷根能夠提高坡壘大苗植株葉片的氣孔導度、蒸騰速率和胞間二氧化碳濃度。本試驗結果表明，與對照相比，砧木斷根處理的西瓜嫁接苗葉片的凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率和胞間二氧化碳濃度等光合指標都顯著提高。這可能與砧木斷根后根系活力增強、養分吸收增加和光合色素含量升高有關。例如，氮是葉綠素的重要組成成分[36]，斷根嫁接苗根系對NH4+、NO4+的吸收親和力均高于頂插接[37]。但具體砧木斷根后嫁接苗葉片和根系的養分含量如何變化仍需進一步研究。可溶性糖和淀粉是植物進行光合作用的主要非結構性碳水化合物產物[38]，本研究結果表明，與對照相比，西瓜砧木斷根嫁接苗嫁接后18 d可溶性糖和淀粉含量都顯著提高，進一步說明斷根促進了西瓜嫁接苗的光合作用。

砧木斷根西瓜嫁接苗前期的長勢較弱，葉柄長、葉面積和莖葉干質量均小于對照，但砧木斷根促進了植物的光合作用，西瓜嫁接苗后期葉柄長、葉面積和莖葉干質量顯著高于對照。

參考文獻

[1]"" 王娟娟，李莉，尚懷國．我國西瓜甜瓜產業現狀與對策建議[J]．中國瓜菜，2020，33（5）：69-73．

[2]"" GAION L A，BRAZ L T，CARVALHO R F．Grafting in vegetable crops：A great technique for agriculture[J]．International Journal of Vegetable Science，2018，24（1）：85-102．

[3]"" DEVI P，LUKAS S，MILES C．Advances in watermelon grafting to increase efficiency and automation[J]．Horticulturae，2020，6（4）：88．

[4]"" 焦荻，柳唐鏡，商紀鵬，等．一種改良的西瓜靠接育苗技術[J]．中國瓜菜，2023，36（10）：161-163．

[5]"" HASSELL R L，MEMMOTT F，LIERE D G．Grafting methods for watermelon production[J]．HortScience，2008，43（6）：1677-1679．

[6]"" 張凱良，褚佳，張鐵中，等．蔬菜自動嫁接技術研究現狀與發展分析[J]．農業機械學報，2017，48（3）：1-13．

[7]"" 王芽芽，張帆，石玉，等．不同R/FR比值對雙斷根西瓜嫁接苗生理及光合熒光特性的影響[J]．中國農業大學學報，2024，29（3）：87-98．

[8]"" 劉葉瓊，趙彬，湯偉華，等．不同嫁接方法對西瓜幼苗生長的影響[J]．江蘇農業科學，2020，48（19）：134-137．

[9]"" 張志軍，郭鋒，王麗清，等．不同嫁接方法對黃瓜幼苗生長的影響[J]．內蒙古科技與經濟，2014（9）：81-82．

[10] 崔青青，孟憲敏，段韞丹，等．斷根與打頂對番茄嫁接愈合的抑制作用[J]．中國農業科學，2022，55（2）：365-377．

[11] 蔣欣梅，田雪，陳映彤，等．雙斷根嫁接對辣椒嫁接苗愈合及生長的影響[J]．北方園藝，2021（2）：10-16．

[12] 王波．雙斷根嫁接對冬季茄子、番茄生長發育的影響[D]．哈爾濱：東北農業大學，2018．

[13] FULLANA-PERICàS M，CONESA M à，PéREZ-ALFOCEA F，et al．The influence of grafting on crops’ photosynthetic performance[J]．Plant Science，2020，295：110250．

[14] YANG Y J，YU L，WANG L P，et al．Bottle gourd rootstock-grafting promotes photosynthesis by regulating the stomata and non-stomata performances in leaves of watermelon seedlings under NaCl stress[J]．Journal of Plant Physiology，2015，186：50-58．

[15] ZHANG G H，GUO H C．Effects of tomato and potato heterografting on photosynthesis，quality and yield of grafted parents[J]．Horticulture Environment and Biotechnology，2019，60（1）：9-18．

[16] HE Y，ZHU Z J，YANG J，et al．Grafting increases the salt tolerance of tomato by improvement of photosynthesis and enhancement of antioxidant enzymes activity[J]．Environmental and Experimental Botany，2009，66（2）：270-278．

[17] TAO M Q，JAHAN M S，HOU K，et al．Bitter melon （Momordica charantia L．） rootstock improves the heat tolerance of cucumber by regulating photosynthetic and antioxidant defense pathways[J]．Plants-Basel，2020，9（6）：692．

[18] HUANG Y，ZHAO L Q，KONG Q S，et al．Comprehensive mineral nutrition analysis of watermelon grafted onto two different rootstocks[J]．Horticultural Plant Journal，2016，2（2）：105-113．

[19] 黃金艷．薄皮甜瓜嫁接優勢的生理機制與蛋白質組學研究[D]．南寧：廣西大學，2020．

[20] 王象．稀土元素活化根細胞胞吞對光合作用的影響及機制初探[D]．南京：南京師范大學，2019．

[21] DONG C J，WANG X L，SHANG Q M．Salicylic acid regulates sugar metabolism that confers tolerance to salinity stress in cucumber seedlings[J]．Scientia Horticulturae，2011，129：629-636.

[22] 攸學松，馬超，穆生奇，等．不同類型砧木嫁接對小型西瓜生長、產量和品質的影響[J]．蔬菜，2023（12）：20-23．

[23] 凡改恩，范雪蓮，安家琦，等．不同砧木嫁接甜瓜親和性分析及對生長和果實品質的影響[J]．長江蔬菜，2024（2）：50-53．

[24] 呂贏，王越，馬藝蕎，等．保護地黃瓜嫁接育苗技術[J]．長江蔬菜，2023（22）：14-16．

[25] 袁飛，劉子凡，廖道龍，等．南瓜嫁接提高冬瓜枯萎病抗性的化感機制[J]．中國瓜菜，2021，34（5）：26-29．

[26] 郭松，于蓉，田梅，等．雙砧嫁接組合對西瓜親和性及適應性的影響[J]．中國農學通報，2023，39（31）：55-61．

[27] 周磊，劉娜．西瓜的幾種嫁接方式及關鍵育苗技術[J]．長江蔬菜，2020（7）：34-36．

[28] 閆長偉，張愛萍，王建玉，等．溫室西瓜嫁接育苗及移栽關鍵技術[J]．農村科技，2023（1）：53-55．

[29] 劉明，李夢竹，孫齊宇，等．四種嫁接方法對甜瓜嫁接苗生長的影響[J]．北方園藝，2021（4）：40-45．

[30] 汪炳良，海睿，金炳勝，等．嫁接方法對甜瓜嫁接工效及嫁接苗生長和果實品質的影響[J]．浙江農業學報，2020，32（10）：1809-1815．

[31] 魏鴻利，王園龍，王天亮，等．不同品種楊樹在干旱脅迫下的差異性分析[J]．綠色科技，2023，25（17）：87-90．

[32] 鄧秀秀，施征，肖文發，等．干旱和遮陰對馬尾松幼苗生長和光合特性的影響[J]．生態學報，2020，40（8）：2735-2742．

[33] 胡晨曦，張甜，陳剛，等．不同嫁接方式對西瓜幼苗生長和生理的影響[J]．江蘇農業科學，2022，50（1）：139-143．

[34] 時丕彪，李亞芳，耿安紅，等．不同砧木嫁接對西瓜生長、品質及產量的影響[J]．江蘇農業科學，2019，47（24）：121-124．

[35] 方發之，吳二煥，桂慧穎，等．不同斷根處理對坡壘大苗生理特性的影響[J]．熱帶林業，2022，50（4）：23-29．

[36] 陳晨，焦妍妍，鄭祖華，等．西瓜甜瓜礦質營養研究進展[J]．中國蔬菜，2017（1）：19-26．

[37] 任慧轉．不同砧木對西瓜斷根嫁接苗生長及根系發育的影響[D]．陜西楊凌：西北農林科技大學，2023．

[38] KOCH K E．Carbohydrate-modulated gene expression in plants[J]．Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology，1996，47（1）：509-540．

DOI：10.16861/j.cnki.zggc.2024.0125

Effects of root-pruning splice grafting on the growth and photosynthetic characteristics of watermelon grafting seedlings

LIU Ke1， 2， LIANG Huan1， GE Mihong1， ZHU Juhong1， LI Aicheng1， WANG Dehuan1， ZHANG Zhaoyang1， ZHOU Mobing1， HU Jiangyong1， SHI Xianfeng1

（1. Crop Research Institute of Wuhan Academy of Agricultural Sciences， Wuhan 430345， Hubei， China; 2. Huazhong Agricultural University， Wuhan 430070， Hubei， China）

Abstract： In order to investigate the effects of root-pruning splice grafting on the growth and photosynthetic characteristics of watermelon grafted seedlings， the watermelon variety Zaojia（8424）was used as scion and the pumpkin variety Zhenzhuang was used as rootstock. The difference between the root-pruning splice grafting （DRC）and common root intact splice grafting（CK）was studied. The results indicated that the DRC grafting method improved the growth of watermelon seedling at the late stage after grafting. Compared with CK， the length of leaf petiole， the area of first true leaf， the area of second true leaf and the shoot dry mass were increased 11.40%， 33.34%， 11.46% and 25.02% at 24 days after grating， respectively. The net photosynthetic rate， intercellular carbon dioxide concentration， transpiration rateand stomatal conductance of leaves were significantly increased after grafting. The soluble sugar and starch content of photosynthetic products increased significantly at 18 days after grating. It can be seen that root-pruning splice grafting can promote the growth and photosynthesis of watermelon grafted seedlings.

Key words： Watermelon; Root-pruning splice grafting; Photosynthetic characteristic; Growth