砧木种类对嫁接黄瓜生长、品质和产量的影响

陶美奇 ，周刚 ，姚超宇 ，俞晟 ，束胜 ，郭世荣

（1.南京农业大学园艺学院，江苏，210095；2.江苏溧阳市堑口良种场）

黄瓜（Cucumis sativusL.）是我国设施栽培的主要蔬菜作物之一。由于设施蔬菜栽培倒茬困难、复种指数高，同一地块种植作物种类相对单一，易导致土壤发生连作障碍。蔬菜即使在正常的设施栽培管理条件下，也会造成作物生育受抑、产量降低和品质变差的现象。近年来，随着设施蔬菜栽培规模化、专业化和集约化的不断发展，设施土壤连作障碍问题日益突出，已成为影响我国设施蔬菜产业可持续发展的重要限制因子之一。

嫁接是克服土壤连作障碍、防治瓜类作物青枯病、枯萎病等土传病害的有效栽培措施之一[1～3]，而选择理想的砧木是关键[4]。研究表明，采用根系发达的葫芦科砧木进行嫁接，可提高黄瓜幼苗抗冷性[5]，促进养分与水分吸收[6，7]，增强根部物质合成能力，提高地上部的代谢能力，使植株生长旺盛，达到早熟、丰产、抗逆的目的[8]。但砧木种类的不同对黄瓜生育、产量和品质影响较大。为此，本试验以西葫芦、丝瓜、黑籽南瓜、白籽南瓜和黄籽南瓜为砧木，研究不同砧木种类嫁接对黄瓜植株生育、产量和品质的影响，以期筛选出适合黄瓜嫁接的优质砧木，为设施蔬菜的可持续生产和嫁接砧木新品种的选育提供理论依据。

1　材料与方法

1.1　试验材料

试验选用的黄瓜品种为津春4号，由天津科润农业科技股份有限公司生产；供试砧木种类、品种和来源见表1。

1.2　材料培养与试验设计

试验于2015年5月至2016年1月在玻璃温室内进行。砧木和黄瓜种子在55℃的温水中浸泡10 min，自然冷却到室温下继续浸种4～5 h，然后转入纱布中，放于28℃的恒温箱中催芽（由于西葫芦种皮比较坚硬，因此在催芽前借助机械破皮，促进发芽）。选取发芽的砧木和黄瓜种子，播种于装有基质的15孔塑料穴盘中，每穴1粒，每个品种播种3盘（3次重复）。待砧木和接穗长到适宜苗龄，参考刘燕等[6]方法进行劈接，以黄瓜自根嫁接为对照。嫁接完成后立即将嫁接苗移入小拱棚内，嫁接后前3 d完全遮光，空气湿度接近饱和状态，之后逐渐增加光强并降低湿度，嫁接10 d后掀棚，进行正常管理，嫁接20 d后统计嫁接苗的成活率。每个嫁接组合随机选取6株成活的嫁接苗定植于装有10 L基质的栽培桶（下底直径约23 cm，上口直径约34 cm，内置网芯）中，每桶定植2株，基质与育苗基质相同，用草炭与蛭石以2∶1（体积比）配制而成。嫁接23 d后测定生长指标、根系形态特征；嫁接45 d后测定抗氧化酶活性；果实成熟后采摘并统计产量及测定果实品质。嫁接黄瓜栽培期间定期浇灌营养液，未坐果之前浇灌1/2 Hoagland营养液，坐果后浓度增至1个剂量。

1.3　测定项目与方法

嫁接成活率 （%）=嫁接成活的株数/总嫁接株数×100。

②生长指标用刻度尺测量株高，株高为根茎结合点到生长点的长度；接穗茎粗为与子叶展开方向平行的嫁接结合部上1 cm处的粗度，用游标卡尺测量；整株从根茎结合处切开，分为地上部和地下部，称鲜质量，然后在105℃下杀青15 min，于75℃下烘至恒重，称干质量。叶面积（从下向上第3叶位）、根表面积、根总长、根体积、根尖数由叶面积/根系扫描仪和WinRHIZO图像分析软件直接读数；每个嫁接组合选择长势一致的植株4株，洗净根系后将每个嫁接组合根系混匀，用TTC还原法测定根系活力[10]；不同砧木嫁接对黄瓜生长影响的综合评价采用隶属函数值法，计算方法如下[11]。

X（ij）表示 i种类 j指标的隶属值；Xij表示 i种类j指标的测定值；Xjmax、Xjmin为指标最大值和最小值；Xi为i处理的隶属函数值的平均值，n为指标数。

③抗氧化酶活性称取0.2 g鲜叶片，加1.6 mL预冷磷酸缓冲液（50 mmol/L）冰浴研磨，于4℃条件下12 000 r/min离心20 min，上清液为酶提取液。

超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮蓝四唑光化还原法：3 mL反应混合液（pH值7.8的磷酸缓冲液50 mmol/L，含14.5 mmol/L甲硫氨酸、2.25 mmol/L NBT、60 μmol/L 核 黄 素、30 μmol/L EDTA-Na2和20 μL酶液混匀。室温，4 000 lx光照下，20 min后，于黑暗下终止反应，在560 nm波长处测定吸光值，以缓冲液代替酶液作为空白。酶活性采用抑制NBT光化学反应50%为一个酶活性单位表示（U/g）。

过氧化物酶（POD）活性采用愈创木酚法：取5 mL离心管2只，在一只中加入40 μL酶液，再加3 mL反应混合液（0.2 mol/L pH值6.0磷酸缓冲液、30%H2O2、0.2%愈创木酚），以缓冲液代替酶液为对照，测定40 s内OD470的变化值（每10 s计一次数），酶活性以每1 min OD值变化0.01为1个活性单位（U）。

过氧化氢酶（CAT）活性测定采用紫外吸收法：3 mL反应液 （pH值 7.0的磷酸缓冲液 20 mL与3%H2O2的混和液）中加入100 μL酶液，以缓冲液代替酶液为对照，测定40 s内OD240的变化值（每10 s计一次数），酶活性以每1 min OD值减少0.01为1个活性单位（U）。

抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性测定：0.1 mL酶液，加入1.7 mL磷酸缓冲液 （0.05 mol/L，pH值7.0），再加入 0.1 mL 5 mmol/L的 ASA，最后加入0.1 mL 20 mmol/L的H2O2，以不加H2O2为空白对照调零，测定40 s内OD290变化值（每10 s计一次数），计算单位时间内ASA减少量和酶活性。

④品质分析每个处理随机选取长势一致的3根黄瓜果实，去除尾部和顶头，用榨汁机将其匀浆，用于品质测定。果实可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-250法测定[12]；果实可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定[12]；果实VC含量采用2，6-二氯酚靛酚滴定法[12]；折光仪测定果实可溶性固形物含量；果实可滴定酸含量采用氢氧化钠滴定法[10]。果实品质的灰色关联度按照孙锦[13]的方法计算。

⑤产量在盛果期记录3次采收的瓜数和瓜质量，然后计算平均单瓜质量。

⑥数据分析采用Excel 2003数据作图，SPSS 20.0统计软件进行方差分析，用Duncan's新复极差法进行多重比较（P＜0.05）。

图1　不同砧木对黄瓜嫁接苗的成活率的影响

表2　不同砧木嫁接对黄瓜植株生长的影响

表3　不同砧木嫁接对黄瓜植株根系形态的影响

2　结果与分析

2.1　砧木种类对黄瓜嫁接苗成活率的影响

由图1可知，与自根嫁接苗（对照）相比，不同砧木对黄瓜嫁接苗的成活率有不同影响，西葫芦、丝瓜、黑籽南瓜、白籽南瓜、黄籽南瓜和自根嫁接苗成活率分别为 77.30%、94.79%、65.84%、61.73%、71.54%和80.79%。与对照相比，黑籽南瓜和白籽南瓜砧木嫁接苗的成活率显著下降，其他3种砧木对嫁接苗成活率的影响不明显。

2.2　砧木种类嫁接对黄瓜生长的影响

由表2可知，与自根嫁接（对照）相比，砧木嫁接均显著提高了嫁接黄瓜苗的株高，其中黑籽南瓜最高，达到15.4 cm，比对照增加了113.89%。黑籽南瓜和西葫芦嫁接显著增加了黄瓜茎粗，与对照相比，分别提高了21.83%和11.97%，而其他3种砧木嫁接对嫁接苗茎粗无明显影响。黑籽南瓜、白籽南瓜和西葫芦砧木显著增加了黄瓜嫁接苗叶面积及地上部鲜质量和干质量，而其他砧木嫁接对黄瓜叶面积及地上部鲜质量和干质量的影响不显著。不同砧木的隶属函数值平均值由大到小依次为黑籽南瓜、白籽南瓜、西葫芦、黄籽南瓜、丝瓜和对照。可见，黑籽南瓜、白籽南瓜、西葫芦、黄籽南瓜和丝瓜作为砧木嫁接对黄瓜植株生长的促进效果较好。

2.3　砧木种类对黄瓜嫁接苗根系形态特征的影响

由表3可知，与自根嫁接（对照）相比，西葫芦和黄籽南瓜嫁接均显著降低了根表面积，其他砧木嫁接对根表面积影响不显著。黑籽南瓜、白籽南瓜和丝瓜砧木嫁接植株的根总长显著高于对照。与自根嫁接苗相比，分别增加了47.61%、48.22%和20.35%，而西葫芦和黄籽南瓜砧木总根长与自根嫁接苗差异不显著。黄籽南瓜砧木根体积显著低于自根嫁接苗植株的根体积，其他砧木嫁接对根体积无显著影响。黑籽南瓜、白籽南瓜和西葫芦砧木根尖数、根系活力显著高于自根嫁接苗，另外2种砧木与自根嫁接苗根尖数和根系活力差异不显著。

图2　不同砧木对黄瓜嫁接苗叶片SOD活性的影响

图3　不同砧木对黄瓜嫁接苗叶片POD活性的影响

图4　不同砧木对黄瓜嫁接苗叶片CAT活性的影响

图5　不同砧木对黄瓜嫁接苗叶片APX活性的影响

图6　不同砧木对嫁接黄瓜平均单瓜质量的影响

2.4　砧木种类嫁接对黄瓜叶片抗氧化酶活性的影响

与自根嫁接（对照）相比，西葫芦、白籽南瓜和黄籽南瓜嫁接显著提高黄瓜叶片中SOD的活性，与对照相比,分别增加了76.69%、103.39%和104.12%（图2），丝瓜和黑籽南瓜嫁接对黄瓜叶片SOD的活性无明显影响。由图3可知，与对照相比，黑籽南瓜和白籽南瓜嫁接显著提高了黄瓜叶片中POD的活性，而西葫芦、丝瓜和黄籽南瓜嫁接显著降低了POD的活性，与自根嫁接苗相比分别下降了51.09%、53.58%和42.58%。与对照相比，各砧木嫁接均显著提高了黄瓜叶片中CAT的活性，其中以白籽南瓜嫁接提高幅度最大，而其他4个砧木嫁接黄瓜叶片间CAT的活性差异不显著（图4）。由图5可知，丝瓜和白籽南瓜嫁接显著提高了叶片中APX的活性，与自根对照相比分别增加30.02%和51.41%，而黄籽南瓜嫁接显著降低了叶片中APX活性，为对照的60.71%，西葫芦和黑籽南瓜砧木嫁接对APX的活性无显著影响。

2.5　砧木种类嫁接对黄瓜果实品质的影响

由表4可知，与自根嫁接（对照）相比，除西葫芦对嫁接黄瓜可溶性蛋白含量无显著影响外，其他砧木嫁接均显著提高了黄瓜的可溶性蛋白含量。黑籽南瓜和白籽南瓜嫁接显著提高了黄瓜可溶性糖含量，与对照相比分别增加了9.15%和6.17%。所选5种砧木嫁接均显著提高了黄瓜果实VC含量，其中西葫芦增加幅度最高，达到0.22 mg/g，其次是白籽南瓜。所有砧木嫁接对黄瓜的可溶性固形物含量的影响均不显著。西葫芦、黑籽南瓜和白籽南瓜嫁接显著提高了黄瓜的可滴定酸含量，而丝瓜和黄籽南瓜嫁接对黄瓜可滴定酸含量无显著影响。采用灰色关联度分析法，综合评价了不同砧木嫁接对黄瓜果实品质的影响，综合比较得出，白籽南瓜嫁接对黄瓜果实品质影响的关联度最大，其他砧木品种嫁接均不同程度地降低了黄瓜果实品质的关联度。

2.6　砧木种类嫁接对黄瓜产量的影响

由图6可知，与自根嫁接（对照）相比，白籽南瓜、黑籽南瓜和黄籽南瓜砧木嫁接显著提高了黄瓜果实的平均单瓜质量，其中白籽南瓜提高最显著，相比于对照提高了71.8%，其次分别是黑籽南瓜和黄籽南瓜，与自根嫁接相比分别提高了38.23%和38.24%，西葫芦和丝瓜嫁接对黄瓜果实的平均单果质量影响不显著。

表4　不同砧木对嫁接黄瓜果实品质的影响

3　讨论与结论

选择良好的砧木是嫁接栽培的关键，不同种类砧木有其不同的特性，嫁接后，对接穗植株的抗性、产量和品质的影响都存在差异。砧木好坏主要通过与接穗的亲和性（通常用嫁接成活率表示）和共生亲和性（包含嫁接后植株的生长、品质和产量等指标）的高低来衡量[14～16]。研究表明，影响黄瓜嫁接成活率的高低主要有以下原因，一是砧木和黄瓜的嫁接苗龄；二是砧木和黄瓜嫁接的亲和性[17]；三是嫁接技术；四是愈合过程中的外界环境条件，主要是温度和湿度的影响[14]。本试验中，丝瓜砧木嫁接的黄瓜苗成活率最高，而黑籽南瓜和白籽南瓜的嫁接成活率最低，究其原因可能是由于不同砧木苗期生长量不同，很难同时控制几种砧木全部在最适宜苗龄进行嫁接。刘爱群等[18]研究表明，1叶期砧木嫁接苗成活率最高，随着砧木苗龄增加，嫁接苗成活率明显下降。本试验结果表明，黑籽南瓜和白籽南瓜嫁接显著提高了黄瓜植株的干质量，并且综合评价指标的隶属函数值也明显高于自根嫁接，促进了黄瓜植株的生长，这可能与白籽南瓜和黑籽南瓜砧木具有较强的根系活力以及较大的总根长和根尖数有关，有利于根系对营养物质和水分的吸收，从而影响地上部的生长和最终产量[19～22]。

众多研究表明，砧木嫁接能够增强植株叶片中抗氧化酶的活性，降低植株体内活性氧的积累，从而减少活性氧诱导的氧化伤害，保持植株叶片较高的光合速率[23～25]。研究认为植株体内较高的抗氧化酶活性能够延缓叶片衰老，并能提高植株对低温、干旱、盐渍等非生物胁迫的抵抗能力[26]。本试验中，白籽南瓜嫁接显著提高黄瓜叶片SOD、POD、CAT和APX的活性，而黄籽南瓜嫁接的黄瓜叶片中POD和APX活性显著低于自根嫁接植株，暗示白籽南瓜嫁接的黄瓜植株具有潜在较强的抗逆性，且不同砧木嫁接对黄瓜植株抗氧化酶活性影响较大。

有关砧木嫁接对黄瓜果实品质的影响方面，研究结果不尽相同。李红丽等[27]的研究表明，嫁接降低了黄瓜果实可溶性糖、VC含量和硝酸还原酶的活性，而增加了单宁和可滴定酸的含量。一些研究认为，砧木嫁接能够有效增加黄瓜果实中可溶性蛋白、VC含量和可溶性总糖含量[28，29]。说明不同砧木嫁接对黄瓜果实品质的影响不同，且同一砧木对不同品质指标的影响也不尽相同。本试验中，不同砧木嫁接均能提高黄瓜果实中VC的含量，黑籽南瓜和白籽南瓜嫁接能够显著提高黄瓜果实中可滴定酸和可溶性糖的含量，而丝瓜嫁接降低了果实中可溶性糖的含量。为了综合考虑影响品质的各项因素指标，本试验采用灰色关联度分析，结果表明，白籽南瓜嫁接对黄瓜果实品质的影响关联度最大，而其他砧木均降低了嫁接黄瓜果实品质的灰色关联度，暗示白籽南瓜砧木嫁接能够显著改善黄瓜果实的品质，而其他砧木嫁接降低了黄瓜果实品质。

综合分析以上结果，在设施黄瓜栽培生产中，通过改善嫁接技术和管理，提高嫁接成活率后，白籽南瓜可优先作为黄瓜的嫁接砧木，其次为黑籽南瓜。

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