露地小型西瓜产量品质砧木效应的综合评价

2019-02-18常培培张自坤李腾飞谭月强贺洪军

核农学报 2019年2期

王磊常培培张自坤李腾飞谭月强贺洪军,∗

(1 德州市农业科学研究院,山东德州 253015; 2德州学院,山东德州 253000)

西瓜(Citrullus laratus)是我国重要的园艺作物。据统计,我国西瓜栽培面积已超过200 万hm2,产量占世界西瓜总产量的60%以上,是世界上西瓜生产规模最大的国家[1]。西瓜栽培过程中土传病虫害现象普遍发生,已成为制约我国西瓜高产稳产的主要因素[2]。研究表明,选择抗性砧木进行嫁接栽培,除了能够有效提高西瓜对土传病害的抗性,同时还能增强植株对非生物胁迫的抗性,进而提高西瓜产量[3-5]。选择适宜砧木是西瓜嫁接栽培的关键。因此,开展西瓜砧木筛选、评价利用等研究,对指导西瓜嫁接生产,促进西瓜产业发展具有重要意义[6]。

目前,西瓜生产上采用的砧木类型主要包括南瓜型和葫芦型[7]。前人研究表明,南瓜砧能促进大果型西瓜植株生长,提高西瓜产量[8],但会降低西瓜中心和边际的可溶性固形物含量[9];葫芦砧的增产效果不如南瓜砧,但可以提高西瓜中心和边际的可溶性固形物含量[10]。也有研究发现选用适宜的南瓜砧木也可提高西瓜果实中可溶性固形物含量[11-12]。张保东等[13]研究表明,葫芦砧可显著提高西瓜单瓜重。西瓜中可溶性固形物、可溶性糖和可滴定酸含量会因砧木不同而变化[14]。此外,研究发现南瓜砧Shintoza 可显著降低设施西瓜可溶性糖含量[15],而对露地西瓜可溶性糖含量无显著性影响[16]。上述研究表明,南瓜砧和葫芦砧嫁接效果与西瓜栽培环境和果型密切相关。目前,关于砧木对西瓜产量和品质影响的研究较多,研究对象多为大中果型西瓜,鲜见小果型西瓜嫁接报道,也主要集中于设施栽培条件下,且研究结果多是产量和构成品质相关指标的单一比较[17-18],而对嫁接效果的综合评价尚未见报道。本研究以小型西瓜为试验对象,系统研究露地条件下2 种主要类型砧木对小型西瓜幼苗质量、植株长势、产量构成和果实品质的影响,并对其进行综合评价,以期为筛选适宜露地小型西瓜嫁接栽培的砧木品种提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试验设计

试验于2016年3月-7月在德州市农业科学研究院科技创新示范园(37°45′N,116°30′E)进行。试验区土壤为砂质壤土,中等地力,0～30 cm 土层土壤含有机质1.44 g·kg-1、全氮0.77 g·kg-1、速效磷57.23 mg·kg-1,速效钾181.67 mg·kg-1、土壤pH 值8.12。

供试小型西瓜接穗品种为京颖-6,其植株长势强,果实椭圆形,果肉红色,口感好,糖度高,适合周年生产,由京研益农(北京)种业科技有限公司提供。

供试西瓜砧木14 个,其中南瓜砧7 个,葫芦砧7个(表1)。 2016年3月7日砧木播种,3月11日接穗播种,3月13日砧木一叶一心,接穗子叶正好展开时采用插接法进行嫁接。 2016年4月22日进行田间定植,覆盖黑色地膜,行距为150 cm,株距为40 cm。以每个供试砧木的嫁接苗为处理,以接穗自根苗为对照(CK,记作J)。

随机区组排列,每小区面积13.5 m2,重复3 次。小型西瓜植株均采用双蔓整枝,主蔓第2 雌花座瓜,侧蔓座瓜后摘心,采用人工授粉,每株授粉2 ～3 个瓜,挂牌标记授粉日期。每667 m2施入腐熟有机肥2 500 kg、饼肥150 kg 和氮磷钾复合肥20 kg 作为基肥,在西瓜膨瓜期追施水溶性复合肥,每667 m2每次追施10 kg,追施2 次,其他田间管理按常规方法进行。 2016年6月20日,田间植株拉秧。

1.2 测定项目及方法

1.2.1 嫁接成活率于嫁接后第10 天统计嫁接成活植株,按照公式计算嫁接成活率:

1.2.2 幼苗质量在西瓜定植前2 d,各处理中随机选取5 株幼苗进行株高、砧粗、穗粗、地上部和根系干质量的测定,计算各处理各项指标的平均值,重复3次。参照文献[6]和[19]的方法,对幼苗质量评分(本试验设定西瓜幼苗株高、砧粗、穗粗、地上部干质量和根系干质量的权重系数均为0.2)。具体计算方法为:将幼苗各指标最大值均设定为100 分,各处理各项幼苗生长指标测定值与其该项指标最大值比值的百分数,即为该处理该项指标的实际得分;计算各处理各项幼苗生长指标得分与其权重系数乘积之和,即为该处理幼苗质量的综合得分。

1.2.3 植株长势及产量构成于2016年6月10日,各处理在区组中随机选取5 株,测定靠近生长点的第3 片叶片的SPAD 值,同时测定植株主蔓长度、主蔓粗(植株主蔓基部3～5 节处的直径大小)、茎叶鲜质量和根系鲜质量,以5 株平均值为该区组各处理的实测值。果实成熟后按小区采摘,各小区所有植株的单株产量总和计为该小区产量,并按照小区面积计算出每667 m2产量,同时统计各小区的植株株数、总瓜数和裂瓜数,按照公式计算各处理的单瓜重、坐果指数和裂瓜率:

1.2.4 果实性状及品质指标测定各嫁接处理选取5 个果实(同一授粉日期),测定果实纵经(cm)、横径(cm),按照公式计算果形指数:

然后横切果实,测量果皮的厚度。同时采用GY-4 果实硬度计(浙江托普仪器有限公司)测定果实硬度,测定部位为西瓜果实最大横径处;采用LB20T 型手持式测糖仪(广东省铭睿电子科技有限公司)测定果实中心可溶性固形物和边际可溶性固形物含量,并按照公式计算中边差:

果实匀浆后,可溶性糖含量采用蒽酮比色法[20]测定;可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-250 染色法[20]测定;维生素C(Vc)含量采用2,6-二氯酚靛酚钠滴定法[20]测定。果实综合品质评分采用相对比较法[19]。参照文献[21]的方法,设定可溶性蛋白含量权重为0.1,Vc 含量和边际可溶性固形物权重均为0.2,可溶性糖含量和中心可溶性固形物含量权重均为0.3,中边差权重为-0.1。

1.3 数据分析

采用SPSS 17.0 进行数据分析;Duncan 新复极差法进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同类型砧木对露地小型西瓜幼苗质量的影响

由表2 可知,砧木不同,其幼苗嫁接成活率有所不同,但所有砧木嫁接成活率均高于90%,其中南瓜砧兴盛(J/XS)、铁砧尔帝(J/HT)、正大哥俩好(J/ZD)和葫芦砧京欣砧1 号(J/JX-1)、强砧(J/QG)的嫁接成活率均高于95%。同一类型砧木间嫁接西瓜幼苗质量存在差异,其中葫芦砧嫁接幼苗的株高、砧粗、穗粗、地上部干质量和根系干质量的变异系数均高于南瓜砧。供试葫芦砧中,除J/JX-G 外,葫芦砧的幼苗质量均优于CK,其中以J/QG 和J/JX-1 幼苗质量表现较好,综合得分分别为92.4 和90.8。南瓜砧中以J/HT和J/XS 表现较好,幼苗质量综合得分分别为98.6 和96.6,且南瓜砧幼苗质量综合得分均高于CK。结果表明,供试南瓜砧的幼苗质量表现稳定,且总体优于葫芦砧。

表2 不同砧木对小型西瓜嫁接幼苗质量的影响Table 2 Effect of different rootstock on seedling quality in grafted mini-watermelon

2.2 不同砧木对小型西瓜植株长势的影响

由表3 可知,2 种砧木对露地小型西瓜主蔓长度、主蔓粗、茎叶鲜质量、根系鲜质量和叶片SPAD 值等生长指标的影响显著,且葫芦砧各指标变异系数均显著高于南瓜砧,其中葫芦砧茎叶鲜质量的变异系数达20.8%。南瓜砧中以J/XS 和J/HT 综合表现最佳,与CK 相比,其主蔓长度分别高75.5%和42.4%,主蔓粗分别高29.6%和32.7%,茎叶鲜质量分别高76.8%和79.1%,根系鲜质量分别高92.4%和94.6%,叶片SPAD 值分别高14.5%和12.4%;葫芦砧中以J/JX-1和J/QG 综合表现最佳,其主蔓长度和茎叶鲜质量分别较CK 高43.4%、58.5%和37.7%、65.0%。

表3 不同砧木对小型西瓜植株生长势的影响Table 3 Effect of different rootstock on plant growth vigor in mini-watermelon

2.3 不同砧木对露地小型西瓜产量构成的影响

由表4 可知,采用砧木不同,小型西瓜植株单瓜重和坐果指数显著不同,导致各嫁接组合的小区产量和单位产量也显著不同。除J/JX-Y 坐果指数与CK 差异不显著外,其他砧木嫁接组合的坐果指数均显著高于CK,其中以J/HT 和J/XS 坐果指数最高,分别为2.2 和2.0,较CK 高46.7%和33.3%。南瓜砧嫁接组合单瓜重均显著高于CK;葫芦砧中仅J/JX-1 和J/QG显著高于CK。南瓜砧嫁接植株单位产量均显著高于CK,以J/XS 和J/HT 单位产量最高,增产率分别为65.4%和68.0%; 葫芦砧中单位产量变异系数(19.7%)较大,其中J/QG 增产率为49.4%,J/JX-W单位产量较CK 低12.3%。结果表明,采用南瓜砧进行嫁接,可显著提高小型西瓜单瓜重和坐果指数,进而显著提高小型西瓜产量。

2.4 不同砧木对小型西瓜果实性状的影响

由表5 可知,嫁接小型西瓜的果实横径、纵经因砧木不同而发生显著变化,但不同砧木嫁接后小型西瓜果形指数的差异不显著。砧木能够显著影响小型西瓜果皮厚度和果实硬度,南瓜砧嫁接后的果实硬度均显著高于CK,且除J/JZ 外,其他南瓜砧嫁接组合的果皮厚也均显著增加。结果表明,采用南瓜砧木嫁接容易促进西瓜果皮增厚,果实硬度增加。嫁接葫芦砧的小型西瓜果皮厚度和果实硬度因砧木不同表现出显著差异,其中J/QG 的果皮厚度和果实硬度分别为7.3 mm和16.3 kg·cm-2,而J/CF-F 果皮厚度和果实硬度仅为4.4 mm 和12.3 kg·cm-2,且果皮厚度和果实硬度降低后,裂瓜率明显增加,J/CF-F 裂瓜率为6.3%。

表4 不同砧木对小型西瓜产量的影响Table 4 Effect of different rootstock on yield of mini-watermelon

表5 不同砧木对小型西瓜果实性状的影响Table 5 Effect of different rootstock on fruit characteristics of mini-watermelon

表5(续)

2.5 不同砧木对露地小型西瓜果实营养品质的影响

由表6 可知,砧木显著影响嫁接小型西瓜果实可溶性糖、Vc、可溶性蛋白、中心可溶性固形物、边际可溶性固形物含量和中边差。由变异系数可知,南瓜砧和葫芦砧均对果实中边差和Vc 含量的影响较大,中边差变异系数分别为29.8%和20.1%,Vc 变异系数分别为24.1%和19.1%,对可溶性糖、可溶性蛋白和边际可溶性固形物含量影响次之,对中心可溶性固形物含量影响最小,变异系数分别为4.4%和5.9%。

同一类型砧木之间嫁接果实各品质指标变化与CK 相比并不一致,其中J/ZD 果实Vc 含量较CK 高38.7%,而J/JZ 则较CK 低31.9%;J/JX-1 可溶性糖含量较CK 高25.6%,J/CF-K 较CK 低14.4%。嫁接西瓜营养品质综合评分结果表明,南瓜砧中,仅JX-2和JX-4 综合得分高于CK;葫芦砧中,J/JX-1 和J/QG综合得分均高于南瓜砧组合和CK。

表6 不同砧木对小型西瓜果实营养品质的影响Table 6 Effect of different rootstock on fruit quality of mini-watermelon

3 讨论

嫁接使嫁接苗根系发生改变,导致植株一系列生理生化过程也随之改变,这种砧木效应会对嫁接幼苗质量、嫁接植株长势、产量和果实品质产生影响[22]。本研究中,除葫芦砧京欣砧冠外,其余砧木组合幼苗质量均显著高于自根苗,表明嫁接可显著提高小型西瓜幼苗质量。砧木效应在嫁接苗期与植株生长后期的表现不一,其中葫芦砧超丰抗生王和京欣砧王嫁接幼苗质量均优于自根苗,但后期产量和综合品质均低于自根苗。这与韩志平等[23]研究结果相似,这可能是由于露地西瓜生长前期温度较低而后期温度较高,环境条件发生改变,加之苗期以营养生长为主,而生长期营养生长与生殖生长相互调节,进而导致砧木效应发生改变。研究发现不同类型砧木能够显著影响西瓜生长势,其中南瓜型砧木的嫁接西瓜长势较强,产量较高[24],这可能与南瓜型砧木的根系活力、根系体积、根系总吸收面积和活跃吸收面积均显著高于葫芦砧有关,但2 种类型砧木均未提高接穗叶片叶绿素含量[25]。齐红岩等[26]研究发现甜瓜嫁接南瓜砧后,叶片叶绿素含量和净光合速率无显著变化,但嫁接植株叶片数和叶面积显著增大,总光合能力增加。李跃建等[27]研究表明,黄瓜嫁接南瓜砧后,嫁接苗叶片中会新产生促进叶绿素合成的辅酶和提高光能利用率的捕光叶绿素a/b 结合蛋白,导致其叶片光合能力显著增加。此外,研究表明,南瓜砧也可显著提高西瓜叶片的CO2同化速率和氮、钾、镁含量以及水分利用率,从而提高单瓜重和植株产量[28]。本研究发现南瓜砧嫁接小型西瓜植株长势及产量均显著高于自根苗,其中兴盛、铁砧尔帝表现较好,其增产率分别为65.4%和68.0%;葫芦砧因基因型不同而表现不同,产量变异系数为19.7%,其中强根增产率为49.4%,但京欣砧王单位产量显著低于自根苗。表明与南瓜型砧木相比,不同葫芦型砧木的嫁接植株光合能力及植株矿质元素和水分吸收合成能力差异较大[29-30]。本研究还发现砧木能够显著影响小型西瓜单瓜重和座瓜指数,从而导致产量改变。这与Salam 等[11]的研究[13]结果一致,但与其他果型西瓜研究结果不一致,这可能与小型西瓜单瓜重小、单蔓结瓜能力强和留瓜方式不同有关[1]。

前人研究表明,砧木可显著影响小型西瓜果实横径、纵经,但对果形指数影响不显著[31]。这与本研究结果一致。本研究中,南瓜砧提高了露地小型西瓜果皮厚度,降低了西瓜的裂瓜率,同时果实硬度也显著提高,但葫芦砧因品种不同而表现不一。研究表明,钙、钾含量[32-33]可显著影响果皮厚度和果实硬度发生变化,不同砧木嫁接果实内元素含量的差异可能是造成果实厚度及果实硬度不同的原因。杨冬艳等[34]研究表明,设施小型西瓜嫁接到南瓜型或葫芦型砧木后,其果实中心可溶性固形物和边际可溶性固形物含量与自根苗均无显著差异,但对果实Vc 含量影响显著,这与Colla 等[35]的研究结果一致。孙兴祥等[36]研究发现葫芦砧能够显著提高西瓜中心和边际可溶性固形物含量,但南瓜砧会显著降低西瓜中心和边际可溶性固形物含量,这可能与南瓜砧根系产生较多的细胞分裂素[16],以及氮、磷和钙等元素吸收减少[37],使得果实品质降低有关。本研究中,由南瓜型和葫芦型砧木的嫁接果实营养品质指标变异系数可知,南瓜砧和葫芦砧均对小型西瓜中边差和Vc 含量的影响较大,对可溶性糖、可溶性蛋白和边际可溶性固形物含量的影响次之,对中心可溶性固形物含量的影响较小。同时同一类型砧木间嫁接果实单一品质指标变化与自根苗相比并不一致,因此,采用单一指标反映果实品质的砧木效应具有片面性[38]。嫁接西瓜营养品质综合评分结果可知,仅京欣砧2 号和京欣砧4 号2 个南瓜砧的嫁接果实品质优于自根苗;而京欣砧1 号、强根、京欣砧冠和京欣砧优4 个葫芦砧嫁接果实品质均优于自根苗,其中京欣砧1 号和强根嫁接果实品质也优于南瓜砧。