不同砧穗苗龄对西瓜机械嫁接苗种苗质量的影响

2021-07-08张春雨别之龙

农业工程技术·温室园艺 2021年3期

张春雨别之龙

|摘要|以‘早佳8424为接穗，‘丰乐金甲为砧木，选取1叶1心期和第1片真叶展平的砧木、真叶露心和子叶展平的接穗进行机械断根贴接，同时以第1片真叶展平的砧木和子叶展平的接穗进行人工嫁接作为对照，研究不同砧穗苗龄对西瓜机械嫁接苗嫁接工效、形态指标、根系指标、干重、接穗叶面积、光合特性、根冠比以及壮苗指数等指标的影响。结果表明，在接穗1叶1心期，以苗龄为1叶1心的砧木进行嫁接的处理根系发育优于以第1片真叶展平期砧木的嫁接苗;在接穗3叶1心期，以第1片真叶展平的砧木和子叶展平的接穗为进行机械嫁接的西瓜嫁接苗种苗质量最佳，和人工嫁接的西瓜嫁接苗种苗质量相当，结合嫁接工效、育苗成本和种苗质量考虑，贴接式嫁接机宜采用砧木第1片真叶展平、接穗子叶展平的嫁接组合。

西瓜（Citrullus Lanatus）是一种重要的世界性园艺作物，中国是西瓜生产、消费大国，产量居世界首位，占世界西瓜产量的60%以上[1-2]。然而由于连年种植，西瓜枯萎病等土传病害发生严重，已经成为制约中国及世界西瓜发展的一个重要因素。嫁接可以提高西瓜对土传病害的抗性，在生产中得到广泛应用[3]。嫁接作业属于劳动密集型工种，人工嫁接仍是国内外育苗企业普遍采用的生产方式，但随着农村人口老龄化加剧、人工成本攀升的双重压力，采用机械嫁接在解决用工短缺、提高种苗生产质量和效率、保障嫁接生产的时效性等方面具有重要意义[4]。目前关于不同砧穗苗龄对西瓜嫁接苗种苗质量的影响的研究较多，前人关于嫁接时期的研究仅限于人工嫁接[5-8]，适合于机械嫁接的砧穗苗龄的研究鲜有报道。接穗苗龄越大，嫁接成活率越低，第1片真叶展平后的接穗，嫁接成活率迅速下降[6]，故试验选取1叶1心期和第1片真叶展平期的砧木，子叶展平期和真叶露心时期的接穗，不同苗龄砧穗两两组合，利用贴接式嫁接机进行机械嫁接，以砧木第1片真叶展平和接穗子叶展平的人工嫁接幼苗作为对照，比较不同砧穗苗龄对西瓜机械断根贴接嫁接苗生长的影响，以期为贴接型嫁接机砧穗苗龄的选择提供科学依据。

材料与方法

材料

试验所用西瓜接穗品种为 ‘早佳8424，购自新疆明鑫科鸿农业科技有限责任公司;试验所用的南瓜砧木品种为 ‘丰乐金甲，购自合肥丰乐种业股份有限公司。

育苗基质选用草炭：蛭石体积比为2：1混配的混合基质（品氏草炭规格为0～6 mm，国产蛭石粒度规格为2～4 mm）。试验所用的50孔穴盘，购自浙江省台州隆基塑业有限公司（穴盘材质为聚苯乙烯），70孔穴盘购自浙江省路桥区新桥农用塑料厂（穴盘材质为聚氯乙烯）。

嫁接机型号为HELPER ROBOTECH CO.，LTD，为韩国大东机电制造销售（嫁接机为半自动式嫁接机，需要手动夹持砧木和接穗，嫁接方式为断根单子叶贴接）。

试验设计

接穗选取子叶展平和真叶露心两个苗龄，砧木选取第1片真叶展平和1叶1心期两个苗龄，不同苗龄接穗和砧木两两组合，共组成4个嫁接组合，采用机械断根贴接的嫁接方法嫁接;以子叶展平的接穗和第1片真叶展平期的砧木为材料，采用人工断根贴接的嫁接方法作为对照。试验共计5个处理（表1），每个组合嫁接3盘（50孔穴盘），每盘为1个重复，在1叶1心、3叶1心期分别测定嫁接苗的形态指标、生理指标，在3叶1心期测定嫁接苗的光学特性，測取每项指标时各取样8株。

方法

试验于2020年11～12月在国家蔬菜改良中心华中分中心的人工气候室内进行，人工气候室昼夜温度分别为28℃与18℃。相对湿度65%～85%，形态指标及生理指标的测定在嫁接苗1叶1心期、3叶1心期在园艺植物生物学教育部重点实验室完成。

西瓜和南瓜种子采用温汤浸种的方法处理，后于28℃培养箱催芽，待90%种子露白后进行播种，同一天进行嫁接。西瓜播种后第7天幼苗子叶展平，播种后第9天幼苗真叶露心;南瓜播种后第11天幼苗第1片真叶展平，播种后第15天为1叶1心期。南瓜种子播于50孔的穴盘，西瓜种子播于70孔的穴盘。

测定指标和方法

◆嫁接速率的测定方法

试验所用嫁接机需要两个人同时进行操作，机械嫁接每个处理嫁接3盘，计算每个处理的人均嫁接速率。试验中的人工嫁接由课题组熟悉嫁接操作的学生完成，两人同时进行嫁接，共嫁接3盘，计算人均嫁接速率。

◆嫁接愈合的判断方法

嫁接成活的标志是砧木和接穗之间输导组织的连通，接穗真叶开始生长。

◆嫁接苗形态指标测定方法

每个嫁接组合每盘选取8株长势一致的幼苗，每个嫁接组合3盘即3个重复。洗掉嫁接苗根系的基质，用吸水纸吸干嫁接苗上的水分，将嫁接苗分为接穗、砧木茎和根3个部分。直尺测量嫁接苗的砧木高和接穗高，用游标卡尺测量砧木茎粗和接穗茎粗。将嫁接苗先使用105℃杀青30 min，之后将温度设置成80℃烘干至恒重，测量地上部分和根系的干重。用LI-3100C叶面积仪（美国LI-COR）测量接穗的真叶总面积。嫁接成活率于嫁接后10天时统计。

嫁接苗嫁接工效=嫁接速率×嫁接成活率[9]

壮苗指数=（接穗茎粗/接穗高度）×全株干重[10]

根冠比=根干重/（砧木茎干重+接穗干重）[11]

◆生理指标测定方法

使用日本（Konica Minolta）的手持SPAD-502叶绿素仪来测定相对叶绿素含量。3叶1心时，选取植株第3片真叶测量。

◆光合特性测定方法

在3叶1心期，使用便携式光合仪LI-6400XT测取嫁接苗的光合参数。测量时选取嫁接苗接穗的第2片真叶进行测量，在光合速率读数稳定，气孔导度大于0 mol/（m2·s）进行记录，导出光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率等4项指标。

◆根系指标的测定方法

将根系清洗干净，用LA-S 根系扫描仪（加拿大Regent公司）用黑白模式进行扫描，通过应用系统WINRhizo扫描得到图片，分析照片可以得到根长、根表面积、根直径、根体积和根尖数等指标。

数据处理

使用 Excel 2016 制作表格，使用Origin 2019b作图，试验数据使用SPSS 22.0软件进行方差分析，并以Duncans 新复极差法进行显著性检验。

结果与分析

不同处理对西瓜嫁接工效的影响

西瓜嫁接速率的评测结果见表2。可以看出，嫁接机成活率均在90%以上，其中T1的嫁接成活率最高，机械嫁接的速率高于人工嫁接，T1、T2、T3的嫁接工效均显著高于人工嫁接对照。

不同处理对1叶1心期西瓜嫁接苗形态指标的影响

由表3可知，T4处理的砧木茎高最高，显著高于T2和CK，且T2和 T1、T3之间差异不显著。T1、T3的砧木茎粗显著大于其他处理。T3的接穗茎高和接穗茎粗都高于其他组合，T3的嫁接苗形态表现优于其他组合。

不同处理对1叶1心期西瓜嫁接苗根系生长的影响

由表4可知，1叶1心期不同处理对根系生长有显著影响。T3处理的根长最长，而T2处理的根长最短，根表面积显著低于其他处理，其根体积也最小，表明在1叶1心期时T2处理的根直径虽高于其他处理，但其根系生长总体弱于其他处理。在这个时期T3的地下部表现最优，T1表现次之，这表明1叶1心期前以1叶1心期砧木进行机械嫁接的处理根系发育优于以第1片真叶期砧木。

不同处理对1叶1心期西瓜嫁接苗干重和接穗叶面积的影响

由表5可知，5个嫁接处理的接穗干重均无显著差异，T2处理的地上部干重显著大于其他处理。T1处理的地下部干重显著大于其他处理。T3处理的接穗叶面积最大，其余处理的接穗叶面积无显著差异。

不同处理对3叶1心期西瓜嫁接苗形态指标的影响

由表6可知，在3叶1心期时，T4、T2处理的砧木茎高显著高于CK。T3处理的砧木茎粗显著大于T2、T4。CK的接穗茎高最高，接穗茎粗也显著大于其他处理。在3叶1心期，CK的嫁接苗形态表现优于其他处理，T3、T4表现仅次于CK，T1、T2的表现最差。

不同处理对3叶1心期西瓜嫁接苗根系生长的影响

由表7可知，在3叶1心期时，T4的根長、根表面积、根体积优于其他处理，而T1处理的根长、根表面积、根直径和根体积表现最差。根直径CK表现最好，CK与T4在根长、根表面积上差异不显著。在3叶1心期，T4的根系表现要明显好于其他嫁接组合，甚至略好于CK，T1的根系表现最差。

不同处理对3叶1心期西瓜嫁接苗干重和叶面积的影响

由表8可知，在3叶1心期时，T4和CK处理的接穗干重、地上部干重、全株干重均显著高于其他3个处理，两个处理在地上部干重和接穗叶面积上无显著差异。T1处理的接穗干重、地上部干重、地下部干重、接穗叶面积均最小。T4和CK的接穗叶面积明显优于其他处理，T1表现最差。这说明T4和CK在3叶1心期生长速度更快，积累的有机物更多，T1在该时期有机物积累表现最差。

不同处理对3叶1心期西瓜嫁接苗光合参数的影响

如表9所示，在3叶1心期时，所有嫁接组合与CK的光合速率无显著差异，T1和T2的气孔导度和胞间CO2浓度显著高于其他处理，T2的蒸腾速率最高。T3的SPAD显著高于T1、T2和CK，T4的SPAD与T3的差异并不显著。

不同处理对3叶1心期西瓜嫁接苗根冠比和壮苗指数的影响

如图1所示，3叶1心期，T1的根冠比最高，显著高于CK，但与T2、T3、T4的差异不显著;T1的地下部干重和地上部干重都显著小于T4和CK，T4和CK的壮苗指数显著高于T1、T2、T3。

讨论与结论

目前国内外嫁接机主要采用的嫁接方式有贴接法、套管法和平接法，不同的嫁接机对砧穗的苗龄要求各不相同，甚至有些嫁接机对所需的砧木苗和接穗苗在形态和尺寸方面的要求非常严格 [12]。本研究结果只针对韩国大东机电制造销售的型号为HELPER ROBOTECH CO.，LTD半自动型嫁接机。

嫁接成活率

试验结果显示，嫁接机的嫁接成活率达到了90%以上，机械嫁接的嫁接工效高于人工嫁接，这说明机械嫁接是有效的作业方式。但人工嫁接工效与T3、T4的嫁接工效差距并不明显，说明该嫁接机的机械嫁接表现虽好于人工嫁接，但并未拉开明显差距，表明该嫁接机的嫁接速率还需要进一步提升。值得注意的是，T1处理的嫁接成活率最高，显著高于T3、T4，但T2和CK的嫁接成活率与T1差距不显著，表明不同砧穗苗龄会影响机械嫁接的成活率。在操作该机械嫁接机的过程中发现，在砧木上苗定位时，需要用手将砧木真叶压向被切削子叶一侧，否则会出现切削不干净的情况，1叶1心时，因为叶柄更长，真叶重量更重，较第1片真叶展开的砧木叶柄而言，更容易压向一边且由于重力的因素不易回复，切削成功率更高，这也就解释了为什么当接穗相同时，1叶1心期（播种后15天）的砧木嫁接成活率高于第1片真叶展开期（播种后11天）的砧木。另外，当砧木相同时，真叶露心的接穗嫁接成活率高于子叶展平的接穗，这可能是因为嫁接夹夹持力度过大，子叶展平的接穗茎秆较为幼嫩，容易造成二次损伤 [13]。

愈合后生长

T1的愈合时间为6天，其余处理的愈合时间为7天， T1和T3在1叶1心期时地下部分和接穗生长明显好于其他处理，这可能是因为1叶1心期的砧木对比第1片真叶展平期的砧木能够更好地促进嫁接愈合以及嫁接苗前期接穗和根系的生长发育。但到了3叶1心期时，利用第1片真叶展平期砧木的嫁接苗总体表现明显好于利用1叶1心期砧木的处理。综合来看，虽然1叶1心期的砧木在前期能够很好地促进嫁接愈合以及嫁接苗根系的生长发育，但到了3叶1心期，它的嫁接苗地上部和根系的生长发育表现却不如砧木为第1片真叶展平期的嫁接组合。

最佳苗龄组合

在3叶1心期时，T1处理的根冠比表现最好，与壮苗指数的趋势相反，T1的地上部干重和地下部干重都最低，这可能是因为在3叶1心期T1的根系生长发育较差，进而导致地上部生长受到抑制，因此使根冠比增大[14]，故此时的根冠比并不能说明T1的嫁接苗质量最好;况且T4与T1的根冠比差异并不显著，如果5个处理的地上部干重或者地下部干重无明显差异，根冠比会更具有参考意义。

就嫁接苗质量而言，第1片真叶展平期（播种后11天）的砧木、子叶展平（播种后7天）的接穗为最适宜的嫁接组合，其嫁接苗表现明显好于其他处理，甚至好于人工嫁接对照，说明机械嫁接同样可以保证种苗质量。张红梅等[5-6]认为接穗苗从子叶展平到1片真叶显露（播种后约7～10天）是西瓜机械嫁接的最适宜时期;梁欢等[8]认为西瓜嫁接的砧木最佳苗龄为11～15天（第1片真叶初露～第1片真叶展平），本实验结果与这些研究结果基本吻合。结果显示，虽然该嫁接组合的嫁接工效稍低于“1叶1心期砧木+真叶露心的接穗”，但差异并不显著，且选择第1片真叶展平期（播种后11天）的砧木、子叶展平（播种后7天）的接穗，可以缩短育苗时间，从而降低大型育苗场的育苗成本。

综上所述，针对试验所采用的嫁接机，研究人工和机械断根贴接条件下不同砧穗苗龄对西瓜嫁接苗种苗质量的影响，对西瓜嫁接苗3叶1心期的种苗质量进行分析，采用第1片真叶展平期南瓜砧木、子叶展平的西瓜接穗为最适宜的嫁接组合。如果对嫁接机进行改装能够使砧木真叶能够固定在被切削子叶一侧，并选择合适夹持力度的嫁接夹，嫁接成活率能够得到进一步的提升。需要指出的是，试验系根据前人在人工嫁接上的研究成果，仅设计了砧木和接穗各两个苗龄来用于机械嫁接实验，具有一定的局限性，今后应测试更多的不同苗龄组合对采用机械嫁接的西瓜嫁接苗种苗质量影响。

参考文献

[1] 杨念，王蔚宇，胡秀花，等.我国西瓜进出口贸易现状及发展趋势研究[J].中国瓜菜，2017，30（12）：19-24.

[2] 別之龙.我国西瓜甜瓜嫁接育苗产业发展现状和对策[J].中国瓜菜，2011，24（2）：68-71.

[3] Thomas Hannah R，Frank Margaret H. Connecting the pieces： uncovering the molecular basis for long-distance communication through plant grafting[J]. New Phytologist，2019，223（2）：582-589.

[4] 姜凯，冯青春，王秀，等.国外蔬菜嫁接机器人研究动态[J].农业工程技术，2020，40（4）：10-17.

[5] 张红梅，丁明，姜武，等.不同苗龄接穗西瓜嫁接体愈合的组织细胞学研究[J].园艺学报，2012，39（3）：493-500.

[6] 张红梅，黄丹枫，丁明，等.不同苗龄接穗的西瓜嫁接体愈合过程中的3种酶活性变化[J].植物生理学通讯，2005（3）：302-304.

[7] 李建设，高艳明，张秀丽.不同苗龄叶柄插接对西瓜嫁接苗生长发育的影响[J].北方园艺，2008（10）：5-7.

[8] 梁欢，王希波，葛米红，等.砧木和接穗苗龄对顶插接法西瓜嫁接苗生长发育的影响[J].中国蔬菜，2018（3）：55-58.

[9] 郑康，程菲，鲍喜峰，等.不同番茄砧木苗期青枯病抗性鉴定及嫁接后对产量和品质的影响[J].长江蔬菜，2018（16）：27-31.

[10] 华斌，黄远，李静，等.不同嫁接方法对西瓜嫁接工效、嫁接苗生长和果实品质的影响[J].长江蔬菜，2011（2）：21-23.

[11] 葛晓光.蔬菜育苗大全[M].北京：中国农业出版社，1995.

[12] 柏宗春，吕晓兰，陶建平.国内外蔬菜嫁接机的研究现状[J].农业开发与装备，2017（3）：76-79.

[13] 姜凯.瓜类贴接式机械嫁接机理及装置试验研究[D].哈尔滨：东北农业大学，2019.

[14] 彭月丽，张守杰，闫明明，等.不同营养体积对西瓜幼苗质量的影响[J].山东农业科学，2008（2）：50-51.

*项目支持：国家重点研发计划（2019YFD1001901），国家西甜瓜产业技术体系项目（CARS-25）。