不同类型砧木嫁接对西瓜果实品质和镉含量的影响

邢乃林，严蕾艳，王毓洪，黄芸萍

（宁波市农业科学研究院，浙江 宁波 315040）

0 引言

西瓜是葫芦科西瓜属一年蔓生植物，是我国十大水果之一。我国2019年西瓜种植面积为147万hm2，产量为6086万t，是世界上最大的西瓜生产国。作为解决西瓜栽培连作障碍这一世界性难题最有效的绿色栽培技术之一，嫁接技术在西瓜生长中的应用比例不断提高。嫁接不仅能提高瓜类的抗病性，同时可提高瓜类对低温、高温、湿涝、盐害、重金属等胁迫的耐性［1-3］。对于西瓜而言，果实重金属含量是影响其食用安全的重要因素。面对重金属胁迫，果实对重金属的吸收积累十分重要，不同砧木嫁接后果实中重金属积累也存在一定差异［4-5］。但不同类型砧木嫁接后，对果实和根际土壤镉含量协同影响尚不清楚。

对嫁接西瓜果实成熟期的品质差异进行研究，对生产中砧木的选择及砧木育种具有重要指导意义。糖分是西瓜风味的重要因子，主要由蔗糖、果糖、葡萄糖组成。杨玉梅等［6］研究表明，不同成熟期的西瓜种质资源果实成熟时主要糖分种类存在差异。嫁接对西瓜果实糖分和VC含量也存在影响，且不同类型砧木影响不同［7］。西瓜番茄红素随果实发育不断积累，其含量在成熟期达到最大值［8］。但不同类型砧木嫁接对糖分、番茄红素、瓜氨酸和VC含量等西瓜果实重要营养品质的全面影响尚未见报道。

本研究以西瓜实生苗为对照，利用4种不同类型的砧木嫁接西瓜，对西瓜糖度、大小等果实品质，糖分、番茄红素含量等营养品质，镉含量等安全品质以及根际土壤镉含量进行了测定和比较分析，解析了不同类型砧木嫁接对西瓜果实品质和镉含量的影响规律，以期为西瓜生产中砧木品种的选择及砧木育种提供理论指导。

1 材料与方法

所用砧木材料共4个，分别为葫芦类型砧木（TB）、中国南瓜类型砧木（S111）、印中杂交类型南瓜砧木（S7）、野生西瓜类型砧木（Y1），均由宁波市农业科学研究院提供。接穗为早佳，以早佳实生苗（ZJ）为对照。

试验于2020年春季在宁波市高新农业技术试验园区塑料大棚中进行。试验前土壤原始重金属镉含量为0.40 mg/kg。2月28日砧木播种，3月4日接穗播种，3月9日嫁接，3月27日嫁接苗及西瓜实生苗定植。每份材料设3次重复，完全随机区组设计，每次重复10株。4种砧木嫁接西瓜及西瓜实生苗分别以TB（TB嫁接早佳）、S111（S111嫁接早佳）、S7（S7嫁接早佳）、Y1（Y1嫁接早佳）及ZJ（早佳实生苗）表示。栽培管理方法同常规。果实成熟期，每个重复随机采收节位一致的商品果5个，测定果实的果糖、蔗糖、葡萄糖、番茄红素、瓜氨酸、VC及镉含量，并测定单果质量、果实纵径、果实横径、中心和边缘可溶性固形物含量、果皮厚度、空心和白筋。同时对嫁接西瓜及西瓜实生苗根际土壤进行取样，检测镉含量。

委托浙江大学按照GB 5009.8—2016《食品安全国家标准 食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定方法》进行糖类含量测定。番茄红素含量按照HPLC在471 nm处进行色谱测定。用紫外分光光度计测定波长 490 nm处的吸光度，根据标准曲线方程计算瓜氨酸含量。VC含量利用高效液相色谱仪在波长为254 nm处检测。镉含量委托农业农村部农产品质量安全监督检验测试中心（宁波）测定。西瓜果实和土壤样品镉含量依据GB/T 5009.15—2014《食品安全国家标准 食品中镉的测定》进行检验。试验数据采用Microsoft Excel 2016 软件分析作图。

2 结果与分析

与ZJ相比（图1），S7和Y1提高了单果质量，S111和TB则为降低，其中TB的单果质量最低，为5.02 kg，S7最高，为6.62 kg。与ZJ相比，砧木嫁接对果实纵径和横径的影响与单果质量的相同，但提高和降低均不显著。中心可溶性固形物含量与ZJ相比均表现为降低，但降低均不显著，其中S7最低，为12.56%，ZJ最高，为12.96%。边缘可溶性固形物含量仅S7稍有降低，为7.76%，S111、TB和Y1均有提高，其中Y1有显著提高，达8.70%。嫁接西瓜的果皮厚度与ZJ相比均降低，其中S7和Y1降低达显著水平。对于白筋而言，S7和Y1均有降低，TB和S111则与ZJ持平。4个砧木嫁接西瓜的空心仅S7升高，其余类型砧木均表现为降低，其中Y1最低。

对于检测的营养物质，相对于ZJ而言，果实蔗糖和瓜氨酸含量均表现为降低（图2）。与ZJ相比，S111的蔗糖含量降低，达显著水平，其余类型砧木则达极显著水平。对于瓜氨酸含量而言，与ZJ相比，S7的降低达显著水平，S111和TB则达极显著水平，Y1与ZJ差异不显著。与ZJ相比，Y1的果糖含量最高，为33.11 mg/g，表现为极显著的提高；S111的果糖含量次之，与ZJ间也有极显著的差异；TB和S7同样有提升，但未达显著水平。对于葡萄糖含量而言，与ZJ相比，S111和Y1均表现为极显著的升高，其中S111最高，为14.90 mg/g；TB表现为极显著的降低；S7仅表现为降低，但不显著。在番茄红素含量方面，与ZJ相比，Y1和S111均有提升，但仅Y1达显著水平，为75.13 mg/kg；S7和TB均有降低，且均不显著。在维生素C含量方面，仅S111表现为升高，但不显著；S7和TB均表现为显著性的降低；Y1表现为降低，但不显著。

由图3可以看出：果实镉含量均低于国家食品安全标准规定。Y1和TB高于ZJ，S7和S111则低于ZJ。其中Y1的果实镉含量最高，为0.0019 mg/kg；S111的最低，低于0.0001的检测限；S7的为0.0004 mg/kg；ZJ的为0.0008 mg/kg；TB的为0.0013 mg/kg。

西瓜根际土壤镉含量结果显示（图4）：S111根际镉含量最高，为0.300 mg/kg；TB的最低，为0.227 mg/kg；而ZJ的 则 平 均 为0.297 mg/kg。S7、Y1及TB的根际土壤镉含量较未种植前分别降低了39.17%、42.50%和43.33%，相较于ZJ则分别降低了17.98%、22.47%和23.60%。

3 讨论

目前，西瓜嫁接栽培主要采用葫芦、南瓜、野生西瓜等类型砧木。在生产和研究中发现，不同类型的砧木嫁接对西瓜生长发育、抗病性、耐逆性、产量、果实食用和营养品质、重金属含量均有一定影响。已有研究表明，不同类型砧木嫁接对西瓜品质的影响不同，同类型砧木不同品种对西瓜品质的影响同样可表现出显著差异。刘新华等［9］研究认为，野生西瓜砧木嫁接西瓜的果实重量较实生苗降低，葫芦和南瓜砧木嫁接表现为升高，同时果皮厚度、中心及边缘可溶性固形物含量受不同类型砧木的影响均有升降。王志伟等［4］研究认为，不同类型砧木嫁接对西瓜果实单果质量、果型指数及可溶性固形物含量均有影响，其中葫芦砧木可导致西瓜果皮厚度增加。杨冬艳等［10］研究认为，不同砧木嫁接均使西瓜果皮厚度显著增加。

本研究中，印中杂交型南瓜砧木和野生西瓜砧木可使西瓜单果质量增加，中国南瓜型砧木和葫芦砧木则表现为降低。除野生西瓜砧木使西瓜边缘可溶性固形物含量显著提升外，其他类型砧木嫁接对果实边缘可溶性固形物含量影响总体较小，这可能与不同砧木与西瓜的嫁接亲和性、砧木水肥吸收能力，以及生长环境有关。与已有研究类似，本研究同样发现，不同砧木嫁接对果皮厚度及空心、白筋影响总体较大，但本研究不同类型砧木嫁接均使西瓜果皮厚度变小；同时，除印中杂交南瓜类型砧木使果实空心增加外，其余类型砧木嫁接对果实空心和白筋无明显影响或有一定降低。总体上，野生西瓜砧木嫁接的西瓜果实品质最佳。

对于西瓜营养品质，目前主要关注蔗糖、果糖、葡萄糖等主要糖分以及瓜氨酸、VC、番茄红素等营养成分含量。万学闪等［8］研究发现，西瓜果实VC及番茄红素含量均在果实完熟期达到峰值，瓜氨酸含量在接近完熟期达到峰值。施先锋等［11］研究认为，嫁接延缓了西瓜果实番茄红素的形成，在整个发育期均降低了果实番茄红素含量。同样，马燕萍等［12］利用葫芦和南瓜砧木嫁接西瓜研究发现，西瓜果实番茄红素含量均显著降低。本研究中葫芦和印中杂交南瓜砧木嫁接西瓜的番茄红素含量同样较实生苗降低，但野生西瓜类型和中国南瓜类型则表现为升高，且野生西瓜类型有显著提高。这可能与砧木长势及生长环境相关。因为高青海等［13］研究发现，在淹水胁迫下，葫芦和南瓜砧木嫁接西瓜均可提高番茄红素含量，同时，VC含量同样有显著提升。

本研究中，除中国南瓜类型砧木对VC含量有提升外，其余类型砧木均表现为降低。关立颖等［7］研究同样发现，葫芦砧木对西瓜果实VC含量有明显抑制，野生西瓜类型砧木影响不明显，南瓜类型砧木影响同样不明显；马燕萍等［12］研究发现，葫芦和南瓜类型砧木均可提升和降低VC含量。但在本研究中，印中杂交南瓜和葫芦类型砧木则使西瓜VC含量显著下降。对于瓜氨酸含量，本研究中不同类型砧木均表现为降低，且除野生西瓜类型砧木外，均有显著或极显著的下降。而前人研究表明，嫁接对瓜氨酸含量影响主要表现为提升或不显著［12，14］。但李蒙蒙等［15］研究发现，西瓜材料和生态环境均能显著影响瓜氨酸含量，并且环境对不同材料瓜氨酸含量的影响程度存在差异。因此，本研究结果可能与栽培环境及所用砧木或水肥管理等有关。至于果实糖分，研究较多的为蔗糖、葡萄糖和果糖，本研究发现，嫁接对3种糖分均有影响，且蔗糖含量均表现为降低，果糖含量均表现为升高，而葡萄糖含量则表现为野生西瓜和中国南瓜类型砧木升高，印中杂交南瓜和葫芦类型砧木降低。本研究中葡萄糖含量的变化趋势与应泉盛等［16］的研究相同，但蔗糖和果糖含量则相反。而在关立颖等［7］的研究中，不同接穗以及不同砧穗组合糖分变化也不一致，存在一个接穗的组合均有上升，而另一个接穗不同组合升降均有的情况，所以嫁接对西瓜果实营养品质的影响与砧木类型无显著关联，而与具体的砧穗组合及砧木品种有关，其影响机理仍需进一步研究。

镉这一涉及食品和土壤安全的重金属元素历来受到学者们的大量关注。王志伟等［4］研究发现，葫芦类型砧木增加了果实中的镉含量，南瓜类型砧木则表现为降低。本研究中设施土壤栽培对西瓜果实镉含量的影响与本团队前期通过水培的研究结果一致［5］，但因本研究土壤镉含量未达污染标准（0.6 mg/kg），因此，尽管野生西瓜类型砧木嫁接西瓜的果实镉含量提高较大，但各类型砧木嫁接的果实均在食用安全标准内。本研究进一步研究了嫁接栽培后根际土壤镉含量，与果实镉含量总体相反，除中国南瓜类型砧木外，其余类型砧木均表现为降低。本研究结果可为土壤镉污染农田西瓜生产提供技术指导。