砧穗生理苗龄对断根贴接薄皮甜瓜幼苗质量的影响

丁晓晨，李梦竹，丰崇然，别之龙，成金桃

（园艺植物生物学教育部重点实验室·华中农业大学园艺林学学院 武汉 430070）

设施栽培已经成为世界蔬菜乃至整个园艺作物栽培发展的必然方向。我国设施蔬菜栽培面积占世界首位，但是设施栽培往往带来连作障碍、病虫害加剧等问题。嫁接栽培成为了克服连作障碍的一条有效途径[1]。欧洲50%以上的黄瓜和甜瓜采用嫁接栽培，在日本和韩国，西瓜嫁接栽培占比甚至超过了95%。虽然当前我国蔬菜嫁接苗占比还没那么高，西瓜、黄瓜、甜瓜嫁接苗的占比在20%～40%，但是我国蔬菜栽培面积全球第一，需要的种苗数量庞大，而且近年来对嫁接苗的需求量与日俱增，已经形成庞大的蔬菜育苗产业[2]。甜瓜（Cucumis meloL.）是我国重要的蔬菜作物，据联合国粮食及农业组织（FAO）数据，2021 年我国甜瓜种植面积38.7 万hm2，产量达1 407.2 万t，分别占世界甜瓜栽培面积与产量的35.9%和49.2%。我国甜瓜单位面积产量从2020 年的35.7 万t·hm-2，上升到2021 年的36.4 万t·hm-2。我国甜瓜单位面积产量的提高得益于设施嫁接苗栽培面积的逐年增加。为了提高嫁接苗的生产效率，机械化嫁接已经成为了未来嫁接苗生产的发展趋势。但是当前瓜类嫁接仍然以顶插接为主，顶插接不适合采用嫁接机进行操作，更依赖人工。因此更容易实现机械化嫁接的断根贴接法越来越受到关注[3-4]。目前，甜瓜嫁接苗主要采用南瓜作为砧木，但是南瓜幼苗长势较壮，下胚轴较粗，而大部分薄皮甜瓜幼苗下胚轴较为纤细，如果选用的砧穗嫁接苗龄不合适，容易造成嫁接成活率低、嫁接苗长势差等问题。因此，适宜的砧穗生理苗龄对提高甜瓜单子叶贴接的成活率和嫁接苗质量至关重要。目前，针对薄皮甜瓜单子叶贴接法的优化研究仍鲜有报道，笔者以广泛种植的薄皮甜瓜羊角酥为主要材料，研究了砧穗不同生理苗龄对甜瓜断根贴接苗质量的影响，优化甜瓜断根贴接技术体系，为甜瓜机械化嫁接的开展提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

试验所用接穗品种为薄皮甜瓜羊角酥，购自淮南市益农瓜果产销服务有限公司。南瓜砧木品种为明秀，购自北京育正泰种子有限公司，该砧木具备种子小、子叶小、出苗齐、胚轴绿、不易随温度变化而徒长等特点。穴盘采用50 孔和128 孔，均购自浙江台州隆基塑业有限公司。育苗基质按照品氏草炭（粒径0～6 mm）、国产蛭石（粒径2～4 mm）、国产珍珠岩（粒径2～4 mm）体积比3∶1∶1 混配，实生苗育苗基质初始含水量为60%左右，嫁接后扦插基质含水量为100%。

1.2 试验设计

试验于2021 年5-7 月在国家蔬菜改良中心华中分中心温室内的育苗床及人工气候室完成嫁接育苗，在华中农业大学园艺植物生物学教育部重点实验室完成甜瓜嫁接苗相关指标的测定。种子采用温汤浸种方式进行消毒处理，置于28 ℃培养箱催芽，待90%种子露白后进行播种。砧木与接穗分批播种，接穗羊角酥先播，分3 批次，第一批次播种10、14 d后分别播种另两批接穗，砧木明秀于接穗播种13 d 后播第一批次，每隔2 d 播第二、第三批次，同期嫁接。播种时的初始基质湿度均为50%～60%，种子出土前不补水。接穗和砧木分别播于128 孔和50 孔穴盘中。

断根贴接的方法为：砧木沿基质表面断根，用刀片在生长点一侧以30°左右的角度向下斜切，去掉生长点和砧木的1 片子叶，切口0.5～1.0 cm。接穗在子叶节下方大致1.5 cm 处用刀片以30°方向斜切一刀，切口长度为0.5～1.0 cm。砧木与接穗的切口贴合，用嫁接夹夹合。扦插于事先装有100%湿度基质的50 孔穴盘中，放于嫁接愈合室内进行愈合，具体操作见图1。

图1 断根贴接法示意图Fig.1 Schematic diagram of root-cut splice grafting technology

试验设砧木苗龄和接穗苗龄2 个因素，采用2 因素完全随机试验设计。每因素3 水平，接穗苗龄选取真叶露真、1 叶1 心和2 叶1 心，砧木苗龄选取真叶露真、真叶一元硬币大小（下文统一缩写为真叶元币大小）和1 叶1 心，嫁接时砧木和接穗的状态见图2。每种组合各嫁接3 盘（50 孔穴盘），每盘为1 个重复，即3 次重复。具体嫁接组合见表1。

表1 接穗与砧木不同苗龄嫁接组合Table 1 Scion and rootstock different seedling age grafting combination

图2 不同苗龄砧穗的形态大小Fig.2 Morphological size of rootstocks and scions at different seedling ages

1.3 项目测定及方法

1.3.1 形态指标测定 甜瓜嫁接苗3 叶1 心期，每组合选取20 株，每个组合随机选取6～7 株进行指标测定。用直尺测量砧木和接穗株高，砧木株高为基质表面到嫁接口的距离，接穗株高为基质表面到生长点的距离减去砧木株高；用游标卡尺测量接穗及砧木茎粗，均在子叶节以下1 cm 处测量；用电子天平测定地上部（接穗及砧木）和地下部（根）的干质量；采用LI-3100 C 叶面积仪（美国LI-COR）测量接穗的真叶总面积；采用Epson Expression 12000XL 扫描仪及WinRHIZO Pro 软件分析系统进行根长、根表面积、根直径、根体积和根尖数等指标的测定。

壮苗指数=（接穗茎粗/接穗高度）×全株干质量[6]；

根冠比=根干质量/地上部干质量；

生长速率=全株干质量/育苗时间。

1.3.2 生理指标的测定 采用SPAD-502 叶绿素仪（日本Konica Minolta）测定相对叶绿素含量（SPAD）；采用TTC 法[7]测定根系活力。3 叶1 心时使用便携式光合仪LI-6400 XT 测定嫁接苗的光合参数，选取嫁接苗接穗的第3 片真叶进行测量。

1.4 数据处理

图表采用Microsoft Excel 2020 制作，试验数据采用SPSS-Statistics 22.0 软件进行方差和显著性检测，采用Duncan 法进行多重比较分析。

2 结果与分析

2.1 嫁接前不同生理苗龄砧木和接穗的叶面积

嫁接当天对接穗和砧木进行取样测定。由表2 可知，接穗真叶露真、1 叶1 心和2 叶1 心苗龄的叶面积分别是7.43、23.42、36.77 cm2，砧木的真叶露真、真叶元币大小和1 叶1 心的叶面积分别为19.27、38.29 和56.10 cm2。不同苗龄砧木和接穗的叶面积均随着苗龄的增加而增大，砧木和接穗的不同处理间均存在显著差异。

表2 不同苗龄的砧穗叶面积Table 2 Statistics of leaf area to different rootstocks and scions seedling age

2.2 砧穗生理苗龄对甜瓜嫁接苗形态指标的影响

由表3 可知，在不同嫁接组合3 叶1 心期嫁接苗的形态指标中，C7 的整体株高最高，其中砧木部分的高度显著高于C1、C2、C3、C5，而接穗部分高度除与C1 差异不显著外，显著高于其他组合。茎粗方面，C1 的接穗茎粗显著大于其他组合，砧木茎粗显著大于除C2 外的其他组合。嫁接苗的茎越粗，相对越健壮。C3 的SPAD 值最大，显著高于除C1、C2 外的其他6个组合，C9 的SPAD 值最小。C1 的叶面积和地上部干质量显著大于其他组合。接穗苗龄对甜瓜贴接苗形态指标的影响更大，嫁接苗的各项形态指标均受接穗苗龄的极显著影响，接穗真叶露真苗龄嫁接苗的砧木茎粗、接穗茎粗、SPAD、叶面积、地上和地下干质量表现好于其他组合。砧木苗龄对嫁接苗的砧木茎粗、接穗株高、接穗茎粗、叶面积和地上部干质量指标有极显著影响，C1 处理的嫁接苗的接穗茎粗、叶面积和地上部干质量指标表现最好。

表3 不同砧穗苗龄对甜瓜嫁接苗形态指标的影响Table 3 Effects of different seedling age of rootstocks and scions on morphological indexes of grafted melon seedlings

2.3 砧穗生理苗龄对甜瓜嫁接苗根系生长的影响

由表4 可知，砧穗苗龄对嫁接苗的根系生长影响有差异。C3 的根长、根表面积、根体积和根尖数在所有组合中最大，显著大于C4～C9 这几个组合，C1 表现次之，C8 的这4 项指标在所有组合中表现最差。根直径、根体积和根尖数受砧穗苗龄的交互影响。接穗苗龄对嫁接苗根长、根表面积、根体积和根尖数的影响趋势相同，均是接穗苗龄真叶露真的处理最优，1 叶1 心处理次之，2 叶1 心处理最差。砧木苗龄对嫁接苗的根长、根表面积和根体积的影响类似，砧木真叶元币大小苗龄嫁接苗（C2、C5、C8）整体表现差，明显低于砧木真叶露真和1 叶1心苗龄的嫁接苗处理。综上所述，接穗真叶露真/砧木1 叶1 心组合（C3）嫁接苗的根系指标最优。

表4 不同砧穗苗龄对甜瓜嫁接苗根系指标的影响Table 4 Effects of different seedling age of rootstocks and scions on root indexes of grafted melon seedlings

2.4 砧穗生理苗龄对甜瓜嫁接苗光合参数和根系活力的影响

嫁接苗的光合参数和根系活力是评价嫁接苗优劣的重要指标。由表5 可知，C1 的光合速率显著高于除C2 外的其他组合，C3 的气孔导度显著高于除C1、C2 外的其他组合。而C9 的光合参数指标（光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率）都最低。根系活力方面，C7～C9 组合显著高于其他组合。根据方差分析和多重比较结果，嫁接苗的光合参数和根系活力均受接穗苗龄的极显著影响，嫁接苗的光合速率和蒸腾速率随着接穗苗龄的增大而显著降低，接穗真叶露真苗龄的嫁接苗气孔导度最好，接穗2 叶1 心苗龄嫁接苗组合中C8 和C9 的胞间CO2浓度最低，接穗2 叶1 心嫁接苗的根系活力最好。

表5 不同砧穗苗龄对甜瓜嫁接苗光合参数和根系活力的影响Table 5 Effects of different seedling age of rootstocks and scions on photosynthetic parameters and root activity of grafted melon seedlings

2.5 砧穗苗龄对甜瓜贴接苗生长指标的影响

甜瓜嫁接苗3 叶1 心时，各组合的生长指标见图3。由图3 可知，C1 的生长速率显著高于其他组合，C3 的壮苗指数显著大于其他组合，C9 的壮苗指数最小，C3 的根冠比显著大于除C2 外的其他7 个组合。接穗真叶露真苗龄处理的生长速率和壮苗指数表现最优。

图3 不同砧穗苗龄对甜瓜嫁接苗生长指标的影响Fig.3 Effects of different seedling age of rootstocks and scions on growth index of grafted melon seedlings

3 讨论与结论

目前国内瓜类蔬菜嫁接还是采用顶插接为主，但顶插接比较依赖人工嫁接。随着中国人口老龄化和劳动力成本的提高，中国蔬菜嫁接苗的生产必将走向机械化[8]。因此，研究开发能够适应机械化嫁接的嫁接方式和嫁接苗培育规程势在必行。已有研究表明，贴接法更适宜西瓜嫁接苗开展机械化嫁接[9-10]。但针对甜瓜贴接法的研究却鲜有报道，笔者仅针对薄皮甜瓜和南瓜砧木断根贴接适宜的砧穗苗龄进行研究并给出技术参考。

对于蔬菜嫁接苗来说，砧木和接穗的嫁接苗龄是影响嫁接苗的成活率、长势和壮苗指数等指标的关键因素。目前，蔬菜嫁接苗的种类越来越多，嫁接方法也多样，不同嫁接苗种类和不同嫁接方法对砧木和接穗的苗龄要求各不相同[11]。一般传统经验认为瓜类嫁接苗的接穗苗龄以子叶展平到真叶长出为宜，接穗太小不易操作，过大则容易失水萎蔫，且胚轴木质化程度高，愈合能力差。张红梅等[12-13]通过嫁接愈合部的组织细胞学和酶学活性研究发现，西瓜的接穗苗龄5～10 d 嫁接愈合快，成活率高，苗龄超过13 d 嫁接愈合慢且维管束连通变少，导致嫁接成活率下降。从嫁接苗的生理状态来看，西瓜接穗从完全转绿到第1 片真叶初露进行双断根顶插接，嫁接苗的整体长势最好[14]。笔者也发现，薄皮甜瓜羊角酥接穗的苗龄为真叶露真时，嫁接苗的形态指标、根系发育、光合参数和生长指标在3 个接穗苗龄（真叶露真、1 叶1 心、2 叶1 心）中表现最好。虽然接穗2 叶1 心时嫁接的嫁接苗根系活力好，但在嫁接管理过程中，由于蒸发量大，叶片易发黄萎蔫甚至发病，种苗质量差，并不建议推广。但曾学君等[15]认为，甜瓜嫁接苗采用大苗嫁接即大接穗小砧木的好处较多，如大接穗茎秆相对粗壮，嫁接接触面增加可以提高成活率，避免产生高脚苗，降低管理成本等。这种差异可能与甜瓜种类繁多、品种之间种子大小及苗期长势差异较大有关。在砧木苗龄方面，一般认为适合嫁接的南瓜砧木生理苗龄为真叶微露到1 叶1 心，因为砧木太小时生长点不易去掉，太大时胚轴中空，嫁接不易成活。梁欢等[16]的研究表明，砧木第1 片真叶初露至第1 片真叶展平是最适宜采用西瓜顶插接法的苗龄，而第一片真叶元币大小时是最适宜机械化贴接的西瓜嫁接苗的砧木苗龄。张春雨等[9]也比较了砧穗苗龄对西瓜贴接式机械嫁接苗质量的影响，发现砧木第1 片真叶展平时为最佳嫁接时期。而笔者在本研究中发现，对于薄皮甜瓜嫁接苗来说，砧木真叶露真苗龄进行嫁接得到的嫁接苗形态指标、光合速率、蒸腾速率和生长速率最好，该砧木苗龄较西瓜断根贴接方式砧木苗龄要小一些，可能与砧木品种差异有关。笔者研究发现，断根贴接砧穗接触面积大，砧木真叶展平则苗龄过大，胚轴易中空，不适合断根贴接。吴金锋[17]在黄瓜贴接苗中也发现，苗龄较小的嫁接组合中木质素代谢比较活跃，维管组织形成速度快，数量多，保证了物质交流，这是嫁接苗愈合速度快的原因。

综合嫁接苗的质量和育苗时间来看，适合薄皮甜瓜羊角酥断根贴接法的最优苗龄组合为接穗真叶露真和砧木真叶露真苗龄。