不同类型砧木嫁接对西瓜果实品质的影响

摘 要： 采用南瓜和葫芦两种不同的砧木材料，分别与西瓜品种嫁接，对比嫁接和不嫁接处理，研究了不同类型砧木嫁接对西瓜果实品质的影响。结果表明，不同砧木嫁接对西瓜产量、植株生长发育和果实品质均有显著影响，南瓜砧木嫁接能够显著提高西瓜的产量和果实品质，增加果实中番茄红素和可溶性糖含量，同时改善植株的根系发育和矿质营养吸收。该研究可为西瓜高效栽培提供理论依据和技术指导。

关键词：砧木；嫁接；西瓜；果实品质；产量；高效栽培

中图分类号：S651 文献标识码：A 文章编号：2095-1795（2024）09-0050-05

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2024.09.009

0 引言

西瓜作为全球范围内广泛种植、深受消费者喜爱的水果，在农业生产中占据重要位置。根据世界粮农组织（FAO）的数据，2019 年我国西瓜的种植面积达到147.16 万hm2，占全球西瓜种植总面积的47.71%；2022 年我国西瓜种植面积153.94 万hm2， 同比增长1.4%。然而，随着种植密度的增加和连作障碍的出现，西瓜枯萎病等病害日益严重，影响果实产量和品质。传统的防病方法如轮作和药剂防治虽有一定效果，但在实际操作中面临种种限制和挑战，如土地资源有限和环境保护的要求。

针对以上问题，嫁接技术作为一种新兴的解决策略，显示出巨大的应用前景。嫁接不仅能有效控制土传病害，还能改善植株的逆境耐受性，如低温和高温应激。然而，不同砧木对西瓜果实品质的影响尚不明确，这限制了嫁接技术的广泛应用。以往研究主要集中在嫁接对西瓜生长速度和抗病能力的影响，而关于砧木类型对果实品质如糖度、色泽、质地等方面的系统研究相对较少。

本研究探讨了不同砧木嫁接对西瓜果实大小、糖度、果皮厚度及果实总体食用质量的影响，优化嫁接技术，以期为西瓜生产提供科学依据，解决当前西瓜生产中面临的枯萎病问题，从而提高西瓜果实的整体品质和市场竞争力，推动嫁接技术在现代农业生产中的应用。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试西瓜接穗品种为华欣2 号，由北京市农林科学院蔬菜研究中心、北京京研益农科技发展中心、北京京域威尔农业科技有限公司选育，在保持华欣2 号高品质基础上，抗病、丰产和耐贮运性明显提高。

砧木材料选择，南瓜品种为超丰F1、葫芦品种为绿壮士。超丰F1 由中国农业科学院郑州果树研究所与黑龙江省大庆市庆农西瓜研究所合作选育；其能促进西瓜早熟，提高西瓜的产量，同时对西瓜品质没有不良影响。绿壮士是一种西瓜专用砧木葫芦新品种，由浙江省农作物品种认定委员会现场考察认定；与西瓜嫁接亲和性好，抗西瓜枯萎病、葫芦枯萎病、白粉病，耐低温弱光、耐湿，下胚轴粗壮，不易徒长，嫁接果实口感与自根苗相仿，增产明显，适合作为西瓜嫁接砧木品种[1]。

1.2 材料培养

实验室内配备了温度和湿度控制系统，确保了适宜的生长环境。在全天候人工光照条件下，光量子通量维持在200～ 400 μmol/（ m2·s） ， 每天提供12～16 h 的光照，模拟自然的昼夜节律。实验室内日间温度控制25～30 °C，夜间温度保持20～25 °C，相对湿度维持60%～80%，以模拟自然生长条件下的日夜节律和环境变化。此外，实验室还配备了自动化灌溉系统，保证了植物生长所需的水分供应。

1.3 嫁接方法

使用西瓜接穗品种华欣2 号、南瓜品种超丰F1 和葫芦品种绿壮士，可以构建以下嫁接组合。

（1）南瓜嫁接组合（华欣2 号+超丰F1）。此组合利用了超丰F1 南瓜的优良根部性状，如良好的抗病性和高产量，来增强华欣2 号西瓜的整体表现。超丰F1 还有助于提高西瓜的早熟性和产量，对西瓜品质没有不良影响。

（2）葫芦嫁接组合（华欣2 号+绿壮士）。绿壮士葫芦作为砧木可能会提供强健的根系和较好的病害抵抗力，从而增强华欣2 号西瓜的生长活力和稳定性。这种组合适用于病害多发或土壤条件较差的区域[2]。

（3）对照组为华欣2 号西瓜自根苗。

为确保砧木叶片充分展开，在接穗子叶刚刚展开时，采取割接法进行嫁接。嫁接完成后，西瓜嫁接苗立即被安置于小型温室中。为保持湿度并避免阳光直射，紧密覆盖塑料薄膜。2～3 d 后，温室内的湿度达到饱和状态，暂停通风；3～4 d 后，开始逐渐让西瓜嫁接苗适应外界环境；4 d 后， 逐渐移除遮阳物；6 d 后，在清晨和傍晚空气湿度较高时，从温室两侧开始通风，逐渐增加通风量；第10 天，完全移除覆盖的塑料薄膜。在此期间，严格监控温室内的温度，白天保持20～ 25 °C、夜间18～ 20°C， 最低不得低于15 °C。同时，空气相对湿度也保持在90% 以上，直至西瓜嫁接苗完全成活。当苗木长到3 叶1 心时，将其定植在温室内[3]。为了确保试验的准确性，采用了随机区组设计，重复3 次，每次重复20 株。每个小区的面积20 m2，株距0.5 m、行距1.5 m。

1.4 测定项目和方法

在授粉后20 d，测定植株的高度、茎粗等形态指标。然后在嫁接部位上4 cm 处剪断，收集伤流液24 h，测定伤流液中的硝态氮、游离氨基酸、可溶性蛋白质、磷和钾的含量。收集砧木根系，用蒸馏水冲洗干净，测定相关的根系参数。

分别在授粉后的15、25、30、45、60 和90 d，每个处理采集3 个授粉日期相同的果实，测定果实的单果质量、果实横纵径、果皮厚度、果肉硬度、口感、质地和可溶性固形物含量。然后取果实中心的果肉，用液氮迅速冻结样品，存放在−80 °C 的环境中。分别测定果实中的果糖、葡萄糖、蔗糖和番茄红素等含量[4]。

1.4.1 根系指标测定

根长度和分枝数量的测量采用挖掘法小心挖掘植物，确保根系完整，并用水轻轻清洗以去除泥土。使用扫描仪扫描清洁的根系，并应用如WinRHIZO 等根系分析软件来测定根的总长度和分枝数量。

根体积和质量的测量通过水位排除法来估算，即测量根系浸入量筒中导致的水位上升量。将根系在恒定温度下烘干至恒质量，使用精密天平测量其干质量。

观察并测量根尖分裂区的长度，根尖的生长活跃通常指示较高的根系活力。测定根系组织中如脱氢酶等酶的活性，这些活性通常与根系的代谢活性和健康状况密切相关。使用四氯化碘或偶氮蓝黑B 等特定染料对根系进行染色，活跃的根细胞会显示特定的颜色变化。通过测量根系在一定时间内的二氧化碳排放量来评估其呼吸率，这反映了根系的代谢活性和活力。测量根系对水分和营养元素（如磷、钾）的吸收能力，通常使用同位素标记或特定染色剂进行[5]。

1.4.2 矿质元素含量测定

将样品进行烘干处理，然后研磨成粉末。为了确保样品均匀分散，使用60 目筛子过筛。称取0.2 g 的样品，放入洁净的硝化管中；向硝化管中加入10 mL的98% 浓硝酸，并让样品浸泡24 h，这是为了使样品与酸充分反应，以便后续的硝化过程。在马弗炉上进行硝化过程，通过加热使硝酸与样品充分反应，此过程中加入适量的过氧化氢（H2O2），直至硝煮液变为清澈。硝煮液清澈后，将其定容至50 mL 备用，目的是为了确保后续测定过程中使用的溶液浓度一致。

S 元素含量测定采用离子色谱法。Cl 元素含量测定采用银离子比色法。通过火焰原子吸收分光光度法测定样品中的其他元素，如Na、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu 和Zn 等元素含量。

1.4.3 番茄红素含量测定

取约5 g 西瓜果肉，切成小块，放入研钵中，加入10 mL 乙醇，用玻璃棒捣碎，使之充分溶解。将溶液过滤，收集滤液，用乙醇补足至25 mL，称为待测溶液。

取5 mL 待测溶液，加入5 mL 0.1% 的氢氧化钠溶液，混匀，放置10 min，观察颜色变化。用分光光度计测定溶液的吸光度，波长503 nm。

制备标准曲线，取不同浓度的番茄红素标准溶液（0.2、0.4、0.6、0.8 和1.0 μg/mL）。

重复上述步骤，得到各自的吸光度值，以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，作出标准曲线。根据待测溶液的吸光度，在标准曲线上找到对应的浓度值，即为西瓜果肉中番茄红素含量[6-7]。

1.4.4 糖含量测定

蔗糖、果糖和葡萄糖含量采用高效液相色谱法进行。原理是利用不同的糖类在色谱柱上的滞留时间和峰面积与其浓度的关系，通过外标法或内标法进行定量分析。

（1）将样品粉末称取约0.5 g，放入50 mL 锥形瓶中，加入25 mL 水，用玻璃棒搅拌均匀，然后加入5 mL 稀硫酸，盖上塞子，放入水浴中加热至沸腾，保持沸腾30 min，使样品中的多糖水解为单糖。

（2）将水浴中的锥形瓶取出，冷却至室温，用水定容至50 mL，摇匀，过0.45 μm 微孔滤膜，取滤液作为待测溶液[8]。

（3）按照色谱仪的操作说明书，设置好色谱条件，如流动相、流速、柱温和检测器波长等。然后分别称取一定量的蔗糖、果糖和葡萄糖标准品，用水配制成不同浓度的标准溶液，按顺序进样，测定各标准溶液的色谱图，并绘制标准曲线。

（4）将待测溶液进样，测定其色谱图，并根据标准曲线计算出样品中蔗糖、果糖和葡萄糖的含量。

1.5 数据统计与分析

所有数据使用SPSS 软件进行处理，通过 Tukey’sHSD 方法对数据进行 Plt;0.05 水平的多重比较显著性（图表中不同的符号表示差异达到显著的水平），利用Excel 软件进行图形绘制。

2 结果与分析

2.1 不同砧木嫁接对西瓜产量的影响

由图1 可知，使用葫芦砧木和南瓜砧木嫁接的西瓜，在坐果率和产量方面均没有明显的差异。

砧木作为植物嫁接的关键因素之一，其作用是提供养分和水分，帮助嫁接苗更好地生长。然而，在西瓜嫁接中，不同砧木之间的差异似乎并不明显。这可能是因为西瓜作为一种相对较为简单的作物，其生长和产量主要受到环境、土壤、气候等外部因素的影响，而非砧木本身。

2.2 不同砧木嫁接对植株生长发育的影响

2.2.1 不同砧木根系参数分析

由表1 可知，南瓜嫁接组合的根鲜质量显著高于其他所有组合，表明嫁接到超丰F1 南瓜砧木上的西瓜根系质量最高。葫芦嫁接组合的根鲜质量次之，表明嫁接到绿壮士葫芦砧木也能显著提高根鲜质量，但不如南瓜嫁接组合。对照组的根鲜质量最低，这意味着嫁接处理提高了根系的生物量。

类似于根鲜质量的结果，嫁接组的根体积普遍高于对照组，其中南瓜嫁接组合显示出最大的根体积（90.45 cm3），表明嫁接提高了根系的整体大小和空间占据，这可能有助于植物更好地吸收水分和养分[9]。

在根长方面， 南瓜嫁接组合同样领先， 根长85.25 cm，远远高于其他处理。长根可能表明更好的探索土壤和利用资源的能力，这在获得较低土层的水分和养分时较为有利。

南瓜嫁接组合在根吸收面积上表现最好，表明其在营养吸收方面的效率更高，这可能与根系结构和分布有关[10]。

嫁接对西瓜根系生长有显著的积极影响，尤其是南瓜嫁接组合在多个参数上表现突出，表明南瓜砧木极可能提供了更好的生长条件。对照组在所有指标上表现最差，表明嫁接可以显著改善西瓜的根系生长。

2.2.2 不同砧木根系接穗分析

由表2 可知，南瓜嫁接组合在植株高度、茎粗、砧木厚度、叶长、叶宽及叶绿素测定值（spad 值）均表现出最高的数值，这表明南瓜砧木对接穗生长有积极的促进作用。相比之下，葫芦嫁接组合在这些指标上的表现介于南瓜嫁接组合和对照组之间，而对照组在所有指标上表现最差。这表明嫁接对提高接穗生长性状和生理状态具有明显的影响[11-12]。

2.2.3 砧木嫁接对植株矿质营养的影响

由表3 可知，随着时间的推移，所有处理的矿质元素含量均呈现增加趋势，这与植株生长发育和矿质元素积累有关。在每个采样时间点，南瓜嫁接组合的矿质元素含量普遍高于对照组和葫芦嫁接组合，特别是在氮、钾和钙的含量上，这表明南瓜嫁接组合有利于这些营养元素的吸收和运输。种植后90 d 时，砧木嫁接处理对铁和锰的积累影响更为显著，这与嫁接后根系对微量元素吸收能力的增强有关[13]。

2.3 不同砧木嫁接对西瓜果实品质的影响

2.3.1 不同砧木中番茄红素分析

番茄红素是一种具有抗氧化性质的类胡萝卜素，对人体健康有益。由表4 可知，不同砧木嫁接组合对西瓜内果肉中番茄红素含量有显著影响（Plt;0.05）。在所有处理组中，南瓜嫁接组合的内果肉番茄红素含量最高，而对照组的内果肉番茄红素含量最低。此外，对照组与嫁接组合在西瓜外果肉中番茄红素含量上存在显著差异（Plt;0.05），并且对照组西瓜的含量低于嫁接组合西瓜[14]。

2.3.2 不同砧木可溶性糖含量分析

由表5 可知，南瓜嫁接组合西瓜在果糖、葡萄糖、蔗糖及总可溶性糖含量上均显示出最高的数值，表示南瓜砧木有利于提高西瓜果实中可溶性糖的含量。与此相比，葫芦嫁接组合的表现西瓜果实在所有糖类含量上都介于南瓜嫁接组合和对照组之间。这些数据表示了嫁接可能对提升西瓜的甜度和整体品质有积极影响[15-16]。

3 结论与讨论

本研究探讨了不同类型砧木嫁接对西瓜果实品质的影响，主要关注了可溶性糖、维生素C 和番茄红素含量等品质参数。结果表明，嫁接技术对改善西瓜的果实品质具有积极的作用。尤其是采用超丰F1 南瓜作为砧木的嫁接组合，在多数品质参数上均优于自根苗和绿壮士葫芦作砧木的处理。

南瓜嫁接组合的西瓜在可溶性固形物含量上有显著提高，这与南瓜砧木促进营养物质积累和转运的能力有关。同时，南瓜嫁接组合的果实在可溶性糖含量上也表现出了最佳的结果，这直接影响果实的甜度和消费者的口感体验。在维生素C 和番茄红素的含量上，虽然3 种处理之间的差异不完全显著，但南瓜嫁接组合的趋势仍然表现出对这些重要营养成分的潜在增益效果。

嫁接技术在提高坐果率和小区产量方面也显示出潜力。数据显示，葫芦嫁接组合的西瓜具有最高的坐果率和小区产量，而南瓜嫁接组合的表现略低，但仍高于对照组。为此，在选择砧木进行嫁接时，不仅要考虑对病害的抵抗力和适应性，还应考虑到对果实品质和产量的影响。

砧木嫁接作为一种改善西瓜果实品质和增加产量的有效策略，其在生产实践中的应用应当根据具体的品种特性、砧木类型和栽培条件进行详细的考量。未来研究应进一步探究不同砧木嫁接组合对西瓜其他品质参数的影响，如口感、色泽和保质期等，以及这些影响如何在不同的生长环境中表现。此外，还需关注嫁接技术在经济成本和可持续生产方面的综合评估，确保其在提高农业产值的同时，也能满足消费者对高品质农产品的需求。

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