西瓜嫁接技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的研究進展

李涵等

孫小武

男，湖南農(nóng)業(yè)大學園藝園林學院蔬菜學教授、博士生導師，享受國務(wù)院特殊津貼專家，農(nóng)業(yè)部蔬菜專家指導組成員，國家西甜瓜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系崗位科學家，全國瓜類品種鑒定委員會主任，中國園藝學會副理事長，中國園藝學會南瓜研究分會會長，湖南省新世紀121人才工程第一層次人選，全國先進工作者，全國優(yōu)秀科技工作者。主要從事瓜類研究，主持或參與選育、引進瓜類新品種60多個，其中7個通過全國農(nóng)作物品種審定委員會審定，7個西甜瓜品種通過國家西甜瓜品種鑒定委員會鑒定，37個通過省級品種審定。先后承擔國家、省、市瓜類研究課題30余項，獲科技成果獎12項，其中獲國家農(nóng)牧漁業(yè)部豐收計劃二等獎，湖南省科技進步二等獎3項、三等獎4項，在無籽西瓜、小果型西瓜的研究與產(chǎn)業(yè)開發(fā)方面的成果達到國內(nèi)領(lǐng)先水平，多項技術(shù)創(chuàng)新和科技成果填補了國內(nèi)小果型無籽西瓜研究的空白。

摘 要：對我國西瓜嫁接育苗與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀進行了綜述，介紹了西瓜嫁接的作用、嫁接方法、西瓜嫁接存在的問題，并對西瓜嫁接的發(fā)展提出了建議。

關(guān)鍵詞：西瓜；嫁接；研究進展

中圖分類號：S651 文獻標識碼：A 文章編號：1001-3547（2014）10-0001-04

西瓜（Citrullus lanatus）屬葫蘆科（Cucurbitaceae）西瓜屬（Citrullus），一年生蔓性草本植物，原產(chǎn)非洲熱帶地區(qū)，在我國栽培歷史悠久，其果瓤脆嫩，味甜多汁，清爽解渴，是盛夏佳果，在園藝生產(chǎn)中占有重要地位，具有較高的食用價值和經(jīng)濟價值。西瓜全球年產(chǎn)量約為9 000萬t，為全球第五大水果消費品，同時也是中國重要的經(jīng)濟水果之一。

由于西瓜栽培具有較高的經(jīng)濟效益，近年來栽培面積不斷擴大，設(shè)施重茬栽培面積日益增加，連作障礙日趨嚴重，西瓜枯萎病等發(fā)生日趨嚴重，南方地區(qū)低溫寡照多雨的冬春季蔓枯病和炭疽病則成為重要病害，以上情況都嚴重的影響著我國西瓜生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。防治枯萎病等土傳病害最有效的農(nóng)業(yè)措施是輪作，但栽培面積的擴大和設(shè)施的大量應(yīng)用導致輪作在生產(chǎn)中難以實現(xiàn)；藥劑防治效果不理想，且不利于環(huán)境保護；選育抗病品種是解決問題的根本辦法，但由于抗病資源的匱乏，使得培育抗病品種周期漫長，進展緩慢。加強抗病育種工作，進一步開展種質(zhì)資源的篩選和利用，輔以新的栽培技術(shù)和模式是解決這一問題的有效途徑。

我國嫁接技術(shù)已有2 000多a的歷史，瓜類嫁接技術(shù)始于20世紀20年代的日本，當時已經(jīng)有利用嫁接技術(shù)防治病害的研究，但未能推廣應(yīng)用。于賢昌等[1]于20世紀70年代首次將嫁接技術(shù)引入西瓜溫室生產(chǎn)中，有效地解決了西瓜連作重茬問題，20世紀80年代末已大面積應(yīng)用。此后，相關(guān)的科研人員對嫁接技術(shù)的原理、應(yīng)用和推廣做了大量工作，在解決西瓜重茬栽培病害等方面發(fā)揮了重要作用。

1 西瓜嫁接的作用

1.1 提高植株抗病性

嫁接的主要目的是增強西瓜對土傳性病害的抵御能力。嫁接后西瓜的抗病性與砧木種類有一定相關(guān)性，利用抗性砧木進行嫁接可以提高西瓜對多種土傳病害的抗性，砧木不同，嫁接后西瓜抗病性也存在明顯差異。枯萎病是西瓜嫁接針對的主要病害之一，世界各國的西瓜栽培歷史都證明其可對西瓜生產(chǎn)造成毀滅性打擊，該病由尖孢鐮刀菌西瓜?；蚚Fusarium oxysporum f. sp. niveurn （E. F. Smith） Synder & Hansen]侵染所致，在西瓜整個生育期均會發(fā)生，病菌主要以菌絲、厚垣孢子或菌核等在未充分腐熟的有機肥或土壤中越冬，成為第二年主要侵染源，種子也是病原菌攜帶和傳播的載體。

早期防治枯萎病主要采用選擇抗病品種、輪作換茬、嫁接栽培、藥劑防治等多種方法[2]。馮春梅等[3]在對砧木嫁接抵抗西瓜枯萎病的研究中發(fā)現(xiàn)，在日本強勢葫蘆、超豐F1、世紀星西瓜本砧、溫州圓蒲、本地圓蒲、好伙伴野生西瓜和勇士野生西瓜砧木中，以日本強勢葫蘆的嫁接苗綜合性狀表現(xiàn)最佳。陳潤興等[4]發(fā)現(xiàn)在采用超豐F1、京欣砧1號、野生西瓜作砧木進行嫁接后，野生西瓜砧木嫁接苗發(fā)病率遠低于其他兩個類型。上述研究結(jié)果表明，嫁接可以明顯提高西瓜對枯萎病等病害的抵抗能力，可基本解決目前生產(chǎn)中由于西瓜連作而導致枯萎病嚴重的問題。

1.2 克服連作障礙

連作障礙是一種綜合癥，后茬植株在正常的栽培條件下也會出現(xiàn)長勢變?nèi)?、產(chǎn)量降低和品質(zhì)下降等現(xiàn)象，在蔬菜、果樹、糧食作物、花卉中均存在，嚴重制約了設(shè)施栽培的可持續(xù)發(fā)展。連作除了導致病蟲害的嚴重發(fā)生外，還從根系自毒作用和破壞土壤元素平衡兩個方面影響植物的正常生長，進而導致植物缺素，影響產(chǎn)量和品質(zhì)[5]。連作使得西瓜病害增加、生長勢減弱、產(chǎn)量降低、品質(zhì)下降，其根系分泌物產(chǎn)生的自毒作用是導致以上問題的重要原因，加之溫室西瓜生長期間長期得不到雨水沖刷淋溶，土壤鹽漬化加重，嚴重影響溫室西瓜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[6]。嫁接在提高其抗病性的同時也改變了對土壤元素的吸收能力，生長勢增強，耐鹽能力增強，可部分緩解西瓜設(shè)施生產(chǎn)因連作重茬而造成的為害。

1.3 提高植株對溫度逆境的抵抗能力

早熟栽培中，早春的低溫、寡日照會影響瓜蔓的伸長、結(jié)實和果實發(fā)育。栽培生產(chǎn)和不同研究的試驗結(jié)果均表明，西瓜嫁接可以提高對低溫的適應(yīng)性。劉慧英等[7]以黑籽南瓜、杭州長瓤、南韓葫蘆、超豐F1、勇士砧木等為砧木材料，對低溫脅迫下西瓜嫁接苗的生理變化與耐冷性進行了研究，發(fā)現(xiàn)西瓜嫁接苗的耐寒性均有不同程度的提高。嫁接苗耐寒性的獲得與其對應(yīng)砧木的耐寒性有直接的關(guān)系，這一表現(xiàn)有著其內(nèi)在的生理基礎(chǔ)[8，9]。在嫁接對植物耐熱性影響的研究中也發(fā)現(xiàn)類似的情況[10]。

1.4 嫁接可增加產(chǎn)量

嫁接技術(shù)主要是利用砧木強大的根系來改進植株的各種特性，西瓜嫁接苗的根系比自根苗發(fā)達，根系的吸收能力和合成能力也強于自根苗，從而使西瓜嫁接苗地上部分長勢旺盛，葉面積增大，增加光合產(chǎn)物積累，進而使生長加快，最終獲得高產(chǎn)。韓志平等[11]在砧木對嫁接西瓜生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響研究中發(fā)現(xiàn)，砧木對接穗株高、莖粗的生長均有促進作用。在對更多的砧木接穗組合進行的類似研究也證明了這一結(jié)論，俞更才等[12]在對5種砧木和7種接穗共35種組合的研究中發(fā)現(xiàn)，嫁接組合的產(chǎn)量均得到了提高，平均增產(chǎn)達30.1%，常高正等[13]也有類似發(fā)現(xiàn)。

嫁接可提高植物光合作用強度，這是嫁接提高產(chǎn)量的重要原因，樊勇等[14]研究表明，黃瓜自根苗光合速率低于嫁接苗，嫁接苗的光飽和點、CO2補償點、光飽和光合速率、葉綠素含量均顯著高于自根苗；鄭陽霞等[15]在嫁接茄子的研究中也發(fā)現(xiàn)不同砧木嫁接對茄子光合特性影響效果不同。

1.5 提高果實品質(zhì)

品質(zhì)是當前育種工作的重要目標，有些情況下高品質(zhì)甚至比高產(chǎn)和抗病更重要，品質(zhì)不高的園藝產(chǎn)品即使有較高的產(chǎn)量，也不會獲得好的經(jīng)濟效益，在此情況下研究嫁接對西瓜品質(zhì)的影響就尤為重要。抗病性是以往選育工作中首要考慮的問題，對嫁接后果實品質(zhì)變化的研究較少，栽培實踐中常發(fā)現(xiàn)嫁接后抗病性雖有提高，但風味受到影響，出現(xiàn)果實中心糖和邊糖含量下降、果皮增厚等現(xiàn)象，當然采用不同砧木嫁接對西瓜品質(zhì)影響不一[16，17]。除對可溶性固形物含量的影響外，相關(guān)研究也發(fā)現(xiàn)嫁接使西瓜果實增大的同時導致果皮顏色和光澤度降低、果肉組織和色澤異常、可溶性固性物含量下降[8]。

1.6 節(jié)約肥料

與嫁接增產(chǎn)的原因類似，砧木強大的根系可大幅度提高嫁接苗的物質(zhì)合成能力和吸收能力，嫁接西瓜的砧木根系分布較自根苗更為廣闊，能夠利用較大空間中的養(yǎng)分，吸收肥料和水分的能力遠高于自根苗，因而使得嫁接苗地上部生長旺盛，葉面積增大，光合產(chǎn)物增多，生長速度加快，并最終會提高其產(chǎn)量，這表現(xiàn)在實際的栽培過程中就是與自根苗同等生長量情況下，采用嫁接苗可減少施肥量[18]。

2 嫁接方法的研究

嫁接方法在一定程度上影響著嫁接苗的成活率、嫁接后苗木生長情況，進而對產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生影響。目前瓜類嫁接主要有劈接法、插接法、靠接法，插接又分為斷根插接和普通插接兩種[19]?，F(xiàn)在工廠化大批量集約育苗主要用頂插接方式，且不同地區(qū)采用的頂插接技術(shù)亦有差異，像湖北、海南等地區(qū)主要是在西瓜苗嫁接前將其下胚軸切一刀，形成一個長切面，嫁接后無需嫁接夾；浙江地區(qū)把西瓜苗下胚軸切兩刀，使其切面形成楔形，嫁接后要用嫁接夾固定。一般嫁接工人每日嫁接西瓜苗1 500株左右，操作嫻熟的可達3 000株甚至更多。

近幾年，武漢、山東等地主要采取斷根嫁接技術(shù)，其方法與頂插法基本相同，除了將嫁接接穗切成削面外，還要將砧木在子葉下面5～7 cm處切斷，等嫁接完了重新栽植到裝有基質(zhì)的穴盤里。經(jīng)歷數(shù)年的應(yīng)用，我們發(fā)現(xiàn)采用斷根嫁接方式的好處主要有以下幾個方面：第一，嫁接苗須根根系生長旺盛，增加了吸收水分、養(yǎng)分的能力，促使其定植到大田后生長速度相對較快；第二，提升了嫁接速率，使育苗程序得以分解，尤其適合大批量集約育苗；第三，能有效排除因嫁接砧木徒長而引起的嫁接苗徒長問題，無需采用生長調(diào)節(jié)劑便可使嫁接幼苗生長整齊，達到壯苗標準，提升嫁接苗商品性；第四，斷根嫁接苗在早春定植到大田后緩苗較快，耐受低溫能力強；第五，用于斷根嫁接的砧木可以雙粒播種，能有效提高單位面積生產(chǎn)效率，集約育苗空間。就

10 000 m2育苗溫室來說，如果用插接法僅可生產(chǎn)94萬株嫁接苗，但用斷根嫁接便能生產(chǎn)136萬株。

長沙等地工廠化育苗主要采用漂浮嫁接育苗技術(shù)，采用78孔聚乙烯泡沫育苗盤為載體，裝入混配基質(zhì)，將種有砧木的育苗盤放入營養(yǎng)液水浮苗床進行培育，后進行嫁接。該技術(shù)是集成無土栽培和嫁接技術(shù)的質(zhì)優(yōu)組合，有嫁接成苗速度快、成苗率高且幼苗生長整齊，移栽后緩苗快或不緩苗、耐低溫和增強抗病性等優(yōu)點，是一項實用性強、可操作性強的農(nóng)業(yè)新技術(shù)。

3 西瓜嫁接產(chǎn)業(yè)目前存在的問題

3.1 嫁接砧木選育工作的滯后性

我國西瓜嫁接砧木的種子市場較為混雜，僅有少數(shù)幾家單位選育出了一批砧木品種，但真正經(jīng)過審定或認定的品種甚少。加上近年來因砧木選配不合理引起的嫁接親和性或共生親和性的降低而導致嫁接苗質(zhì)量下降、西瓜品質(zhì)降低，給嫁接育苗產(chǎn)業(yè)帶來巨大損失。充分說明我國嫁接砧木選育工作的滯后性以及砧木育種的廣闊前景。

3.2 嫁接設(shè)備開發(fā)較為薄弱，嫁接用工多

日本和韓國的嫁接育苗設(shè)備開發(fā)比我國早，現(xiàn)已研發(fā)出播種機、基質(zhì)裝盤機、自動噴淋裝置等，人工依賴程度大大降低，勞動生產(chǎn)率大幅度提高，其開發(fā)的密閉式種苗生產(chǎn)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于嫁接苗生產(chǎn)。我國這方面起步較晚，育苗、基質(zhì)裝盤、灑水、嫁接以及嫁接后的環(huán)境調(diào)控，大多仍以人工操作為主。近年來，隨著勞動力與工資矛盾的日益突出，集約化工廠育苗遇到很大挑戰(zhàn)，經(jīng)營成本急速上升。同時這種人工經(jīng)驗式的管理模式，使得不同育苗工廠的經(jīng)營管理有很大不同，甚至同一育苗工廠內(nèi)技術(shù)員的管理也不相同，最終導致嫁接苗質(zhì)量得不到保障。

3.3 嫁接苗集約化生產(chǎn)的病蟲害防治技術(shù)亟待加強

嫁接苗集約化生產(chǎn)雖是今后育苗的一個發(fā)展趨勢，但是這種方式卻也大大增加了病蟲害擴散的風險性。如近年來有的育苗場由于不重視種子的病害檢測，使得黃瓜綠斑駁花葉病毒?。–GMMV）、西甜瓜細菌性果斑?。˙FB）在嫁接苗生產(chǎn)中得以擴散。在集約化生產(chǎn)條件下，若采用帶病菌的種子，在高溫、高濕環(huán)境下容易引起病蟲害的大發(fā)生。同時，育苗基質(zhì)、育苗穴盤、嫁接器械等也是可能導致病蟲害傳播的載體。因此，充分認識嫁接苗集約化生產(chǎn)中病蟲害的風險性，控制病蟲害發(fā)生的源頭，以確保嫁接育苗的安全生產(chǎn)是非常重要的。

4 推進我國西瓜嫁接育苗產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議

4.1 加強西瓜砧木專用品種選育工作

我國西瓜生產(chǎn)量大，種類眾多，但不同類型、季節(jié)、栽培方式對砧木需求不同。此外，枯萎病、炭疽病、根腐病等是影響西瓜產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一大障礙，土壤根結(jié)線蟲、次生鹽漬化也是設(shè)施栽培中困擾西瓜生產(chǎn)的突出問題。因此，耐根腐病、耐根結(jié)線蟲和耐鹽等砧木選育應(yīng)作為今后研究的重要方向，同時應(yīng)加強野生種質(zhì)資源的抗性篩選及本砧的選育工作。

4.2 開展健康種子生產(chǎn)和種子處理技術(shù)的研究