蔬菜嫁接技術(shù)研究進(jìn)展及應(yīng)用

盧昱宇　馮偉民　陳罡等

摘要：種苗質(zhì)量對當(dāng)前設(shè)施蔬菜的生產(chǎn)效果起著決定性作用，蔬菜嫁接育苗是解決連作障礙、提高抗性、增產(chǎn)增收的重要技術(shù)手段。對嫁接育苗在蔬菜作物產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性等多個方面的影響及嫁接技術(shù)的發(fā)展前景進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：嫁接；蔬菜栽培；生理抗性；嫁接自動化

中圖分類號：S339.4+5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號：1002-1302（2014）07-0167-02

收稿日期：2014-04-04

基金項(xiàng)目：江蘇省科技支撐計劃（編號：BE2012454）。

作者簡介：盧昱宇（1983—），男，江蘇徐州人，助理研究員，主要從事露地蔬菜無公害栽培技術(shù)研究。E-mail：luyuyu86@163.com。嫁接就是使接穗和砧木結(jié)合生長，使兩者切口處輸導(dǎo)組織的相鄰細(xì)胞分化形成同型組織，從而使輸導(dǎo)組織相連而形成新個體的一種技術(shù)。嫁接技術(shù)是蔬菜生產(chǎn)中克服連作障礙、提高植株抗逆性、獲得高產(chǎn)的一種有效途徑，在作物繁殖及改良中具有重要作用。筆者綜述了有關(guān)蔬菜嫁接的研究與應(yīng)用進(jìn)展，以期為蔬菜嫁接的理論研究及生產(chǎn)應(yīng)用提供參考。

1蔬菜嫁接發(fā)展概況

嫁接能夠有效提高茄果類和瓜類蔬菜產(chǎn)量、抗逆性及對土傳病害的抗性，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中。亞洲國家較早開始應(yīng)用蔬菜嫁接技術(shù)，目前嫁接技術(shù)已經(jīng)推廣到了歐洲、美洲、非洲等地區(qū)，并成功應(yīng)用于蔬菜生產(chǎn)中，除了日本、韓國嫁接蔬菜栽培面積較大之外，意大利、西班牙、法國、美國、加拿大等國的蔬菜嫁接發(fā)展也較為迅速[1]?，F(xiàn)代的蔬菜嫁接研究最早出現(xiàn)在日本和朝鮮，主要是利用葫蘆砧木解決西瓜保護(hù)地生產(chǎn)的連作障礙。在20世紀(jì)30年代，蔬菜嫁接逐漸擴(kuò)展到網(wǎng)紋甜瓜、茄子、黃瓜、番茄等果菜類，但嫁接栽培的推廣和普及在20世紀(jì)50年代以后。日本果菜類的嫁接栽培面積在90年代已達(dá)到蔬菜總面積的60%，占設(shè)施蔬菜栽培面積的90%以上[2]。在我國設(shè)施蔬菜栽培發(fā)達(dá)的部分地區(qū)，西瓜、黃瓜嫁接苗比率已達(dá)70%以上[3]。蔬菜嫁接技術(shù)已作為無公害、增產(chǎn)、節(jié)能的有效蔬菜栽培手段進(jìn)行推廣應(yīng)用。

2蔬菜嫁接的優(yōu)勢

2.1預(yù)防土傳病害，提高土地利用率

由于蔬菜基地的不斷重茬，連作障礙問題日益突出，使蔬菜的土傳病害越來越嚴(yán)重。瓜類的枯萎病、茄子的黃萎病、番茄青枯病等有逐年加重的趨勢，嚴(yán)重影響了蔬菜生產(chǎn)的發(fā)展。嫁接苗利用砧木品種的根部抗病能力，可以避免病害從根部對作物直接侵染，減少發(fā)病機(jī)會[4]。嫁接技術(shù)使同塊土地種植同類作物的年份相對延長，提高了土地的利用率。

2.2提高蔬菜作物產(chǎn)量，影響品質(zhì)

選擇適宜的砧木是嫁接的基礎(chǔ)，良好的蔬菜砧木應(yīng)與接穗有較高的嫁接親和力及良好的共生親和力，選擇適宜的砧木品種和接穗，通過嫁接可以顯著提高蔬菜抗病能力和產(chǎn)量。日光溫室再生嫁接茄子可比當(dāng)年生嫁接茄子結(jié)果期約早 40 d，產(chǎn)量明顯提高[5]。以印度南瓜A12和中國南瓜品種世紀(jì)星作為砧木，以高糖薄皮甜瓜品種甜帥為接穗進(jìn)行嫁接，嫁接苗比對照增產(chǎn)30%～40%，增產(chǎn)效果極為顯著，且對果實(shí)品質(zhì)沒有影響[6]。

嫁接茄子可影響果實(shí)品質(zhì)，嫁接茄子果實(shí)中的蛋白質(zhì)、維生素C及含水量均高于對照，特別是維生素C含量較高，僅可溶性糖的含量略低于對照[7]。以番茄為砧木嫁接西安綠茄，嫁接茄子的維生素C含量比對照增加10%～60%，蛋白質(zhì)含量和可溶性糖含量與對照基本持平或略有下降，口感與對照沒有太大差異[8]。嫁接黃瓜的維生素C含量明顯低于自根苗黃瓜，可溶性蛋白和可溶性糖含量比對照提高了 10%～20%，但口感和風(fēng)味品質(zhì)比自根苗黃瓜稍差[9-10]；嫁接黃瓜的氨基酸含量降低，其中谷氨酸含量下降是嫁接黃瓜風(fēng)味品質(zhì)下降的主要原因之一[11]。嫁接也能夠提高番茄果實(shí)中的有機(jī)酸含量，但對維生素C含量和還原糖含量影響不大[12]。

2.3提高蔬菜抗逆性

2.3.1提高蔬菜的抗病性由于受到連作栽培模式的影響，設(shè)施蔬菜黃萎病、枯萎病、根結(jié)線蟲病等各種土傳病害發(fā)生嚴(yán)重，極大地影響了蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)，通過利用抗病砧木嫁接可增強(qiáng)蔬菜作物對土傳病害的抗性。以托魯巴姆為砧木嫁接蘇崎茄，能降低黃萎病發(fā)生率，使其抗病率達(dá)80%，抗病率比綜合防治提高30%，增產(chǎn)30%以上，顯著提高了茄子的產(chǎn)量和品質(zhì)[13]。用不同番茄品種的砧木嫁接番茄，嫁接苗在定植后葉霉病病情指數(shù)比自根苗低10%左右[14]。溫室內(nèi)采用黑籽南瓜嫁接伽師厚皮甜瓜防治甜瓜枯萎病，防治效果比田間高95%[15]。以野生葫蘆科植物為砧木嫁接西瓜，嫁接苗西瓜枯萎病發(fā)病率在40%以下，而自根苗西瓜發(fā)病嚴(yán)重，發(fā)病率和病情指數(shù)高達(dá)90%左右[16]。自根苗感染根結(jié)線蟲病高達(dá)70%，其中重度感染的約40%，而以絲瓜苗作砧木嫁接的苦瓜苗感染率只有約20%，且感染程度輕微，可見嫁接苗對根結(jié)線蟲病的抗性明顯高于自根苗[17]；以黑籽南瓜作砧木嫁接黃瓜對根結(jié)線蟲病的抗性結(jié)果與嫁接苦瓜苗一致[18]。

2.3.2提高蔬菜的抗寒性大量研究表明，適宜的砧木嫁接可以提高蔬菜的抗寒性。如黃瓜嫁接苗低溫（5 ℃）處理4 d，葉片與根系電解質(zhì)泄漏率均低于50%，幼苗在常溫下能恢復(fù)，自根苗則相反，結(jié)果表明黃瓜嫁接苗根系和葉片的致死溫度顯著低于自根苗[19]。在西瓜嫁接苗的耐冷性及活性氧清除系統(tǒng)的差異研究中，西瓜嫁接苗經(jīng)低溫脅迫后，葉片葉綠素含量呈下降趨勢，嫁接苗葉綠素降幅顯著高于實(shí)生苗；嫁接苗過氧化物酶（POD）活性下降25%～50%，低于實(shí)生苗，表明西瓜嫁接苗的耐寒性能明顯高于實(shí)生苗[20]。

2.3.3提高蔬菜的耐熱性茄子砧木品種嫁接番茄苗對夏季高溫具有較強(qiáng)的抵御能力，高溫下北農(nóng)茄砧嫁接番茄的葉片游離脯氨酸、蛋白質(zhì)含量均高于番茄自根苗，且過氧化物酶（POD）、抗壞血酸過氧化物酶（APX）活性較高，表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗熱能力[12]。西瓜不同品種嫁接苗在高溫脅迫下的超氧化物歧化酶（SOD）、POD、過氧化氫酶（CAT）活性均比自根苗保護(hù)酶的活性要高，表明嫁接能提高西瓜幼苗的耐熱性[21]。

2.3.4改善蔬菜的耐鹽性嫁接蔬菜的耐鹽力與砧木和接穗都有一定的關(guān)系，蔬菜作物通過嫁接提高了滲透調(diào)節(jié)能力、降低了脂膜透性、增強(qiáng)了保護(hù)酶活性，從而降低了鹽離子的毒害。在NaCl脅迫下，茄子嫁接苗株高抑制率和莖粗抑制率均低于自根苗，脯氨酸含量和可溶性糖含量則明顯高于自根苗，可能由于嫁接苗合成更多的保護(hù)物質(zhì)和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，降低膜脂過氧化作用和質(zhì)膜透性，提高了耐鹽性[22-23]。用耐鹽品種嫁接番茄，在非鹽脅迫和鹽脅迫條件下，嫁接苗葉片中SOD、POD、APX活性均顯著高于自根苗，丙二醛（MDA）含量比自根苗低，說明嫁接苗比自根苗具有較穩(wěn)定的活性氧清除酶系統(tǒng)，耐鹽性強(qiáng)[24]。采用耐鹽砧木嫁接西瓜，嫁接苗在高鹽脅迫下能夠維持較高的POD活性和SOD活性，NaCl處理后植株體內(nèi)游離脯氨酸含量明顯增加[25-26]。

3蔬菜嫁接技術(shù)的發(fā)展前景

3.1嫁接方法發(fā)展應(yīng)用

蔬菜嫁接有多種方法，包括頂插接、舌靠接、劈接、貼接、斷根接及日本引進(jìn)的芯長接、二段接、針式嫁接等。但生產(chǎn)中常采用的主要有3種，即插接、靠接和劈接。不同作物在生產(chǎn)中常用的嫁接方法不盡相同，如黃瓜和番茄常用插接法；西瓜在嫁接中常用插接和劈接法；茄子和苦瓜常采用劈接法。

3.2砧木品種選育

優(yōu)質(zhì)的砧木是蔬菜嫁接提高對土傳病蟲害和非生物脅迫的核心。目前，國內(nèi)已經(jīng)有少數(shù)單位選育了一些砧木且已在市場上推廣，但總體看來，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的砧木品種不多。隨著設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，蔬菜栽培面積逐漸擴(kuò)大，對于嫁接技術(shù)的應(yīng)用越來越重視，因此應(yīng)加強(qiáng)對土傳病蟲害和非生物脅迫逆境的砧木品種的選育。

3.3砧木品種的選擇

在蔬菜生產(chǎn)中，嫁接育苗采用的砧木常采用特定的野生品種和其他作物，如茄子常用托魯巴姆等野生茄子作砧木，以提高植株的綜合抗病能力；黃瓜使用黑籽南瓜嫁接，主要用于提高冬季耐寒能力，而使用白籽南瓜嫁接可提高夏季抗熱性能；西瓜常用葫蘆、南瓜作砧木進(jìn)行抗病連作；甜瓜常用瓠瓜、葫蘆、南瓜等砧木提高抗枯萎病等病害和抗逆能力；番茄常用野生番茄和野生茄子等特定品種嫁接以提高抗根結(jié)線蟲、青枯病、黃萎病、枯萎病和晚疫病；辣椒砧木多為辣椒野生種，野生茄子托魯巴姆等也可作為辣椒砧木使用；冬瓜采用早生葫蘆、日本南瓜作砧木，以降低枯萎病的發(fā)生；苦瓜常用黑籽南瓜和絲瓜作砧木，以抵抗枯萎病的發(fā)生。

3.4嫁接育苗生產(chǎn)應(yīng)用現(xiàn)狀

在設(shè)施蔬菜面積不斷擴(kuò)大的情況下，許多基地的蔬菜種植作物較多，常采用輪作方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，以減少連作帶來的土壤障礙。嫁接育苗因技術(shù)要求高，操作麻煩而不常應(yīng)用。嫁接育苗主要在蔬菜生產(chǎn)年代長、輪作面積有限、具有特色作物的主產(chǎn)區(qū)發(fā)展較快，如山東濰坊、江蘇東臺、南京橫溪、泰興新街等地。隨著新發(fā)展的蔬菜基地種植年代的加長、土傳病害的加重、技術(shù)水平的提高，我國的蔬菜嫁接生產(chǎn)必定會得到快速發(fā)展。

3.5嫁接育苗機(jī)械研發(fā)

蔬菜嫁接自動化及嫁接機(jī)器人技術(shù)在農(nóng)業(yè)生上應(yīng)用前景廣闊，目前我國嫁接苗的生產(chǎn)還是典型的勞動密集型產(chǎn)業(yè)，隨著勞動力價格的不斷上漲，嫁接苗生產(chǎn)成本的比重會逐漸上升，因此需要開發(fā)和完善嫁接育苗機(jī)械的配套裝備。中國農(nóng)業(yè)大學(xué)張鐵中教授率先在國內(nèi)開展蔬菜嫁接機(jī)的研究，于1998年成功研究制出了2JSZ-600型蔬菜自動嫁接機(jī)，該機(jī)在嫁接作業(yè)時砧木可直接帶土團(tuán)進(jìn)行嫁接，生產(chǎn)率為 600株/h，嫁接成功率高達(dá)95%。辜松等在瓜類蔬菜插接式嫁接機(jī)上采用電磁力作為主要驅(qū)動力，進(jìn)行了嫁接機(jī)作業(yè)性能等試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：電磁力嫁接機(jī)的嫁接作業(yè)生產(chǎn)率比凸輪桿件機(jī)械傳動方式提高近43%[27]。蔬菜嫁接機(jī)器人的研究能有效解決人工嫁接存在的作業(yè)效率低、成活率低、質(zhì)量難以保證等問題。姜凱等通過對蔬菜嫁接機(jī)器人的研制和應(yīng)用，表明該機(jī)平均嫁接速度為884株/h，嫁接成功率為957%，成活率為96.8%[28]。

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