露地小型西瓜產(chǎn)量品質(zhì)砧木效應(yīng)的綜合評價

王 磊 常培培 張自坤 李騰飛 譚月強(qiáng) 賀洪軍,?

(1 德州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院,山東 德州 253015; 2德州學(xué)院,山東 德州 253000)

西瓜(Citrullus laratus)是我國重要的園藝作物。據(jù)統(tǒng)計,我國西瓜栽培面積已超過200 萬hm2,產(chǎn)量占世界西瓜總產(chǎn)量的60%以上,是世界上西瓜生產(chǎn)規(guī)模最大的國家[1]。 西瓜栽培過程中土傳病蟲害現(xiàn)象普遍發(fā)生,已成為制約我國西瓜高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的主要因素[2]。 研究表明,選擇抗性砧木進(jìn)行嫁接栽培,除了能夠有效提高西瓜對土傳病害的抗性,同時還能增強(qiáng)植株對非生物脅迫的抗性,進(jìn)而提高西瓜產(chǎn)量[3-5]。選擇適宜砧木是西瓜嫁接栽培的關(guān)鍵。 因此,開展西瓜砧木篩選、評價利用等研究,對指導(dǎo)西瓜嫁接生產(chǎn),促進(jìn)西瓜產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義[6]。

目前,西瓜生產(chǎn)上采用的砧木類型主要包括南瓜型和葫蘆型[7]。 前人研究表明,南瓜砧能促進(jìn)大果型西瓜植株生長,提高西瓜產(chǎn)量[8],但會降低西瓜中心和邊際的可溶性固形物含量[9];葫蘆砧的增產(chǎn)效果不如南瓜砧,但可以提高西瓜中心和邊際的可溶性固形物含量[10]。 也有研究發(fā)現(xiàn)選用適宜的南瓜砧木也可提高西瓜果實(shí)中可溶性固形物含量[11-12]。 張保東等[13]研究表明,葫蘆砧可顯著提高西瓜單瓜重。 西瓜中可溶性固形物、可溶性糖和可滴定酸含量會因砧木不同而變化[14]。 此外,研究發(fā)現(xiàn)南瓜砧Shintoza 可顯著降低設(shè)施西瓜可溶性糖含量[15],而對露地西瓜可溶性糖含量無顯著性影響[16]。 上述研究表明,南瓜砧和葫蘆砧嫁接效果與西瓜栽培環(huán)境和果型密切相關(guān)。 目前,關(guān)于砧木對西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)影響的研究較多,研究對象多為大中果型西瓜,鮮見小果型西瓜嫁接報道,也主要集中于設(shè)施栽培條件下,且研究結(jié)果多是產(chǎn)量和構(gòu)成品質(zhì)相關(guān)指標(biāo)的單一比較[17-18],而對嫁接效果的綜合評價尚未見報道。 本研究以小型西瓜為試驗對象,系統(tǒng)研究露地條件下2 種主要類型砧木對小型西瓜幼苗質(zhì)量、植株長勢、產(chǎn)量構(gòu)成和果實(shí)品質(zhì)的影響,并對其進(jìn)行綜合評價,以期為篩選適宜露地小型西瓜嫁接栽培的砧木品種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試驗設(shè)計

試驗于2016年3月-7月在德州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院科技創(chuàng)新示范園(37°45′N,116°30′E)進(jìn)行。 試驗區(qū)土壤為砂質(zhì)壤土,中等地力,0～30 cm 土層土壤含有機(jī)質(zhì)1.44 g·kg-1、全氮0.77 g·kg-1、速效磷57.23 mg·kg-1,速效鉀181.67 mg·kg-1、土壤pH 值8.12。

供試小型西瓜接穗品種為京穎-6,其植株長勢強(qiáng),果實(shí)橢圓形,果肉紅色,口感好,糖度高,適合周年生產(chǎn),由京研益農(nóng)(北京)種業(yè)科技有限公司提供。

供試西瓜砧木14 個,其中南瓜砧7 個,葫蘆砧7個(表1)。 2016年3月7日砧木播種,3月11日接穗播種,3月13日砧木一葉一心,接穗子葉正好展開時采用插接法進(jìn)行嫁接。 2016年4月22日進(jìn)行田間定植,覆蓋黑色地膜,行距為150 cm,株距為40 cm。 以每個供試砧木的嫁接苗為處理,以接穗自根苗為對照(CK,記作J)。

隨機(jī)區(qū)組排列,每小區(qū)面積13.5 m2,重復(fù)3 次。小型西瓜植株均采用雙蔓整枝,主蔓第2 雌花座瓜,側(cè)蔓座瓜后摘心,采用人工授粉,每株授粉2 ～3 個瓜,掛牌標(biāo)記授粉日期。 每667 m2施入腐熟有機(jī)肥2 500 kg、餅肥150 kg 和氮磷鉀復(fù)合肥20 kg 作為基肥,在西瓜膨瓜期追施水溶性復(fù)合肥,每667 m2每次追施10 kg,追施2 次,其他田間管理按常規(guī)方法進(jìn)行。 2016年6月20日,田間植株拉秧。

1.2 測定項目及方法

1.2.1 嫁接成活率 于嫁接后第10 天統(tǒng)計嫁接成活植株,按照公式計算嫁接成活率:

1.2.2 幼苗質(zhì)量 在西瓜定植前2 d,各處理中隨機(jī)選取5 株幼苗進(jìn)行株高、砧粗、穗粗、地上部和根系干質(zhì)量的測定,計算各處理各項指標(biāo)的平均值,重復(fù)3次。 參照文獻(xiàn)[6]和[19]的方法,對幼苗質(zhì)量評分(本試驗設(shè)定西瓜幼苗株高、砧粗、穗粗、地上部干質(zhì)量和根系干質(zhì)量的權(quán)重系數(shù)均為0.2)。 具體計算方法為:將幼苗各指標(biāo)最大值均設(shè)定為100 分,各處理各項幼苗生長指標(biāo)測定值與其該項指標(biāo)最大值比值的百分?jǐn)?shù),即為該處理該項指標(biāo)的實(shí)際得分;計算各處理各項幼苗生長指標(biāo)得分與其權(quán)重系數(shù)乘積之和,即為該處理幼苗質(zhì)量的綜合得分。

1.2.3 植株長勢及產(chǎn)量構(gòu)成 于2016年6月10日,各處理在區(qū)組中隨機(jī)選取5 株,測定靠近生長點(diǎn)的第3 片葉片的SPAD 值,同時測定植株主蔓長度、主蔓粗(植株主蔓基部3～5 節(jié)處的直徑大小)、莖葉鮮質(zhì)量和根系鮮質(zhì)量,以5 株平均值為該區(qū)組各處理的實(shí)測值。果實(shí)成熟后按小區(qū)采摘,各小區(qū)所有植株的單株產(chǎn)量總和計為該小區(qū)產(chǎn)量,并按照小區(qū)面積計算出每667 m2產(chǎn)量,同時統(tǒng)計各小區(qū)的植株株數(shù)、總瓜數(shù)和裂瓜數(shù),按照公式計算各處理的單瓜重、坐果指數(shù)和裂瓜率:

1.2.4 果實(shí)性狀及品質(zhì)指標(biāo)測定 各嫁接處理選取5 個果實(shí)(同一授粉日期),測定果實(shí)縱經(jīng)(cm)、橫徑(cm),按照公式計算果形指數(shù):

然后橫切果實(shí),測量果皮的厚度。 同時采用GY-4 果實(shí)硬度計(浙江托普儀器有限公司)測定果實(shí)硬度,測定部位為西瓜果實(shí)最大橫徑處;采用LB20T 型手持式測糖儀(廣東省銘睿電子科技有限公司)測定果實(shí)中心可溶性固形物和邊際可溶性固形物含量,并按照公式計算中邊差:

果實(shí)勻漿后,可溶性糖含量采用蒽酮比色法[20]測定;可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250 染色法[20]測定;維生素C(Vc)含量采用2,6-二氯酚靛酚鈉滴定法[20]測定。 果實(shí)綜合品質(zhì)評分采用相對比較法[19]。 參照文獻(xiàn)[21]的方法,設(shè)定可溶性蛋白含量權(quán)重為0.1,Vc 含量和邊際可溶性固形物權(quán)重均為0.2,可溶性糖含量和中心可溶性固形物含量權(quán)重均為0.3,中邊差權(quán)重為-0.1。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 17.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析;Duncan 新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同類型砧木對露地小型西瓜幼苗質(zhì)量的影響

由表2 可知,砧木不同,其幼苗嫁接成活率有所不同,但所有砧木嫁接成活率均高于90%,其中南瓜砧興盛(J/XS)、鐵砧爾帝(J/HT)、正大哥倆好(J/ZD)和葫蘆砧京欣砧1 號(J/JX-1)、強(qiáng)砧(J/QG)的嫁接成活率均高于95%。 同一類型砧木間嫁接西瓜幼苗質(zhì)量存在差異,其中葫蘆砧嫁接幼苗的株高、砧粗、穗粗、地上部干質(zhì)量和根系干質(zhì)量的變異系數(shù)均高于南瓜砧。 供試葫蘆砧中,除J/JX-G 外,葫蘆砧的幼苗質(zhì)量均優(yōu)于CK,其中以J/QG 和J/JX-1 幼苗質(zhì)量表現(xiàn)較好,綜合得分分別為92.4 和90.8。 南瓜砧中以J/HT和J/XS 表現(xiàn)較好,幼苗質(zhì)量綜合得分分別為98.6 和96.6,且南瓜砧幼苗質(zhì)量綜合得分均高于CK。 結(jié)果表明,供試南瓜砧的幼苗質(zhì)量表現(xiàn)穩(wěn)定,且總體優(yōu)于葫蘆砧。

表2 不同砧木對小型西瓜嫁接幼苗質(zhì)量的影響Table 2 Effect of different rootstock on seedling quality in grafted mini-watermelon

2.2 不同砧木對小型西瓜植株長勢的影響

由表3 可知,2 種砧木對露地小型西瓜主蔓長度、主蔓粗、莖葉鮮質(zhì)量、根系鮮質(zhì)量和葉片SPAD 值等生長指標(biāo)的影響顯著,且葫蘆砧各指標(biāo)變異系數(shù)均顯著高于南瓜砧,其中葫蘆砧莖葉鮮質(zhì)量的變異系數(shù)達(dá)20.8%。 南瓜砧中以J/XS 和J/HT 綜合表現(xiàn)最佳,與CK 相比,其主蔓長度分別高75.5%和42.4%,主蔓粗分別高29.6%和32.7%,莖葉鮮質(zhì)量分別高76.8%和79.1%,根系鮮質(zhì)量分別高92.4%和94.6%,葉片SPAD 值分別高14.5%和12.4%;葫蘆砧中以J/JX-1和J/QG 綜合表現(xiàn)最佳,其主蔓長度和莖葉鮮質(zhì)量分別較CK 高43.4%、58.5%和37.7%、65.0%。

表3 不同砧木對小型西瓜植株生長勢的影響Table 3 Effect of different rootstock on plant growth vigor in mini-watermelon

2.3 不同砧木對露地小型西瓜產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表4 可知,采用砧木不同,小型西瓜植株單瓜重和坐果指數(shù)顯著不同,導(dǎo)致各嫁接組合的小區(qū)產(chǎn)量和單位產(chǎn)量也顯著不同。 除J/JX-Y 坐果指數(shù)與CK 差異不顯著外,其他砧木嫁接組合的坐果指數(shù)均顯著高于CK,其中以J/HT 和J/XS 坐果指數(shù)最高,分別為2.2 和2.0,較CK 高46.7%和33.3%。 南瓜砧嫁接組合單瓜重均顯著高于CK;葫蘆砧中僅J/JX-1 和J/QG顯著高于CK。 南瓜砧嫁接植株單位產(chǎn)量均顯著高于CK,以J/XS 和J/HT 單位產(chǎn)量最高,增產(chǎn)率分別為65.4%和68.0%; 葫蘆砧中單位產(chǎn)量變異系數(shù)(19.7%)較大,其中J/QG 增產(chǎn)率為49.4%,J/JX-W單位產(chǎn)量較CK 低12.3%。 結(jié)果表明,采用南瓜砧進(jìn)行嫁接,可顯著提高小型西瓜單瓜重和坐果指數(shù),進(jìn)而顯著提高小型西瓜產(chǎn)量。

2.4 不同砧木對小型西瓜果實(shí)性狀的影響

由表5 可知,嫁接小型西瓜的果實(shí)橫徑、縱經(jīng)因砧木不同而發(fā)生顯著變化,但不同砧木嫁接后小型西瓜果形指數(shù)的差異不顯著。 砧木能夠顯著影響小型西瓜果皮厚度和果實(shí)硬度,南瓜砧嫁接后的果實(shí)硬度均顯著高于CK,且除J/JZ 外,其他南瓜砧嫁接組合的果皮厚也均顯著增加。 結(jié)果表明,采用南瓜砧木嫁接容易促進(jìn)西瓜果皮增厚,果實(shí)硬度增加。 嫁接葫蘆砧的小型西瓜果皮厚度和果實(shí)硬度因砧木不同表現(xiàn)出顯著差異,其中J/QG 的果皮厚度和果實(shí)硬度分別為7.3 mm和16.3 kg·cm-2,而J/CF-F 果皮厚度和果實(shí)硬度僅為4.4 mm 和12.3 kg·cm-2,且果皮厚度和果實(shí)硬度降低后,裂瓜率明顯增加,J/CF-F 裂瓜率為6.3%。

表4 不同砧木對小型西瓜產(chǎn)量的影響Table 4 Effect of different rootstock on yield of mini-watermelon

表5 不同砧木對小型西瓜果實(shí)性狀的影響Table 5 Effect of different rootstock on fruit characteristics of mini-watermelon

表5(續(xù))

2.5 不同砧木對露地小型西瓜果實(shí)營養(yǎng)品質(zhì)的影響

由表6 可知,砧木顯著影響嫁接小型西瓜果實(shí)可溶性糖、Vc、可溶性蛋白、中心可溶性固形物、邊際可溶性固形物含量和中邊差。 由變異系數(shù)可知,南瓜砧和葫蘆砧均對果實(shí)中邊差和Vc 含量的影響較大,中邊差變異系數(shù)分別為29.8%和20.1%,Vc 變異系數(shù)分別為24.1%和19.1%,對可溶性糖、可溶性蛋白和邊際可溶性固形物含量影響次之,對中心可溶性固形物含量影響最小,變異系數(shù)分別為4.4%和5.9%。

同一類型砧木之間嫁接果實(shí)各品質(zhì)指標(biāo)變化與CK 相比并不一致,其中J/ZD 果實(shí)Vc 含量較CK 高38.7%,而J/JZ 則較CK 低31.9%;J/JX-1 可溶性糖含量較CK 高25.6%,J/CF-K 較CK 低14.4%。 嫁接西瓜營養(yǎng)品質(zhì)綜合評分結(jié)果表明,南瓜砧中,僅JX-2和JX-4 綜合得分高于CK;葫蘆砧中,J/JX-1 和J/QG綜合得分均高于南瓜砧組合和CK。

表6 不同砧木對小型西瓜果實(shí)營養(yǎng)品質(zhì)的影響Table 6 Effect of different rootstock on fruit quality of mini-watermelon

3 討論

嫁接使嫁接苗根系發(fā)生改變,導(dǎo)致植株一系列生理生化過程也隨之改變,這種砧木效應(yīng)會對嫁接幼苗質(zhì)量、嫁接植株長勢、產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)產(chǎn)生影響[22]。本研究中,除葫蘆砧京欣砧冠外,其余砧木組合幼苗質(zhì)量均顯著高于自根苗,表明嫁接可顯著提高小型西瓜幼苗質(zhì)量。 砧木效應(yīng)在嫁接苗期與植株生長后期的表現(xiàn)不一,其中葫蘆砧超豐抗生王和京欣砧王嫁接幼苗質(zhì)量均優(yōu)于自根苗,但后期產(chǎn)量和綜合品質(zhì)均低于自根苗。 這與韓志平等[23]研究結(jié)果相似,這可能是由于露地西瓜生長前期溫度較低而后期溫度較高,環(huán)境條件發(fā)生改變,加之苗期以營養(yǎng)生長為主,而生長期營養(yǎng)生長與生殖生長相互調(diào)節(jié),進(jìn)而導(dǎo)致砧木效應(yīng)發(fā)生改變。 研究發(fā)現(xiàn)不同類型砧木能夠顯著影響西瓜生長勢,其中南瓜型砧木的嫁接西瓜長勢較強(qiáng),產(chǎn)量較高[24],這可能與南瓜型砧木的根系活力、根系體積、根系總吸收面積和活躍吸收面積均顯著高于葫蘆砧有關(guān),但2 種類型砧木均未提高接穗葉片葉綠素含量[25]。 齊紅巖等[26]研究發(fā)現(xiàn)甜瓜嫁接南瓜砧后,葉片葉綠素含量和凈光合速率無顯著變化,但嫁接植株葉片數(shù)和葉面積顯著增大,總光合能力增加。 李躍建等[27]研究表明,黃瓜嫁接南瓜砧后,嫁接苗葉片中會新產(chǎn)生促進(jìn)葉綠素合成的輔酶和提高光能利用率的捕光葉綠素a/b 結(jié)合蛋白,導(dǎo)致其葉片光合能力顯著增加。 此外,研究表明,南瓜砧也可顯著提高西瓜葉片的CO2同化速率和氮、鉀、鎂含量以及水分利用率,從而提高單瓜重和植株產(chǎn)量[28]。 本研究發(fā)現(xiàn)南瓜砧嫁接小型西瓜植株長勢及產(chǎn)量均顯著高于自根苗,其中興盛、鐵砧爾帝表現(xiàn)較好,其增產(chǎn)率分別為65.4%和68.0%;葫蘆砧因基因型不同而表現(xiàn)不同,產(chǎn)量變異系數(shù)為19.7%,其中強(qiáng)根增產(chǎn)率為49.4%,但京欣砧王單位產(chǎn)量顯著低于自根苗。 表明與南瓜型砧木相比,不同葫蘆型砧木的嫁接植株光合能力及植株礦質(zhì)元素和水分吸收合成能力差異較大[29-30]。 本研究還發(fā)現(xiàn)砧木能夠顯著影響小型西瓜單瓜重和座瓜指數(shù),從而導(dǎo)致產(chǎn)量改變。 這與Salam 等[11]的研究[13]結(jié)果一致,但與其他果型西瓜研究結(jié)果不一致,這可能與小型西瓜單瓜重小、單蔓結(jié)瓜能力強(qiáng)和留瓜方式不同有關(guān)[1]。

前人研究表明,砧木可顯著影響小型西瓜果實(shí)橫徑、縱經(jīng),但對果形指數(shù)影響不顯著[31]。 這與本研究結(jié)果一致。 本研究中,南瓜砧提高了露地小型西瓜果皮厚度,降低了西瓜的裂瓜率,同時果實(shí)硬度也顯著提高,但葫蘆砧因品種不同而表現(xiàn)不一。 研究表明,鈣、鉀含量[32-33]可顯著影響果皮厚度和果實(shí)硬度發(fā)生變化,不同砧木嫁接果實(shí)內(nèi)元素含量的差異可能是造成果實(shí)厚度及果實(shí)硬度不同的原因。 楊冬艷等[34]研究表明,設(shè)施小型西瓜嫁接到南瓜型或葫蘆型砧木后,其果實(shí)中心可溶性固形物和邊際可溶性固形物含量與自根苗均無顯著差異,但對果實(shí)Vc 含量影響顯著,這與Colla 等[35]的研究結(jié)果一致。 孫興祥等[36]研究發(fā)現(xiàn)葫蘆砧能夠顯著提高西瓜中心和邊際可溶性固形物含量,但南瓜砧會顯著降低西瓜中心和邊際可溶性固形物含量,這可能與南瓜砧根系產(chǎn)生較多的細(xì)胞分裂素[16],以及氮、磷和鈣等元素吸收減少[37],使得果實(shí)品質(zhì)降低有關(guān)。 本研究中,由南瓜型和葫蘆型砧木的嫁接果實(shí)營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)變異系數(shù)可知,南瓜砧和葫蘆砧均對小型西瓜中邊差和Vc 含量的影響較大,對可溶性糖、可溶性蛋白和邊際可溶性固形物含量的影響次之,對中心可溶性固形物含量的影響較小。 同時同一類型砧木間嫁接果實(shí)單一品質(zhì)指標(biāo)變化與自根苗相比并不一致,因此,采用單一指標(biāo)反映果實(shí)品質(zhì)的砧木效應(yīng)具有片面性[38]。 嫁接西瓜營養(yǎng)品質(zhì)綜合評分結(jié)果可知,僅京欣砧2 號和京欣砧4 號2 個南瓜砧的嫁接果實(shí)品質(zhì)優(yōu)于自根苗;而京欣砧1 號、強(qiáng)根、京欣砧冠和京欣砧優(yōu)4 個葫蘆砧嫁接果實(shí)品質(zhì)均優(yōu)于自根苗,其中京欣砧1 號和強(qiáng)根嫁接果實(shí)品質(zhì)也優(yōu)于南瓜砧。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明,2 種類型砧木均對露地小型西瓜幼苗質(zhì)量、植株長勢、產(chǎn)量、果實(shí)性狀和果實(shí)品質(zhì)影響顯著。 南瓜型砧木均能夠顯著提高小型西瓜產(chǎn)量,但僅京欣砧2 號和京欣砧4 號嫁接果實(shí)品質(zhì)優(yōu)于自根苗;葫蘆砧表現(xiàn)不一,其中強(qiáng)砧和京欣砧1 號表現(xiàn)較好,嫁接后小型西瓜產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)均顯著提高。