無(wú)籽西瓜免破殼育苗技術(shù)探究

張?jiān)獓?guó)，楊曉東，孫莎莎，魏家鵬，劉樹(shù)森

（1.濰坊市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，山東濰坊 261071；2.壽光市三木種苗有限公司，山東壽光 262700）

我國(guó)是世界上三倍體無(wú)籽西瓜栽培面積和產(chǎn)量均居第一的國(guó)家。三倍體無(wú)籽西瓜種子發(fā)芽普遍存在“三低一高”的問(wèn)題，即萌發(fā)率低、出苗率低、成苗率低[1]、“戴帽”率高。無(wú)籽西瓜種子種皮厚，種胚發(fā)育不良，必須嗑種才能正常發(fā)芽。普通二倍體西瓜種子發(fā)芽率在95%以上，而三倍體無(wú)籽西瓜種子發(fā)芽率一般在30%左右，經(jīng)過(guò)萌發(fā)處理后發(fā)芽率可達(dá)75%，出苗率僅60%左右[2]。經(jīng)過(guò)前期充分調(diào)研，無(wú)籽西瓜種子多采用破殼技術(shù)，除掉、割破或磕開(kāi)種皮可以提高種子的萌發(fā)率，但是這種操作很容易損害種胚，而且費(fèi)時(shí)、費(fèi)工[3-4]。為了解決無(wú)籽西瓜種子免破殼技術(shù)問(wèn)題，筆者所在育苗團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了2 年多的試驗(yàn)研究，對(duì)無(wú)籽西瓜種子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)觀察，對(duì)影響三倍體萌發(fā)的最重要原因進(jìn)行調(diào)查研究探討，對(duì)免破殼的簡(jiǎn)易可行技術(shù)進(jìn)行了研究，對(duì)相關(guān)影響因素進(jìn)行了探討。在此研究基礎(chǔ)上，總結(jié)出了無(wú)籽西瓜免破殼育苗技術(shù)，以期為無(wú)籽西瓜的機(jī)械化集約化育苗和免破殼生產(chǎn)技術(shù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 植物材料

西瓜品種奧覇無(wú)籽王雜交種，黑龍江全福種苗有限公司提供。

1.2 藥劑材料

種子引發(fā)劑：0.2%硝酸鉀、2.0% PVA（聚乙烯醇）、10.0% PEG（聚乙二醇）、0.01 mg/L TDZ（噻苯?。?、50 mg/L GSH（谷胱甘肽）、GA50 mg/L、多效唑5 mg/L、哈茨木霉100 mg/L；溶液噴灌：育苗肥（20-10-20）、0.2%KNO3、1/4 生根培養(yǎng)基、1.0% Ca（NO3）·24H2O。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 溶液引發(fā)基質(zhì)播種試驗(yàn)?；旌匣|(zhì)（草炭∶蛭石∶珍珠巖=3∶1∶1）正常播種水量，設(shè)計(jì)不同種子引發(fā)劑處理。西瓜種子干播免破殼。24 粒/處理，3 次重復(fù)。

1.3.2 不同回干時(shí)間試驗(yàn)?；旌匣|(zhì)（草炭∶蛭石∶珍珠巖=3∶1∶1）正常播種水量。種子常溫水50 mg/L 哈茨木霉有氧浸泡（溶液只濕透種子下擦手紙，種子上面不覆蓋任何東西，見(jiàn)干澆灌溶液）12 h，瀝干水分按照不同回干時(shí)間設(shè)計(jì)13 個(gè)處理。精準(zhǔn)控水，每天72 穴盤(pán)加水200 mL，每次澆水量各處理相同。西瓜種子干播免破殼。24 粒/處理，3 次重復(fù)。

1.3.3 無(wú)籽西瓜免破殼不同溶液噴灌試驗(yàn)?；旌匣|(zhì)（草炭∶蛭石∶珍珠巖=3∶1∶1）正常播種水量，設(shè)計(jì)7 個(gè)溶液噴灌處理。西瓜種子干播免破殼。18 粒/處理，3 次重復(fù)。

1.3.4 播種深度試驗(yàn)?；旌匣|(zhì)（草炭∶蛭石∶珍珠巖=3∶1∶1）正常播種水量，設(shè)計(jì) 4 個(gè)深度處理：深度 1、2、2.5、3 cm。西瓜種子干播免破殼。24 粒/處理，3 次重復(fù)。

1.3.5 播種方向試驗(yàn)?；旌匣|(zhì)（草炭∶蛭石∶珍珠巖=3∶1∶1）正常播種水量，設(shè)計(jì) 4 個(gè)處理：平放、朝上、朝下、垂直。西瓜種子干播免破殼。24 粒/處理，3 次重復(fù)。

1.3.6 種子大小試驗(yàn)。混合基質(zhì)（草炭∶蛭石∶珍珠巖=3∶1∶1）正常播種水量，設(shè)計(jì)2 個(gè)處理：大種子和小種子。西瓜種子干播免破殼。24 粒/處理，3 次重復(fù)。

1.3.7 水引發(fā)種子大小變化試驗(yàn)?；旌匣|(zhì)（草炭∶蛭石∶珍珠巖=3∶1∶1）正常播種水量，設(shè)計(jì)3 個(gè)處理：未引發(fā)、一次引發(fā)、二次引發(fā)。西瓜種子干播免破殼。24 粒/處理，3 次重復(fù)。

1.3.8 水引發(fā)種子重量變化試驗(yàn)?；旌匣|(zhì)（草炭∶蛭石∶珍珠巖=3∶1∶1）正常播種水量，設(shè)計(jì)4 個(gè)處理：未引發(fā)、一次引發(fā)、二次引發(fā)、三次引發(fā)。西瓜種子干播免破殼。24 粒 /處理，3 次重復(fù)。

1.3.9 溶液一次引發(fā)時(shí)間篩選試驗(yàn)?；旌匣|(zhì)（草炭∶蛭石∶珍珠巖=3∶1∶1）正常播種水量，設(shè)計(jì)4 個(gè)引發(fā)時(shí)間處理：2、6、12、24 h。西瓜種子干播免破殼。24 粒 /處理，3次重復(fù)。

1.3.10 多次引發(fā)試驗(yàn)。混合基質(zhì)（草炭∶蛭石∶珍珠巖=3∶1∶1）正常播種水量，設(shè)計(jì)3 個(gè)處理：一次引發(fā)12 h、二次引發(fā)6 h、三次引發(fā)6 h。西瓜種子干播免破殼。24 粒/處理，3 次重復(fù)。

1.4 項(xiàng)目測(cè)定

出土率（GR）=第9 天發(fā)芽出土種子數(shù)/ 供試種子數(shù)×100%

發(fā)芽勢(shì)（GE）=5 天內(nèi)發(fā)芽出土種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%

戴帽率=第9 天子葉戴帽出土種子數(shù)/第9 天發(fā)芽出土種子數(shù)×100%

1.5 數(shù)據(jù)處理

統(tǒng)計(jì)分析用DPS 統(tǒng)計(jì)軟件。

2 結(jié)果分析

2.1 種子引發(fā)技術(shù)初步研究

許多研究表明，引發(fā)處理可以顯著提高種子發(fā)芽速度和發(fā)芽整齊度，還能使種子克服逆境和自身結(jié)構(gòu)等原因引起的萌發(fā)障礙[7-8]。

有效精準(zhǔn)控制種子吸水，使其在吸脹過(guò)程中免遭傷害是引發(fā)的關(guān)鍵。

從表1 可以看出：出土率大于90%的有3 個(gè)：PVA（聚乙烯醇）2.0% 12 h，93.75%（發(fā)芽勢(shì)最高83.33%）；哈茨木霉 100 mg/L 12 h，91.67%；0.2%硝酸鉀 12 h，90.27%（發(fā)芽勢(shì)第二，79.17%）。

藥劑處理法哈茨木霉可以防治疫霉病、紋枯病、立枯病等多種植物病害，刺激作物產(chǎn)生生長(zhǎng)素、細(xì)胞分裂素等激素和活性物質(zhì)。

生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑TDZ（噻苯?。┘瓤梢宰鳛榉N子引發(fā)劑，又可以作為化控劑使用，濃度必須精準(zhǔn)，濃度過(guò)大很容易抑制生長(zhǎng)。

表1 溶液引發(fā)基質(zhì)播種試驗(yàn)

超聲波處理操作簡(jiǎn)便易行且造價(jià)低廉，種子浸種時(shí)間和超聲波處理時(shí)間有待于進(jìn)一步試驗(yàn)優(yōu)化。

2.2 無(wú)籽西瓜引發(fā)不同回干時(shí)間試驗(yàn)

奧覇無(wú)籽王雜交西瓜種，黑龍江全福種苗有限公司提供?；旌匣|(zhì)3∶1∶1 正常播種水量。種子常溫水50 mg/L哈茨木霉有氧浸泡（溶液只濕透種子下擦手紙，種子上面不覆蓋任何東西，見(jiàn)干澆灌溶液）12 h，瀝干水分按照不同回干時(shí)間設(shè)計(jì)13 個(gè)處理。精準(zhǔn)控水，每天72 穴盤(pán)加水200 mL，每次澆水量各處理相同。西瓜種子干播免破殼。24 粒 /處理，3 次重復(fù)（表 2）。

表2 不同回干時(shí)間試驗(yàn)

不同回干時(shí)間處理對(duì)無(wú)籽西瓜發(fā)芽勢(shì)和出土率影響很大?；馗? h 出土率最高，達(dá)91.67% ，發(fā)芽勢(shì)是79.17%。回干2 h 發(fā)芽勢(shì)最高，達(dá)83.33% ，出土率是89.58%。不回干出土率低于CK?；馗?0 d 出土率略高于CK，回干20 d 以上出土率低于CK?；馗蓵r(shí)間控制在10 d以內(nèi)，最好回干6 h 左右進(jìn)行播種。

2.3 無(wú)籽西瓜免破殼技術(shù)影響因素

2.3.1 不同覆蓋試驗(yàn)。黑膜、白膜、報(bào)紙和不覆蓋4 個(gè)處理中，黑膜覆蓋出土最早，發(fā)芽勢(shì)最高47.92%；白膜出土率最高83.33%。

2.3.2 無(wú)籽西瓜免破殼不同溶液噴灌試驗(yàn)。從表3 看出，超純水比自來(lái)水出土率高，不同溶液灌溉免破殼效果依次是0.2% KNO3自來(lái)水＞1/4 生根培養(yǎng)基自來(lái)水＞育苗肥（20-10-20）超純水＞超純水＞育苗肥（20-10-20）自來(lái)水＞1.0%Ca（NO3）2·4H2O 自來(lái)水。

2.3.3 無(wú)籽西瓜免破殼不同播種深度試驗(yàn)。從表4 看出，播種深度太深或太淺都不利于發(fā)芽出土，播種深度1.5 cm出土率最高，達(dá)80.56%，且戴帽率最低，只有13.89%。一般深度要求1.5～2.0 cm。

2.3.4 無(wú)籽西瓜免破殼不同播種方向試驗(yàn)。從表5 看出，種阜平放發(fā)芽勢(shì)和出土率以及戴帽率最高，分別達(dá)到58.33%、86.11%、58.33%。種阜朝上次之，發(fā)芽勢(shì)和出土率分別是50.00%、75.00%，戴帽率最低，只有19.44%。發(fā)芽勢(shì)從高到低依次是：種阜平放＞種阜朝上＞種阜垂直＞種阜朝下；出土率依次從高到低是：種阜平放＞種阜朝上＞種阜垂直＞種阜朝下；戴帽率從高到低依次是：種阜平放＞種阜垂直＞種阜朝下＞種阜朝上。

表3 不同溶液灌溉試驗(yàn)

表4 播種深度試驗(yàn)

2.3.5 無(wú)籽西瓜免破殼不同種子大小試驗(yàn)。從試驗(yàn)結(jié)果看，小種子發(fā)芽勢(shì)、出土率和戴帽率略高于大種子（表6）。

2.3.6 水引發(fā)種子大小變化。從表7 可見(jiàn)，種子水引發(fā)種子變大，長(zhǎng)、寬、厚度依次為：二次引發(fā)＞一次引發(fā)＞未引發(fā)（氫氧化鈉除外）。

表5 播種方向試驗(yàn)

表6 種子大小試驗(yàn)

表7 水引發(fā)種子大小

2.3.7 多次引發(fā)種子重量變化。一次引發(fā)后種子比未引發(fā)增重3.33%，二次引發(fā)減輕8.33%，三次引發(fā)減輕10.00%（表 8）。

2.3.8 溶液一次引發(fā)時(shí)間篩選試驗(yàn)。引發(fā)時(shí)間一般采用6～12 h，通常不能超過(guò)24 h（表9）。引發(fā)時(shí)間不能超過(guò)20 h，20 h 已經(jīng)有個(gè)別胚根露出種嘴。

2.3.9 多次引發(fā)試驗(yàn)探討。二次引發(fā)比一次引發(fā)發(fā)芽勢(shì)高，早出土。三次引發(fā)比二次引發(fā)早1 d 出土，出土率和脫帽率沒(méi)有提高（表10）。因此，免破殼播種僅考慮出土率可以采用一次引發(fā)，免破殼播種同時(shí)考慮出土率和脫帽率最好采用二次引發(fā)。

表8 多次引發(fā)種子重量變化情況 g

表9 溶液一次引發(fā)時(shí)間篩選試驗(yàn) %

表10 多次引發(fā)試驗(yàn)%

3 結(jié)論與討論

3.1 無(wú)籽西瓜“三低”主要原因與免破殼研究思路

查閱大量文獻(xiàn)，大都認(rèn)為三倍體無(wú)籽西瓜種子萌發(fā)障礙由多因素引起的。一是種胚發(fā)育不完全，胚質(zhì)量?jī)H占種子質(zhì)量的38.5%，種胚體積占種殼內(nèi)腔的60%～70%，同時(shí)還有相當(dāng)比例的畸形胚；二是種皮較厚，特別在是喙部[5]；三是種子脂肪含量較高，約為42.75%，油脂含量高的種子吸脹能力弱，在萌發(fā)過(guò)程中需要消耗更多的氧氣[6]。

初步研究結(jié)論如下：無(wú)籽西瓜裸胚澆透水發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)果：基質(zhì)澆透水裸胚發(fā)芽勢(shì)中胚66.67%＞小胚62.50%＞大胚58.33%；出土率大胚79.17%＞小胚75.00%＞中胚70.83%。小胚一般發(fā)育不完整，小胚出土率高于中胚，說(shuō)明種胚不是影響無(wú)籽西瓜發(fā)芽率低的主要原因。

經(jīng)過(guò)發(fā)芽觀察：奧覇無(wú)籽王（黑龍江全福種苗有限公司提供）雜交西瓜種胚與殼之間有膜，水量少1/6 時(shí)一般胚連，水量中等3/6 一般殼連，水量6/6 大多胚連。初步觀察，正常萌發(fā)種子一般來(lái)說(shuō)是殼連，說(shuō)明水量不能太多和太少。

發(fā)芽試驗(yàn)子葉帶膜率調(diào)查結(jié)果：僅調(diào)查未戴帽棵樹(shù)來(lái)計(jì)算帶膜數(shù)，因?yàn)榇髅笨脴?shù)很難計(jì)算是否帶膜。未戴帽出苗棵樹(shù)的子葉帶膜率13.66%，子葉帶膜絕大多數(shù)是不完整的。這項(xiàng)調(diào)查說(shuō)明無(wú)籽西瓜出苗時(shí)種胚外膜大多留在種殼內(nèi)。從這里可以得出結(jié)論：無(wú)籽西瓜種子出土?xí)r如何控制不帶膜出土是關(guān)鍵技術(shù)。

綜上調(diào)查研究結(jié)果，解決三倍體無(wú)籽西瓜種子發(fā)芽“三低”問(wèn)題必須確保種子與外界的正常氣體交換和種子內(nèi)外吸水速度平衡問(wèn)題，最重要的關(guān)鍵技術(shù)是控制種胚不帶膜或者不帶膜出土，其關(guān)鍵措施是精準(zhǔn)控水和種子處理技術(shù)。

3.2 無(wú)籽西瓜精準(zhǔn)控水免破殼育苗技術(shù)

無(wú)籽西瓜種子萌發(fā)與施水量有密切的關(guān)系。筆者團(tuán)隊(duì)觀察了很多萌發(fā)試驗(yàn)，初步統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)種胚外有膜，但是出土苗戴膜率很低，戴全膜更是少見(jiàn)，由此可以判斷種胚外膜一般在出土?xí)r把膜留在了種殼內(nèi)。從控制水量發(fā)芽試驗(yàn)也可以發(fā)現(xiàn)，種殼內(nèi)種皮極易吸水，持水力和保水力特別強(qiáng)，隨著內(nèi)種皮持續(xù)持水，種胚和種胚外膜一塊脫離內(nèi)種皮，種胚外膜緊緊包裹種胚，種胚外膜極易吸水，這樣就形成了2 層水膜：內(nèi)種皮水膜和種胚外膜水膜。兩個(gè)水膜阻隔了種胚與外界的正常氣體交換，影響了種胚正常發(fā)育，這是無(wú)籽西瓜種子萌發(fā)困難的最主要原因（澆透水處理出土率最低，只有12.50%）。

應(yīng)當(dāng)深入研究種胚成分組分、種胚發(fā)育條件和水分精準(zhǔn)控制技術(shù)原理。這是無(wú)籽西瓜免破殼機(jī)械化育苗的最簡(jiǎn)單、最經(jīng)濟(jì)的辦法。

最簡(jiǎn)單的控水辦法就是澆透水水量減半處理，發(fā)芽勢(shì)和出土率達(dá)到68.05%和81.94%。通過(guò)控水處理為無(wú)籽西瓜免破殼提供了一種可行的技術(shù)路徑。

3.3 無(wú)籽西瓜扎眼免破殼技術(shù)

無(wú)籽西瓜有很多破殼方法：牙破殼、剪刀種臍一側(cè)、剪刀種臍兩側(cè)、剪刀種腹一側(cè)、剪刀種臍一側(cè)種腹一側(cè)等。采用指甲鉗在胚根的對(duì)面端部將種皮剪開(kāi)一個(gè)約3 mm×1 mm 小口，這樣破殼不易傷害胚根，即使輕微傷害到子葉影響也不是很大。但是最簡(jiǎn)單的破殼方法就是用錐子扎眼破殼。種尖處易扎，特別是種尖一側(cè)一般有空隙，若熟練工可以不扎到子葉。扎眼破殼處理可以為無(wú)籽西瓜種子機(jī)械破殼提供方法參考和技術(shù)依據(jù)。催芽3 h、自然晾干4 h 扎眼效果明顯，種尖一側(cè)易扎。

奧覇無(wú)籽王雜交西瓜扎眼有利于無(wú)籽西瓜種子萌發(fā)和出苗。常溫種尖一側(cè)扎眼有利于無(wú)籽西瓜免破殼處理，出土率可達(dá)77.78%；浸種3 h、回干4 h 種尖一側(cè)扎眼處理效果最好，出土率可達(dá)86.11% 。扎眼免破殼技術(shù)必須精準(zhǔn)控水，否則不同試驗(yàn)出苗率差別很大。

3.4 無(wú)籽西瓜免破殼露種播種技術(shù)探討

無(wú)籽西瓜免破殼播種可以采用露種技術(shù)，一般情況下可以采用種子的1/3 外露（露出育苗基質(zhì)）播種，可以達(dá)到較好的效果。種子外露后很容易發(fā)霉，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行種子藥物處理或者播種后及時(shí)噴藥預(yù)防。