不同砧穗苗齡對(duì)西瓜機(jī)械嫁接苗種苗質(zhì)量的影響*

張春雨，別之龍

（園藝植物生物學(xué)教育部重點(diǎn)試驗(yàn)室，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝林學(xué)學(xué)院，武漢 430070）

西瓜（Citrullus Lanatus）是一種重要的世界性園藝作物，中國是西瓜生產(chǎn)、消費(fèi)大國，產(chǎn)量居世界首位，占世界西瓜產(chǎn)量的60%以上[1-2]。然而由于連年種植，西瓜枯萎病等土傳病害發(fā)生嚴(yán)重，已經(jīng)成為制約中國及世界西瓜發(fā)展的一個(gè)重要因素。嫁接可以提高西瓜對(duì)土傳病害的抗性，在生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用[3]。嫁接作業(yè)屬于勞動(dòng)密集型工種，人工嫁接仍是國內(nèi)外育苗企業(yè)普遍采用的生產(chǎn)方式，但隨著農(nóng)村人口老齡化加劇、人工成本攀升的雙重壓力，采用機(jī)械嫁接在解決用工短缺、提高種苗生產(chǎn)質(zhì)量和效率、保障嫁接生產(chǎn)的時(shí)效性等方面具有重要意義[4]。目前關(guān)于不同砧穗苗齡對(duì)西瓜嫁接苗種苗質(zhì)量的影響的研究較多，前人關(guān)于嫁接時(shí)期的研究僅限于人工嫁接[5-8]，適合于機(jī)械嫁接的砧穗苗齡的研究鮮有報(bào)道。接穗苗齡越大，嫁接成活率越低，第1 片真葉展平后的接穗，嫁接成活率迅速下降[6]，故試驗(yàn)選取1 葉1 心期和第1 片真葉展平期的砧木，子葉展平期和真葉露心時(shí)期的接穗，不同苗齡砧穗兩兩組合，利用貼接式嫁接機(jī)進(jìn)行機(jī)械嫁接，以砧木第1 片真葉展平和接穗子葉展平的人工嫁接幼苗作為對(duì)照，比較不同砧穗苗齡對(duì)西瓜機(jī)械斷根貼接嫁接苗生長的影響，以期為貼接型嫁接機(jī)砧穗苗齡的選擇提供科學(xué)依據(jù)。

材料與方法

材料

試驗(yàn)所用西瓜接穗品種為 ‘早佳8424’，購自新疆明鑫科鴻農(nóng)業(yè)科技有限責(zé)任公司；試驗(yàn)所用的南瓜砧木品種為 ‘豐樂金甲’，購自合肥豐樂種業(yè)股份有限公司 。

育苗基質(zhì)選用草炭:蛭石體積比為2:1 混配的混合基質(zhì)（品氏草炭規(guī)格為0～6 mm，國產(chǎn)蛭石粒度規(guī)格為2～4 mm）。試驗(yàn)所用的50 孔穴盤，購自浙江省臺(tái)州隆基塑業(yè)有限公司（穴盤材質(zhì)為聚苯乙烯），70 孔穴盤購自浙江省路橋區(qū)新橋農(nóng)用塑料廠（穴盤材質(zhì)為聚氯乙烯）。

嫁接機(jī)型號(hào)為HELPER ROBOTECH CO.,LTD,為韓國大東機(jī)電制造銷售（嫁接機(jī)為半自動(dòng)式嫁接機(jī)，需要手動(dòng)夾持砧木和接穗，嫁接方式為斷根單子葉貼接）。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)

接穗選取子葉展平和真葉露心兩個(gè)苗齡，砧木選取第1 片真葉展平和1 葉1 心期兩個(gè)苗齡，不同苗齡接穗和砧木兩兩組合，共組成4 個(gè)嫁接組合，采用機(jī)械斷根貼接的嫁接方法嫁接；以子葉展平的接穗和第1 片真葉展平期的砧木為材料，采用人工斷根貼接的嫁接方法作為對(duì)照。試驗(yàn)共計(jì)5 個(gè)處理（表1），每個(gè)組合嫁接3 盤（50孔穴盤），每盤為1 個(gè)重復(fù)，在1 葉1 心、3 葉1 心期分別測定嫁接苗的形態(tài)指標(biāo)、生理指標(biāo)，在3 葉1 心期測定嫁接苗的光學(xué)特性，測取每項(xiàng)指標(biāo)時(shí)各取樣8 株。

表1 人工和機(jī)械斷根貼接條件下不同砧穗苗齡嫁接組合

方法

試驗(yàn)于2020 年11～12 月在國家蔬菜改良中心華中分中心的人工氣候室內(nèi)進(jìn)行，人工氣候室晝夜溫度分別為28 ℃與18 ℃。相對(duì)濕度65%～85%，形態(tài)指標(biāo)及生理指標(biāo)的測定在嫁接苗1 葉1 心期、3 葉1 心期在園藝植物生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。

西瓜和南瓜種子采用溫湯浸種的方法處理，后于28℃培養(yǎng)箱催芽，待90% 種子露白后進(jìn)行播種，同一天進(jìn)行嫁接。西瓜播種后第7 天幼苗子葉展平，播種后第9 天幼苗真葉露心；南瓜播種后第11 天幼苗第1 片真葉展平，播種后第15天為1 葉1 心期。南瓜種子播于50 孔的穴盤，西瓜種子播于70 孔的穴盤。

測定指標(biāo)和方法

◆嫁接速率的測定方法

試驗(yàn)所用嫁接機(jī)需要兩個(gè)人同時(shí)進(jìn)行操作，機(jī)械嫁接每個(gè)處理嫁接3 盤，計(jì)算每個(gè)處理的人均嫁接速率。試驗(yàn)中的人工嫁接由課題組熟悉嫁接操作的學(xué)生完成，兩人同時(shí)進(jìn)行嫁接，共嫁接3 盤，計(jì)算人均嫁接速率。

◆嫁接愈合的判斷方法

嫁接成活的標(biāo)志是砧木和接穗之間輸導(dǎo)組織的連通，接穗真葉開始生長。

◆嫁接苗形態(tài)指標(biāo)測定方法

每個(gè)嫁接組合每盤選取8 株長勢一致的幼苗，每個(gè)嫁接組合3 盤即3 個(gè)重復(fù)。洗掉嫁接苗根系的基質(zhì)，用吸水紙吸干嫁接苗上的水分，將嫁接苗分為接穗、砧木莖和根3 個(gè)部分。直尺測量嫁接苗的砧木高和接穗高，用游標(biāo)卡尺測量砧木莖粗和接穗莖粗。將嫁接苗先使用105℃殺青30 min，之后將溫度設(shè)置成80℃烘干至恒重，測量地上部分和根系的干重。用LI-3100C 葉面積儀（美國LI-COR）測量接穗的真葉總面積。嫁接成活率于嫁接后10 天時(shí)統(tǒng)計(jì)。

嫁接苗嫁接工效=嫁接速率×嫁接成活率[9]

壯苗指數(shù)=（接穗莖粗/ 接穗高度）× 全株干重[10]

根冠比=根干重/（砧木莖干重+接穗干重）[11]

◆生理指標(biāo)測定方法

使用日本（Konica Minolta）的手持SPAD-502 葉綠素儀來測定相對(duì)葉綠素含量。3 葉1 心時(shí)，選取植株第3 片真葉測量。

◆光合特性測定方法

在3 葉1 心期，使用便攜式光合儀LI-6400XT 測取嫁接苗的光合參數(shù)。測量時(shí)選取嫁接苗接穗的第2 片真葉進(jìn)行測量，在光合速率讀數(shù)穩(wěn)定，氣孔導(dǎo)度大于0 mol/（m2·s）進(jìn)行記錄，導(dǎo)出光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、蒸騰速率等4 項(xiàng)指標(biāo)。

◆根系指標(biāo)的測定方法

將根系清洗干凈，用LA-S 根系掃描儀（加拿大Regent 公司）用黑白模式進(jìn)行掃描，通過應(yīng)用系統(tǒng)WINRhizo 掃描得到圖片，分析照片可以得到根長、根表面積、根直徑、根體積和根尖數(shù)等指標(biāo)。

數(shù)據(jù)處理

使用 Excel 2016 制作表格，使用Origin 2019b作圖，試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用SPSS 22.0 軟件進(jìn)行方差分析，并以Duncan’s 新復(fù)極差法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

結(jié)果與分析

不同處理對(duì)西瓜嫁接工效的影響

西瓜嫁接速率的評(píng)測結(jié)果見表2?？梢钥闯觯藿訖C(jī)成活率均在90% 以上，其中T1 的嫁接成活率最高，機(jī)械嫁接的速率高于人工嫁接，T1、T2、T3 的嫁接工效均顯著高于人工嫁接對(duì)照。

表2 人工和機(jī)械斷根貼接下不同砧穗苗齡對(duì)西瓜嫁接工效的影響

不同處理對(duì)1 葉1 心期西瓜嫁接苗形態(tài)指標(biāo)的影響

由表3 可知，T4 處理的砧木莖高最高，顯著高于T2 和CK，且T2 和 T1、T3 之間差異不顯著。T1、T3 的砧木莖粗顯著大于其他處理。T3 的接穗莖高和接穗莖粗都高于其他組合，T3的嫁接苗形態(tài)表現(xiàn)優(yōu)于其他組合。

表3 人工和機(jī)械斷根貼接下不同砧穗苗齡對(duì)1 葉1 心期西瓜嫁接苗形態(tài)指標(biāo)的影響

不同處理對(duì)1 葉1 心期西瓜嫁接苗根系生長的影響

由表4 可知，1 葉1 心期不同處理對(duì)根系生長有顯著影響。T3 處理的根長最長，而T2 處理的根長最短，根表面積顯著低于其他處理，其根體積也最小，表明在1 葉1 心期時(shí)T2 處理的根直徑雖高于其他處理，但其根系生長總體弱于其他處理。在這個(gè)時(shí)期T3 的地下部表現(xiàn)最優(yōu)，T1表現(xiàn)次之，這表明1 葉1 心期前以1 葉1 心期砧木進(jìn)行機(jī)械嫁接的處理根系發(fā)育優(yōu)于以第1 片真葉期砧木。

不同處理對(duì)1 葉1 心期西瓜嫁接苗干重和接穗葉面積的影響

由表5 可知，5 個(gè)嫁接處理的接穗干重均無顯著差異，T2 處理的地上部干重顯著大于其他處理。T1 處理的地下部干重顯著大于其他處理。T3 處理的接穗葉面積最大，其余處理的接穗葉面積無顯著差異。

不同處理對(duì)3 葉1 心期西瓜嫁接苗形態(tài)指標(biāo)的影響

由表6 可知，在3 葉1 心期時(shí)，T4、T2 處理的砧木莖高顯著高于CK。T3 處理的砧木莖粗顯著大于T2、T4。CK 的接穗莖高最高，接穗莖粗也顯著大于其他處理。在3 葉1 心期，CK 的嫁接苗形態(tài)表現(xiàn)優(yōu)于其他處理，T3、T4 表現(xiàn)僅次于CK，T1、T2 的表現(xiàn)最差。

不同處理對(duì)3 葉1 心期西瓜嫁接苗根系生長的影響

由表7 可知，在3 葉1 心期時(shí)，T4 的根長、根表面積、根體積優(yōu)于其他處理，而T1 處理的根長、根表面積、根直徑和根體積表現(xiàn)最差。根直徑CK 表現(xiàn)最好，CK 與T4 在根長、根表面積上差異不顯著。在3 葉1 心期，T4 的根系表現(xiàn)要明顯好于其他嫁接組合，甚至略好于CK，T1的根系表現(xiàn)最差。

不同處理對(duì)3 葉1 心期西瓜嫁接苗干重和葉面積的影響

由表8 可知，在3 葉1 心期時(shí)，T4 和CK處理的接穗干重、地上部干重、全株干重均顯著高于其他3 個(gè)處理，兩個(gè)處理在地上部干重和接穗葉面積上無顯著差異。T1 處理的接穗干重、地上部干重、地下部干重、接穗葉面積均最小。T4 和CK 的接穗葉面積明顯優(yōu)于其他處理，T1表現(xiàn)最差。這說明T4 和CK 在3 葉1 心期生長速度更快，積累的有機(jī)物更多，T1 在該時(shí)期有機(jī)物積累表現(xiàn)最差。

表8 人工和機(jī)械斷根貼接下不同砧穗苗齡對(duì)3 葉1 心期西瓜嫁接苗干重和葉面積的影響

不同處理對(duì)3 葉1 心期西瓜嫁接苗光合參數(shù)的影響

如表9 所示，在3 葉1 心期時(shí)，所有嫁接組合與CK 的光合速率無顯著差異，T1 和T2 的氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度顯著高于其他處理，T2的蒸騰速率最高。T3 的SPAD 顯著高于T1、T2和CK，T4 的SPAD 與T3 的差異并不顯著。

表9 人工和機(jī)械斷根貼接條件下不同砧穗苗齡對(duì)3 葉1 心期西瓜嫁接苗光合參數(shù)的影響

不同處理對(duì)3 葉1 心期西瓜嫁接苗根冠比和壯苗指數(shù)的影響

如圖1 所示，3 葉1 心期，T1 的根冠比最高，顯著高于CK，但與T2、T3、T4 的差異不顯著；T1 的地下部干重和地上部干重都顯著小于T4 和CK，T4 和CK 的壯苗指數(shù)顯著高于T1、T2、T3。

圖1 人工和機(jī)械斷根貼接下不同砧穗苗齡對(duì)3 葉1 心期西瓜嫁接苗根冠比和壯苗指數(shù)的影響

討論與結(jié)論

目前國內(nèi)外嫁接機(jī)主要采用的嫁接方式有貼接法、套管法和平接法，不同的嫁接機(jī)對(duì)砧穗的苗齡要求各不相同，甚至有些嫁接機(jī)對(duì)所需的砧木苗和接穗苗在形態(tài)和尺寸方面的要求非常嚴(yán)格[12]。本研究結(jié)果只針對(duì)韓國大東機(jī)電制造銷售的型號(hào)為HELPER ROBOTECH CO.,LTD 半自動(dòng)型嫁接機(jī)。

嫁接成活率

試驗(yàn)結(jié)果顯示，嫁接機(jī)的嫁接成活率達(dá)到了90% 以上，機(jī)械嫁接的嫁接工效高于人工嫁接，這說明機(jī)械嫁接是有效的作業(yè)方式。但人工嫁接工效與T3、T4 的嫁接工效差距并不明顯，說明該嫁接機(jī)的機(jī)械嫁接表現(xiàn)雖好于人工嫁接，但并未拉開明顯差距，表明該嫁接機(jī)的嫁接速率還需要進(jìn)一步提升。值得注意的是，T1 處理的嫁接成活率最高，顯著高于T3、T4，但T2和CK 的嫁接成活率與T1 差距不顯著，表明不同砧穗苗齡會(huì)影響機(jī)械嫁接的成活率。在操作該機(jī)械嫁接機(jī)的過程中發(fā)現(xiàn)，在砧木上苗定位時(shí)，需要用手將砧木真葉壓向被切削子葉一側(cè)，否則會(huì)出現(xiàn)切削不干凈的情況，1 葉1 心時(shí)，因?yàn)槿~柄更長，真葉重量更重，較第1 片真葉展開的砧木葉柄而言，更容易壓向一邊且由于重力的因素不易回復(fù)，切削成功率更高，這也就解釋了為什么當(dāng)接穗相同時(shí)，1 葉1 心期（播種后15 天）的砧木嫁接成活率高于第1 片真葉展開期（播種后11 天）的砧木。另外，當(dāng)砧木相同時(shí)，真葉露心的接穗嫁接成活率高于子葉展平的接穗，這可能是因?yàn)榧藿訆A夾持力度過大，子葉展平的接穗莖稈較為幼嫩，容易造成二次損傷[13]。

愈合后生長

T1 的愈合時(shí)間為6 天，其余處理的愈合時(shí)間為7 天，T1 和T3 在1 葉1 心期時(shí)地下部分和接穗生長明顯好于其他處理，這可能是因?yàn)?葉1 心期的砧木對(duì)比第1 片真葉展平期的砧木能夠更好地促進(jìn)嫁接愈合以及嫁接苗前期接穗和根系的生長發(fā)育。但到了3 葉1 心期時(shí)，利用第1 片真葉展平期砧木的嫁接苗總體表現(xiàn)明顯好于利用1 葉1 心期砧木的處理。綜合來看，雖然1 葉1 心期的砧木在前期能夠很好地促進(jìn)嫁接愈合以及嫁接苗根系的生長發(fā)育，但到了3葉1 心期，它的嫁接苗地上部和根系的生長發(fā)育表現(xiàn)卻不如砧木為第1 片真葉展平期的嫁接組合。

最佳苗齡組合

在3 葉1 心期時(shí)，T1 處理的根冠比表現(xiàn)最好，與壯苗指數(shù)的趨勢相反，T1 的地上部干重和地下部干重都最低，這可能是因?yàn)樵? 葉1 心期T1 的根系生長發(fā)育較差，進(jìn)而導(dǎo)致地上部生長受到抑制，因此使根冠比增大[14]，故此時(shí)的根冠比并不能說明T1 的嫁接苗質(zhì)量最好；況且T4 與T1 的根冠比差異并不顯著，如果5 個(gè)處理的地上部干重或者地下部干重?zé)o明顯差異，根冠比會(huì)更具有參考意義。

就嫁接苗質(zhì)量而言，第1 片真葉展平期（播種后11 天）的砧木、子葉展平（播種后7 天）的接穗為最適宜的嫁接組合，其嫁接苗表現(xiàn)明顯好于其他處理，甚至好于人工嫁接對(duì)照，說明機(jī)械嫁接同樣可以保證種苗質(zhì)量。張紅梅等[5-6]認(rèn)為接穗苗從子葉展平到1 片真葉顯露（播種后約7～10 天）是西瓜機(jī)械嫁接的最適宜時(shí)期；梁歡等[8]認(rèn)為西瓜嫁接的砧木最佳苗齡為11～15 天（第1 片真葉初露～ 第1 片真葉展平），本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與這些研究結(jié)果基本吻合。結(jié)果顯示，雖然該嫁接組合的嫁接工效稍低于“1 葉1 心期砧木+真葉露心的接穗”，但差異并不顯著，且選擇第1 片真葉展平期（播種后11 天）的砧木、子葉展平（播種后7 天）的接穗，可以縮短育苗時(shí)間，從而降低大型育苗場的育苗成本 。

綜上所述，針對(duì)試驗(yàn)所采用的嫁接機(jī)，研究人工和機(jī)械斷根貼接條件下不同砧穗苗齡對(duì)西瓜嫁接苗種苗質(zhì)量的影響，對(duì)西瓜嫁接苗3 葉1 心期的種苗質(zhì)量進(jìn)行分析，采用第1 片真葉展平期南瓜砧木、子葉展平的西瓜接穗為最適宜的嫁接組合。如果對(duì)嫁接機(jī)進(jìn)行改裝能夠使砧木真葉能夠固定在被切削子葉一側(cè)，并選擇合適夾持力度的嫁接夾，嫁接成活率能夠得到進(jìn)一步的提升。需要指出的是，試驗(yàn)系根據(jù)前人在人工嫁接上的研究成果，僅設(shè)計(jì)了砧木和接穗各兩個(gè)苗齡來用于機(jī)械嫁接實(shí)驗(yàn)，具有一定的局限性，今后應(yīng)測試更多的不同苗齡組合對(duì)采用機(jī)械嫁接的西瓜嫁接苗種苗質(zhì)量影響。