適宜機械化貼接的西瓜砧/穗苗齡研究

梁歡 李愛成 王德歡 祝菊紅 葛米紅 周謨兵 施先鋒

（武漢市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，湖北省瓜菜繁育工程技術(shù)研究中心，湖北武漢 430345）

嫁接育苗是克服枯萎病、青枯病、黃萎病等土傳病害，增強耐旱性、耐鹽性等非生物脅迫耐受能力，促進水分和礦質(zhì)養(yǎng)分吸收，提高產(chǎn)量、品質(zhì)和效益的重要技術(shù)措施（Lee et al.，2010；Lucas et al.，2017），日益受到世界各國的青睞。嫁接時，砧/穗莖粗在2～4 mm，人工嫁接需嫻熟的手法和較高的熟練程度，且勞動密集度很高，嚴重限制了嫁接育苗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展（丁明和黃丹楓，2012；楊蒙愛，2013）。機器嫁接可有效降低嫁接對人的依賴，提高生產(chǎn)效率，是未來嫁接育苗發(fā)展的必然趨勢（孫小武 等，2021）。

我國是世界上最大的西瓜生產(chǎn)國，產(chǎn)量占世界產(chǎn)量的60%以上（楊念 等，2017），每年西瓜嫁接苗需求量超過100 億株（別之龍，2011）。目前，市場上的瓜類嫁接機已能高效完成嫁接動作，但作為農(nóng)業(yè)設(shè)備，高嫁接成活率和嫁接苗的高質(zhì)量是嫁接機大面積推廣使用的前提。西瓜砧木與接穗的莖粗差異較大，且砧木莖稈的切面為橢圓形，中間有髓腔。嫁接時，要求砧木切去1 片子葉而不露空腔，砧木與接穗切口創(chuàng)面結(jié)合緊密。人工嫁接時，可根據(jù)幼苗的形態(tài)隨意調(diào)整切削的角度以保證創(chuàng)面大且貼合緊密；機器嫁接時，嫁接機的切削位置和角度是相對固定的，要求砧木和接穗的苗齡有一定的匹配關(guān)系。苗齡過小，夾持時易受傷，且切口創(chuàng)面小，不利于愈合；苗齡過大，易露出髓腔而導(dǎo)致創(chuàng)面貼合不緊密，夾持時易偏斜使嫁接夾或接穗脫落。因此，適宜的砧/穗苗齡對機械嫁接的成功率和愈合后生長至關(guān)重要。目前，關(guān)于適宜機械化嫁接的砧/ 穗苗齡研究鮮有報道，本試驗研究了不同砧/穗苗齡對西瓜嫁接苗生長發(fā)育的影響，以期確定適宜機械化貼接的砧/穗苗齡，為機械化貼接技術(shù)的建立提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試西瓜接穗品種為早佳84-24，購自新疆明鑫科鴻農(nóng)業(yè)科技有限責(zé)任公司。供試南瓜型砧木品種為砧壯，購自北京京研益農(nóng)科技有限公司。泥炭選用粒徑0～20 mm 的丹麥品氏泥炭，50 孔穴盤購自臺州隆基塑業(yè)有限公司。嫁接機型號為2TJGQ-800，由北京農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心提供，半自動嫁接機，采用斷根貼接法嫁接，需要砧/穗手動上苗。

試驗于2020 年10—11月在武漢市農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所種苗研究室進行。種子用62.5 g·L精甲·咯菌腈（亮盾）懸浮種衣劑包衣后直播于填充有草炭、珍珠巖（3∶1，/）混合基質(zhì)的50 孔穴盤中，基質(zhì)濕度20%，播種深度 1.5 cm。播種后覆蓋一層薄膜，置于催芽室30 ℃催芽48～72 h，待種子拱土?xí)r移入玻璃溫室。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)砧木苗齡和接穗苗齡2 個因素，采用二因素完全隨機設(shè)計。每因素4 水平，接穗苗齡分別為25、22、19、16 d，砧木苗齡分別為19、16、13、10 d，共計16 個處理，不同苗齡砧/穗具體形態(tài)見圖1。每嫁接完成1 盤即放置于愈合架上，并覆蓋薄膜保濕，推入簡易愈合室（溫度30 ℃，光照強度從1 000 lx—3 000 lx—5 000 lx 逐天增強）愈合。嫁接成活后（揭膜后嫁接苗不萎蔫）送入溫室進行常規(guī)管理。每處理3 次重復(fù)，每重復(fù)50 株。

圖1 不同苗齡砧/穗幼苗形態(tài)

1.3 測定指標

嫁接時每處理隨機取10 株，3 次重復(fù)，測定砧木、接穗的莖粗（子葉節(jié)下0.5 cm 處）和子葉葉面積，將子葉105 ℃殺青30 min 后，80 ℃烘干至恒重，稱取子葉干質(zhì)量，計算子葉比葉重。

嫁接后6 d，每處理隨機取10 株，3 次重復(fù)，用根系掃描儀測定各處理生根數(shù)量、根長度和根體積。

嫁接后10 d，每處理40 株，調(diào)查統(tǒng)計各處理嫁接苗成活數(shù)量，計算嫁接成活率；同時參照李娟起等（2014）的方法，根據(jù)子葉的生長狀況對子葉進行分級，計算葉片健全指數(shù)。

葉片分級標準：0 級，子葉發(fā)育正常，無黃化無萎蔫；Ⅰ級，子葉發(fā)育正常，部分（10%）發(fā)黃萎蔫但不脫落；Ⅱ級，子葉少量（10%）變黃，少量（10%）脫落；Ⅲ級，子葉全部發(fā)黃，大部分（70%）脫落；Ⅳ級，子葉幾乎全部脫落（90%以上），第1、2 片真葉萎蔫發(fā)黃；Ⅴ級，子葉全部脫落，大部分真葉發(fā)黃萎蔫。

式中，、、為各級傷害的幼苗株數(shù)，、、為傷害等級。

嫁接后10 d 和17 d，每處理隨機取10 株，3次重復(fù)，測定嫁接苗心葉的長度，計算心葉絕對生長速率。

1.4 綜合評價

本試驗引入滿意度指標，綜合評價不同砧/穗苗齡的機器嫁接苗質(zhì)量。參考付博等（2020）的研究方法，各單項指標相對滿意度的計算公式如下：

式中，代表某一單項指標的相對滿意度，X代表某一單項指標的測定平均值，、代表某一單項指標的最小值和最大值。

在對單項滿意度進行統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，通過加權(quán)系數(shù)法，計算各砧/穗組合的綜合滿意度。

式中，代表各項指標的綜合滿意度，M代表各單項指標的相對滿意度，W是各單項指標的加權(quán)系數(shù)，取0～1 之間，各指標的加權(quán)系數(shù)之和等于1。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2013 進行數(shù)據(jù)整理，利用Origin 2019b 軟件作圖，用SAS 9.0.1 軟件對數(shù)據(jù)進行方差分析、Duncan 多重比較和相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同苗齡的砧木和接穗形態(tài)學(xué)特征

不同苗齡砧/穗的形態(tài)存在顯著差異（圖1）。苗齡16～25 d 的接穗，從第1 片真葉露心至兩葉一心，莖粗2.67～3.21 mm，子葉比葉重0.032～0.035 mg·cm，其中，22 d 和25 d 接穗的莖粗顯著大于16 d 和19 d 接穗，19、22 d 和25 d 接穗的子葉比葉重顯著大于16 d 接穗，25 d 接穗的莖粗和子葉比葉重分別是16 d 接穗的1.12 倍和1.07 倍（圖2）。

苗齡10～19 d 的砧木，從子葉平展至一葉一心，莖粗2.81～3.71 mm，子葉比葉重0.032～0.070 mg·cm，其中，16 d 和19 d 砧木的莖粗顯著大于13 d 和10 d 砧木，10 d 砧木的子葉比葉重顯著大于13、16 d 和19 d 砧木，19 d 砧木的莖粗比10 d 砧木增大了32.24%，19 d 砧木子葉比葉重比10 d 砧木降低了54.66%（圖2）。

圖2 不同苗齡砧/穗莖粗和子葉比葉重的差異

2.2 不同砧/穗苗齡對機器嫁接苗成活質(zhì)量的 影響

嫁接成活率是判斷嫁接成活與否的最直觀指標。表1 結(jié)果顯示，砧木苗齡顯著影響嫁接成活率，13～19 d 砧木嫁接的西瓜嫁接成活率顯著高于10 d 砧木嫁接的西瓜嫁接苗，平均嫁接成活率均達到88%以上，其中，16 d 砧木嫁接的西瓜嫁接苗的平均嫁接成活率最高，比10 d 砧木嫁接的西瓜嫁接苗提高了29.55%。而接穗苗齡對西瓜嫁接苗的嫁接成活率無顯著影響，16～25 d 接穗嫁接的西瓜嫁接苗的平均嫁接成活率均達到84%以上，其中，16 d 接穗嫁接的西瓜嫁接苗的平均嫁接成活率最高，達到91.57%。砧木苗齡是影響嫁接成活率的主要因素（表2）。

葉片健全指數(shù)反映嫁接苗成活質(zhì)量。表1 結(jié)果表明，砧木或接穗苗齡對葉片健全指數(shù)均存在顯著影響（表1），但接穗苗齡是影響葉片健全指數(shù)的主要因素（表2）。16 d 接穗嫁接的西瓜嫁接苗的平均葉片健全指數(shù)最大，達到0.84；19 d 接穗嫁接的西瓜嫁接苗次之，25 d 接穗嫁接的西瓜嫁接苗最??；不同苗齡接穗間均差異顯著。其中，25 d 接穗嫁接的西瓜嫁接苗的平均葉片健全指數(shù)比16 d 接穗的降低了46.75%。16 d 砧木嫁接的西瓜嫁接苗的平均葉片健全指數(shù)最大，為0.73，顯著高于其他苗齡砧木嫁接的西瓜嫁接苗；19 d 砧木嫁接的西瓜嫁接苗的平均葉片健全指數(shù)最小，比16 d 砧木嫁接的西瓜嫁接苗降低了26.74%。

表1 不同砧/穗苗齡對機器嫁接苗成活質(zhì)量的影響

表2 砧/穗苗齡對機器嫁接苗各指標影響的方差分析結(jié)果

心葉絕對生長速率可以衡量嫁接愈合質(zhì)量。砧木和接穗苗齡對嫁接苗心葉絕對生長速率存在顯著影響（表1）。19 d 接穗嫁接的西瓜嫁接苗的平均心葉絕對生長速率最大，16 d 接穗嫁接的西瓜嫁接苗最小，比19 d 接穗嫁接的西瓜嫁接苗降低了33.99%。16 d 砧木嫁接的西瓜嫁接苗的平均心葉絕對生長速率最大，顯著大于10、13 d 和19 d 砧木嫁接的西瓜嫁接苗，比10 d 砧木嫁接的西瓜嫁接苗的平均心葉絕對生長速率提高了41.83%。心葉絕對生長速率受砧/穗苗齡的共同影響。

由表1 可知，10 d 砧木嫁接的西瓜嫁接苗的平均側(cè)根數(shù)最多，達到14.72 根，顯著高于13、16、19 d 砧木嫁接的西瓜嫁接苗；19 d 砧木嫁接的西瓜嫁接苗的平均側(cè)根數(shù)最少，比10 d 砧木嫁接的西瓜嫁接苗少了56.86%。19 d 砧木嫁接的西瓜嫁接苗的平均根體積和根長度均顯著大于10、13 d 砧木嫁接的西瓜嫁接苗，平均根體積和根長度比10、13 d 砧木嫁接的西瓜嫁接苗分別增大了38.65%、47.87%和27.45%、22.45%。砧木苗齡對西瓜嫁接苗的側(cè)根數(shù)、根體積、根長度均有顯著影響，且砧木苗齡是影響嫁接苗側(cè)根數(shù)、根體積和根長度的主要因素（表2）。

2.3 砧/穗莖粗、子葉比葉重與機器嫁接苗質(zhì)量指標的相關(guān)分析

對砧/穗莖粗、子葉比葉重與機器嫁接苗質(zhì)量指標進行相關(guān)分析后發(fā)現(xiàn)（表3），嫁接成活率、側(cè)根數(shù)、根體積、根長度與砧木莖粗、砧木子葉比葉重顯著相關(guān)，其中，砧木子葉比葉重與嫁接成活率的相關(guān)系數(shù)最大，達0.860 5（＜ 0.01）；葉片健全指數(shù)與接穗莖粗和接穗子葉比葉重顯著負相關(guān)，其中葉片健全指數(shù)與接穗莖粗的相關(guān)系數(shù)達0.766 8（＜ 0.01）；心葉絕對生長速率與砧/穗莖粗、子葉比葉重的相關(guān)關(guān)系不顯著。

表3 砧/穗莖粗、子葉比葉重與機器嫁接苗生長指標的相關(guān)關(guān)系

2.4 不同砧/穗苗齡對機器嫁接苗成活質(zhì)量影響的綜合評價

在不同砧/穗苗齡的西瓜嫁接苗的嫁接成活率、葉片健全指數(shù)、心葉絕對生長速率、側(cè)根數(shù)、根體積、根長度等單一指標滿意度統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，通過加權(quán)系數(shù)法，計算獲得各處理嫁接苗的綜合滿意度（圖3）。鑒于目前國內(nèi)外還沒有可以借鑒的涉及嫁接苗質(zhì)量評價時各項因子權(quán)重的文獻報道，本試驗通過對10 位嫁接育苗的專家進行問卷調(diào)查，并結(jié)合生產(chǎn)實際，擬定各項指標的權(quán)重值分別為：嫁接成活率0.25、葉片健全指數(shù)0.25、心葉絕對生長速率0.25、側(cè)根數(shù)0.083、根體積0.083、根長度0.083。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，砧木苗齡為16 d、接穗苗齡為16 d 和19 d 的西瓜嫁接苗的綜合評價值明顯大于其他處理。因此，適宜機械化貼接的砧穗苗齡分別為：砧木苗齡16 d，接穗苗齡16～19 d。

圖3 不同砧/穗苗齡的機器嫁接苗的綜合滿意度

3 討論與結(jié)論

張紅梅等（2012）研究發(fā)現(xiàn)接穗苗齡小于10 d的西瓜幼苗適于嫁接，但機械嫁接時極易因接穗苗齡小、幼嫩造成二次傷害，導(dǎo)致成活率降低。張春雨和別之龍（2021）也發(fā)現(xiàn)真葉露心的西瓜接穗機械化嫁接成活率高于子葉展平的接穗。因此，適于機械嫁接的接穗苗齡應(yīng)比人工嫁接的偏大。但接穗苗齡過大，極易發(fā)生子葉發(fā)黃、葉緣干枯的現(xiàn)象，影響嫁接苗的商品性。葉片健全指數(shù)反映嫁接苗子葉是否健全，本試驗發(fā)現(xiàn)葉片健全指數(shù)主要受接穗苗齡的影響，且葉片健全指數(shù)與接穗莖粗、子葉比葉重顯著負相關(guān)，可能是因為接穗苗齡增大，愈合減慢，營養(yǎng)物質(zhì)不足而導(dǎo)致（張紅梅 等，2012；吳金鋒，2016）。

高嫁接成活率是嫁接機存在的真實意義，而砧/ 穗是否匹配是嫁接成活的前提。本試驗發(fā)現(xiàn)，砧木苗齡是影響嫁接成活率的主要因素，接穗苗齡對嫁接成活率的影響不顯著。這可能是因為本試驗選用的接穗苗齡最小為16 d，莖粗已達到2.67 mm 以上，接穗莖粗與砧木莖粗在匹配范圍內(nèi)（楊蒙愛，2013）。砧木苗齡小，莖稈細，在相同條件下，切削面小，導(dǎo)致砧/穗無法完全貼合，成活率降低；砧木苗齡大，髓腔實心長度逐漸減小（梁歡 等，2018），切削時極易露出髓腔而導(dǎo)致砧/穗貼合不緊密，成活率降低。因此，16 d 砧木嫁接的西瓜嫁接苗的嫁接成活率最高，砧木苗齡較大或較小，嫁接成活率均下降。

砧木苗齡是影響嫁接苗不定根形成的重要因素（Geiss et al.，2009）。砧木苗齡影響不定根形成，可能與植物的分化程度有關(guān)，一般苗齡越小，植物生根能力越強，苗齡越大，生根能力越弱。但生根能力喪失的快慢和程度因植物種類而異，如20～50 d 苗齡的厚皮松樹苗可快速形成不定根，超過50 d 苗齡后基本不再生根（Carmen et al.，1996）；12 d 苗齡擬南芥去根的下胚軸1 周內(nèi)根系再生，而26 d 苗齡在很長時間內(nèi)生根很少（Carmen et al.，2002）。本試驗中，10～19 d 砧木都具有生根的能力，但10 d 砧木產(chǎn)生的側(cè)根數(shù)最多。苗齡影響不定根的形成，與糖代謝密切相關(guān)，一般苗齡越大，干物質(zhì)積累越多，生根所需的物質(zhì)儲備越充足，越有利于再生根生長發(fā)育（陳昊 等，2018）。研究發(fā)現(xiàn)，辣椒、矮牽牛和黃瓜不定根形成伴隨莖基部可溶性糖和淀粉的積累（Ahkami et al.，2009；Klopotek et al.，2010；張曉蕊 等，2020），可溶性糖含量減少抑制不定根的發(fā)生。隨著苗齡的增大，可溶性糖、干物質(zhì)等積累增加，有利于再生根生長發(fā)育（陳昊 等，2018）。這與本試驗的結(jié)果一致，即苗齡小的砧木根體積和根長度??；苗齡大的砧木，根體積和根長度大。

綜合考慮嫁接苗成活質(zhì)量和生根情況，確定適宜機械化貼接的砧木苗齡為16 d，形態(tài)特征為：第1 片真葉1 角硬幣大小，莖粗3.20 ± 0.16 mm；接穗苗齡為16～19 d，形態(tài)特征為：第1 片真葉露心到一葉一心期，莖粗2.76 ± 0.23 mm。