不同類型砧木嫁接對西瓜果實品質(zhì)的影響

摘 要： 采用南瓜和葫蘆兩種不同的砧木材料，分別與西瓜品種嫁接，對比嫁接和不嫁接處理，研究了不同類型砧木嫁接對西瓜果實品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，不同砧木嫁接對西瓜產(chǎn)量、植株生長發(fā)育和果實品質(zhì)均有顯著影響，南瓜砧木嫁接能夠顯著提高西瓜的產(chǎn)量和果實品質(zhì)，增加果實中番茄紅素和可溶性糖含量，同時改善植株的根系發(fā)育和礦質(zhì)營養(yǎng)吸收。該研究可為西瓜高效栽培提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：砧木；嫁接；西瓜；果實品質(zhì)；產(chǎn)量；高效栽培

中圖分類號：S651 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1795（2024）09-0050-05

DOI：10.19998/j.cnki.2095-1795.2024.09.009

0 引言

西瓜作為全球范圍內(nèi)廣泛種植、深受消費者喜愛的水果，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)重要位置。根據(jù)世界糧農(nóng)組織（FAO）的數(shù)據(jù)，2019 年我國西瓜的種植面積達到147.16 萬hm2，占全球西瓜種植總面積的47.71%；2022 年我國西瓜種植面積153.94 萬hm2， 同比增長1.4%。然而，隨著種植密度的增加和連作障礙的出現(xiàn)，西瓜枯萎病等病害日益嚴(yán)重，影響果實產(chǎn)量和品質(zhì)。傳統(tǒng)的防病方法如輪作和藥劑防治雖有一定效果，但在實際操作中面臨種種限制和挑戰(zhàn)，如土地資源有限和環(huán)境保護的要求。

針對以上問題，嫁接技術(shù)作為一種新興的解決策略，顯示出巨大的應(yīng)用前景。嫁接不僅能有效控制土傳病害，還能改善植株的逆境耐受性，如低溫和高溫應(yīng)激。然而，不同砧木對西瓜果實品質(zhì)的影響尚不明確，這限制了嫁接技術(shù)的廣泛應(yīng)用。以往研究主要集中在嫁接對西瓜生長速度和抗病能力的影響，而關(guān)于砧木類型對果實品質(zhì)如糖度、色澤、質(zhì)地等方面的系統(tǒng)研究相對較少。

本研究探討了不同砧木嫁接對西瓜果實大小、糖度、果皮厚度及果實總體食用質(zhì)量的影響，優(yōu)化嫁接技術(shù)，以期為西瓜生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)，解決當(dāng)前西瓜生產(chǎn)中面臨的枯萎病問題，從而提高西瓜果實的整體品質(zhì)和市場競爭力，推動嫁接技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試西瓜接穗品種為華欣2 號，由北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心、北京京研益農(nóng)科技發(fā)展中心、北京京域威爾農(nóng)業(yè)科技有限公司選育，在保持華欣2 號高品質(zhì)基礎(chǔ)上，抗病、豐產(chǎn)和耐貯運性明顯提高。

砧木材料選擇，南瓜品種為超豐F1、葫蘆品種為綠壯士。超豐F1 由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所與黑龍江省大慶市慶農(nóng)西瓜研究所合作選育；其能促進西瓜早熟，提高西瓜的產(chǎn)量，同時對西瓜品質(zhì)沒有不良影響。綠壯士是一種西瓜專用砧木葫蘆新品種，由浙江省農(nóng)作物品種認定委員會現(xiàn)場考察認定；與西瓜嫁接親和性好，抗西瓜枯萎病、葫蘆枯萎病、白粉病，耐低溫弱光、耐濕，下胚軸粗壯，不易徒長，嫁接果實口感與自根苗相仿，增產(chǎn)明顯，適合作為西瓜嫁接砧木品種[1]。

1.2 材料培養(yǎng)

實驗室內(nèi)配備了溫度和濕度控制系統(tǒng)，確保了適宜的生長環(huán)境。在全天候人工光照條件下，光量子通量維持在200～ 400 μmol/（ m2·s） ， 每天提供12～16 h 的光照，模擬自然的晝夜節(jié)律。實驗室內(nèi)日間溫度控制25～30 °C，夜間溫度保持20～25 °C，相對濕度維持60%～80%，以模擬自然生長條件下的日夜節(jié)律和環(huán)境變化。此外，實驗室還配備了自動化灌溉系統(tǒng)，保證了植物生長所需的水分供應(yīng)。

1.3 嫁接方法

使用西瓜接穗品種華欣2 號、南瓜品種超豐F1 和葫蘆品種綠壯士，可以構(gòu)建以下嫁接組合。

（1）南瓜嫁接組合（華欣2 號+超豐F1）。此組合利用了超豐F1 南瓜的優(yōu)良根部性狀，如良好的抗病性和高產(chǎn)量，來增強華欣2 號西瓜的整體表現(xiàn)。超豐F1 還有助于提高西瓜的早熟性和產(chǎn)量，對西瓜品質(zhì)沒有不良影響。

（2）葫蘆嫁接組合（華欣2 號+綠壯士）。綠壯士葫蘆作為砧木可能會提供強健的根系和較好的病害抵抗力，從而增強華欣2 號西瓜的生長活力和穩(wěn)定性。這種組合適用于病害多發(fā)或土壤條件較差的區(qū)域[2]。

（3）對照組為華欣2 號西瓜自根苗。

為確保砧木葉片充分展開，在接穗子葉剛剛展開時，采取割接法進行嫁接。嫁接完成后，西瓜嫁接苗立即被安置于小型溫室中。為保持濕度并避免陽光直射，緊密覆蓋塑料薄膜。2～3 d 后，溫室內(nèi)的濕度達到飽和狀態(tài)，暫停通風(fēng)；3～4 d 后，開始逐漸讓西瓜嫁接苗適應(yīng)外界環(huán)境；4 d 后， 逐漸移除遮陽物；6 d 后，在清晨和傍晚空氣濕度較高時，從溫室兩側(cè)開始通風(fēng)，逐漸增加通風(fēng)量；第10 天，完全移除覆蓋的塑料薄膜。在此期間，嚴(yán)格監(jiān)控溫室內(nèi)的溫度，白天保持20～ 25 °C、夜間18～ 20°C， 最低不得低于15 °C。同時，空氣相對濕度也保持在90% 以上，直至西瓜嫁接苗完全成活。當(dāng)苗木長到3 葉1 心時，將其定植在溫室內(nèi)[3]。為了確保試驗的準(zhǔn)確性，采用了隨機區(qū)組設(shè)計，重復(fù)3 次，每次重復(fù)20 株。每個小區(qū)的面積20 m2，株距0.5 m、行距1.5 m。

1.4 測定項目和方法

在授粉后20 d，測定植株的高度、莖粗等形態(tài)指標(biāo)。然后在嫁接部位上4 cm 處剪斷，收集傷流液24 h，測定傷流液中的硝態(tài)氮、游離氨基酸、可溶性蛋白質(zhì)、磷和鉀的含量。收集砧木根系，用蒸餾水沖洗干凈，測定相關(guān)的根系參數(shù)。

分別在授粉后的15、25、30、45、60 和90 d，每個處理采集3 個授粉日期相同的果實，測定果實的單果質(zhì)量、果實橫縱徑、果皮厚度、果肉硬度、口感、質(zhì)地和可溶性固形物含量。然后取果實中心的果肉，用液氮迅速凍結(jié)樣品，存放在?80 °C 的環(huán)境中。分別測定果實中的果糖、葡萄糖、蔗糖和番茄紅素等含量[4]。

1.4.1 根系指標(biāo)測定

根長度和分枝數(shù)量的測量采用挖掘法小心挖掘植物，確保根系完整，并用水輕輕清洗以去除泥土。使用掃描儀掃描清潔的根系，并應(yīng)用如WinRHIZO 等根系分析軟件來測定根的總長度和分枝數(shù)量。

根體積和質(zhì)量的測量通過水位排除法來估算，即測量根系浸入量筒中導(dǎo)致的水位上升量。將根系在恒定溫度下烘干至恒質(zhì)量，使用精密天平測量其干質(zhì)量。

觀察并測量根尖分裂區(qū)的長度，根尖的生長活躍通常指示較高的根系活力。測定根系組織中如脫氫酶等酶的活性，這些活性通常與根系的代謝活性和健康狀況密切相關(guān)。使用四氯化碘或偶氮藍黑B 等特定染料對根系進行染色，活躍的根細胞會顯示特定的顏色變化。通過測量根系在一定時間內(nèi)的二氧化碳排放量來評估其呼吸率，這反映了根系的代謝活性和活力。測量根系對水分和營養(yǎng)元素（如磷、鉀）的吸收能力，通常使用同位素標(biāo)記或特定染色劑進行[5]。

1.4.2 礦質(zhì)元素含量測定

將樣品進行烘干處理，然后研磨成粉末。為了確保樣品均勻分散，使用60 目篩子過篩。稱取0.2 g 的樣品，放入潔凈的硝化管中；向硝化管中加入10 mL的98% 濃硝酸，并讓樣品浸泡24 h，這是為了使樣品與酸充分反應(yīng)，以便后續(xù)的硝化過程。在馬弗爐上進行硝化過程，通過加熱使硝酸與樣品充分反應(yīng)，此過程中加入適量的過氧化氫（H2O2），直至硝煮液變?yōu)榍宄骸Ｏ踔笠呵宄汉?，將其定容?0 mL 備用，目的是為了確保后續(xù)測定過程中使用的溶液濃度一致。

S 元素含量測定采用離子色譜法。Cl 元素含量測定采用銀離子比色法。通過火焰原子吸收分光光度法測定樣品中的其他元素，如Na、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu 和Zn 等元素含量。

1.4.3 番茄紅素含量測定

取約5 g 西瓜果肉，切成小塊，放入研缽中，加入10 mL 乙醇，用玻璃棒搗碎，使之充分溶解。將溶液過濾，收集濾液，用乙醇補足至25 mL，稱為待測溶液。

取5 mL 待測溶液，加入5 mL 0.1% 的氫氧化鈉溶液，混勻，放置10 min，觀察顏色變化。用分光光度計測定溶液的吸光度，波長503 nm。

制備標(biāo)準(zhǔn)曲線，取不同濃度的番茄紅素標(biāo)準(zhǔn)溶液（0.2、0.4、0.6、0.8 和1.0 μg/mL）。

重復(fù)上述步驟，得到各自的吸光度值，以濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，作出標(biāo)準(zhǔn)曲線。根據(jù)待測溶液的吸光度，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上找到對應(yīng)的濃度值，即為西瓜果肉中番茄紅素含量[6-7]。

1.4.4 糖含量測定

蔗糖、果糖和葡萄糖含量采用高效液相色譜法進行。原理是利用不同的糖類在色譜柱上的滯留時間和峰面積與其濃度的關(guān)系，通過外標(biāo)法或內(nèi)標(biāo)法進行定量分析。

（1）將樣品粉末稱取約0.5 g，放入50 mL 錐形瓶中，加入25 mL 水，用玻璃棒攪拌均勻，然后加入5 mL 稀硫酸，蓋上塞子，放入水浴中加熱至沸騰，保持沸騰30 min，使樣品中的多糖水解為單糖。

（2）將水浴中的錐形瓶取出，冷卻至室溫，用水定容至50 mL，搖勻，過0.45 μm 微孔濾膜，取濾液作為待測溶液[8]。

（3）按照色譜儀的操作說明書，設(shè)置好色譜條件，如流動相、流速、柱溫和檢測器波長等。然后分別稱取一定量的蔗糖、果糖和葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品，用水配制成不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，按順序進樣，測定各標(biāo)準(zhǔn)溶液的色譜圖，并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

（4）將待測溶液進樣，測定其色譜圖，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算出樣品中蔗糖、果糖和葡萄糖的含量。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

所有數(shù)據(jù)使用SPSS 軟件進行處理，通過 Tukey’sHSD 方法對數(shù)據(jù)進行 Plt;0.05 水平的多重比較顯著性（圖表中不同的符號表示差異達到顯著的水平），利用Excel 軟件進行圖形繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同砧木嫁接對西瓜產(chǎn)量的影響

由圖1 可知，使用葫蘆砧木和南瓜砧木嫁接的西瓜，在坐果率和產(chǎn)量方面均沒有明顯的差異。

砧木作為植物嫁接的關(guān)鍵因素之一，其作用是提供養(yǎng)分和水分，幫助嫁接苗更好地生長。然而，在西瓜嫁接中，不同砧木之間的差異似乎并不明顯。這可能是因為西瓜作為一種相對較為簡單的作物，其生長和產(chǎn)量主要受到環(huán)境、土壤、氣候等外部因素的影響，而非砧木本身。

2.2 不同砧木嫁接對植株生長發(fā)育的影響

2.2.1 不同砧木根系參數(shù)分析

由表1 可知，南瓜嫁接組合的根鮮質(zhì)量顯著高于其他所有組合，表明嫁接到超豐F1 南瓜砧木上的西瓜根系質(zhì)量最高。葫蘆嫁接組合的根鮮質(zhì)量次之，表明嫁接到綠壯士葫蘆砧木也能顯著提高根鮮質(zhì)量，但不如南瓜嫁接組合。對照組的根鮮質(zhì)量最低，這意味著嫁接處理提高了根系的生物量。

類似于根鮮質(zhì)量的結(jié)果，嫁接組的根體積普遍高于對照組，其中南瓜嫁接組合顯示出最大的根體積（90.45 cm3），表明嫁接提高了根系的整體大小和空間占據(jù)，這可能有助于植物更好地吸收水分和養(yǎng)分[9]。

在根長方面， 南瓜嫁接組合同樣領(lǐng)先， 根長85.25 cm，遠遠高于其他處理。長根可能表明更好的探索土壤和利用資源的能力，這在獲得較低土層的水分和養(yǎng)分時較為有利。

南瓜嫁接組合在根吸收面積上表現(xiàn)最好，表明其在營養(yǎng)吸收方面的效率更高，這可能與根系結(jié)構(gòu)和分布有關(guān)[10]。

嫁接對西瓜根系生長有顯著的積極影響，尤其是南瓜嫁接組合在多個參數(shù)上表現(xiàn)突出，表明南瓜砧木極可能提供了更好的生長條件。對照組在所有指標(biāo)上表現(xiàn)最差，表明嫁接可以顯著改善西瓜的根系生長。

2.2.2 不同砧木根系接穗分析

由表2 可知，南瓜嫁接組合在植株高度、莖粗、砧木厚度、葉長、葉寬及葉綠素測定值（spad 值）均表現(xiàn)出最高的數(shù)值，這表明南瓜砧木對接穗生長有積極的促進作用。相比之下，葫蘆嫁接組合在這些指標(biāo)上的表現(xiàn)介于南瓜嫁接組合和對照組之間，而對照組在所有指標(biāo)上表現(xiàn)最差。這表明嫁接對提高接穗生長性狀和生理狀態(tài)具有明顯的影響[11-12]。

2.2.3 砧木嫁接對植株礦質(zhì)營養(yǎng)的影響

由表3 可知，隨著時間的推移，所有處理的礦質(zhì)元素含量均呈現(xiàn)增加趨勢，這與植株生長發(fā)育和礦質(zhì)元素積累有關(guān)。在每個采樣時間點，南瓜嫁接組合的礦質(zhì)元素含量普遍高于對照組和葫蘆嫁接組合，特別是在氮、鉀和鈣的含量上，這表明南瓜嫁接組合有利于這些營養(yǎng)元素的吸收和運輸。種植后90 d 時，砧木嫁接處理對鐵和錳的積累影響更為顯著，這與嫁接后根系對微量元素吸收能力的增強有關(guān)[13]。

2.3 不同砧木嫁接對西瓜果實品質(zhì)的影響

2.3.1 不同砧木中番茄紅素分析

番茄紅素是一種具有抗氧化性質(zhì)的類胡蘿卜素，對人體健康有益。由表4 可知，不同砧木嫁接組合對西瓜內(nèi)果肉中番茄紅素含量有顯著影響（Plt;0.05）。在所有處理組中，南瓜嫁接組合的內(nèi)果肉番茄紅素含量最高，而對照組的內(nèi)果肉番茄紅素含量最低。此外，對照組與嫁接組合在西瓜外果肉中番茄紅素含量上存在顯著差異（Plt;0.05），并且對照組西瓜的含量低于嫁接組合西瓜[14]。

2.3.2 不同砧木可溶性糖含量分析

由表5 可知，南瓜嫁接組合西瓜在果糖、葡萄糖、蔗糖及總可溶性糖含量上均顯示出最高的數(shù)值，表示南瓜砧木有利于提高西瓜果實中可溶性糖的含量。與此相比，葫蘆嫁接組合的表現(xiàn)西瓜果實在所有糖類含量上都介于南瓜嫁接組合和對照組之間。這些數(shù)據(jù)表示了嫁接可能對提升西瓜的甜度和整體品質(zhì)有積極影響[15-16]。

3 結(jié)論與討論

本研究探討了不同類型砧木嫁接對西瓜果實品質(zhì)的影響，主要關(guān)注了可溶性糖、維生素C 和番茄紅素含量等品質(zhì)參數(shù)。結(jié)果表明，嫁接技術(shù)對改善西瓜的果實品質(zhì)具有積極的作用。尤其是采用超豐F1 南瓜作為砧木的嫁接組合，在多數(shù)品質(zhì)參數(shù)上均優(yōu)于自根苗和綠壯士葫蘆作砧木的處理。

南瓜嫁接組合的西瓜在可溶性固形物含量上有顯著提高，這與南瓜砧木促進營養(yǎng)物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)運的能力有關(guān)。同時，南瓜嫁接組合的果實在可溶性糖含量上也表現(xiàn)出了最佳的結(jié)果，這直接影響果實的甜度和消費者的口感體驗。在維生素C 和番茄紅素的含量上，雖然3 種處理之間的差異不完全顯著，但南瓜嫁接組合的趨勢仍然表現(xiàn)出對這些重要營養(yǎng)成分的潛在增益效果。

嫁接技術(shù)在提高坐果率和小區(qū)產(chǎn)量方面也顯示出潛力。數(shù)據(jù)顯示，葫蘆嫁接組合的西瓜具有最高的坐果率和小區(qū)產(chǎn)量，而南瓜嫁接組合的表現(xiàn)略低，但仍高于對照組。為此，在選擇砧木進行嫁接時，不僅要考慮對病害的抵抗力和適應(yīng)性，還應(yīng)考慮到對果實品質(zhì)和產(chǎn)量的影響。

砧木嫁接作為一種改善西瓜果實品質(zhì)和增加產(chǎn)量的有效策略，其在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體的品種特性、砧木類型和栽培條件進行詳細的考量。未來研究應(yīng)進一步探究不同砧木嫁接組合對西瓜其他品質(zhì)參數(shù)的影響，如口感、色澤和保質(zhì)期等，以及這些影響如何在不同的生長環(huán)境中表現(xiàn)。此外，還需關(guān)注嫁接技術(shù)在經(jīng)濟成本和可持續(xù)生產(chǎn)方面的綜合評估，確保其在提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的同時，也能滿足消費者對高品質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品的需求。

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