适宜机械化贴接的西瓜砧/穗苗龄研究

梁欢 李爱成 王德欢 祝菊红 葛米红 周谟兵 施先锋

（武汉市农业科学院，湖北省瓜菜繁育工程技术研究中心，湖北武汉 430345）

嫁接育苗是克服枯萎病、青枯病、黄萎病等土传病害，增强耐旱性、耐盐性等非生物胁迫耐受能力，促进水分和矿质养分吸收，提高产量、品质和效益的重要技术措施（Lee et al.，2010；Lucas et al.，2017），日益受到世界各国的青睐。嫁接时，砧/穗茎粗在2～4 mm，人工嫁接需娴熟的手法和较高的熟练程度，且劳动密集度很高，严重限制了嫁接育苗产业的发展（丁明和黄丹枫，2012；杨蒙爱，2013）。机器嫁接可有效降低嫁接对人的依赖，提高生产效率，是未来嫁接育苗发展的必然趋势（孙小武 等，2021）。

我国是世界上最大的西瓜生产国，产量占世界产量的60%以上（杨念 等，2017），每年西瓜嫁接苗需求量超过100 亿株（别之龙，2011）。目前，市场上的瓜类嫁接机已能高效完成嫁接动作，但作为农业设备，高嫁接成活率和嫁接苗的高质量是嫁接机大面积推广使用的前提。西瓜砧木与接穗的茎粗差异较大，且砧木茎秆的切面为椭圆形，中间有髓腔。嫁接时，要求砧木切去1 片子叶而不露空腔，砧木与接穗切口创面结合紧密。人工嫁接时，可根据幼苗的形态随意调整切削的角度以保证创面大且贴合紧密；机器嫁接时，嫁接机的切削位置和角度是相对固定的，要求砧木和接穗的苗龄有一定的匹配关系。苗龄过小，夹持时易受伤，且切口创面小，不利于愈合；苗龄过大，易露出髓腔而导致创面贴合不紧密，夹持时易偏斜使嫁接夹或接穗脱落。因此，适宜的砧/穗苗龄对机械嫁接的成功率和愈合后生长至关重要。目前，关于适宜机械化嫁接的砧/ 穗苗龄研究鲜有报道，本试验研究了不同砧/穗苗龄对西瓜嫁接苗生长发育的影响，以期确定适宜机械化贴接的砧/穗苗龄，为机械化贴接技术的建立提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试西瓜接穗品种为早佳84-24，购自新疆明鑫科鸿农业科技有限责任公司。供试南瓜型砧木品种为砧壮，购自北京京研益农科技有限公司。泥炭选用粒径0～20 mm 的丹麦品氏泥炭，50 孔穴盘购自台州隆基塑业有限公司。嫁接机型号为2TJGQ-800，由北京农业智能装备技术研究中心提供，半自动嫁接机，采用断根贴接法嫁接，需要砧/穗手动上苗。

试验于2020 年10—11月在武汉市农业科学院作物科学研究所种苗研究室进行。种子用62.5 g·L精甲·咯菌腈（亮盾）悬浮种衣剂包衣后直播于填充有草炭、珍珠岩（3∶1，/）混合基质的50 孔穴盘中，基质湿度20%，播种深度 1.5 cm。播种后覆盖一层薄膜，置于催芽室30 ℃催芽48～72 h，待种子拱土时移入玻璃温室。

1.2 试验设计

试验设砧木苗龄和接穗苗龄2 个因素，采用二因素完全随机设计。每因素4 水平，接穗苗龄分别为25、22、19、16 d，砧木苗龄分别为19、16、13、10 d，共计16 个处理，不同苗龄砧/穗具体形态见图1。每嫁接完成1 盘即放置于愈合架上，并覆盖薄膜保湿，推入简易愈合室（温度30 ℃，光照强度从1 000 lx—3 000 lx—5 000 lx 逐天增强）愈合。嫁接成活后（揭膜后嫁接苗不萎蔫）送入温室进行常规管理。每处理3 次重复，每重复50 株。

图1 不同苗龄砧/穗幼苗形态

1.3 测定指标

嫁接时每处理随机取10 株，3 次重复，测定砧木、接穗的茎粗（子叶节下0.5 cm 处）和子叶叶面积，将子叶105 ℃杀青30 min 后，80 ℃烘干至恒重，称取子叶干质量，计算子叶比叶重。

嫁接后6 d，每处理随机取10 株，3 次重复，用根系扫描仪测定各处理生根数量、根长度和根体积。

嫁接后10 d，每处理40 株，调查统计各处理嫁接苗成活数量，计算嫁接成活率；同时参照李娟起等（2014）的方法，根据子叶的生长状况对子叶进行分级，计算叶片健全指数。

叶片分级标准：0 级，子叶发育正常，无黄化无萎蔫；Ⅰ级，子叶发育正常，部分（10%）发黄萎蔫但不脱落；Ⅱ级，子叶少量（10%）变黄，少量（10%）脱落；Ⅲ级，子叶全部发黄，大部分（70%）脱落；Ⅳ级，子叶几乎全部脱落（90%以上），第1、2 片真叶萎蔫发黄；Ⅴ级，子叶全部脱落，大部分真叶发黄萎蔫。

式中，、、为各级伤害的幼苗株数，、、为伤害等级。

嫁接后10 d 和17 d，每处理随机取10 株，3次重复，测定嫁接苗心叶的长度，计算心叶绝对生长速率。

1.4 综合评价

本试验引入满意度指标，综合评价不同砧/穗苗龄的机器嫁接苗质量。参考付博等（2020）的研究方法，各单项指标相对满意度的计算公式如下：

式中，代表某一单项指标的相对满意度，X代表某一单项指标的测定平均值，、代表某一单项指标的最小值和最大值。

在对单项满意度进行统计的基础上，通过加权系数法，计算各砧/穗组合的综合满意度。

式中，代表各项指标的综合满意度，M代表各单项指标的相对满意度，W是各单项指标的加权系数，取0～1 之间，各指标的加权系数之和等于1。

1.5 数据分析

采用Excel 2013 进行数据整理，利用Origin 2019b 软件作图，用SAS 9.0.1 软件对数据进行方差分析、Duncan 多重比较和相关分析。

2 结果与分析

2.1 不同苗龄的砧木和接穗形态学特征

不同苗龄砧/穗的形态存在显著差异（图1）。苗龄16～25 d 的接穗，从第1 片真叶露心至两叶一心，茎粗2.67～3.21 mm，子叶比叶重0.032～0.035 mg·cm，其中，22 d 和25 d 接穗的茎粗显著大于16 d 和19 d 接穗，19、22 d 和25 d 接穗的子叶比叶重显著大于16 d 接穗，25 d 接穗的茎粗和子叶比叶重分别是16 d 接穗的1.12 倍和1.07 倍（图2）。

苗龄10～19 d 的砧木，从子叶平展至一叶一心，茎粗2.81～3.71 mm，子叶比叶重0.032～0.070 mg·cm，其中，16 d 和19 d 砧木的茎粗显著大于13 d 和10 d 砧木，10 d 砧木的子叶比叶重显著大于13、16 d 和19 d 砧木，19 d 砧木的茎粗比10 d 砧木增大了32.24%，19 d 砧木子叶比叶重比10 d 砧木降低了54.66%（图2）。

图2 不同苗龄砧/穗茎粗和子叶比叶重的差异

2.2 不同砧/穗苗龄对机器嫁接苗成活质量的 影响

嫁接成活率是判断嫁接成活与否的最直观指标。表1 结果显示，砧木苗龄显著影响嫁接成活率，13～19 d 砧木嫁接的西瓜嫁接成活率显著高于10 d 砧木嫁接的西瓜嫁接苗，平均嫁接成活率均达到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%。而接穗苗龄对西瓜嫁接苗的嫁接成活率无显著影响，16～25 d 接穗嫁接的西瓜嫁接苗的平均嫁接成活率均达到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，达到91.57%。砧木苗龄是影响嫁接成活率的主要因素（表2）。

叶片健全指数反映嫁接苗成活质量。表1 结果表明，砧木或接穗苗龄对叶片健全指数均存在显著影响（表1），但接穗苗龄是影响叶片健全指数的主要因素（表2）。16 d 接穗嫁接的西瓜嫁接苗的平均叶片健全指数最大，达到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小；不同苗龄接穗间均差异显著。其中，25 d 接穗嫁接的西瓜嫁接苗的平均叶片健全指数比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叶片健全指数最大，为0.73，显著高于其他苗龄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叶片健全指数最小，比16 d 砧木嫁接的西瓜嫁接苗降低了26.74%。

表1 不同砧/穗苗龄对机器嫁接苗成活质量的影响

表2 砧/穗苗龄对机器嫁接苗各指标影响的方差分析结果

心叶绝对生长速率可以衡量嫁接愈合质量。砧木和接穗苗龄对嫁接苗心叶绝对生长速率存在显著影响（表1）。19 d 接穗嫁接的西瓜嫁接苗的平均心叶绝对生长速率最大，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叶绝对生长速率最大，显著大于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叶绝对生长速率提高了41.83%。心叶绝对生长速率受砧/穗苗龄的共同影响。

由表1 可知，10 d 砧木嫁接的西瓜嫁接苗的平均侧根数最多，达到14.72 根，显著高于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侧根数最少，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体积和根长度均显著大于10、13 d 砧木嫁接的西瓜嫁接苗，平均根体积和根长度比10、13 d 砧木嫁接的西瓜嫁接苗分别增大了38.65%、47.87%和27.45%、22.45%。砧木苗龄对西瓜嫁接苗的侧根数、根体积、根长度均有显著影响，且砧木苗龄是影响嫁接苗侧根数、根体积和根长度的主要因素（表2）。

2.3 砧/穗茎粗、子叶比叶重与机器嫁接苗质量指标的相关分析

对砧/穗茎粗、子叶比叶重与机器嫁接苗质量指标进行相关分析后发现（表3），嫁接成活率、侧根数、根体积、根长度与砧木茎粗、砧木子叶比叶重显著相关，其中，砧木子叶比叶重与嫁接成活率的相关系数最大，达0.860 5（＜ 0.01）；叶片健全指数与接穗茎粗和接穗子叶比叶重显著负相关，其中叶片健全指数与接穗茎粗的相关系数达0.766 8（＜ 0.01）；心叶绝对生长速率与砧/穗茎粗、子叶比叶重的相关关系不显著。

表3 砧/穗茎粗、子叶比叶重与机器嫁接苗生长指标的相关关系

2.4 不同砧/穗苗龄对机器嫁接苗成活质量影响的综合评价

在不同砧/穗苗龄的西瓜嫁接苗的嫁接成活率、叶片健全指数、心叶绝对生长速率、侧根数、根体积、根长度等单一指标满意度统计的基础上，通过加权系数法，计算获得各处理嫁接苗的综合满意度（图3）。鉴于目前国内外还没有可以借鉴的涉及嫁接苗质量评价时各项因子权重的文献报道，本试验通过对10 位嫁接育苗的专家进行问卷调查，并结合生产实际，拟定各项指标的权重值分别为：嫁接成活率0.25、叶片健全指数0.25、心叶绝对生长速率0.25、侧根数0.083、根体积0.083、根长度0.083。结果发现，砧木苗龄为16 d、接穗苗龄为16 d 和19 d 的西瓜嫁接苗的综合评价值明显大于其他处理。因此，适宜机械化贴接的砧穗苗龄分别为：砧木苗龄16 d，接穗苗龄16～19 d。

图3 不同砧/穗苗龄的机器嫁接苗的综合满意度

3 讨论与结论

张红梅等（2012）研究发现接穗苗龄小于10 d的西瓜幼苗适于嫁接，但机械嫁接时极易因接穗苗龄小、幼嫩造成二次伤害，导致成活率降低。张春雨和别之龙（2021）也发现真叶露心的西瓜接穗机械化嫁接成活率高于子叶展平的接穗。因此，适于机械嫁接的接穗苗龄应比人工嫁接的偏大。但接穗苗龄过大，极易发生子叶发黄、叶缘干枯的现象，影响嫁接苗的商品性。叶片健全指数反映嫁接苗子叶是否健全，本试验发现叶片健全指数主要受接穗苗龄的影响，且叶片健全指数与接穗茎粗、子叶比叶重显著负相关，可能是因为接穗苗龄增大，愈合减慢，营养物质不足而导致（张红梅 等，2012；吴金锋，2016）。

高嫁接成活率是嫁接机存在的真实意义，而砧/ 穗是否匹配是嫁接成活的前提。本试验发现，砧木苗龄是影响嫁接成活率的主要因素，接穗苗龄对嫁接成活率的影响不显著。这可能是因为本试验选用的接穗苗龄最小为16 d，茎粗已达到2.67 mm 以上，接穗茎粗与砧木茎粗在匹配范围内（杨蒙爱，2013）。砧木苗龄小，茎秆细，在相同条件下，切削面小，导致砧/穗无法完全贴合，成活率降低；砧木苗龄大，髓腔实心长度逐渐减小（梁欢 等，2018），切削时极易露出髓腔而导致砧/穗贴合不紧密，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，砧木苗龄较大或较小，嫁接成活率均下降。

砧木苗龄是影响嫁接苗不定根形成的重要因素（Geiss et al.，2009）。砧木苗龄影响不定根形成，可能与植物的分化程度有关，一般苗龄越小，植物生根能力越强，苗龄越大，生根能力越弱。但生根能力丧失的快慢和程度因植物种类而异，如20～50 d 苗龄的厚皮松树苗可快速形成不定根，超过50 d 苗龄后基本不再生根（Carmen et al.，1996）；12 d 苗龄拟南芥去根的下胚轴1 周内根系再生，而26 d 苗龄在很长时间内生根很少（Carmen et al.，2002）。本试验中，10～19 d 砧木都具有生根的能力，但10 d 砧木产生的侧根数最多。苗龄影响不定根的形成，与糖代谢密切相关，一般苗龄越大，干物质积累越多，生根所需的物质储备越充足，越有利于再生根生长发育（陈昊 等，2018）。研究发现，辣椒、矮牵牛和黄瓜不定根形成伴随茎基部可溶性糖和淀粉的积累（Ahkami et al.，2009；Klopotek et al.，2010；张晓蕊 等，2020），可溶性糖含量减少抑制不定根的发生。随着苗龄的增大，可溶性糖、干物质等积累增加，有利于再生根生长发育（陈昊 等，2018）。这与本试验的结果一致，即苗龄小的砧木根体积和根长度小；苗龄大的砧木，根体积和根长度大。

综合考虑嫁接苗成活质量和生根情况，确定适宜机械化贴接的砧木苗龄为16 d，形态特征为：第1 片真叶1 角硬币大小，茎粗3.20 ± 0.16 mm；接穗苗龄为16～19 d，形态特征为：第1 片真叶露心到一叶一心期，茎粗2.76 ± 0.23 mm。