張春雨 別之龍

|摘要|以‘早佳8424為接穗，‘豐樂金甲為砧木，選取1葉1心期和第1片真葉展平的砧木、真葉露心和子葉展平的接穗進行機械斷根貼接，同時以第1片真葉展平的砧木和子葉展平的接穗進行人工嫁接作為對照，研究不同砧穗苗齡對西瓜機械嫁接苗嫁接工效、形態(tài)指標、根系指標、干重、接穗葉面積、光合特性、根冠比以及壯苗指數(shù)等指標的影響。結(jié)果表明，在接穗1葉1心期，以苗齡為1葉1心的砧木進行嫁接的處理根系發(fā)育優(yōu)于以第1片真葉展平期砧木的嫁接苗;在接穗3葉1心期，以第1片真葉展平的砧木和子葉展平的接穗為進行機械嫁接的西瓜嫁接苗種苗質(zhì)量最佳，和人工嫁接的西瓜嫁接苗種苗質(zhì)量相當，結(jié)合嫁接工效、育苗成本和種苗質(zhì)量考慮，貼接式嫁接機宜采用砧木第1片真葉展平、接穗子葉展平的嫁接組合。

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)生嚴重，已經(jīng)成為制約中國及世界西瓜發(fā)展的一個重要因素。嫁接可以提高西瓜對土傳病害的抗性，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)的時效性等方面具有重要意義[4]。目前關(guān)于不同砧穗苗齡對西瓜嫁接苗種苗質(zhì)量的影響的研究較多，前人關(guān)于嫁接時期的研究僅限于人工嫁接[5-8]，適合于機械嫁接的砧穗苗齡的研究鮮有報道。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期的接穗，不同苗齡砧穗兩兩組合，利用貼接式嫁接機進行機械嫁接，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照，比較不同砧穗苗齡對西瓜機械斷根貼接嫁接苗生長的影響，以期為貼接型嫁接機砧穗苗齡的選擇提供科學依據(jù)。

材料與方法

材料

試驗所用西瓜接穗品種為 ‘早佳8424，購自新疆明鑫科鴻農(nóng)業(yè)科技有限責任公司;試驗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）。試驗所用的50孔穴盤，購自浙江省臺州隆基塑業(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）。

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

試驗設(shè)計

接穗選取子葉展平和真葉露心兩個苗齡，砧木選取第1片真葉展平和1葉1心期兩個苗齡，不同苗齡接穗和砧木兩兩組合，共組成4個嫁接組合，采用機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照。試驗共計5個處理（表1），每個組合嫁接3盤（50孔穴盤），每盤為1個重復，在1葉1心、3葉1心期分別測定嫁接苗的形態(tài)指標、生理指標，在3葉1心期測定嫁接苗的光學特性，測取每項指標時各取樣8株。

方法

試驗于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)進行，人工氣候室晝夜溫度分別為28℃與18℃。相對濕度65%～85%，形態(tài)指標及生理指標的測定在嫁接苗1葉1心期、3葉1心期在園藝植物生物學教育部重點實驗室完成。

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%種子露白后進行播種，同一天進行嫁接。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。

測定指標和方法

◆嫁接速率的測定方法

試驗所用嫁接機需要兩個人同時進行操作，機械嫁接每個處理嫁接3盤，計算每個處理的人均嫁接速率。試驗中的人工嫁接由課題組熟悉嫁接操作的學生完成，兩人同時進行嫁接，共嫁接3盤，計算人均嫁接速率。

◆嫁接愈合的判斷方法

嫁接成活的標志是砧木和接穗之間輸導組織的連通，接穗真葉開始生長。

◆嫁接苗形態(tài)指標測定方法

每個嫁接組合每盤選取8株長勢一致的幼苗，每個嫁接組合3盤即3個重復。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個部分。直尺測量嫁接苗的砧木高和接穗高，用游標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天時統(tǒng)計。

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]

◆生理指標測定方法

使用日本（Konica Minolta）的手持SPAD-502葉綠素儀來測定相對葉綠素含量。3葉1心時，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)。測量時選取嫁接苗接穗的第2片真葉進行測量，在光合速率讀數(shù)穩(wěn)定，氣孔導度大于0 mol/（m2·s）進行記錄，導出光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度、蒸騰速率等4項指標。

◆根系指標的測定方法

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。

數(shù)據(jù)處理

使用 Excel 2016 制作表格，使用Origin 2019b作圖，試驗數(shù)據(jù)使用SPSS 22.0軟件進行方差分析，并以Duncans 新復極差法進行顯著性檢驗。

結(jié)果與分析

不同處理對西瓜嫁接工效的影響

西瓜嫁接速率的評測結(jié)果見表2。可以看出，嫁接機成活率均在90%以上，其中T1的嫁接成活率最高，機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照。

不同處理對1葉1心期西瓜嫁接苗形態(tài)指標的影響

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。

不同處理對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。在這個時期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心期砧木進行機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3葉1心期西瓜嫁接苗形態(tài)指標的影響

由表6可知，在3葉1心期時，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，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，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個處理，兩個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，積累的有機物更多，T1在該時期有機物積累表現(xiàn)最差。

不同處理對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，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。

不同處理對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。

討論與結(jié)論

目前國內(nèi)外嫁接機主要采用的嫁接方式有貼接法、套管法和平接法，不同的嫁接機對砧穗的苗齡要求各不相同，甚至有些嫁接機對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格 [12]。本研究結(jié)果只針對韓國大東機電制造銷售的型號為HELPER ROBOTECH CO.，LTD半自動型嫁接機。

嫁接成活率

試驗結(jié)果顯示，嫁接機的嫁接成活率達到了90%以上，機械嫁接的嫁接工效高于人工嫁接，這說明機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，說明該嫁接機的機械嫁接表現(xiàn)雖好于人工嫁接，但并未拉開明顯差距，表明該嫁接機的嫁接速率還需要進一步提升。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影響機械嫁接的成活率。在操作該機械嫁接機的過程中發(fā)現(xiàn)，在砧木上苗定位時，需要用手將砧木真葉壓向被切削子葉一側(cè)，否則會出現(xiàn)切削不干凈的情況，1葉1心時，因為葉柄更長，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，切削成功率更高，這也就解釋了為什么當接穗相同時，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，當砧木相同時，真葉露心的接穗嫁接成活率高于子葉展平的接穗，這可能是因為嫁接夾夾持力度過大，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的愈合時間為6天，其余處理的愈合時間為7天， T1和T3在1葉1心期時地下部分和接穗生長明顯好于其他處理，這可能是因為1葉1心期的砧木對比第1片真葉展平期的砧木能夠更好地促進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，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，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，這可能是因為在3葉1心期T1的根系生長發(fā)育較差，進而導致地上部生長受到抑制，因此使根冠比增大[14]，故此時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個處理的地上部干重或者地下部干重無明顯差異，根冠比會更具有參考意義。

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照，說明機械嫁接同樣可以保證種苗質(zhì)量。張紅梅等[5-6]認為接穗苗從子葉展平到1片真葉顯露（播種后約7～10天）是西瓜機械嫁接的最適宜時期;梁歡等[8]認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），本實驗結(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，可以縮短育苗時間，從而降低大型育苗場的育苗成本 。

綜上所述，針對試驗所采用的嫁接機，研究人工和機械斷根貼接條件下不同砧穗苗齡對西瓜嫁接苗種苗質(zhì)量的影響，對西瓜嫁接苗3葉1心期的種苗質(zhì)量進行分析，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。如果對嫁接機進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一步的提升。需要指出的是，試驗系根據(jù)前人在人工嫁接上的研究成果，僅設(shè)計了砧木和接穗各兩個苗齡來用于機械嫁接實驗，具有一定的局限性，今后應(yīng)測試更多的不同苗齡組合對采用機械嫁接的西瓜嫁接苗種苗質(zhì)量影響。

參考文獻

[1] 楊念，王蔚宇，胡秀花，等.我國西瓜進出口貿(mào)易現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢研究[J].中國瓜菜，2017，30（12）：19-24.

[2] 別之龍.我國西瓜甜瓜嫁接育苗產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和對策[J].中國瓜菜，2011，24（2）：68-71.

[3] Thomas Hannah R，F(xiàn)rank Margaret H. Connecting the pieces： uncovering the molecular basis for long-distance communication through plant grafting[J]. New Phytologist，2019，223（2）：582-589.

[4] 姜凱，馮青春，王秀，等.國外蔬菜嫁接機器人研究動態(tài)[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2020，40（4）：10-17.

[5] 張紅梅，丁明，姜武，等.不同苗齡接穗西瓜嫁接體愈合的組織細胞學研究[J].園藝學報，2012，39（3）：493-500.

[6] 張紅梅，黃丹楓，丁明，等.不同苗齡接穗的西瓜嫁接體愈合過程中的3種酶活性變化[J].植物生理學通訊，2005（3）：302-304.

[7] 李建設(shè)，高艷明，張秀麗.不同苗齡葉柄插接對西瓜嫁接苗生長發(fā)育的影響[J].北方園藝，2008（10）：5-7.

[8] 梁歡，王希波，葛米紅，等.砧木和接穗苗齡對頂插接法西瓜嫁接苗生長發(fā)育的影響[J].中國蔬菜，2018（3）：55-58.

[9] 鄭康，程菲，鮑喜峰，等.不同番茄砧木苗期青枯病抗性鑒定及嫁接后對產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].長江蔬菜，2018（16）：27-31.

[10] 華斌，黃遠，李靜，等.不同嫁接方法對西瓜嫁接工效、嫁接苗生長和果實品質(zhì)的影響[J].長江蔬菜，2011（2）：21-23.

[11] 葛曉光.蔬菜育苗大全[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1995.

[12] 柏宗春，呂曉蘭，陶建平.國內(nèi)外蔬菜嫁接機的研究現(xiàn)狀[J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備，2017（3）：76-79.

[13] 姜凱.瓜類貼接式機械嫁接機理及裝置試驗研究[D].哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學，2019.

[14] 彭月麗，張守杰，閆明明，等.不同營養(yǎng)體積對西瓜幼苗質(zhì)量的影響[J].山東農(nóng)業(yè)科學，2008（2）：50-51.

*項目支持：國家重點研發(fā)計劃（2019YFD1001901），國家西甜瓜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項目（CARS-25）。

作者簡介：張春雨（1996-），河南光山人，主要研究方向為工廠化育苗。

**通信作者：別之龍，男，教授，主要研究方向為蔬菜和西甜瓜設(shè)施栽培與生長發(fā)育調(diào)控、工廠化育苗、蔬菜逆境生理與分子生物學等。

[引用信息]張春雨，別之龍.不同砧穗苗齡對西瓜機械嫁接苗種苗質(zhì)量的影響[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2021，41（07）：21-25.