砧木種類對嫁接黃瓜生長、品質和產量的影響

陶美奇 ，周剛 ，姚超宇 ，俞晟 ，束勝 ，郭世榮

（1.南京農業大學園藝學院，江蘇，210095；2.江蘇溧陽市塹口良種場）

黃瓜（Cucumis sativusL.）是我國設施栽培的主要蔬菜作物之一。由于設施蔬菜栽培倒茬困難、復種指數高，同一地塊種植作物種類相對單一，易導致土壤發生連作障礙。蔬菜即使在正常的設施栽培管理條件下，也會造成作物生育受抑、產量降低和品質變差的現象。近年來，隨著設施蔬菜栽培規模化、專業化和集約化的不斷發展，設施土壤連作障礙問題日益突出，已成為影響我國設施蔬菜產業可持續發展的重要限制因子之一。

嫁接是克服土壤連作障礙、防治瓜類作物青枯病、枯萎病等土傳病害的有效栽培措施之一[1～3]，而選擇理想的砧木是關鍵[4]。研究表明，采用根系發達的葫蘆科砧木進行嫁接，可提高黃瓜幼苗抗冷性[5]，促進養分與水分吸收[6，7]，增強根部物質合成能力，提高地上部的代謝能力，使植株生長旺盛，達到早熟、豐產、抗逆的目的[8]。但砧木種類的不同對黃瓜生育、產量和品質影響較大。為此，本試驗以西葫蘆、絲瓜、黑籽南瓜、白籽南瓜和黃籽南瓜為砧木，研究不同砧木種類嫁接對黃瓜植株生育、產量和品質的影響，以期篩選出適合黃瓜嫁接的優質砧木，為設施蔬菜的可持續生產和嫁接砧木新品種的選育提供理論依據。

1　材料與方法

1.1　試驗材料

試驗選用的黃瓜品種為津春4號，由天津科潤農業科技股份有限公司生產；供試砧木種類、品種和來源見表1。

1.2　材料培養與試驗設計

試驗于2015年5月至2016年1月在玻璃溫室內進行。砧木和黃瓜種子在55℃的溫水中浸泡10 min，自然冷卻到室溫下繼續浸種4～5 h，然后轉入紗布中，放于28℃的恒溫箱中催芽（由于西葫蘆種皮比較堅硬，因此在催芽前借助機械破皮，促進發芽）。選取發芽的砧木和黃瓜種子，播種于裝有基質的15孔塑料穴盤中，每穴1粒，每個品種播種3盤（3次重復）。待砧木和接穗長到適宜苗齡，參考劉燕等[6]方法進行劈接，以黃瓜自根嫁接為對照。嫁接完成后立即將嫁接苗移入小拱棚內，嫁接后前3 d完全遮光，空氣濕度接近飽和狀態，之后逐漸增加光強并降低濕度，嫁接10 d后掀棚，進行正常管理，嫁接20 d后統計嫁接苗的成活率。每個嫁接組合隨機選取6株成活的嫁接苗定植于裝有10 L基質的栽培桶（下底直徑約23 cm，上口直徑約34 cm，內置網芯）中，每桶定植2株，基質與育苗基質相同，用草炭與蛭石以2∶1（體積比）配制而成。嫁接23 d后測定生長指標、根系形態特征；嫁接45 d后測定抗氧化酶活性；果實成熟后采摘并統計產量及測定果實品質。嫁接黃瓜栽培期間定期澆灌營養液，未坐果之前澆灌1/2 Hoagland營養液，坐果后濃度增至1個劑量。

1.3　測定項目與方法

嫁接成活率 （%）=嫁接成活的株數/總嫁接株數×100。

②生長指標用刻度尺測量株高，株高為根莖結合點到生長點的長度；接穗莖粗為與子葉展開方向平行的嫁接結合部上1 cm處的粗度，用游標卡尺測量；整株從根莖結合處切開，分為地上部和地下部，稱鮮質量，然后在105℃下殺青15 min，于75℃下烘至恒重，稱干質量。葉面積（從下向上第3葉位）、根表面積、根總長、根體積、根尖數由葉面積/根系掃描儀和WinRHIZO圖像分析軟件直接讀數；每個嫁接組合選擇長勢一致的植株4株，洗凈根系后將每個嫁接組合根系混勻，用TTC還原法測定根系活力[10]；不同砧木嫁接對黃瓜生長影響的綜合評價采用隸屬函數值法，計算方法如下[11]。

X（ij）表示 i種類 j指標的隸屬值；Xij表示 i種類j指標的測定值；Xjmax、Xjmin為指標最大值和最小值；Xi為i處理的隸屬函數值的平均值，n為指標數。

③抗氧化酶活性稱取0.2 g鮮葉片，加1.6 mL預冷磷酸緩沖液（50 mmol/L）冰浴研磨，于4℃條件下12 000 r/min離心20 min，上清液為酶提取液。

超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮藍四唑光化還原法：3 mL反應混合液（pH值7.8的磷酸緩沖液50 mmol/L，含14.5 mmol/L甲硫氨酸、2.25 mmol/L NBT、60 μmol/L 核 黃 素、30 μmol/L EDTA-Na2和20 μL酶液混勻。室溫，4 000 lx光照下，20 min后，于黑暗下終止反應，在560 nm波長處測定吸光值，以緩沖液代替酶液作為空白。酶活性采用抑制NBT光化學反應50%為一個酶活性單位表示（U/g）。

過氧化物酶（POD）活性采用愈創木酚法：取5 mL離心管2只，在一只中加入40 μL酶液，再加3 mL反應混合液（0.2 mol/L pH值6.0磷酸緩沖液、30%H2O2、0.2%愈創木酚），以緩沖液代替酶液為對照，測定40 s內OD470的變化值（每10 s計一次數），酶活性以每1 min OD值變化0.01為1個活性單位（U）。

過氧化氫酶（CAT）活性測定采用紫外吸收法：3 mL反應液 （pH值 7.0的磷酸緩沖液 20 mL與3%H2O2的混和液）中加入100 μL酶液，以緩沖液代替酶液為對照，測定40 s內OD240的變化值（每10 s計一次數），酶活性以每1 min OD值減少0.01為1個活性單位（U）。

抗壞血酸過氧化物酶（APX）活性測定：0.1 mL酶液，加入1.7 mL磷酸緩沖液 （0.05 mol/L，pH值7.0），再加入 0.1 mL 5 mmol/L的 ASA，最后加入0.1 mL 20 mmol/L的H2O2，以不加H2O2為空白對照調零，測定40 s內OD290變化值（每10 s計一次數），計算單位時間內ASA減少量和酶活性。

④品質分析每個處理隨機選取長勢一致的3根黃瓜果實，去除尾部和頂頭，用榨汁機將其勻漿，用于品質測定。果實可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250法測定[12]；果實可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定[12]；果實VC含量采用2，6-二氯酚靛酚滴定法[12]；折光儀測定果實可溶性固形物含量；果實可滴定酸含量采用氫氧化鈉滴定法[10]。果實品質的灰色關聯度按照孫錦[13]的方法計算。

⑤產量在盛果期記錄3次采收的瓜數和瓜質量，然后計算平均單瓜質量。

⑥數據分析采用Excel 2003數據作圖，SPSS 20.0統計軟件進行方差分析，用Duncan's新復極差法進行多重比較（P＜0.05）。

圖1　不同砧木對黃瓜嫁接苗的成活率的影響

表2　不同砧木嫁接對黃瓜植株生長的影響

表3　不同砧木嫁接對黃瓜植株根系形態的影響

2　結果與分析

2.1　砧木種類對黃瓜嫁接苗成活率的影響

由圖1可知，與自根嫁接苗（對照）相比，不同砧木對黃瓜嫁接苗的成活率有不同影響，西葫蘆、絲瓜、黑籽南瓜、白籽南瓜、黃籽南瓜和自根嫁接苗成活率分別為 77.30%、94.79%、65.84%、61.73%、71.54%和80.79%。與對照相比，黑籽南瓜和白籽南瓜砧木嫁接苗的成活率顯著下降，其他3種砧木對嫁接苗成活率的影響不明顯。

2.2　砧木種類嫁接對黃瓜生長的影響

由表2可知，與自根嫁接（對照）相比，砧木嫁接均顯著提高了嫁接黃瓜苗的株高，其中黑籽南瓜最高，達到15.4 cm，比對照增加了113.89%。黑籽南瓜和西葫蘆嫁接顯著增加了黃瓜莖粗，與對照相比，分別提高了21.83%和11.97%，而其他3種砧木嫁接對嫁接苗莖粗無明顯影響。黑籽南瓜、白籽南瓜和西葫蘆砧木顯著增加了黃瓜嫁接苗葉面積及地上部鮮質量和干質量，而其他砧木嫁接對黃瓜葉面積及地上部鮮質量和干質量的影響不顯著。不同砧木的隸屬函數值平均值由大到小依次為黑籽南瓜、白籽南瓜、西葫蘆、黃籽南瓜、絲瓜和對照。可見，黑籽南瓜、白籽南瓜、西葫蘆、黃籽南瓜和絲瓜作為砧木嫁接對黃瓜植株生長的促進效果較好。

2.3　砧木種類對黃瓜嫁接苗根系形態特征的影響

由表3可知，與自根嫁接（對照）相比，西葫蘆和黃籽南瓜嫁接均顯著降低了根表面積，其他砧木嫁接對根表面積影響不顯著。黑籽南瓜、白籽南瓜和絲瓜砧木嫁接植株的根總長顯著高于對照。與自根嫁接苗相比，分別增加了47.61%、48.22%和20.35%，而西葫蘆和黃籽南瓜砧木總根長與自根嫁接苗差異不顯著。黃籽南瓜砧木根體積顯著低于自根嫁接苗植株的根體積，其他砧木嫁接對根體積無顯著影響。黑籽南瓜、白籽南瓜和西葫蘆砧木根尖數、根系活力顯著高于自根嫁接苗，另外2種砧木與自根嫁接苗根尖數和根系活力差異不顯著。

圖2　不同砧木對黃瓜嫁接苗葉片SOD活性的影響

圖3　不同砧木對黃瓜嫁接苗葉片POD活性的影響

圖4　不同砧木對黃瓜嫁接苗葉片CAT活性的影響

圖5　不同砧木對黃瓜嫁接苗葉片APX活性的影響

圖6　不同砧木對嫁接黃瓜平均單瓜質量的影響

2.4　砧木種類嫁接對黃瓜葉片抗氧化酶活性的影響

與自根嫁接（對照）相比，西葫蘆、白籽南瓜和黃籽南瓜嫁接顯著提高黃瓜葉片中SOD的活性，與對照相比,分別增加了76.69%、103.39%和104.12%（圖2），絲瓜和黑籽南瓜嫁接對黃瓜葉片SOD的活性無明顯影響。由圖3可知，與對照相比，黑籽南瓜和白籽南瓜嫁接顯著提高了黃瓜葉片中POD的活性，而西葫蘆、絲瓜和黃籽南瓜嫁接顯著降低了POD的活性，與自根嫁接苗相比分別下降了51.09%、53.58%和42.58%。與對照相比，各砧木嫁接均顯著提高了黃瓜葉片中CAT的活性，其中以白籽南瓜嫁接提高幅度最大，而其他4個砧木嫁接黃瓜葉片間CAT的活性差異不顯著（圖4）。由圖5可知，絲瓜和白籽南瓜嫁接顯著提高了葉片中APX的活性，與自根對照相比分別增加30.02%和51.41%，而黃籽南瓜嫁接顯著降低了葉片中APX活性，為對照的60.71%，西葫蘆和黑籽南瓜砧木嫁接對APX的活性無顯著影響。

2.5　砧木種類嫁接對黃瓜果實品質的影響

由表4可知，與自根嫁接（對照）相比，除西葫蘆對嫁接黃瓜可溶性蛋白含量無顯著影響外，其他砧木嫁接均顯著提高了黃瓜的可溶性蛋白含量。黑籽南瓜和白籽南瓜嫁接顯著提高了黃瓜可溶性糖含量，與對照相比分別增加了9.15%和6.17%。所選5種砧木嫁接均顯著提高了黃瓜果實VC含量，其中西葫蘆增加幅度最高，達到0.22 mg/g，其次是白籽南瓜。所有砧木嫁接對黃瓜的可溶性固形物含量的影響均不顯著。西葫蘆、黑籽南瓜和白籽南瓜嫁接顯著提高了黃瓜的可滴定酸含量，而絲瓜和黃籽南瓜嫁接對黃瓜可滴定酸含量無顯著影響。采用灰色關聯度分析法，綜合評價了不同砧木嫁接對黃瓜果實品質的影響，綜合比較得出，白籽南瓜嫁接對黃瓜果實品質影響的關聯度最大，其他砧木品種嫁接均不同程度地降低了黃瓜果實品質的關聯度。

2.6　砧木種類嫁接對黃瓜產量的影響

由圖6可知，與自根嫁接（對照）相比，白籽南瓜、黑籽南瓜和黃籽南瓜砧木嫁接顯著提高了黃瓜果實的平均單瓜質量，其中白籽南瓜提高最顯著，相比于對照提高了71.8%，其次分別是黑籽南瓜和黃籽南瓜，與自根嫁接相比分別提高了38.23%和38.24%，西葫蘆和絲瓜嫁接對黃瓜果實的平均單果質量影響不顯著。

表4　不同砧木對嫁接黃瓜果實品質的影響

3　討論與結論

選擇良好的砧木是嫁接栽培的關鍵，不同種類砧木有其不同的特性，嫁接后，對接穗植株的抗性、產量和品質的影響都存在差異。砧木好壞主要通過與接穗的親和性（通常用嫁接成活率表示）和共生親和性（包含嫁接后植株的生長、品質和產量等指標）的高低來衡量[14～16]。研究表明，影響黃瓜嫁接成活率的高低主要有以下原因，一是砧木和黃瓜的嫁接苗齡；二是砧木和黃瓜嫁接的親和性[17]；三是嫁接技術；四是愈合過程中的外界環境條件，主要是溫度和濕度的影響[14]。本試驗中，絲瓜砧木嫁接的黃瓜苗成活率最高，而黑籽南瓜和白籽南瓜的嫁接成活率最低，究其原因可能是由于不同砧木苗期生長量不同，很難同時控制幾種砧木全部在最適宜苗齡進行嫁接。劉愛群等[18]研究表明，1葉期砧木嫁接苗成活率最高，隨著砧木苗齡增加，嫁接苗成活率明顯下降。本試驗結果表明，黑籽南瓜和白籽南瓜嫁接顯著提高了黃瓜植株的干質量，并且綜合評價指標的隸屬函數值也明顯高于自根嫁接，促進了黃瓜植株的生長，這可能與白籽南瓜和黑籽南瓜砧木具有較強的根系活力以及較大的總根長和根尖數有關，有利于根系對營養物質和水分的吸收，從而影響地上部的生長和最終產量[19～22]。

眾多研究表明，砧木嫁接能夠增強植株葉片中抗氧化酶的活性，降低植株體內活性氧的積累，從而減少活性氧誘導的氧化傷害，保持植株葉片較高的光合速率[23～25]。研究認為植株體內較高的抗氧化酶活性能夠延緩葉片衰老，并能提高植株對低溫、干旱、鹽漬等非生物脅迫的抵抗能力[26]。本試驗中，白籽南瓜嫁接顯著提高黃瓜葉片SOD、POD、CAT和APX的活性，而黃籽南瓜嫁接的黃瓜葉片中POD和APX活性顯著低于自根嫁接植株，暗示白籽南瓜嫁接的黃瓜植株具有潛在較強的抗逆性，且不同砧木嫁接對黃瓜植株抗氧化酶活性影響較大。

有關砧木嫁接對黃瓜果實品質的影響方面，研究結果不盡相同。李紅麗等[27]的研究表明，嫁接降低了黃瓜果實可溶性糖、VC含量和硝酸還原酶的活性，而增加了單寧和可滴定酸的含量。一些研究認為，砧木嫁接能夠有效增加黃瓜果實中可溶性蛋白、VC含量和可溶性總糖含量[28，29]。說明不同砧木嫁接對黃瓜果實品質的影響不同，且同一砧木對不同品質指標的影響也不盡相同。本試驗中，不同砧木嫁接均能提高黃瓜果實中VC的含量，黑籽南瓜和白籽南瓜嫁接能夠顯著提高黃瓜果實中可滴定酸和可溶性糖的含量，而絲瓜嫁接降低了果實中可溶性糖的含量。為了綜合考慮影響品質的各項因素指標，本試驗采用灰色關聯度分析，結果表明，白籽南瓜嫁接對黃瓜果實品質的影響關聯度最大，而其他砧木均降低了嫁接黃瓜果實品質的灰色關聯度，暗示白籽南瓜砧木嫁接能夠顯著改善黃瓜果實的品質，而其他砧木嫁接降低了黃瓜果實品質。

綜合分析以上結果，在設施黃瓜栽培生產中，通過改善嫁接技術和管理，提高嫁接成活率后，白籽南瓜可優先作為黃瓜的嫁接砧木，其次為黑籽南瓜。

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