露地小型西瓜產量品質砧木效應的綜合評價

王 磊 常培培 張自坤 李騰飛 譚月強 賀洪軍,?

(1 德州市農業科學研究院,山東 德州 253015; 2德州學院,山東 德州 253000)

西瓜(Citrullus laratus)是我國重要的園藝作物。據統計,我國西瓜栽培面積已超過200 萬hm2,產量占世界西瓜總產量的60%以上,是世界上西瓜生產規模最大的國家[1]。 西瓜栽培過程中土傳病蟲害現象普遍發生,已成為制約我國西瓜高產穩產的主要因素[2]。 研究表明,選擇抗性砧木進行嫁接栽培,除了能夠有效提高西瓜對土傳病害的抗性,同時還能增強植株對非生物脅迫的抗性,進而提高西瓜產量[3-5]。選擇適宜砧木是西瓜嫁接栽培的關鍵。 因此,開展西瓜砧木篩選、評價利用等研究,對指導西瓜嫁接生產,促進西瓜產業發展具有重要意義[6]。

目前,西瓜生產上采用的砧木類型主要包括南瓜型和葫蘆型[7]。 前人研究表明,南瓜砧能促進大果型西瓜植株生長,提高西瓜產量[8],但會降低西瓜中心和邊際的可溶性固形物含量[9];葫蘆砧的增產效果不如南瓜砧,但可以提高西瓜中心和邊際的可溶性固形物含量[10]。 也有研究發現選用適宜的南瓜砧木也可提高西瓜果實中可溶性固形物含量[11-12]。 張保東等[13]研究表明,葫蘆砧可顯著提高西瓜單瓜重。 西瓜中可溶性固形物、可溶性糖和可滴定酸含量會因砧木不同而變化[14]。 此外,研究發現南瓜砧Shintoza 可顯著降低設施西瓜可溶性糖含量[15],而對露地西瓜可溶性糖含量無顯著性影響[16]。 上述研究表明,南瓜砧和葫蘆砧嫁接效果與西瓜栽培環境和果型密切相關。 目前,關于砧木對西瓜產量和品質影響的研究較多,研究對象多為大中果型西瓜,鮮見小果型西瓜嫁接報道,也主要集中于設施栽培條件下,且研究結果多是產量和構成品質相關指標的單一比較[17-18],而對嫁接效果的綜合評價尚未見報道。 本研究以小型西瓜為試驗對象,系統研究露地條件下2 種主要類型砧木對小型西瓜幼苗質量、植株長勢、產量構成和果實品質的影響,并對其進行綜合評價,以期為篩選適宜露地小型西瓜嫁接栽培的砧木品種提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試驗設計

試驗于2016年3月-7月在德州市農業科學研究院科技創新示范園(37°45′N,116°30′E)進行。 試驗區土壤為砂質壤土,中等地力,0～30 cm 土層土壤含有機質1.44 g·kg-1、全氮0.77 g·kg-1、速效磷57.23 mg·kg-1,速效鉀181.67 mg·kg-1、土壤pH 值8.12。

供試小型西瓜接穗品種為京穎-6,其植株長勢強,果實橢圓形,果肉紅色,口感好,糖度高,適合周年生產,由京研益農(北京)種業科技有限公司提供。

供試西瓜砧木14 個,其中南瓜砧7 個,葫蘆砧7個(表1)。 2016年3月7日砧木播種,3月11日接穗播種,3月13日砧木一葉一心,接穗子葉正好展開時采用插接法進行嫁接。 2016年4月22日進行田間定植,覆蓋黑色地膜,行距為150 cm,株距為40 cm。 以每個供試砧木的嫁接苗為處理,以接穗自根苗為對照(CK,記作J)。

隨機區組排列,每小區面積13.5 m2,重復3 次。小型西瓜植株均采用雙蔓整枝,主蔓第2 雌花座瓜,側蔓座瓜后摘心,采用人工授粉,每株授粉2 ～3 個瓜,掛牌標記授粉日期。 每667 m2施入腐熟有機肥2 500 kg、餅肥150 kg 和氮磷鉀復合肥20 kg 作為基肥,在西瓜膨瓜期追施水溶性復合肥,每667 m2每次追施10 kg,追施2 次,其他田間管理按常規方法進行。 2016年6月20日,田間植株拉秧。

1.2 測定項目及方法

1.2.1 嫁接成活率 于嫁接后第10 天統計嫁接成活植株,按照公式計算嫁接成活率:

1.2.2 幼苗質量 在西瓜定植前2 d,各處理中隨機選取5 株幼苗進行株高、砧粗、穗粗、地上部和根系干質量的測定,計算各處理各項指標的平均值,重復3次。 參照文獻[6]和[19]的方法,對幼苗質量評分(本試驗設定西瓜幼苗株高、砧粗、穗粗、地上部干質量和根系干質量的權重系數均為0.2)。 具體計算方法為:將幼苗各指標最大值均設定為100 分,各處理各項幼苗生長指標測定值與其該項指標最大值比值的百分數,即為該處理該項指標的實際得分;計算各處理各項幼苗生長指標得分與其權重系數乘積之和,即為該處理幼苗質量的綜合得分。

1.2.3 植株長勢及產量構成 于2016年6月10日,各處理在區組中隨機選取5 株,測定靠近生長點的第3 片葉片的SPAD 值,同時測定植株主蔓長度、主蔓粗(植株主蔓基部3～5 節處的直徑大小)、莖葉鮮質量和根系鮮質量,以5 株平均值為該區組各處理的實測值。果實成熟后按小區采摘,各小區所有植株的單株產量總和計為該小區產量,并按照小區面積計算出每667 m2產量,同時統計各小區的植株株數、總瓜數和裂瓜數,按照公式計算各處理的單瓜重、坐果指數和裂瓜率:

1.2.4 果實性狀及品質指標測定 各嫁接處理選取5 個果實(同一授粉日期),測定果實縱經(cm)、橫徑(cm),按照公式計算果形指數:

然后橫切果實,測量果皮的厚度。 同時采用GY-4 果實硬度計(浙江托普儀器有限公司)測定果實硬度,測定部位為西瓜果實最大橫徑處;采用LB20T 型手持式測糖儀(廣東省銘睿電子科技有限公司)測定果實中心可溶性固形物和邊際可溶性固形物含量,并按照公式計算中邊差:

果實勻漿后,可溶性糖含量采用蒽酮比色法[20]測定;可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250 染色法[20]測定;維生素C(Vc)含量采用2,6-二氯酚靛酚鈉滴定法[20]測定。 果實綜合品質評分采用相對比較法[19]。 參照文獻[21]的方法,設定可溶性蛋白含量權重為0.1,Vc 含量和邊際可溶性固形物權重均為0.2,可溶性糖含量和中心可溶性固形物含量權重均為0.3,中邊差權重為-0.1。

1.3 數據分析

采用SPSS 17.0 進行數據分析;Duncan 新復極差法進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同類型砧木對露地小型西瓜幼苗質量的影響

由表2 可知,砧木不同,其幼苗嫁接成活率有所不同,但所有砧木嫁接成活率均高于90%,其中南瓜砧興盛(J/XS)、鐵砧爾帝(J/HT)、正大哥倆好(J/ZD)和葫蘆砧京欣砧1 號(J/JX-1)、強砧(J/QG)的嫁接成活率均高于95%。 同一類型砧木間嫁接西瓜幼苗質量存在差異,其中葫蘆砧嫁接幼苗的株高、砧粗、穗粗、地上部干質量和根系干質量的變異系數均高于南瓜砧。 供試葫蘆砧中,除J/JX-G 外,葫蘆砧的幼苗質量均優于CK,其中以J/QG 和J/JX-1 幼苗質量表現較好,綜合得分分別為92.4 和90.8。 南瓜砧中以J/HT和J/XS 表現較好,幼苗質量綜合得分分別為98.6 和96.6,且南瓜砧幼苗質量綜合得分均高于CK。 結果表明,供試南瓜砧的幼苗質量表現穩定,且總體優于葫蘆砧。

表2 不同砧木對小型西瓜嫁接幼苗質量的影響Table 2 Effect of different rootstock on seedling quality in grafted mini-watermelon

2.2 不同砧木對小型西瓜植株長勢的影響

由表3 可知,2 種砧木對露地小型西瓜主蔓長度、主蔓粗、莖葉鮮質量、根系鮮質量和葉片SPAD 值等生長指標的影響顯著,且葫蘆砧各指標變異系數均顯著高于南瓜砧,其中葫蘆砧莖葉鮮質量的變異系數達20.8%。 南瓜砧中以J/XS 和J/HT 綜合表現最佳,與CK 相比,其主蔓長度分別高75.5%和42.4%,主蔓粗分別高29.6%和32.7%,莖葉鮮質量分別高76.8%和79.1%,根系鮮質量分別高92.4%和94.6%,葉片SPAD 值分別高14.5%和12.4%;葫蘆砧中以J/JX-1和J/QG 綜合表現最佳,其主蔓長度和莖葉鮮質量分別較CK 高43.4%、58.5%和37.7%、65.0%。

表3 不同砧木對小型西瓜植株生長勢的影響Table 3 Effect of different rootstock on plant growth vigor in mini-watermelon

2.3 不同砧木對露地小型西瓜產量構成的影響

由表4 可知,采用砧木不同,小型西瓜植株單瓜重和坐果指數顯著不同,導致各嫁接組合的小區產量和單位產量也顯著不同。 除J/JX-Y 坐果指數與CK 差異不顯著外,其他砧木嫁接組合的坐果指數均顯著高于CK,其中以J/HT 和J/XS 坐果指數最高,分別為2.2 和2.0,較CK 高46.7%和33.3%。 南瓜砧嫁接組合單瓜重均顯著高于CK;葫蘆砧中僅J/JX-1 和J/QG顯著高于CK。 南瓜砧嫁接植株單位產量均顯著高于CK,以J/XS 和J/HT 單位產量最高,增產率分別為65.4%和68.0%; 葫蘆砧中單位產量變異系數(19.7%)較大,其中J/QG 增產率為49.4%,J/JX-W單位產量較CK 低12.3%。 結果表明,采用南瓜砧進行嫁接,可顯著提高小型西瓜單瓜重和坐果指數,進而顯著提高小型西瓜產量。

2.4 不同砧木對小型西瓜果實性狀的影響

由表5 可知,嫁接小型西瓜的果實橫徑、縱經因砧木不同而發生顯著變化,但不同砧木嫁接后小型西瓜果形指數的差異不顯著。 砧木能夠顯著影響小型西瓜果皮厚度和果實硬度,南瓜砧嫁接后的果實硬度均顯著高于CK,且除J/JZ 外,其他南瓜砧嫁接組合的果皮厚也均顯著增加。 結果表明,采用南瓜砧木嫁接容易促進西瓜果皮增厚,果實硬度增加。 嫁接葫蘆砧的小型西瓜果皮厚度和果實硬度因砧木不同表現出顯著差異,其中J/QG 的果皮厚度和果實硬度分別為7.3 mm和16.3 kg·cm-2,而J/CF-F 果皮厚度和果實硬度僅為4.4 mm 和12.3 kg·cm-2,且果皮厚度和果實硬度降低后,裂瓜率明顯增加,J/CF-F 裂瓜率為6.3%。

表4 不同砧木對小型西瓜產量的影響Table 4 Effect of different rootstock on yield of mini-watermelon

表5 不同砧木對小型西瓜果實性狀的影響Table 5 Effect of different rootstock on fruit characteristics of mini-watermelon

表5(續)

2.5 不同砧木對露地小型西瓜果實營養品質的影響

由表6 可知,砧木顯著影響嫁接小型西瓜果實可溶性糖、Vc、可溶性蛋白、中心可溶性固形物、邊際可溶性固形物含量和中邊差。 由變異系數可知,南瓜砧和葫蘆砧均對果實中邊差和Vc 含量的影響較大,中邊差變異系數分別為29.8%和20.1%,Vc 變異系數分別為24.1%和19.1%,對可溶性糖、可溶性蛋白和邊際可溶性固形物含量影響次之,對中心可溶性固形物含量影響最小,變異系數分別為4.4%和5.9%。

同一類型砧木之間嫁接果實各品質指標變化與CK 相比并不一致,其中J/ZD 果實Vc 含量較CK 高38.7%,而J/JZ 則較CK 低31.9%;J/JX-1 可溶性糖含量較CK 高25.6%,J/CF-K 較CK 低14.4%。 嫁接西瓜營養品質綜合評分結果表明,南瓜砧中,僅JX-2和JX-4 綜合得分高于CK;葫蘆砧中,J/JX-1 和J/QG綜合得分均高于南瓜砧組合和CK。

表6 不同砧木對小型西瓜果實營養品質的影響Table 6 Effect of different rootstock on fruit quality of mini-watermelon

3 討論

嫁接使嫁接苗根系發生改變,導致植株一系列生理生化過程也隨之改變,這種砧木效應會對嫁接幼苗質量、嫁接植株長勢、產量和果實品質產生影響[22]。本研究中,除葫蘆砧京欣砧冠外,其余砧木組合幼苗質量均顯著高于自根苗,表明嫁接可顯著提高小型西瓜幼苗質量。 砧木效應在嫁接苗期與植株生長后期的表現不一,其中葫蘆砧超豐抗生王和京欣砧王嫁接幼苗質量均優于自根苗,但后期產量和綜合品質均低于自根苗。 這與韓志平等[23]研究結果相似,這可能是由于露地西瓜生長前期溫度較低而后期溫度較高,環境條件發生改變,加之苗期以營養生長為主,而生長期營養生長與生殖生長相互調節,進而導致砧木效應發生改變。 研究發現不同類型砧木能夠顯著影響西瓜生長勢,其中南瓜型砧木的嫁接西瓜長勢較強,產量較高[24],這可能與南瓜型砧木的根系活力、根系體積、根系總吸收面積和活躍吸收面積均顯著高于葫蘆砧有關,但2 種類型砧木均未提高接穗葉片葉綠素含量[25]。 齊紅巖等[26]研究發現甜瓜嫁接南瓜砧后,葉片葉綠素含量和凈光合速率無顯著變化,但嫁接植株葉片數和葉面積顯著增大,總光合能力增加。 李躍建等[27]研究表明,黃瓜嫁接南瓜砧后,嫁接苗葉片中會新產生促進葉綠素合成的輔酶和提高光能利用率的捕光葉綠素a/b 結合蛋白,導致其葉片光合能力顯著增加。 此外,研究表明,南瓜砧也可顯著提高西瓜葉片的CO2同化速率和氮、鉀、鎂含量以及水分利用率,從而提高單瓜重和植株產量[28]。 本研究發現南瓜砧嫁接小型西瓜植株長勢及產量均顯著高于自根苗,其中興盛、鐵砧爾帝表現較好,其增產率分別為65.4%和68.0%;葫蘆砧因基因型不同而表現不同,產量變異系數為19.7%,其中強根增產率為49.4%,但京欣砧王單位產量顯著低于自根苗。 表明與南瓜型砧木相比,不同葫蘆型砧木的嫁接植株光合能力及植株礦質元素和水分吸收合成能力差異較大[29-30]。 本研究還發現砧木能夠顯著影響小型西瓜單瓜重和座瓜指數,從而導致產量改變。 這與Salam 等[11]的研究[13]結果一致,但與其他果型西瓜研究結果不一致,這可能與小型西瓜單瓜重小、單蔓結瓜能力強和留瓜方式不同有關[1]。

前人研究表明,砧木可顯著影響小型西瓜果實橫徑、縱經,但對果形指數影響不顯著[31]。 這與本研究結果一致。 本研究中,南瓜砧提高了露地小型西瓜果皮厚度,降低了西瓜的裂瓜率,同時果實硬度也顯著提高,但葫蘆砧因品種不同而表現不一。 研究表明,鈣、鉀含量[32-33]可顯著影響果皮厚度和果實硬度發生變化,不同砧木嫁接果實內元素含量的差異可能是造成果實厚度及果實硬度不同的原因。 楊冬艷等[34]研究表明,設施小型西瓜嫁接到南瓜型或葫蘆型砧木后,其果實中心可溶性固形物和邊際可溶性固形物含量與自根苗均無顯著差異,但對果實Vc 含量影響顯著,這與Colla 等[35]的研究結果一致。 孫興祥等[36]研究發現葫蘆砧能夠顯著提高西瓜中心和邊際可溶性固形物含量,但南瓜砧會顯著降低西瓜中心和邊際可溶性固形物含量,這可能與南瓜砧根系產生較多的細胞分裂素[16],以及氮、磷和鈣等元素吸收減少[37],使得果實品質降低有關。 本研究中,由南瓜型和葫蘆型砧木的嫁接果實營養品質指標變異系數可知,南瓜砧和葫蘆砧均對小型西瓜中邊差和Vc 含量的影響較大,對可溶性糖、可溶性蛋白和邊際可溶性固形物含量的影響次之,對中心可溶性固形物含量的影響較小。 同時同一類型砧木間嫁接果實單一品質指標變化與自根苗相比并不一致,因此,采用單一指標反映果實品質的砧木效應具有片面性[38]。 嫁接西瓜營養品質綜合評分結果可知,僅京欣砧2 號和京欣砧4 號2 個南瓜砧的嫁接果實品質優于自根苗;而京欣砧1 號、強根、京欣砧冠和京欣砧優4 個葫蘆砧嫁接果實品質均優于自根苗,其中京欣砧1 號和強根嫁接果實品質也優于南瓜砧。

4 結論

本研究結果表明,2 種類型砧木均對露地小型西瓜幼苗質量、植株長勢、產量、果實性狀和果實品質影響顯著。 南瓜型砧木均能夠顯著提高小型西瓜產量,但僅京欣砧2 號和京欣砧4 號嫁接果實品質優于自根苗;葫蘆砧表現不一,其中強砧和京欣砧1 號表現較好,嫁接后小型西瓜產量和果實品質均顯著提高。