蔬菜嫁接技術研究現狀及發展趨勢

關鍵詞：蔬菜；嫁接；嫁接技術；設施農業

0引言

現代蔬菜生產向設施化、基地化和專業化發展，由蔬菜連作引起的土壤環境惡化、土傳病蟲害嚴重等問題成為了蔬菜生產的嚴重障礙和蔬菜設施栽培的主要限制因素。目前，解決連作障礙的措施主要有輪作倒茬、土壤消毒及農藥灌根等[1]。但是，輪作倒茬周期較長，土壤消毒和農藥灌根成本較高且易造成農藥過量殘留。與這些方法相比，嫁接對植株的抗逆性及品質都有非常顯著的影響，可以提高植株的抗病性、耐鹽性、抗冷性、耐澇性和耐高溫性等多項能力，同時還能改善果實品質、提高產量，是解決連作障礙有效的途徑。

嫁接，無性繁殖的一種，是植物的人工營養繁殖方法之一。嫁接時，一般選擇在內部組織結構、生理和遺傳上彼此相同或相近同時又具有一定差異的砧木及接穗，通過二者之間的相互作用，改變植株原有的吸收能力，產生一系列生理生化反應，從而影響植株的生長發育[2]。蔬菜嫁接主要用于避免由連作引起的農作物感染嚴重的土壤傳播疾病所帶來的損失，是一種安全、適應有機生產及環保的生產方式。通過嫁接不但能保持接穗的性能，同時還能將砧木的特性發揮出來，提高蔬菜的產量和抗逆性的同時，還能有效降低作物病害發生的概率，減少黃萎病等病害的出現，從而達到延長蔬菜采收期，改善蔬菜品質的目的。目前，我國蔬菜嫁接技術已在茄科蔬菜和瓜科蔬菜上得到普遍應用，對于防治瓜類、茄果類蔬菜枯萎病、黃萎病、根腐病和青枯病等土傳病害，抵御高溫、高濕、干旱和鹽漬等惡劣環境條件成效顯著，是克服蔬菜連作障礙的有效措施之一[3]。

1蔬菜嫁接發展概況

蔬菜嫁接發源于中國，迄今已有2000多年歷史，我國西漢著名農學家犯勝之所著《汜勝之書》中詳細記述了利用嫁接方法生產大瓠（瓠瓜）的方法，是蔬菜嫁接最早的文字記載。20世紀20年代日本和朝鮮開始利用葫蘆砧木解決西瓜生產的連作障礙，嫁接技術開始大面積應用于農業生產中。30年代，逐漸擴展到網紋甜瓜、茄子、黃瓜和番茄等果菜類，50年代以后蔬菜嫁接栽培技術開始廣泛推廣和普及。到了80年代，已經從亞洲推廣到了歐洲、美洲、非洲等地區，目前除了日本、韓國嫁接蔬菜栽培面積較大之外，意大利、西班牙、法國、美國和加拿大等的蔬菜嫁接發展也較為迅速。其中，日本的蔬菜嫁接技術應用最為廣泛，早在20世紀90年代就已經達到蔬菜栽培總面積的60%，設施蔬菜栽培總面積的90%以上[4]。目前，在歐洲50%以上的黃瓜和甜瓜采用嫁接栽培，在日本和韓國95%以上的西瓜，70%～85%的溫室黃瓜采用嫁接栽培[5]。

我國在20世紀70年代首先在黃瓜生產中應用嫁接技術，80年代嫁接栽培技術逐步完善與配套，已發展到西瓜、茄子、番茄等蔬菜，在設施栽培發達的地區，西瓜、黃瓜嫁接苗比例已達70%以上[6]。近年來，隨著現代蔬菜產業的發展，我國蔬菜種植面積躍居全球第一，設施蔬菜和錯季蔬菜種植面積逐年加大，蔬菜嫁接栽培面積逐漸擴大，據統計，瓜果、茄果類6大蔬菜嫁接面積已達134.5萬hm2，嫁接苗總數量約160.39億株，蔬菜嫁接應用面積全球最大。但是，雖然我國嫁接蔬菜種植面積最大，蔬菜嫁接普及率卻只有20%，嫁接率最高的西瓜也僅有40%，而日本和韓國的瓜類嫁接普及率為90%以上[7]。

2蔬菜嫁接方法

嫁接時，將一株植物體的芽或枝接到另一植物體的適當部位，使兩者接合成一個新植物體。其中，下部的植株稱為砧木，上部的植株稱為接穗。嫁接時，使砧木和接穗的形成層靠緊并固定在一起，由于植物受傷后具有愈傷機能，通過細胞增生，砧木和接穗彼此愈合成為維管組織連接在一起的一個整體。因此，嫁接時要使砧木和接穗形成層緊密結合，以確保嫁接苗的成活率。目前，蔬菜嫁接主要采用劈接法、貼接法和靠接法等傳統嫁接方法，以及套管式嫁接法等新式嫁接法。

2.1劈接法

劈接法最佳嫁接時期為茄果類砧木5～6片真葉、接穗4～5片真葉，瓜類子葉展開、真葉剛露時。嫁接時，先將砧木于主莖離地面7～8cm處保留1～2片真葉后用嫁接刀橫切，將上面部分切除掉，并在砧木保留部分垂直向下切1cm左右的“V”形切口。再將接穗拔出，從半木質化處切掉下部，并將保留部分削成30°、斜面長1cm左右的“V”字形。最后將接穗與砧木的切口對齊，插入接穗，確保砧木與接穗的形成層緊密吻合后，用專用的嫁接夾固定，如圖1所示。

在實際生產中，有時也會采取斜劈接法。該方法將砧木的切口角度保持在30°～45°，使砧木與接穗保持一定的傾斜度進行貼合，其余方法與劈接法相同[8]。

這種嫁接方法簡單易學，嫁接部位較高，對蔬菜本身的抗病能力有較大幫助。但是操作較復雜、工效較低，嫁接后管理困難，接穗容易出現失水現象，降低作物成活率。由于瓜科砧木有髓腔不易開通槽，因此，此種嫁接方法一般用于有較硬莖稈的茄科蔬菜[9]。

2.2靠接法

靠接法最適時期是砧木長出5～6片真葉，接穗長出4片真葉，并且接穗苗直徑相當于砧木苗直徑1/2時[10]。嫁接時，需先拔出砧木與接穗，抖掉根系附著的基質，然后將砧木去生長點，并在子葉下1～2cm處用刀片自上向下沿30°～40°斜切0.8cm，接穗在子葉下2.5cm處自下向上沿30°～40°斜切0.8cm，注意切口不要超過莖粗的1/2。然后，將砧木和接穗的切口對到一起，互相銜接貼緊插入，用嫁接夾或薄鋁片固定。最后，將砧木和接穗一同栽人土壤中，并使砧木和接穗的根保持一定的距離，交叉呈“十字形”，以利于光合作用，如圖2所示[11]。

這種嫁接方法，接穗自帶根，嫁接和管理技術要求不高，嫁接苗容易成活。但是操作復雜，速度慢、作業效率低，并且后期需要去除砧木的上部和接穗的根部及固定物，作業比較煩瑣。主要應用于黃瓜、番茄和西葫蘆等嫁接。

為解決傳統靠接法在實際生產中存在的諸多問題，研究出了工序更加簡單、效率更高的改良靠接法。與傳統方法不同，改良后接穗與砧木播種于同一營養缽內，嫁接時無需拔出，根系沒有受到損傷，不需要緩苗。后期管理簡易，嫁接苗成活率更高[12]。

2.3插接法

插接法最適嫁接期是砧木長到2～3片真葉，接穗長到1～2片真葉時[13]。根據插接的位置不同插接法可以分為直插法和斜插法，如圖3所示。嫁接時，將砧木生長點除去，并在這個位置將打孔簽插入砧木，如直插則為直插法，斜插即為斜插法。接穗去掉下部后，在第一片真葉下將底端削成楔形。然后，將打孔簽從砧木中拔出并將接穗迅速插入砧木中，并使砧木子葉與接穗子葉交叉呈“十字形”，如圖4所示[5]。

這種嫁接方法不用固定物，操作簡單、工效高。傷口在砧木子葉之上，嫁接部位高，不易感染土傳病害，防病效果好。嫁接苗成活后不用取出夾持物，不用斷莖去根節省了作業時間。但是在插孔時易出現插劈砧木的情況，并且沒有固定物傷口愈合較慢，對溫濕度等條件要求嚴格，成活率不易保證。要求砧木較接穗稍粗，并且不能空心，多應用于黃瓜、西瓜等嫁接。

近些年，在原有插接法的基礎上，科學家又研究出改良插接法，如圖5所示。此種嫁接方法將原來在砧木生長點處插接改為在砧木第1片真葉葉腋處插接，這樣可以借助葉柄的支撐起到固定接穗的作用。并且，由于葉腋處的分生組織比莖端分生組織活躍，有利于嫁接苗傷口的愈合和恢復生長[14]。

2.4貼接法

貼接法嫁接以砧木長到6～8片真葉，直徑在0.3cm左右，接穗長到5～7片子葉，直徑在0.3cm左右時為宜[15]。嫁接時，在砧木幼苗的苗莖地上5～7cm處，沿苗莖表皮45°～60°的角度，快速斜切一刀，形成橢圓形長0.5～0.8cm的斜面切口。接穗在苗莖的2片子葉上方向上斜切一刀，注意切面與砧木保持一致。然后，將砧木和接穗的斜面貼合到一起，使砧木和接穗的胚軸盡量接近，用嫁接夾固定，如圖6所示[16]。

貼接法又稱為單子葉切除法，這種嫁接方法操作簡單，廢苗率低，工作效率高，并且對不同的砧木和接穗有很強的適應性。貼接法切口接觸面大，有利于水分和營養物質的傳輸，促進緩苗、生長，成活率高[17]。不足是嫁接后需要去除固定物，并且嫁接接口易碰斷。這種嫁接方法廣泛應用于瓜類、茄果類嫁接。因為作業簡單，是機械嫁接最常采用的方法。

2.5針接法

針接法對夾持物進行了改進，采用針形物進行固定。以接穗和砧木真葉長出2～3片，下胚軸直徑0.2cm左右時，為最適嫁接期。這種嫁接方法通常采用斷面為六角形，長1.5cm，直徑0.3mm的嫁接針進行固定，通常針的材料為陶瓷或硬質塑料，操作時嫁接針裝在類似于自動鉛筆的接針筆中[18]。嫁接時選砧木和接穗粗細基本一致的幼苗，先用刀片在砧木第1片真葉上方1.0～1.5cm處將砧木平切或沿45°左右斜切，去掉上部。然后用接針筆將嫁接針在砧木切面的中心沿軸線插入1/2。用同樣的方法將接穗呈相同角度向下切，將切下的接穗插在砧木上。砧木和接穗的切面要緊密對齊，以利傷口愈合，如圖7所示[19]。

這種嫁接方法操作簡單，工作效率高，對砧木、接穗莖的粗度要求不嚴格[20]。采用嫁接針作為連接物，嫁接苗成活后不用取出，節省了作業時間。但是，與采用嫁接夾的方法比較，針接法的針不能重復利用，因此提高了嫁接成本。針接法要求苗桿不能中空，因此這種嫁接方法適用于茄科和葫蘆科蔬菜嫁接。

2.6套管法

套管嫁接法要求砧木與接穗莖稈粗基本相同，以砧木3～5片真葉，接穗2～3片真葉為最適嫁接期。嫁接時，在砧木5～7cm處由下向上切成30°～45°的斜面，然后將套管一半套到砧木上另一半伸出，在接穗真葉下0.5～1.0cm處由上向下切成相同角度的斜面，最后將接穗插入套管內，并且保證砧木和接穗的切面很好地貼合在一起，如圖8所示[21]。

使用套管法進行嫁接時要根據作物及幼苗長勢的不同選擇不同型號套管，成品套管直徑通常有0.20、0.25和0.30cm等不同規格，長度一般為1.5cm，也可自行剪裁[22]。若買不到專用套管，也可用自行車氣門芯或塑料軟管代替，只需剪成1.5cm左右長、兩端呈平面或方向一致的30°斜面即可[20]。

套管嫁接法操作簡單、速度快、工效高，套管能很好地把砧木與接穗切口牢固固定并緊密接觸，嫁接苗不易失水、感病率低、成活快及成活率高。傷口愈合后，隨著后期作物生長，套管會風化變質自動掉落，起到無損傷的效果[23]。但是對砧木、接穗的莖粗要求較高，播期和苗期管理較嚴格。此種嫁接方法廣泛應用于茄果類蔬菜嫁接。

近些年，在套管法的基礎上發展出一種新的嫁接方法-C型夾嫁接法。這種嫁接方法采用的C型夾與傳統的套管不同，一般由塑料制成，縱向長1.0cm，橫截面呈“C”型，上寬下窄，旁邊有一個條口，下面有一個固定植株的圓柄，如圖9所示[24]。嫁接時要求砧木比接穗粗一些，將砧木和接穗橫向平切，用C型夾固定。在嫁接苗后面的成長過程中C型夾可以自行脫落，因此節省了作業時間，提高了工作效率。

3蔬菜嫁接存在問題及發展趨勢

目前，我國蔬菜嫁接苗生產主要以人工作業為主，按生產的流程不同可分為傳統人工嫁接作業和人工嫁接生產線兩種生產模式。傳統人工嫁接作業是最初的嫁接苗生產模式，常見于以家庭為單位的小規模生產，嫁接作業時，由一個操作人員獨自完成嫁接苗選擇、砧木切削、接穗切削及砧木與接穗固定等所有作業環節，這種嫁接方式生產率較低。人工嫁接生產線常用于蔬菜嫁接苗工廠化生產，這種作業方式將嫁接作業分解成幾個操作環節，由不同操作人員負責不同的環節，大家分工合作共同完成嫁接作業，這種嫁接方式大大提高了嫁接的生產效率。但是無論哪種嫁接方式，嫁接作業都是依靠人工操作完成的，這種經驗式管理的作業方式，對操作人員本身的技術水平依賴很大，往往不同的嫁接苗生產工廠，甚至同一工廠的不同操作人員生產的嫁接苗質量都會參差不齊，這就導致市場上嫁接苗的質量無法得到可靠保障。

近年來，由于嫁接費工費時，越來越多的小農戶選擇直接購買嫁接苗，市場上對嫁接苗的需求急劇增加。然而，隨著我國勞動力價格不斷上漲，蔬菜嫁接苗生產作為典型的勞動密集型產業，原有的人工嫁接生產方式因成本上漲，已經無法滿足市場需求[25]。隨著市場需求量的日益增長，蔬菜嫁接的生產速率和質量急需提高，蔬菜嫁接必然要從傳統的人工作業為主向機械化自動生產轉型，蔬菜嫁接技術需要進一步進行優化升級，針對不同的砧木和接穗設計不同的嫁接方法，在操作更加簡便的同時要更具專業性及適應性，使之更加適合機械化生產要求。

蔬菜嫁接技術較為成熟的日本和韓國，已經圍繞蔬菜嫁接研制出較為成熟的嫁接機，并在生產中得到了實際應用，降低了蔬菜嫁接對操作人員的依賴程度，大大地提高了生產效率[26]。但由于日本、韓國等國家蔬菜生產規模大多比較大，研制的嫁接機往往體積比較大，而且價格昂貴，不適于在我國廣泛推廣。而與日本和韓國相比，我國蔬菜嫁接的自動化程度嚴重滯后，目前對嫁接機的研制還主要集中在高校和科研院所內，能真正進行應用推廣的機型還比較少。如何通過研發推廣使用自動嫁接設備，在降低生產成本、提高勞動生產率的同時保證嫁接苗的質量，仍是當前需要重點考慮的問題。

在進行嫁接機械研究時要充分考慮我國以家庭為單位進行蔬菜嫁接為主，農戶普遍知識、技術水平低，嫁接憑經驗，缺少規范化引導等實際問題，從以下幾點開展研究工作。一是開展自動控制算法及機器視覺技術的研究，使嫁接機能準確地判斷嫁接苗所處的位置，快速準確地完成砧木和接穗的切削、嫁接苗的夾持固定等操作，從真正意義上實現蔬菜嫁接的全自動化作業。二是開展切削機構的研究，嫁接作業時砧木和接穗的切面是否整齊，角度是否一致且符合所采用的嫁接方法要求，直接決定了嫁接苗的成活率，要研制出可靈活調整能適應不同切削要求的切削機構，以提高嫁接機對不同嫁接方法、不同砧木及接穗的適應性。三是開展夾持機構的研究，嫁接苗質量的好壞，與其能否得到有效的夾持固定有很大關系，好的夾持機構不僅要結構簡單、靈活方便，同時對不同狀況的嫁接苗的適應性要強，并且還要能有效避免對嫁接苗造成損傷。四是在嫁接機的研究過程中還要充分考慮價格、可操作性和實用性等問題，研制出體積小、自動化程度高且性能穩定的適于推廣應用的機型。

4結束語

蔬菜嫁接在我國有著悠久的發展歷史，目前使用比較廣泛的嫁接方法有劈接法、靠接法、插接法、貼接法、針接法和套管法，隨著蔬菜生產規模的不斷增大，連作障礙等土地問題逐漸顯現，蔬菜嫁接作為解決這一問題的有效途徑，嫁接苗的市場需求連年增加。目前，因為蔬菜嫁接自動化程度低且商業成本比較高，需要進一步提高對蔬菜嫁接技術與設備的研發和推廣，逐漸提高蔬菜嫁接的機械化水平，促進蔬菜嫁接的產業化發展。