不同砧木嫁接对番茄产量、伤流液及矿质元素含量的影响

陈胜萍，周国顺，刘晓光，陈志

(唐山市农业科学研究院，河北 唐山 063001)

番茄(SolanumlycopersicumL.)属于茄科蔬菜,是我国主栽蔬菜之一，以其味美、营养丰富，经济价值高而在蔬菜种植结构中占有非常重要的地位。据农业部统计，我国每年的番茄栽培面积都稳定在110万hm2以上，已成为农民增收的主导产业之一[1]。

近年来栽培种植面积比重逐年上升，特别是随着保护地蔬菜发展，保护地番茄种植已成为广大菜农一年四季的首选品种。由于蔬菜的高度集约化栽培，连作障碍及枯萎病等土传病害越来越严重,已成为制约我国番茄高产的主要因子，采用嫁接是提高蔬菜作物土传病害抗性的最有效的途径之一[2、3]。已有研究表明，嫁接对蔬菜产量及产量构成因素具有促进作用，嫁接可以提高嫁接苗对肥水的吸收，促进生长，提高嫁接的产量、品质[4～6]。

前人对蔬菜嫁接的研究多数集中在嫁接对蔬菜作物农艺性状的影响[7～9]和某一特定时期嫁接蔬菜矿质营养的吸收[10～12]，对不同砧木在整个生育期内对西甜瓜产量、伤流液及叶片矿质元素含量的吸收、分配特征及对产量构成因子的影响研究较多[13～15]，但在番茄上尚缺乏这方面的系统研究。因砧穗组合的差异性以及气候条件、土壤环境等多种因素的影响，不同砧木嫁接番茄对矿质元素的吸收仍有许多方面不清楚。为此,本试验旨在探索嫁接番茄整个生育期矿质元素的吸收、分配规律及其差异性, 揭示整个生育期嫁接植株叶片的营养生理特性,为嫁接番茄优良砧木筛选、番茄嫁接栽培科学施肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点

2017年2月至2018年8月在唐山市农业科学研究院温室进行。

1.2 试验材料

供试砧木3种，分别为Momotaro(日本品种，简称M)、Achilles-M(野生番茄，简称A)、Helper-M (野生番茄，简称H)，以上砧木材料均由唐山市荷花坑种苗中心提供。供试接穗为唐粉108(简称T),唐山市农业科学研究院自育品种。

1.3 试验方法

采用2因素随机区组设计，3次重复，唐粉108自根苗(T)作对照,共4个处理,每个处理20株，株行距为35 cm×50 cm，小区面积为4.2 m2，每小区20株。嫁接采用劈接法，单干整枝。

育苗、嫁接及定植：营养钵体育苗(肥沃园土：腐熟厩肥：中沙比例为3∶1∶1)，种子用55 ℃热水浸种30 min，后置于28 ℃的恒温箱内催芽，然后播种、分苗、嫁接，嫁接10 d后统计嫁接成活率，20 d后定植露地，栽培管理依常规进行[16]。

试验大棚肥力情况:全氮1.45 g·kg-1、全磷0.71 g·kg-1、全钾15.12 g·kg-1, 有效钙、镁、铜、锌、锰、铁分别为132.07、15.18、0.791、2.37、7.55、8.98 mg·kg-1。定植时结合整地做畦沟施腐熟鸡粪75 000 kg·hm-2、尿素600 kg·hm-2、磷酸二铵150 kg·hm-2；前期结合灌水, 施三元复合肥450 kg·hm-2；开花坐果期随水分别施磷酸二铵；硫酸钾375、150 kg·hm-2；果实膨大期分别追施尿素、硫酸钾150、30 kg·hm-2。

样品采集：定植后分别于5月18日(苗期)、6月2日(坐果期)、17日(果实膨大期)、7月2日(果实成熟期)、19日(采收期)下午采集样品。每个处理上随机选取5片同一节位功能叶，用冰壶带回实验室，用0.1%的洗涤剂进行清洗，最后用无离子水漂洗干净，将样品置于鼓风干燥箱中，在105 ℃下杀青30 min，然后65 ℃下烘干至恒重，样品用植物微型粉碎机粉碎后置于干燥箱中备用。采用劈接法嫁接15 d后统计成活率，植株嫁接成活率=(成活株数/嫁接株数)×100%。

伤流液的测定：分别于苗期(5月18日)、坐果期(6月2日)和果实膨大期(17日),随机选取10株不同砧木嫁接植株和自根植株，收集伤流液12 h，测定伤流液的体积。

营养元素的测定方法[17]：氮元素采用改良凯氏定氮法；磷元素采用钒钼黄比色法；钾、钙、镁、锌、铁、铜、锰用原子吸收分光光度计(AA-1800D型)测定；样品处理使用用奥普乐智能微波消解仪(MD8H型)。7月23日,每个处理随机选取10株测定单株产量。

1.4 数据分析

数据采用Excel2013软件和SPSS19.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同砧木对番茄嫁接成活率及产量的影响

由表1可知,不同砧木嫁接组合成活率存在显著差异，组合H-T的成活率最高,达到91.2%，其次为M-T, A-T的成活率最低，3种砧木嫁接组合平均成活率为87.3%，说明不同砧穗组合成活率均较高，可见影响番茄嫁接成活率高低的重要因素是砧木种类。H-T嫁接组合平均产量极显著高于其它嫁接组合和自根苗(P<0.01)。

表1不同砧木对番茄嫁接成活率及产量的影响

Table1Effectsofthedifferentroot-stocksonsurvivalratesandyieldsofgraftedtomatoonsurvivalratesandyieldsofgraftedtomato

处理Treatments成活率/%Survival rate产量/kg Yield kg·plant-1kg·plot-1M-T87.3bB3.23Bb64.60BbA-T82.7cC2.86Cc57.20CcH-T91.2aA3.74Aa74.80AaT-2.58Cc51.60Cc

注:不同大、小写字母分别表示差异达1%和5%显著水平。

Note: different capital and lowercases letters indicate significant at 1% and 5% levels.

2.2 嫁接对番茄伤流液含量的影响

从图1可知，嫁接植株各时期的伤流量显著大于自根植株，其中H-T嫁接组合的伤流量在果实膨大期含量最高为36.13 mL·株-1，而自根植株的伤流量为18.05 mL·株-1。

图1 嫁接株与自根株伤流液含量比较Fig.1 Comparis on the contentof Xylem Exudation beteween the grafted and non-grafted tomato

2.3 不同砧木对番茄叶片氮、磷、钾、镁、钙含量的影响

由图2可见，苗期各处理叶内氮含量变化总趋势一致，开始叶内含氮量较高,随着叶片旺盛生长及开花座果对氮的消耗，叶内氮含量降低，到6月17日降到最低，随着果实的膨大，植株大量吸收营养，氮含量提高，到7月2日果实成熟生长量达到最大值，吸收的氮也达到另外一高峰值，此时生殖生长占优势，叶内氮向果实转移，叶内氮水平又呈下降趋势。在营养生长阶段，各处理叶内氮含量均显著低于自根苗，生殖生长阶段则相反，各处理叶内氮含量均显著高于自根苗，可能是因为嫁接苗根系强大，对土壤养分吸收能力增强，这一优势在生长后期更为明显。不同处理叶内氮含量比较，处理H-T叶内氮含量在5月18日和6月2日均显著高于M-T和A-T,在7月2日和7月19日，H-T叶内氮含量与M-T和A-T无显著差异。说明不同砧穗复合体之间存在很大差异, 表现为不同砧木嫁接组合苗叶内氮含量的差异。

图2 各时期不同处理叶片中大量元素含量变化规律Fig.2 Changes of macroelement contents of leaves of different treatments at different growth stages

各处理叶内磷含量变化总趋势一致，苗期随着植株生长量迅速增加，叶内磷浓度逐渐稀释，到6月2日降到最低，此后植株生长由原来的营养生长转为营养生长和生殖生长共同发展期时，植株开始大量吸收营养，叶内磷水平又开始上升，7月2日达到另一吸收高峰，此后含磷量又呈下降趋势，但幅度较小。在营养生长阶段，各处理叶内磷含量均显著低于自根苗，在营养生长和生殖生长共同发展阶段，除组合M-X显著低于对照外,处理H-T和A-T叶内磷含量均显著高于自根苗，生殖生长阶段，处理H-T叶内磷含量极显著高于其他两个处理和自根苗，且其它2个处理和自根苗无显著性差异，说明Helper-M促进了生殖生长期接穗叶片对磷元素的吸收和利用。

在整个生育阶段内各处理叶内钾含量变化处于平稳上升趋势，变化幅度不大，到7月19日各处理叶内钾含量最高，其中处理H-T和自根苗最高，分别为0.373%、0.371%，无明显差异，处理M-T、A-T叶内钾含量低于自根苗，差异显著。说明Helper-M嫁接没有促进番茄叶片对钾的吸收，而日本番茄Momotaro嫁接反而降低番茄叶片对钾的吸收。

不同处理叶内镁在5月18日镁含量最低，不同处理间无明显差异，随着植株的生长发育逐渐上升；到6月17日达到最高值，其中H-T最高为0.55%，处理和自根苗之间比较，H-T、A-T与M-T、自根苗差异极显著，且处理间差异达到极显著，M-T略高于自根苗，但是差异未达显著水平；随后镁含量又开始下降，到6月17日和7月2日镁含量分析结果同6月17日一致。可见，3种砧木均能在不同程度上提高接穗叶内镁含量，其中Helper-M嫁接表现突出。

各处理叶内钙含量表现为5月18日苗期含量最低，以后急剧上升，到6月17日达到最高值，其中H-T最高为1.96%，处理和自根苗之间比较，除了M-T略低于自根苗外，两个处理H-T、A-T与自根苗差异极显著，且处理间H-T和A-T之间差异达到极显著。可见，日本番茄Momotaro和野生番茄Helper-M砧木嫁接均能在不同程度上提高接穗叶内钙含量，其中Helper-M嫁接表现比较突出。

2.4 不同砧木对番茄叶片铜、锌、锰、铁含量的影响

不同处理叶片中铜的含量变化趋势都是由高到低再到高，其中自根苗在营养生长阶段含量高于3个处理，到生殖生长阶段，处理H-T显著高于自根苗，M-T、A-T低于自根苗，但是差异未达显著水平(图3)。

图3 各时期不同处理叶片中微量元素含量变化规律Fig.3 Changes of microelement contents of leaves of different treatments at different growth stages

不同处理叶内锌的含量在5月18日达到最高，其中自根苗最高，之后开始下降，6月2日、H-T，M-T先降到最低，而自根苗、A-T到6月18日才降到最低，之后小幅上升。7月2日各处理和自根苗都达到小高峰，其中H-T最高为45.67%，显著高于其它2个处理和自根苗，之后逐渐降低，7月19日最低，其中H-T显著高于其它2个处理和自根苗。说明H为砧木嫁接时在一定程度上减缓了叶内锌含量的降低, M、A为砧木嫁接时对叶内Zn的含量的降低无显著变化。

各处理叶内锰含量变化在苗期到果实膨大期一直处于上升阶段，在果实成熟期7月2日达到最高，3个处理都高于自根苗，其中处理H-T极显著高于其他处理，说明嫁接不同程度上促进了接穗叶片对锰的吸收能力，Helper-M嫁接表现尤为突出。

嫁接苗叶内中铁含量变化曲线与锌一致，苗期含量最高，之后开始下降，座果期达到最低，到果实膨大期又开始小幅上升，果实成熟期达到一小高峰，在整个生育期内，处理H-T铁含量最高于其它处理和自根苗，差异达到极显著水平，M-T、A-T略高于自根苗，但差异不显著，可见H为砧木嫁接提高了接穗叶片中铁的含量。

3 讨论与结论

砧木与接穗间基因型的差异程度是决定亲和与否的关键，两者亲缘关系越近，嫁接的成活率就越高[14、18]。本试验3种砧木嫁接番茄成活率由高至低依次是Helper-M>日本番茄Momotaro>野生番茄Achilles-M，Helper-M砧木嫁接番茄成活率最高,日本番茄Momotaro、野生番茄Achilles-M次之。3种砧木均能提高番茄产量, 其中以野生番茄Helper为砧木的嫁接组合成活率最显著。这一结果与邢国明等[5]研究结果一致。

嫁接植株伤流液含量是影响根系活动能力强弱的重要因素之一，本试验表明嫁接使得植株伤流液含量增加，从而促进了根系活力。这一结果与陈贵林、齐红岩等[15、19]对西甜瓜嫁接伤流液研究结论一致。

叶内矿质营养主要通过根系主动吸收获得，而嫁接栽培作为一种换根栽培，必然对植株矿质营养含量有很大影响,主要表现为嫁接苗根体积、总吸收面积高于自根苗，根系活力提高，增强了根系吸收养分能力，同时改善了同化物在嫁接植株体内的运输和分配[20]。本试验研究了番茄嫁接植株与自根株在整个生育期对矿质元素的吸收、分配规律及其差异性，通过对3种砧木嫁接苗与自根苗整个生育期番茄叶内大量元素含量测定结果表明：营养生长阶段，3种砧木嫁接组合叶内氮、磷、钾的含量有不同程度降低；生殖生长阶段，3种砧木嫁接组合与自根苗叶内大量元素含量比较表现不一致，除钾元素外，3种砧木嫁接组合叶内元素含量都不同程度提高，而H-M嫁接组合叶内钾元素与自根苗无显著差异，而其它2个嫁接组合则钾含量水平显著低于自根苗。微量元素含量测定结果表明：在营养生长阶段，H-T和A-T嫁组合不同程度提高了叶内镁、钙、锰的含量，其中H-T嫁接组合增加量最大，M-T嫁接组合与自根苗无显著差异；H-T嫁接组合减缓叶内铜、锌、铁含量的降低，其它2个嫁接组合与自根苗无显著差异；在生殖生长阶段，H-T嫁接组合叶内镁、钙、锰、铜、锌、铁含量显著高于其它2个嫁接组合和自根苗，而其它2个嫁接组合和自根苗无显著差异。嫁接植株在营养生长阶段叶内氮、磷、钾的含量低于自根苗，这可能是嫁接造成植株前期生长比较缓慢或与生长初期砧木与接穗在某些生理机能方面不协调所致，但在生殖生长阶段所有矿质营养元素(除钾含量)均高于自根苗，这可能与嫁接苗在生长中后期根系强大的吸收养分能力有关，嫁接植株在生长中后期养分吸收能力的增强，有利于叶绿素和酶类的更新，延缓了叶片衰老，延长了叶片光合期，光合速率保持较高水平，为番茄嫁接高产、丰产奠定基础，这也与嫁接番茄产量的提高主要在生长中后期报道结论相一致[5]。另外，嫁接不同程度降低了钾含量水平，与乜兰春等[7]的结论一致，这可能是矿质营养元素间的相互作用造成，且这种作用会随不同阶段的不同而有所差异，也可能与茎叶运输产物或钾的运输和分配有关。

本试验对整个生育期内叶片中的矿质营养变化的研究并不能完全反映根系的吸收水平，也不是决定番茄产量的唯一因素，对嫁接番茄叶内营养元素吸收之间相互关系、叶内矿质营养元素吸收与根系选择性吸收水平及与产量间的相关性有待深入研究。