与不同作物互作育苗对西瓜幼苗质量的影响

李晓慧，常高正，康利允，高宁宁，吴占清，梁 慎，李海伦，程志强，王慧颖，徐小利，赵卫星

(1.河南省农业科学院 园艺研究所，河南 郑州 450002；2.开封市农林科学研究院，河南 开封 475004)

我国是世界上西瓜种植面积较大的国家之一。据统计，2016年全国西瓜播种面积189.08万hm2，总产量7 940万t[1]。西瓜产业已成为部分地区农民增产致富的支柱产业。随着西瓜种植面积扩大，集约化基质育苗在国内日益兴起，已成为西瓜生产的一个重要环节。但西瓜根系团聚力相对较差，起苗时极易断苗伤根，不利于机械化移栽，严重影响其成活率，且易受根系分泌物自毒作用和病害的影响，导致幼苗质量降低，已成为制约西瓜生产的障碍[2]。相关研究表明，不同作物间作可以提高作物的根系活力，增加对矿质营养元素的吸收利用，改善土壤微生物结构，减轻自毒作用，提高叶片光合能力[3-8]。因此，选择合适的与西瓜互作作物，对指导西瓜集约化育苗、提高幼苗质量具有重要意义。姜丽[9]和张新龙[10]研究认为，茼蒿提取物可有效缓解西瓜根系分泌物的自毒作用；孙吉庆等[11]研究表明，大葱与西瓜轮作可改善土壤环境条件，减轻病害的发生；小麦具有较发达的根系，与其他作物互作可增强根系的团聚力[12]。这些作物已被很多学者用来与西瓜进行套种或间作等方面的研究，且多集中在西瓜的成株期，而有关不同作物与西瓜互作开展西瓜育苗的研究鲜见报道。鉴于此，选取茼蒿、大葱、小麦与西瓜同盘互作育苗，探讨对西瓜幼苗质量的影响，以期为西瓜集约化育苗和后期连作障碍的克服提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 材料

供试西瓜品种圣达尔、开美1号分别为中晚熟、早熟品种，分别由河南省农业科学院园艺研究所、开封市农林科学研究院选育。

供试其他作物茼蒿、小麦、大葱，均从种子市场购买。

1.2 试验设计

试验于2018年6月在河南省农业科学院现代农业科技试验示范基地塑料大棚内进行。采用营养钵(规格：170 mm×14 mm×11 mm)育苗，选取连续种植过3 a西瓜的壤土为基质，土质为黏土。播种前每钵用等量的水浇透，将西瓜和互作作物种子催芽后播营养钵，每个钵播入1粒西瓜和3粒互作作物，播时将西瓜种子放于营养钵的中央，互作作物种子距离西瓜种子2 cm处均匀分布，然后盖上1 cm厚的细土。试验分2个西瓜品种，每个品种设置4个处理，试验处理组合如下，T1：西瓜+小麦；T2：西瓜+大葱；T3：西瓜+茼蒿；T0：西瓜。每个处理重复10钵。育苗期间，每3 d 浇 1 次自制的营养液。棚内温度控制在25～30 ℃，自然光照，其他管理相同。

1.3 测定项目与方法

当西瓜幼苗长到四叶一心时，每处理取幼苗5株进行幼苗质量相关指标的测定。

1.3.1 幼苗离床存活天数、缓苗期 离床存活天数为起苗后用保鲜袋封存保质存活天数，缓苗期为幼苗移栽大田后至出现新叶的天数。

1.3.2 幼苗质量 每处理取幼苗5株，分别测量幼苗株高、茎粗、地上部干质量和根干质量，并计算壮苗指数，壮苗指数=(茎粗/株高+根干质量/地上部干质量)×全株干质量。

1.3.3 叶片SPAD值 采用SPAD 502叶绿素含量测定仪测定叶片SPAD值。

1.3.4 根系活力及根系吸收面积 根系活力采用TTC法测定[13]，根系总吸收面积、活跃吸收面积采用甲烯蓝法测定[14]。

1.4 数据处理

利用Excel 2007和DPS 7.05软件进行数据处理，差异显著性检验采用Duncan’s新复极差法。

2 结果与分析

2.1 互作育苗对西瓜幼苗生长的影响

从表1可以看出，与不同作物互作育苗对西瓜幼苗的茎粗、地上部干质量、根干质量及壮苗指数具有明显的促进作用。与小麦、大葱、茼蒿互作育苗的中晚熟西瓜壮苗指数比西瓜单作育苗分别提高9.52%、23.81%、100.00%；与小麦、大葱、茼蒿互作育苗的早熟西瓜壮苗指数比单作育苗分别提高17.24%、13.79%、17.24%。表明，小麦、大葱、茼蒿3种作物与西瓜同盘互作育苗均能提高西瓜幼苗质量，且不同类型西瓜间有明显差异；参试互作作物中，茼蒿对早熟和中晚熟西瓜幼苗均表现出较好的改善作用。

表1 互作育苗对西瓜幼苗生长的影响

2.2 互作育苗对西瓜幼苗叶片SPAD值的影响

作物叶片SPAD值可以间接反映叶片的叶绿素含量。从图1可见，与小麦、大葱、茼蒿互作育苗均可提高西瓜幼苗叶片SPAD值。与小麦、大葱、茼蒿互作的中晚熟西瓜幼苗叶片SPAD值比单作育苗分别提高2.28%、0.87%、4.94%，其中，与茼蒿互作与对照差异显著，与大麦和大葱互作与对照差异不显著；早熟西瓜与3种作物互作育苗幼苗叶片SPAD值分别比单作育苗提高2.07%、0.64%、3.98%，其中，与茼蒿和小麦互作与对照差异显著，与大葱互作与对照差异不显著。表明，3种作物均能不同程度提高西瓜幼苗叶片叶绿素含量，提高植株光合作用，其中，茼蒿的作用较为明显，小麦次之，大葱相对较弱。

不同小写字母表示在0.05水平差异显著，下同

2.3 互作育苗对西瓜幼苗根系活力及根系吸收面积的影响

2.3.1 根系活力 根系活力旺盛时作物吸收水分、营养较好，有利于育苗移栽后幼苗的成活率。由图2可见，与小麦、大葱、茼蒿互作中晚熟西瓜幼苗根系活力分别比单作育苗提高30.59%、6.51%、68.56%，其中，与茼蒿互作显著高于其他处理，与小麦互作显著高于对照，与大葱互作和对照差异不显著；与3种作物互作育苗早熟西瓜幼苗根系活力分别比单作育苗提高13.49%、18.96%、33.05%，其中，与茼蒿互作差异显著高于其他处理，与小麦、大葱互作和对照差异不显著。表明，3种作物均能不同程度地提高西瓜幼苗根系活力，从而提高植株根系对营养物质的吸收能力；茼蒿对2个不同类型西瓜的促进作用较为明显，大葱、小麦因西瓜类型不同而有差异，小麦对中晚熟西瓜促进作用相对较强，而大葱对早熟西瓜促进作用相对较强。

图2 互作育苗对西瓜根系活力的影响

2.3.2 根系吸收面积 根系吸收面积是根系形态和生理特性的重要指标。从图3可以看出，与小麦、大葱、茼蒿互作育苗均可提高西瓜幼苗根系总吸收面积与活跃吸收面积。与茼蒿互作中晚熟西瓜幼苗根系总吸收面积和活跃吸收面积显著高于其他处理，比单作育苗分别提高216.97%、404.69%；与小麦互作比单作育苗分别提高97.94%、220.31%，显著高于对照；与大葱互作比单作育苗分别提高40.10%、138.28%，与对照差异不显著。与茼蒿互作的早熟西瓜幼苗根系总吸收面积和活跃吸收面积，比单作育苗分别提高200.32%、193.86%，显著高于大葱互作、单作育苗处理；与小麦互作比单作育苗分别提高149.03%、146.91%，亦显著高于对照；与大葱互作比单作育苗分别提高40.10%、138.28%，根系总吸收面积显著高于对照，活跃吸收面积与对照差异不显著。表明，3种作物与西瓜互作育苗均可促进幼苗根系的生长，其中茼蒿的促进作用最强，小麦次之，大葱相对较弱。

图3 互作育苗对西瓜幼苗根系吸收面积的影响

2.4 互作育苗对西瓜幼苗离床存活天数和缓苗期的影响

由表2可见，与小麦、大葱、茼蒿互作育苗，延长了西瓜幼苗离床存活时间，缩短了移栽后缓苗期。与小麦、大葱、茼蒿互作中晚熟西瓜幼苗离床存活天数比单作育苗延长1.4、0.8、1.7 d，缓苗期可缩短0.8、0.4、1.2 d；与3种作物互作早熟西瓜幼苗离床存活天数比单作育苗延长1.4、0.6、1.9 d，缓苗期可缩短0.9、0.4、1.2 d。表明，3种作物与西瓜互作育苗均可不同程度地提高西瓜幼苗质量，增强其对外界环境的耐受性，提升适应环境的能力，3种作物对西瓜幼苗促进作用的顺序为茼蒿>小麦>大葱。

表2 互作育苗对西瓜幼苗离床存活天数和缓苗期的影响

Tab.2 Effect of interaction seedlings on survival days and recover period of watermelon seedlingsd

处理Treat-ment离床存活天数Survival day圣达尔Shengdaer开美1号Kaimei No.1缓苗期Recover period圣达尔Shengdaer开美1号Kaimei No.1T05.55.85.35.1T16.97.24.54.2T26.36.44.94.7T37.27.74.13.9

3 结论与讨论

植物在自然界竞争中通过相互作用、相互适应，并有选择地组成与环境资源相适应的群落，因此当2种或2种以上不同的植物处在一起的时候，植物种间的交互作用就会发生。相关研究表明，不同植物之间的互作与单作相比可以表现出明显的产量优势[15]。本研究结果显示，小麦、大葱、茼蒿与西瓜互作育苗均能提高幼苗根系活力、叶片叶绿素含量，增加幼苗根系总吸收面积和活跃吸收面积，使目的作物育苗离床存活期延长，栽后缓苗期缩短。这与李伶俐等[16]对棉花与不同作物同穴互作育苗的研究结果一致，其原因可能是这3种作物有利于根系缠绕，提高西瓜苗根系聚合力，使根系聚合抱团不散，促进根系对营养物质的吸收，且离床移栽时，不宜造成断根和脱根。刘广才等[17]和郝艳茹等[18]对小麦-玉米间作效应的研究认为，间作明显增加了根活性吸收面积和根系体积，促进目标作物对氮、磷、钾等矿质养分吸收。汤东生等[19]则研究认为，农田生态系统中，种间相互作用强化了物种间的化感效应，激发了不同植被类型的生长潜力。不同植物互作形成复杂的生态群体，造成这种现象的具体原因还有待于进一步研究。

不同作物种类对不同基因型西瓜的促生程度有明显差异。本试验结果表明，所有互作作物都对西瓜幼苗有促进生长的作用，茼蒿互作的促生作用最强，小麦次之，大葱相对较弱。计银花[20]研究认为，茼蒿、小麦填闲种植对大棚西瓜生长及产量有明显的促进作用，这一研究也间接地支撑了本试验结果，也是多数研究者通常将茼蒿和小麦作为与西瓜间作重要作物的主要原因。这2种作物可促进西瓜根系活力和根吸收面积，为植株地上部生长打下基础。这可能与茼蒿、小麦根系分泌物改善了西瓜植株根系微生物群落结构，增强了其抗逆性有关。本研究结果显示，大葱对西瓜幼苗的促生作用相对较弱，而盛萍萍等[21]则认为，大葱与嫁接西瓜轮作可以改善其生理代谢和生长。造成这种差异的原因可能与间作或互作的时期有很大关系。从整体上来看，3种作物对中晚熟西瓜的促生作用要优于早熟品种，可能是中晚熟西瓜苗期长势较强，生长过程中对养分的需求较大，互作作物弥补了其对营养物质的消耗，但其具体原因还有待于进一步研究。

不同作物与西瓜互作对生态资源的竞争和利用明显不同[22]。本研究人为地将供试互作作物设置为同样密度，且苗龄设置为四叶一心，可能会对试验结果造成一定的误差。因此，应结合产区的环境条件，探讨不同种植密度和空间布局下，不同互作系统的生态效益。同时，从土壤理化性质及酶活性、根系微生物、根系分泌物等方面的变化，进一步探明不同作物互作提高目标幼苗质量的生理机制，为西瓜工厂化育苗技术提升及连作障碍的克服提供理论依据。

本试验结果表明，供试3种作物与西瓜互作育苗均能提高西瓜幼苗叶片叶绿素含量、根系活力，与茼蒿互作的中晚熟西瓜幼苗叶片SPAD值、根系活力分别提高4.94%、68.56%，同时各处理均增加了西瓜幼苗根系总吸收面积和活跃吸收面积，使目的作物幼苗离床存活期延长，栽后缓苗期缩短，与小麦、茼蒿互作可延长1.4～1.9 d，缩短缓苗期0.8～1.2 d。从作物之间差异来看，茼蒿对西瓜苗促生作用最强，小麦次之，大葱相对较弱。从西瓜品种类型差异来看，3种作物对中晚熟西瓜幼苗的促生作用要优于早熟品种。从栽培的角度考虑，茼蒿可作为西瓜互作育苗的首选作物，其次是小麦；中晚熟西瓜更适合与其他作物互作育苗。