无籽西瓜免破壳育苗技术探究

张元国，杨晓东，孙莎莎，魏家鹏，刘树森

（1.潍坊市农业科学院，山东潍坊 261071；2.寿光市三木种苗有限公司，山东寿光 262700）

我国是世界上三倍体无籽西瓜栽培面积和产量均居第一的国家。三倍体无籽西瓜种子发芽普遍存在“三低一高”的问题，即萌发率低、出苗率低、成苗率低[1]、“戴帽”率高。无籽西瓜种子种皮厚，种胚发育不良，必须嗑种才能正常发芽。普通二倍体西瓜种子发芽率在95%以上，而三倍体无籽西瓜种子发芽率一般在30%左右，经过萌发处理后发芽率可达75%，出苗率仅60%左右[2]。经过前期充分调研，无籽西瓜种子多采用破壳技术，除掉、割破或磕开种皮可以提高种子的萌发率，但是这种操作很容易损害种胚，而且费时、费工[3-4]。为了解决无籽西瓜种子免破壳技术问题，笔者所在育苗团队进行了2 年多的试验研究，对无籽西瓜种子结构进行了详细观察，对影响三倍体萌发的最重要原因进行调查研究探讨，对免破壳的简易可行技术进行了研究，对相关影响因素进行了探讨。在此研究基础上，总结出了无籽西瓜免破壳育苗技术，以期为无籽西瓜的机械化集约化育苗和免破壳生产技术提供参考。

1 材料与方法

1.1 植物材料

西瓜品种奥覇无籽王杂交种，黑龙江全福种苗有限公司提供。

1.2 药剂材料

种子引发剂：0.2%硝酸钾、2.0% PVA（聚乙烯醇）、10.0% PEG（聚乙二醇）、0.01 mg/L TDZ（噻苯隆）、50 mg/L GSH（谷胱甘肽）、GA50 mg/L、多效唑5 mg/L、哈茨木霉100 mg/L；溶液喷灌：育苗肥（20-10-20）、0.2%KNO3、1/4 生根培养基、1.0% Ca（NO3）·24H2O。

1.3 试验方法

1.3.1 溶液引发基质播种试验。混合基质（草炭∶蛭石∶珍珠岩=3∶1∶1）正常播种水量，设计不同种子引发剂处理。西瓜种子干播免破壳。24 粒/处理，3 次重复。

1.3.2 不同回干时间试验。混合基质（草炭∶蛭石∶珍珠岩=3∶1∶1）正常播种水量。种子常温水50 mg/L 哈茨木霉有氧浸泡（溶液只湿透种子下擦手纸，种子上面不覆盖任何东西，见干浇灌溶液）12 h，沥干水分按照不同回干时间设计13 个处理。精准控水，每天72 穴盘加水200 mL，每次浇水量各处理相同。西瓜种子干播免破壳。24 粒/处理，3 次重复。

1.3.3 无籽西瓜免破壳不同溶液喷灌试验。混合基质（草炭∶蛭石∶珍珠岩=3∶1∶1）正常播种水量，设计7 个溶液喷灌处理。西瓜种子干播免破壳。18 粒/处理，3 次重复。

1.3.4 播种深度试验。混合基质（草炭∶蛭石∶珍珠岩=3∶1∶1）正常播种水量，设计 4 个深度处理：深度 1、2、2.5、3 cm。西瓜种子干播免破壳。24 粒/处理，3 次重复。

1.3.5 播种方向试验。混合基质（草炭∶蛭石∶珍珠岩=3∶1∶1）正常播种水量，设计 4 个处理：平放、朝上、朝下、垂直。西瓜种子干播免破壳。24 粒/处理，3 次重复。

1.3.6 种子大小试验。混合基质（草炭∶蛭石∶珍珠岩=3∶1∶1）正常播种水量，设计2 个处理：大种子和小种子。西瓜种子干播免破壳。24 粒/处理，3 次重复。

1.3.7 水引发种子大小变化试验。混合基质（草炭∶蛭石∶珍珠岩=3∶1∶1）正常播种水量，设计3 个处理：未引发、一次引发、二次引发。西瓜种子干播免破壳。24 粒/处理，3 次重复。

1.3.8 水引发种子重量变化试验。混合基质（草炭∶蛭石∶珍珠岩=3∶1∶1）正常播种水量，设计4 个处理：未引发、一次引发、二次引发、三次引发。西瓜种子干播免破壳。24 粒 /处理，3 次重复。

1.3.9 溶液一次引发时间筛选试验。混合基质（草炭∶蛭石∶珍珠岩=3∶1∶1）正常播种水量，设计4 个引发时间处理：2、6、12、24 h。西瓜种子干播免破壳。24 粒 /处理，3次重复。

1.3.10 多次引发试验。混合基质（草炭∶蛭石∶珍珠岩=3∶1∶1）正常播种水量，设计3 个处理：一次引发12 h、二次引发6 h、三次引发6 h。西瓜种子干播免破壳。24 粒/处理，3 次重复。

1.4 项目测定

出土率（GR）=第9 天发芽出土种子数/ 供试种子数×100%

发芽势（GE）=5 天内发芽出土种子数/供试种子数×100%

戴帽率=第9 天子叶戴帽出土种子数/第9 天发芽出土种子数×100%

1.5 数据处理

统计分析用DPS 统计软件。

2 结果分析

2.1 种子引发技术初步研究

许多研究表明，引发处理可以显著提高种子发芽速度和发芽整齐度，还能使种子克服逆境和自身结构等原因引起的萌发障碍[7-8]。

有效精准控制种子吸水，使其在吸胀过程中免遭伤害是引发的关键。

从表1 可以看出：出土率大于90%的有3 个：PVA（聚乙烯醇）2.0% 12 h，93.75%（发芽势最高83.33%）；哈茨木霉 100 mg/L 12 h，91.67%；0.2%硝酸钾 12 h，90.27%（发芽势第二，79.17%）。

药剂处理法哈茨木霉可以防治疫霉病、纹枯病、立枯病等多种植物病害，刺激作物产生生长素、细胞分裂素等激素和活性物质。

生长调节剂TDZ（噻苯隆）既可以作为种子引发剂，又可以作为化控剂使用，浓度必须精准，浓度过大很容易抑制生长。

表1 溶液引发基质播种试验

超声波处理操作简便易行且造价低廉，种子浸种时间和超声波处理时间有待于进一步试验优化。

2.2 无籽西瓜引发不同回干时间试验

奥覇无籽王杂交西瓜种，黑龙江全福种苗有限公司提供。混合基质3∶1∶1 正常播种水量。种子常温水50 mg/L哈茨木霉有氧浸泡（溶液只湿透种子下擦手纸，种子上面不覆盖任何东西，见干浇灌溶液）12 h，沥干水分按照不同回干时间设计13 个处理。精准控水，每天72 穴盘加水200 mL，每次浇水量各处理相同。西瓜种子干播免破壳。24 粒 /处理，3 次重复（表 2）。

表2 不同回干时间试验

不同回干时间处理对无籽西瓜发芽势和出土率影响很大。回干6 h 出土率最高，达91.67% ，发芽势是79.17%。回干2 h 发芽势最高，达83.33% ，出土率是89.58%。不回干出土率低于CK。回干10 d 出土率略高于CK，回干20 d 以上出土率低于CK。回干时间控制在10 d以内，最好回干6 h 左右进行播种。

2.3 无籽西瓜免破壳技术影响因素

2.3.1 不同覆盖试验。黑膜、白膜、报纸和不覆盖4 个处理中，黑膜覆盖出土最早，发芽势最高47.92%；白膜出土率最高83.33%。

2.3.2 无籽西瓜免破壳不同溶液喷灌试验。从表3 看出，超纯水比自来水出土率高，不同溶液灌溉免破壳效果依次是0.2% KNO3自来水＞1/4 生根培养基自来水＞育苗肥（20-10-20）超纯水＞超纯水＞育苗肥（20-10-20）自来水＞1.0%Ca（NO3）2·4H2O 自来水。

2.3.3 无籽西瓜免破壳不同播种深度试验。从表4 看出，播种深度太深或太浅都不利于发芽出土，播种深度1.5 cm出土率最高，达80.56%，且戴帽率最低，只有13.89%。一般深度要求1.5～2.0 cm。

2.3.4 无籽西瓜免破壳不同播种方向试验。从表5 看出，种阜平放发芽势和出土率以及戴帽率最高，分别达到58.33%、86.11%、58.33%。种阜朝上次之，发芽势和出土率分别是50.00%、75.00%，戴帽率最低，只有19.44%。发芽势从高到低依次是：种阜平放＞种阜朝上＞种阜垂直＞种阜朝下；出土率依次从高到低是：种阜平放＞种阜朝上＞种阜垂直＞种阜朝下；戴帽率从高到低依次是：种阜平放＞种阜垂直＞种阜朝下＞种阜朝上。

表3 不同溶液灌溉试验

表4 播种深度试验

2.3.5 无籽西瓜免破壳不同种子大小试验。从试验结果看，小种子发芽势、出土率和戴帽率略高于大种子（表6）。

2.3.6 水引发种子大小变化。从表7 可见，种子水引发种子变大，长、宽、厚度依次为：二次引发＞一次引发＞未引发（氢氧化钠除外）。

表5 播种方向试验

表6 种子大小试验

表7 水引发种子大小

2.3.7 多次引发种子重量变化。一次引发后种子比未引发增重3.33%，二次引发减轻8.33%，三次引发减轻10.00%（表 8）。

2.3.8 溶液一次引发时间筛选试验。引发时间一般采用6～12 h，通常不能超过24 h（表9）。引发时间不能超过20 h，20 h 已经有个别胚根露出种嘴。

2.3.9 多次引发试验探讨。二次引发比一次引发发芽势高，早出土。三次引发比二次引发早1 d 出土，出土率和脱帽率没有提高（表10）。因此，免破壳播种仅考虑出土率可以采用一次引发，免破壳播种同时考虑出土率和脱帽率最好采用二次引发。

表8 多次引发种子重量变化情况 g

表9 溶液一次引发时间筛选试验 %

表10 多次引发试验%

3 结论与讨论

3.1 无籽西瓜“三低”主要原因与免破壳研究思路

查阅大量文献，大都认为三倍体无籽西瓜种子萌发障碍由多因素引起的。一是种胚发育不完全，胚质量仅占种子质量的38.5%，种胚体积占种壳内腔的60%～70%，同时还有相当比例的畸形胚；二是种皮较厚，特别在是喙部[5]；三是种子脂肪含量较高，约为42.75%，油脂含量高的种子吸胀能力弱，在萌发过程中需要消耗更多的氧气[6]。

初步研究结论如下：无籽西瓜裸胚浇透水发芽试验结果：基质浇透水裸胚发芽势中胚66.67%＞小胚62.50%＞大胚58.33%；出土率大胚79.17%＞小胚75.00%＞中胚70.83%。小胚一般发育不完整，小胚出土率高于中胚，说明种胚不是影响无籽西瓜发芽率低的主要原因。

经过发芽观察：奥覇无籽王（黑龙江全福种苗有限公司提供）杂交西瓜种胚与壳之间有膜，水量少1/6 时一般胚连，水量中等3/6 一般壳连，水量6/6 大多胚连。初步观察，正常萌发种子一般来说是壳连，说明水量不能太多和太少。

发芽试验子叶带膜率调查结果：仅调查未戴帽棵树来计算带膜数，因为戴帽棵树很难计算是否带膜。未戴帽出苗棵树的子叶带膜率13.66%，子叶带膜绝大多数是不完整的。这项调查说明无籽西瓜出苗时种胚外膜大多留在种壳内。从这里可以得出结论：无籽西瓜种子出土时如何控制不带膜出土是关键技术。

综上调查研究结果，解决三倍体无籽西瓜种子发芽“三低”问题必须确保种子与外界的正常气体交换和种子内外吸水速度平衡问题，最重要的关键技术是控制种胚不带膜或者不带膜出土，其关键措施是精准控水和种子处理技术。

3.2 无籽西瓜精准控水免破壳育苗技术

无籽西瓜种子萌发与施水量有密切的关系。笔者团队观察了很多萌发试验，初步统计发现种胚外有膜，但是出土苗戴膜率很低，戴全膜更是少见，由此可以判断种胚外膜一般在出土时把膜留在了种壳内。从控制水量发芽试验也可以发现，种壳内种皮极易吸水，持水力和保水力特别强，随着内种皮持续持水，种胚和种胚外膜一块脱离内种皮，种胚外膜紧紧包裹种胚，种胚外膜极易吸水，这样就形成了2 层水膜：内种皮水膜和种胚外膜水膜。两个水膜阻隔了种胚与外界的正常气体交换，影响了种胚正常发育，这是无籽西瓜种子萌发困难的最主要原因（浇透水处理出土率最低，只有12.50%）。

应当深入研究种胚成分组分、种胚发育条件和水分精准控制技术原理。这是无籽西瓜免破壳机械化育苗的最简单、最经济的办法。

最简单的控水办法就是浇透水水量减半处理，发芽势和出土率达到68.05%和81.94%。通过控水处理为无籽西瓜免破壳提供了一种可行的技术路径。

3.3 无籽西瓜扎眼免破壳技术

无籽西瓜有很多破壳方法：牙破壳、剪刀种脐一侧、剪刀种脐两侧、剪刀种腹一侧、剪刀种脐一侧种腹一侧等。采用指甲钳在胚根的对面端部将种皮剪开一个约3 mm×1 mm 小口，这样破壳不易伤害胚根，即使轻微伤害到子叶影响也不是很大。但是最简单的破壳方法就是用锥子扎眼破壳。种尖处易扎，特别是种尖一侧一般有空隙，若熟练工可以不扎到子叶。扎眼破壳处理可以为无籽西瓜种子机械破壳提供方法参考和技术依据。催芽3 h、自然晾干4 h 扎眼效果明显，种尖一侧易扎。

奥覇无籽王杂交西瓜扎眼有利于无籽西瓜种子萌发和出苗。常温种尖一侧扎眼有利于无籽西瓜免破壳处理，出土率可达77.78%；浸种3 h、回干4 h 种尖一侧扎眼处理效果最好，出土率可达86.11% 。扎眼免破壳技术必须精准控水，否则不同试验出苗率差别很大。

3.4 无籽西瓜免破壳露种播种技术探讨

无籽西瓜免破壳播种可以采用露种技术，一般情况下可以采用种子的1/3 外露（露出育苗基质）播种，可以达到较好的效果。种子外露后很容易发霉，应当进行种子药物处理或者播种后及时喷药预防。