不同温度处理对嫁接西瓜幼苗生长和生理特性的影响

刘叶琼,汤伟华,冯英娜,张 更,孙朋朋,赵 彬

(江苏农林职业技术学院,江苏句容 212400)

设施环境中低温等环境因素极大地影响了瓜类作物的早熟、高产及品质[1],给农户带来巨大的经济损失。Walker[2]研究表明,根系温度变化1 ℃即可引起植物生长的明显变化。李志鑫[3]研究表明,经过一段时间的低温处理后,嫁接黄瓜要比自根黄瓜的根系更具有抵抗温度逆境的能力。孙兆法等[4]研究表明,适宜的根区温度能加快一品红植株的发育进程,并显著提高盆花品质,使开花时的商品率、花径、冠幅、枝长、株高、苞片面积显著提高。冬春低温季节进行西瓜嫁接育苗,需要进行人工加温,育苗总成本中1/4左右的是加温费用。华斌[5]认为对于西瓜嫁接苗而言,降低其成活后的夜间温度是降低加温成本、提高能源利用效率的关键措施。司亚平等[6]采用14、17、21、25 ℃ 4种不同地温条件对断根插接西瓜根发生数及根长进行研究,结果表明,嫁接成活后,西瓜断根嫁接苗根际温度保持在17～21 ℃有利于植株体壮苗的形成。鉴于很多种苗公司将18 ℃作为西瓜嫁接苗的下限温度,笔者研究3种梯度温度处理对3种不同嫁接方法西瓜幼苗生长和生理特性的影响,旨在确定西瓜嫁接苗栽培的最适宜温度,为西瓜嫁接苗的苗期温度管理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料供试接穗为购自合肥丰乐种业股份有限公司的“抗病京欣”西瓜品种,砧木为购自上海惠和种业有限公司的“超丰F1”葫芦品种。叶绿素测定仪为购自浙江托普公司型号为SPAD-502Plus的便携式叶绿素测定仪。

1.2 试验方法试验在江苏农林职业技术学院温室内进行,内设有调控温度电热线温床、保温和自动灌溉系统。自然光条件下温室棚内的光量子通量为200～1 100 μmol/(m2·s),白天温度在18～35 ℃,相对湿度为35%～90%。砧木于2022年3月2日浸种,29 ℃恒温箱中浸种48 h,后用湿纱布覆盖置于28 ℃恒温箱中催芽40 h,于3月6日播种在50孔穴盘内,码放在20 ℃电热温床上。接穗于3月20日撒播于平盘内,码放在20 ℃电热温床上,覆盖地膜,出苗1/3时掀开薄膜,并及时脱掉种壳。

3月26日当砧木的第1片真叶刚平展,接穗的子叶完全展平时,采用顶端插接(T1)、劈接(T2)以及使用蔬菜嫁接机进行双断根嫁接(T3)3种不同嫁接方法进行嫁接。嫁接后,将嫁接苗以及‘抗病京欣’自根苗(CK)放置于电热线温床上,浇足底水,搭建小拱棚,小拱棚要四周封闭以利于保温保湿促进伤口快速愈合。嫁接后前3 d需遮阳网进行全天遮光,相对湿度保持95%以上。3 d后开始减少遮光时间,并逐步加大通风量,7 d后开始白天揭膜通风,至完全成活后转入正常管理。其他环境因子均相同,分别为昼温25 ℃,光照时数12 h,光照强度130 μmol/(m2·s),相对湿度75%。

1.3 试验设计设置适温(22～25 ℃)、亚适温(17～20 ℃)、低温(12～15 ℃)3个温度处理。4月12日(一叶一心)时,将嫁接苗及自根苗(CK)4个处理材料移到不同温度处理的电热线温床上,每个处理设置3次重复,每个重复15株苗。3个温度处理除温度不同外,光照和湿度条件均相同,分别为光照12 h和湿度70%。在经过连续处理10 d后,开始测定植株各项指标。

1.4 测定指标与方法不同温度处理10 d后(嫁接后27 d),分别调查嫁接苗发根量、最长根、萌动根和最长侧根。用米尺和游标卡尺测量西瓜的接穗株高、总株高、接穗茎粗、砧木茎粗、叶片的长和宽并计算单叶面积[7],同时记录好植株叶片数;在105 ℃下杀青15 min,75 ℃下烘干称重,称量植株地上部和地下部干重,并按公式计算接穗壮苗指数[8]和根冠比[9],以上各项调查均取5株平均值。用叶绿素测定仪测量(从根基部向上数第2片真叶)叶绿素含量(SPAD),每处理测定3次,3次重复,每张叶片重复测量5次,取平均值。

1.5 数据分析试验数据采用Microsoft Excel(2010)软件进行处理,采用SPSS 20.0软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同温度处理对嫁接西瓜幼苗根系的影响由图1可以看出,不同温度处理10 d后,嫁接苗在适温条件下最长根和最长侧根显著低于自根苗(CK),主根数和萌动根存在一定差异,未达显著水平,但在亚适温和低温条件下4项指标均高于自根苗(CK)。嫁接苗的主根数在3种不同温度处理下差异不大,而最长根随着温度的增加先增加后减少,最长根以亚适温条件下最好,特别是T3处理平均达17.48 cm,比适温和低温条件下分别增加5.84、7.72 cm。最长侧根随着温度的增加而增加,而萌动根根数随着温度升高而不断减少,在低温处理条件下,萌动根数量最多。

注:不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)。Note:Different lowercase letters indicated significant difference between different treatments(P<0.05).图1 不同温度处理对嫁接西瓜幼苗根系的影响Fig.1 Effects of different temperature treatments on seedling root of grafted watermelon

2.2 不同温度处理对嫁接西瓜幼苗生长形态的影响从表1可以看出,不同温度处理10 d后,随着温度增加,嫁接苗在亚适温和低温条件下,幼苗的茎粗、株高、叶片数、叶面积与适温条件下相比存在一定差异。嫁接苗植株株高表现为适温>亚适温 >低温,其方差分析结果表明,亚适温和适温的总株高与低温相比差异极显著,而在适温条件下嫁接苗与自根苗(CK)差异不显著,在亚适温和低温条件下,自根苗(CK)均低于嫁接苗;接穗株高适温与低温相比差异极显著,与亚适温相比无显著差异,亚适温与低温相比无显著差异,在适温和亚适温条件下嫁接苗与自根苗(CK)差异不显著,而在低温条件下,自根苗(CK)均低于嫁接苗;茎粗3个温度处理间无显著差异。说明随着温度的降低,一定程度上影响了幼苗地上部的生长,且3种不同嫁接方法之间也存在一定的差异,其中总株高和接穗高度T3处理表现最好,其在低温处理条件下接穗高度较适温处理条件下降低了14.22%,总株高较适温处理条件下降了24.03%,但不同温度处理对西瓜T3处理砧木茎粗和接穗茎粗无显著影响。

随着温度增加,西瓜T3处理的叶面积和叶片数逐渐增加,亚适温和低温处理的叶面积显著低于适温处理,分别减小了8.40%和14.62%,低温处理的叶片数较适温处理显著降低了41.94%。在不同温度处理条件下,T3处理叶片数表现为适温>亚适温 >低温,适温条件比低温和亚适温分别增长了1.3和0.5片,方差分析结果为差异达极显著水平。叶面积表现为适温>亚适温 >低温,3个温度处理间差异达极显著水平。

表1 不同温度处理对嫁接西瓜幼苗生长形态的影响Table 1 Effects of different temperature treatments on seedling growth form of grafted watermelon

2.3 不同温度处理对嫁接西瓜幼苗干物质积累和壮苗指数的影响从表2可以看出,随着温度升高,3种嫁接苗的全株干重、地上部干重、地下部干重和根冠比存在差异,全株干重、地上部干重先升高后降低,而地下部干重、根冠比逐渐升高。

不同温度处理10 d后,T3处理地上部干重在亚适温处理条件下表现最好,较低温和适温处理分别增长了11.6%和17.5%,全株干重也显示同样效果;地下部干重表现为随着温度的降低呈升高趋势,其中地下部干重在亚适温处理时显著高于适温处理18.22%,低温处理条件下的地下部干重较适温和亚适温处理显著增加了42.7%和20.7%,差异达极显著水平,根冠比也显示同样效果。壮苗指数表现为低温>亚适温>适温,西瓜T3处理的壮苗指数随着温度的降低而增大,低温处理条件下壮苗指数最高,但差异未达显著水平。

表2 不同温度处理对嫁接西瓜幼苗干物质积累和壮苗指数的影响Table 2 Effects of different temperature treatments on dry matter accumlation and seedling strength index of grafted watermelon

2.4 不同温度处理对嫁接西瓜幼苗叶绿素含量的影响由图2可知,不同温度处理10 d后,嫁接苗与自根苗(CK)在适温下差异未达显著水平,在亚适温和低温条件下存在一定差异。随着温度增加,嫁接苗叶绿素含量逐渐升高,亚适温和适温条件下嫁接苗的叶绿素含量差异不显著。嫁接苗在适温和低温条件下相比,植株叶片叶绿素含量呈显著差异。

注:不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)。Note:Different lowercase letters indicated significant difference between different treatments(P<0.05).图2 不同温度处理对嫁接西瓜幼苗叶绿素含量的影响Fig.2 Effects of different temperature treatments on chlorophyll of grafted watermelon

3 结论与讨论

该试验在3种不同温度处理条件下,采用3种嫁接方法嫁接“超丰F1”葫芦砧木品种和“抗病京欣”西瓜接穗品种,结果表明,不同温度处理10 d后,温度保持在亚适温(17～20 ℃)条件下,对嫁接苗根系的萌发和根的伸长较为有益。嫁接西瓜幼苗的最长根和最长侧根随着温度的增加而增加,萌动根在适温(22～25 ℃)和亚适温条件下转化成根,而在低温(12～15 ℃)条件下,根的发生还处于萌动状态,故而萌动根最多,这与司亚平等[6]结果相吻合。同时也论证了张荣风等[10]的根系生长发育状况直接影响幼苗的生命活动,嫁接换根后幼苗根系的生长发育增强,其中尤以断根嫁接西瓜幼苗新诱导的根系无主根,须根多,从而削弱了根系的顶端优势,增强了须根的活力,使得根系的生长发育最旺盛。

温度降低一定程度上影响了幼苗地上部的生长。嫁接苗在低温和亚适温条件下,幼苗的株高、茎粗、叶面积和叶片数与适温条件下相比呈减少趋势。嫁接苗植株总株高在亚适温和适温条件下与低温相比,差异达极显著水平;接穗株高适温与低温相比差异达显著水平,与亚适温相比无显著差异,亚适温与低温相比无显著差异;植株接穗茎粗、砧木茎粗差异不显著。3种不同嫁接方法之间也存在一定差异,其中总株高和接穗高度双断根嫁接表现最好,但不同温度处理对西瓜双断根嫁接茎粗没有明显影响。随着温度降低,西瓜双断根嫁接的叶面积和叶片数逐渐减小,低温处理的叶面积、叶片数与适温处理相比差异达极显著水平。

3种嫁接苗的地上部干重、全株干重随着温度的降低而逐渐降低,而地下部干重、根冠比则逐渐升高,双断根嫁接处理地上部干重在亚适温条件下较低温和适温条件下表现最好,差异达显著水平,全株干重也显示同样效果,这说明随着温度升高,促进了地上部干物质的积累,而当处于适温条件下,植株呼吸消耗增多,使得地上部干重减少。地下部干重、根冠比的升高说明地下部的呼吸消耗随着温度的增高而增多,适当降低温度,对于地上部干物重的增加和地下部干物质的积累有促进作用,这与司亚平等[6]的结论一致。而地下部、地上部和全株的干物质含量均在低温条件下达显著水平,说明地下部温度影响了嫁接西瓜干物质的积累,地下部的低温处理刺激了根的抗寒性,能量代谢水平提高使更大比例的干物质向根系分配,从而使其生长量增加。嫁接西瓜幼苗叶片叶绿素含量在适温和低温条件下呈显著差异,也论证了孙世军等[11]的观点,即低温逆境加剧了叶绿素的降解,限制了叶绿素的合成,从而造成叶绿素总含量降低,光合产物减少,光合作用受阻,这也导致了植物体的形态指标受到影响。

综上所述,双断根嫁接“超丰F1”葫芦和“抗病京欣”西瓜组合嫁接幼苗苗期的最优下限温度为17～20 ℃,对其生长和生理特性较为有益。