張元國，楊曉東，孫莎莎，魏家鵬，劉樹森

（1.濰坊市農(nóng)業(yè)科學院，山東濰坊 261071；2.壽光市三木種苗有限公司，山東壽光 262700）

我國是世界上三倍體無籽西瓜栽培面積和產(chǎn)量均居第一的國家。三倍體無籽西瓜種子發(fā)芽普遍存在“三低一高”的問題，即萌發(fā)率低、出苗率低、成苗率低[1]、“戴帽”率高。無籽西瓜種子種皮厚，種胚發(fā)育不良，必須嗑種才能正常發(fā)芽。普通二倍體西瓜種子發(fā)芽率在95%以上，而三倍體無籽西瓜種子發(fā)芽率一般在30%左右，經(jīng)過萌發(fā)處理后發(fā)芽率可達75%，出苗率僅60%左右[2]。經(jīng)過前期充分調(diào)研，無籽西瓜種子多采用破殼技術，除掉、割破或磕開種皮可以提高種子的萌發(fā)率，但是這種操作很容易損害種胚，而且費時、費工[3-4]。為了解決無籽西瓜種子免破殼技術問題，筆者所在育苗團隊進行了2 年多的試驗研究，對無籽西瓜種子結構進行了詳細觀察，對影響三倍體萌發(fā)的最重要原因進行調(diào)查研究探討，對免破殼的簡易可行技術進行了研究，對相關影響因素進行了探討。在此研究基礎上，總結出了無籽西瓜免破殼育苗技術，以期為無籽西瓜的機械化集約化育苗和免破殼生產(chǎn)技術提供參考。

1 材料與方法

1.1 植物材料

西瓜品種奧覇無籽王雜交種，黑龍江全福種苗有限公司提供。

1.2 藥劑材料

種子引發(fā)劑：0.2%硝酸鉀、2.0% PVA（聚乙烯醇）、10.0% PEG（聚乙二醇）、0.01 mg/L TDZ（噻苯?。?、50 mg/L GSH（谷胱甘肽）、GA50 mg/L、多效唑5 mg/L、哈茨木霉100 mg/L；溶液噴灌：育苗肥（20-10-20）、0.2%KNO3、1/4 生根培養(yǎng)基、1.0% Ca（NO3）·24H2O。

1.3 試驗方法

1.3.1 溶液引發(fā)基質(zhì)播種試驗。混合基質(zhì)（草炭∶蛭石∶珍珠巖=3∶1∶1）正常播種水量，設計不同種子引發(fā)劑處理。西瓜種子干播免破殼。24 粒/處理，3 次重復。

1.3.2 不同回干時間試驗。混合基質(zhì)（草炭∶蛭石∶珍珠巖=3∶1∶1）正常播種水量。種子常溫水50 mg/L 哈茨木霉有氧浸泡（溶液只濕透種子下擦手紙，種子上面不覆蓋任何東西，見干澆灌溶液）12 h，瀝干水分按照不同回干時間設計13 個處理。精準控水，每天72 穴盤加水200 mL，每次澆水量各處理相同。西瓜種子干播免破殼。24 粒/處理，3 次重復。

1.3.3 無籽西瓜免破殼不同溶液噴灌試驗。混合基質(zhì)（草炭∶蛭石∶珍珠巖=3∶1∶1）正常播種水量，設計7 個溶液噴灌處理。西瓜種子干播免破殼。18 粒/處理，3 次重復。

1.3.4 播種深度試驗?；旌匣|(zhì)（草炭∶蛭石∶珍珠巖=3∶1∶1）正常播種水量，設計 4 個深度處理：深度 1、2、2.5、3 cm。西瓜種子干播免破殼。24 粒/處理，3 次重復。

1.3.5 播種方向試驗?；旌匣|(zhì)（草炭∶蛭石∶珍珠巖=3∶1∶1）正常播種水量，設計 4 個處理：平放、朝上、朝下、垂直。西瓜種子干播免破殼。24 粒/處理，3 次重復。

1.3.6 種子大小試驗?；旌匣|(zhì)（草炭∶蛭石∶珍珠巖=3∶1∶1）正常播種水量，設計2 個處理：大種子和小種子。西瓜種子干播免破殼。24 粒/處理，3 次重復。

1.3.7 水引發(fā)種子大小變化試驗?；旌匣|(zhì)（草炭∶蛭石∶珍珠巖=3∶1∶1）正常播種水量，設計3 個處理：未引發(fā)、一次引發(fā)、二次引發(fā)。西瓜種子干播免破殼。24 粒/處理，3 次重復。

1.3.8 水引發(fā)種子重量變化試驗。混合基質(zhì)（草炭∶蛭石∶珍珠巖=3∶1∶1）正常播種水量，設計4 個處理：未引發(fā)、一次引發(fā)、二次引發(fā)、三次引發(fā)。西瓜種子干播免破殼。24 粒 /處理，3 次重復。

1.3.9 溶液一次引發(fā)時間篩選試驗。混合基質(zhì)（草炭∶蛭石∶珍珠巖=3∶1∶1）正常播種水量，設計4 個引發(fā)時間處理：2、6、12、24 h。西瓜種子干播免破殼。24 粒 /處理，3次重復。

1.3.10 多次引發(fā)試驗?；旌匣|(zhì)（草炭∶蛭石∶珍珠巖=3∶1∶1）正常播種水量，設計3 個處理：一次引發(fā)12 h、二次引發(fā)6 h、三次引發(fā)6 h。西瓜種子干播免破殼。24 粒/處理，3 次重復。

1.4 項目測定

出土率（GR）=第9 天發(fā)芽出土種子數(shù)/ 供試種子數(shù)×100%

發(fā)芽勢（GE）=5 天內(nèi)發(fā)芽出土種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%

戴帽率=第9 天子葉戴帽出土種子數(shù)/第9 天發(fā)芽出土種子數(shù)×100%

1.5 數(shù)據(jù)處理

統(tǒng)計分析用DPS 統(tǒng)計軟件。

2 結果分析

2.1 種子引發(fā)技術初步研究

許多研究表明，引發(fā)處理可以顯著提高種子發(fā)芽速度和發(fā)芽整齊度，還能使種子克服逆境和自身結構等原因引起的萌發(fā)障礙[7-8]。

有效精準控制種子吸水，使其在吸脹過程中免遭傷害是引發(fā)的關鍵。

從表1 可以看出：出土率大于90%的有3 個：PVA（聚乙烯醇）2.0% 12 h，93.75%（發(fā)芽勢最高83.33%）；哈茨木霉 100 mg/L 12 h，91.67%；0.2%硝酸鉀 12 h，90.27%（發(fā)芽勢第二，79.17%）。

藥劑處理法哈茨木霉可以防治疫霉病、紋枯病、立枯病等多種植物病害，刺激作物產(chǎn)生生長素、細胞分裂素等激素和活性物質(zhì)。

生長調(diào)節(jié)劑TDZ（噻苯?。┘瓤梢宰鳛榉N子引發(fā)劑，又可以作為化控劑使用，濃度必須精準，濃度過大很容易抑制生長。

表1 溶液引發(fā)基質(zhì)播種試驗

超聲波處理操作簡便易行且造價低廉，種子浸種時間和超聲波處理時間有待于進一步試驗優(yōu)化。

2.2 無籽西瓜引發(fā)不同回干時間試驗

奧覇無籽王雜交西瓜種，黑龍江全福種苗有限公司提供。混合基質(zhì)3∶1∶1 正常播種水量。種子常溫水50 mg/L哈茨木霉有氧浸泡（溶液只濕透種子下擦手紙，種子上面不覆蓋任何東西，見干澆灌溶液）12 h，瀝干水分按照不同回干時間設計13 個處理。精準控水，每天72 穴盤加水200 mL，每次澆水量各處理相同。西瓜種子干播免破殼。24 粒 /處理，3 次重復（表 2）。

表2 不同回干時間試驗

不同回干時間處理對無籽西瓜發(fā)芽勢和出土率影響很大?；馗? h 出土率最高，達91.67% ，發(fā)芽勢是79.17%?；馗? h 發(fā)芽勢最高，達83.33% ，出土率是89.58%。不回干出土率低于CK?；馗?0 d 出土率略高于CK，回干20 d 以上出土率低于CK?；馗蓵r間控制在10 d以內(nèi)，最好回干6 h 左右進行播種。

2.3 無籽西瓜免破殼技術影響因素

2.3.1 不同覆蓋試驗。黑膜、白膜、報紙和不覆蓋4 個處理中，黑膜覆蓋出土最早，發(fā)芽勢最高47.92%；白膜出土率最高83.33%。

2.3.2 無籽西瓜免破殼不同溶液噴灌試驗。從表3 看出，超純水比自來水出土率高，不同溶液灌溉免破殼效果依次是0.2% KNO3自來水＞1/4 生根培養(yǎng)基自來水＞育苗肥（20-10-20）超純水＞超純水＞育苗肥（20-10-20）自來水＞1.0%Ca（NO3）2·4H2O 自來水。

2.3.3 無籽西瓜免破殼不同播種深度試驗。從表4 看出，播種深度太深或太淺都不利于發(fā)芽出土，播種深度1.5 cm出土率最高，達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 無籽西瓜免破殼不同播種方向試驗。從表5 看出，種阜平放發(fā)芽勢和出土率以及戴帽率最高，分別達到58.33%、86.11%、58.33%。種阜朝上次之，發(fā)芽勢和出土率分別是50.00%、75.00%，戴帽率最低，只有19.44%。發(fā)芽勢從高到低依次是：種阜平放＞種阜朝上＞種阜垂直＞種阜朝下；出土率依次從高到低是：種阜平放＞種阜朝上＞種阜垂直＞種阜朝下；戴帽率從高到低依次是：種阜平放＞種阜垂直＞種阜朝下＞種阜朝上。

表3 不同溶液灌溉試驗

表4 播種深度試驗

2.3.5 無籽西瓜免破殼不同種子大小試驗。從試驗結果看，小種子發(fā)芽勢、出土率和戴帽率略高于大種子（表6）。

2.3.6 水引發(fā)種子大小變化。從表7 可見，種子水引發(fā)種子變大，長、寬、厚度依次為：二次引發(fā)＞一次引發(fā)＞未引發(fā)（氫氧化鈉除外）。

表5 播種方向試驗

表6 種子大小試驗

表7 水引發(fā)種子大小

2.3.7 多次引發(fā)種子重量變化。一次引發(fā)后種子比未引發(fā)增重3.33%，二次引發(fā)減輕8.33%，三次引發(fā)減輕10.00%（表 8）。

2.3.8 溶液一次引發(fā)時間篩選試驗。引發(fā)時間一般采用6～12 h，通常不能超過24 h（表9）。引發(fā)時間不能超過20 h，20 h 已經(jīng)有個別胚根露出種嘴。

2.3.9 多次引發(fā)試驗探討。二次引發(fā)比一次引發(fā)發(fā)芽勢高，早出土。三次引發(fā)比二次引發(fā)早1 d 出土，出土率和脫帽率沒有提高（表10）。因此，免破殼播種僅考慮出土率可以采用一次引發(fā)，免破殼播種同時考慮出土率和脫帽率最好采用二次引發(fā)。

表8 多次引發(fā)種子重量變化情況 g

表9 溶液一次引發(fā)時間篩選試驗 %

表10 多次引發(fā)試驗%

3 結論與討論

3.1 無籽西瓜“三低”主要原因與免破殼研究思路

查閱大量文獻，大都認為三倍體無籽西瓜種子萌發(fā)障礙由多因素引起的。一是種胚發(fā)育不完全，胚質(zhì)量僅占種子質(zhì)量的38.5%，種胚體積占種殼內(nèi)腔的60%～70%，同時還有相當比例的畸形胚；二是種皮較厚，特別在是喙部[5]；三是種子脂肪含量較高，約為42.75%，油脂含量高的種子吸脹能力弱，在萌發(fā)過程中需要消耗更多的氧氣[6]。

初步研究結論如下：無籽西瓜裸胚澆透水發(fā)芽試驗結果：基質(zhì)澆透水裸胚發(fā)芽勢中胚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%。小胚一般發(fā)育不完整，小胚出土率高于中胚，說明種胚不是影響無籽西瓜發(fā)芽率低的主要原因。

經(jīng)過發(fā)芽觀察：奧覇無籽王（黑龍江全福種苗有限公司提供）雜交西瓜種胚與殼之間有膜，水量少1/6 時一般胚連，水量中等3/6 一般殼連，水量6/6 大多胚連。初步觀察，正常萌發(fā)種子一般來說是殼連，說明水量不能太多和太少。

發(fā)芽試驗子葉帶膜率調(diào)查結果：僅調(diào)查未戴帽棵樹來計算帶膜數(shù)，因為戴帽棵樹很難計算是否帶膜。未戴帽出苗棵樹的子葉帶膜率13.66%，子葉帶膜絕大多數(shù)是不完整的。這項調(diào)查說明無籽西瓜出苗時種胚外膜大多留在種殼內(nèi)。從這里可以得出結論：無籽西瓜種子出土時如何控制不帶膜出土是關鍵技術。

綜上調(diào)查研究結果，解決三倍體無籽西瓜種子發(fā)芽“三低”問題必須確保種子與外界的正常氣體交換和種子內(nèi)外吸水速度平衡問題，最重要的關鍵技術是控制種胚不帶膜或者不帶膜出土，其關鍵措施是精準控水和種子處理技術。

3.2 無籽西瓜精準控水免破殼育苗技術

無籽西瓜種子萌發(fā)與施水量有密切的關系。筆者團隊觀察了很多萌發(fā)試驗，初步統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)種胚外有膜，但是出土苗戴膜率很低，戴全膜更是少見，由此可以判斷種胚外膜一般在出土時把膜留在了種殼內(nèi)。從控制水量發(fā)芽試驗也可以發(fā)現(xiàn)，種殼內(nèi)種皮極易吸水，持水力和保水力特別強，隨著內(nèi)種皮持續(xù)持水，種胚和種胚外膜一塊脫離內(nèi)種皮，種胚外膜緊緊包裹種胚，種胚外膜極易吸水，這樣就形成了2 層水膜：內(nèi)種皮水膜和種胚外膜水膜。兩個水膜阻隔了種胚與外界的正常氣體交換，影響了種胚正常發(fā)育，這是無籽西瓜種子萌發(fā)困難的最主要原因（澆透水處理出土率最低，只有12.50%）。

應當深入研究種胚成分組分、種胚發(fā)育條件和水分精準控制技術原理。這是無籽西瓜免破殼機械化育苗的最簡單、最經(jīng)濟的辦法。

最簡單的控水辦法就是澆透水水量減半處理，發(fā)芽勢和出土率達到68.05%和81.94%。通過控水處理為無籽西瓜免破殼提供了一種可行的技術路徑。

3.3 無籽西瓜扎眼免破殼技術

無籽西瓜有很多破殼方法：牙破殼、剪刀種臍一側、剪刀種臍兩側、剪刀種腹一側、剪刀種臍一側種腹一側等。采用指甲鉗在胚根的對面端部將種皮剪開一個約3 mm×1 mm 小口，這樣破殼不易傷害胚根，即使輕微傷害到子葉影響也不是很大。但是最簡單的破殼方法就是用錐子扎眼破殼。種尖處易扎，特別是種尖一側一般有空隙，若熟練工可以不扎到子葉。扎眼破殼處理可以為無籽西瓜種子機械破殼提供方法參考和技術依據(jù)。催芽3 h、自然晾干4 h 扎眼效果明顯，種尖一側易扎。

奧覇無籽王雜交西瓜扎眼有利于無籽西瓜種子萌發(fā)和出苗。常溫種尖一側扎眼有利于無籽西瓜免破殼處理，出土率可達77.78%；浸種3 h、回干4 h 種尖一側扎眼處理效果最好，出土率可達86.11% 。扎眼免破殼技術必須精準控水，否則不同試驗出苗率差別很大。

3.4 無籽西瓜免破殼露種播種技術探討

無籽西瓜免破殼播種可以采用露種技術，一般情況下可以采用種子的1/3 外露（露出育苗基質(zhì)）播種，可以達到較好的效果。種子外露后很容易發(fā)霉，應當進行種子藥物處理或者播種后及時噴藥預防。