葫芦科作物的茎蔓上着生卷须多为攀缘生长，但西瓜的茎蔓一般匍匐于地面生长，仅在生长前期呈直立状。西瓜蔓的横断面近圆形有棱角，维管束有10束呈双环交错排列，构成植株的输导组织。
西瓜茎蔓上着生叶片处称为节，在叶腋处着生苞片、雄花、雌花、卷须和根原始体，当茎蔓上的根原始体接触地面时能分生形成不定根，其构造和功能都类似于胚根。
西瓜茎蔓的主蔓长度通常为2～4m，受品种特性和栽培条件影响较大。早熟品种或肥、水条件差时主蔓仅 2m，生长势强的中晚熟品种在肥、水供应充足时主蔓可长达5m以上。
侧蔓长度一般稍短于主蔓。茎蔓的作用主要是支撑叶片合理分布，连接根、叶、果，起水分和营养的输导作用，贮藏叶片制造的部分营养物质，通过表皮绿色组织合成部分光合产物供应自身需要。西瓜茎蔓还有很强的分枝能力。因品种、长势不同能形成 3～5 级侧蔓。
西瓜的下胚轴长度为3～10cm，连接子叶节和根颈。下胚轴在幼苗顶土前开始生长，直至幼苗第一片真叶展开停止生长。此后胚芽生长并形成主蔓，初期为直立生长，速度较慢，当第5～6 片真叶展开后，主蔓生长加快，节间逐渐伸长。
主蔓达一定长度后因茎的木质化组织不发达，开始匍匐于地面生长。开花前后的主蔓生长速度最快，一昼夜可达4～8cm，当主蔓生长速度超过每昼夜8cm，有可能出现徒长情况，需注意控制。结果后因植株生长中心转移，茎蔓生长势减弱，侧枝发生减少。
果实成熟后，茎蔓生长重新恢复，在基部不定芽和长势较强的侧枝上可重新萌生新蔓，条件适合时可用于培养新蔓二次结果。
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