黃訓(xùn)兵，陳浩，鄭禮，劉艷，蘇龍，朱佩群，紹波，王振全， 蔡桂蓮，翟一凡

(1. 臨沂大學(xué)農(nóng)林科學(xué)學(xué)院，山東 臨沂 276000；2. 山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，山東 濟(jì)南 250100；3. 費(fèi)縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，山東 費(fèi)縣 273400；4. 費(fèi)縣畜牧發(fā)展促進(jìn)中心，山東 費(fèi)縣 273400；5. 山東萬(wàn)蜂朝蜂業(yè)有限公司，山東 費(fèi)縣 273400)

高效授粉是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提質(zhì)增效的重要措施。 蜂授粉技術(shù)主要是利用蜜蜂、熊蜂等蜜蜂科昆蟲(chóng)的花粉傳遞功能，協(xié)助被子植物完成雙受精的過(guò)程[1-3]。 經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的協(xié)同進(jìn)化，作為開(kāi)花植物的主要傳粉者，蜜蜂通過(guò)訪(fǎng)花獲取花粉、花蜜等食物，為個(gè)體和群體發(fā)育提供豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)；開(kāi)花植物則巧妙地利用蜜蜂的媒介作用進(jìn)行花粉傳遞，完成授粉過(guò)程，以維持種群繁衍[4-5]。 蜂授粉技術(shù)正是人類(lèi)對(duì)這一自然規(guī)律的掌握和應(yīng)用。

中華蜜蜂(Apis ceranaFabricius，1973)是我國(guó)本土重要的傳粉昆蟲(chóng)，具有耐寒性強(qiáng)、嗅覺(jué)敏銳、采集力強(qiáng)、蜜源植物范圍廣、利用率高、采蜜期限長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，是我國(guó)自然生態(tài)系統(tǒng)中的重要成員，對(duì)維護(hù)生態(tài)平衡具有重要意義[6-7]。 中華蜜蜂蜜源植物廣泛，幾乎遍布所有開(kāi)花植物，對(duì)零星分散的蜜源植物也具有很強(qiáng)的搜尋、采集和授粉能力，特別是能夠協(xié)助高寒地區(qū)、早春和晚秋的開(kāi)花植物傳粉[4，8-9]。 在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，中華蜜蜂不僅可以生產(chǎn)蜂蜜等高附加值產(chǎn)品，作為農(nóng)作物的重要傳粉者，相關(guān)授粉技術(shù)的應(yīng)用更具價(jià)值。 已有研究表明，中華蜜蜂授粉能夠促進(jìn)藍(lán)莓、草莓、荔枝、苦瓜、白柚、獼猴桃、油茶和黃芪等經(jīng)濟(jì)作物的產(chǎn)量提升和品質(zhì)改善[10-17]。 如韓勝明[15]、趙恬[18-19]等發(fā)現(xiàn)中華蜜蜂可為獼猴桃高效授粉，有助于提高其產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，改善果實(shí)的采收及貯藏品質(zhì)，作為一種增產(chǎn)增收、提質(zhì)增效的授粉方式值得推廣應(yīng)用；鐘義海等[20]研究表明中華蜜蜂授粉可大幅提高設(shè)施藍(lán)莓的產(chǎn)量和品質(zhì)，且不會(huì)污染果實(shí)，省工省力。

大櫻桃是我國(guó)北方重要的經(jīng)濟(jì)作物，因管理期短、營(yíng)養(yǎng)豐富、經(jīng)濟(jì)效益顯著，露天栽種面積不斷擴(kuò)大。 北方露天大櫻桃春季花期早，一般在環(huán)境溫度相對(duì)較低的3—4 月份開(kāi)花。 中華蜜蜂具有一定的耐寒特性，在早春露天櫻桃上具有重要的授粉潛力，但其授粉行為和效果尚不完全清楚，限制了相關(guān)授粉技術(shù)的應(yīng)用。 為此，本研究通過(guò)對(duì)中華蜜蜂授粉行為觀(guān)測(cè)和授粉大櫻桃產(chǎn)量、品質(zhì)的測(cè)定，系統(tǒng)分析了其在露天大櫻桃上的授粉行為和效果，以期為相關(guān)授粉技術(shù)的推廣應(yīng)用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2022 年在山東省臨沂市沂水縣夏蔚鎮(zhèn)萬(wàn)大櫻桃園內(nèi)開(kāi)展。 該園區(qū)為長(zhǎng)江以北重要的櫻桃生產(chǎn)基地之一，有百年櫻桃種植歷史，種植大櫻桃約2 330 hm2，年產(chǎn)量高達(dá)17 500 t。 供試大櫻桃品種為‘紅燈’和‘烏克蘭2 號(hào)’，均處于盛果期，樹(shù)齡10 年。 中華蜜蜂蜂群購(gòu)自山東萬(wàn)蜂朝蜂業(yè)有限公司，共6 箱，均為傳統(tǒng)木質(zhì)蜂箱，蜂群群勢(shì)基本相同，均為健康強(qiáng)群。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

‘紅燈’和‘烏克蘭2 號(hào)’大櫻桃園分別選取3個(gè)放蜂區(qū)(中華蜜蜂授粉)和3 個(gè)對(duì)照區(qū)(自然授粉)進(jìn)行試驗(yàn)。 放蜂區(qū)于2022 年3 月28 日(大櫻桃開(kāi)花前2 d)開(kāi)始釋放中華蜜蜂，每區(qū)(666.67 m2)放置1 個(gè)蜂箱，蜂箱巢門(mén)背風(fēng)向陽(yáng)，平整擺放。 放蜂期間，對(duì)蜂箱和蜜蜂進(jìn)行保溫、調(diào)脾等常規(guī)管理。 對(duì)照區(qū)(666.67 m2)自然授粉。 放蜂區(qū)與對(duì)照區(qū)間隔5 km 以上。 各試驗(yàn)區(qū)栽培管理措施同常規(guī)生產(chǎn)，放蜂前15 d 和放蜂期間，各試驗(yàn)區(qū)及周邊農(nóng)作物均不使用化學(xué)農(nóng)藥，大櫻桃謝花3 d 后蜂箱撤場(chǎng)。

1.3 檢測(cè)指標(biāo)及方法

1.3.1 櫻桃園溫濕度監(jiān)測(cè) 2022 年4 月3 日(櫻桃盛花期)在已放蜂的‘紅燈’大櫻桃園內(nèi)安放溫濕度儀(美國(guó)，HOBO?)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)6 ∶00—18 ∶00的溫濕度變化，溫濕度感應(yīng)探頭距地面1.5 m，每小時(shí)記錄一次溫度和相對(duì)濕度。

1.3.2 中華蜜蜂出巢行為 從6 ∶00—18 ∶00 每小時(shí)認(rèn)真觀(guān)察一次蜂箱巢門(mén)處10 min 內(nèi)的出巢蜂數(shù)、歸巢蜂數(shù)和攜粉蜂數(shù)，采用JSQ100 計(jì)數(shù)器(深圳市與非投資發(fā)展有限公司)記數(shù)，計(jì)算攜粉蜂比例。 攜粉蜂比例(%)＝攜粉蜂數(shù)/歸巢蜂數(shù)×100。

1.3.3 中華蜜蜂訪(fǎng)花數(shù)及訪(fǎng)花時(shí)間 中午12 ∶00—14 ∶00 中華蜜蜂出巢活動(dòng)盛期，分別觀(guān)測(cè)其在‘紅燈’和‘烏克蘭2 號(hào)’大櫻桃園內(nèi)的訪(fǎng)花情況。 每次觀(guān)察采用YS-810 秒表(福建弈圣科技有限公司)和計(jì)數(shù)器記錄單頭中華蜜蜂1 min內(nèi)的有效訪(fǎng)花數(shù)量，即單蜂有效訪(fǎng)花數(shù)；用秒表記錄每頭中華蜜蜂從接觸一朵花開(kāi)始訪(fǎng)花到對(duì)該朵花訪(fǎng)花結(jié)束的時(shí)間，即單花訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間；以及從上一朵花訪(fǎng)問(wèn)結(jié)束到下一朵花訪(fǎng)問(wèn)開(kāi)始的時(shí)間間隔，即訪(fǎng)花間隔時(shí)長(zhǎng)。 每個(gè)放蜂區(qū)至少觀(guān)測(cè)20 頭中華蜜蜂。

1.3.4 中華蜜蜂授粉效果 每試驗(yàn)區(qū)隨機(jī)選擇10 棵大櫻桃樹(shù)，每棵樹(shù)上、中、下隨機(jī)選取3 個(gè)開(kāi)花枝條進(jìn)行標(biāo)記，分別記錄每枝條的開(kāi)花數(shù)量、坐果數(shù)量和畸形果數(shù)量，計(jì)算坐果率和畸果率。 坐果率(%)＝坐果數(shù)量/開(kāi)花數(shù)量×100，畸果率(%)＝畸形果數(shù)量/坐果數(shù)量×100。 果實(shí)成熟后，每棵樹(shù)隨機(jī)采果10 個(gè)，稱(chēng)量單果重。 記錄各試驗(yàn)區(qū)大櫻桃總產(chǎn)量。

1.3.5 大櫻桃營(yíng)養(yǎng)品質(zhì) 單果重稱(chēng)量完畢后，將果實(shí)按試驗(yàn)區(qū)分組打漿進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定。維生素C 含量的測(cè)定采用2， 6-二氯靛酚法[17]；總糖含量的測(cè)定通過(guò)蒽酮法[17]；可溶性固形物采用手持折光儀(ATAGO)進(jìn)行測(cè)定；可滴定酸的測(cè)定采用酸堿滴定法[18]。 每樣品重復(fù)3 次。

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)利用SAS 8.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，不同處理間指標(biāo)的差異顯著性采用t檢驗(yàn)(Student’sttest)，中華蜜蜂出巢數(shù)與溫度的相關(guān)性采用線(xiàn)性回歸分析(linear regression analysis)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同時(shí)間溫度條件下中華蜜蜂出巢行為

溫濕度監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)(圖1)，4 月3 日6 ∶00—18 ∶00櫻桃園內(nèi)溫度呈先升高后降低的變化趨勢(shì)，14 ∶00達(dá)到最高值(20 ℃)后逐漸下降；濕度變化與溫度相反，呈先下降后上升的變化趨勢(shì)，14 ∶00達(dá)到最低值(32.7%)后逐漸上升。 可見(jiàn)，春季露天櫻桃園內(nèi)濕度隨溫度升高而下降。

圖1 6 ∶00—18 ∶00 櫻桃園內(nèi)溫濕度變化

中華蜜蜂出巢行為監(jiān)測(cè)(圖2A) 表明，6 ∶00—18 ∶00 內(nèi)出巢蜂數(shù)、歸巢蜂數(shù)、攜粉蜂數(shù)、攜粉蜂比例均呈先上升后下降的變化趨勢(shì)。 春季中華蜜蜂8 ∶00 開(kāi)始大量出巢，出巢數(shù)隨時(shí)間延長(zhǎng)快速升高，至13 ∶00 每10 min 出巢蜂數(shù)達(dá)到最高(92 頭)后快速下降；同時(shí)，每10 min 歸巢蜂數(shù)、攜粉蜂數(shù)、攜粉蜂比例均在15 ∶00 達(dá)到最高值(83頭、56 頭、67.45%)后快速下降。 線(xiàn)性回歸分析表明(圖2B)，早春中華蜜蜂出巢蜂數(shù)與日溫度變化顯著線(xiàn)性正相關(guān)(P＜0.05)，擬合方程為y ＝8.1903x-78.7(R2＝0.8659)，可見(jiàn)溫度是影響中華蜜蜂出巢行為的重要因素，溫度越高出巢活動(dòng)越頻繁。

圖2 中華蜜蜂出巢行為(A)及出巢蜂數(shù)與溫度的變化關(guān)系(B)

2.2 中華蜜蜂在大櫻桃上的訪(fǎng)花數(shù)和訪(fǎng)花時(shí)間

由表1 可知，中華蜜蜂對(duì)‘紅燈’的平均單蜂有效訪(fǎng)花數(shù)為9.2 朵/min，平均單花訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間為5.2 s，平均訪(fǎng)花間隔時(shí)長(zhǎng)為3.2 s；對(duì)‘烏克蘭2號(hào)’的3 個(gè)指標(biāo)分別為9.8 朵/min、4.9 s 和2.6 s；兩種大櫻桃的單蜂有訪(fǎng)花數(shù)和訪(fǎng)花時(shí)間均無(wú)顯著差異(P＞0.05)，平均值分別為9.5 朵/min 和5.1 s。

表1 中華蜜蜂在兩種大櫻桃上的訪(fǎng)花數(shù)和訪(fǎng)花時(shí)間

2.3 中華蜜蜂授粉對(duì)大櫻桃坐果和產(chǎn)量的影響

由圖3 可知，中華蜜蜂授粉的‘紅燈’大櫻桃平均坐果率、畸果率、單果重和產(chǎn)量分別為53.81%、7.82%、11.53 g 和8 520 kg/hm2；自然授粉下4 個(gè)指標(biāo)分別為40.11%、5.68%、12.08 g 和7 845 kg/hm2。 與自然授粉相比，中華蜜蜂授粉的‘紅燈’坐果率和產(chǎn)量分別顯著提高34.16%和8.60%(P＜0.05)。 按照2022 年5 月底當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)‘紅燈’收購(gòu)價(jià)16 元/kg 計(jì)算，可增加經(jīng)濟(jì)效益10 800 元/hm2。

圖3 中華蜜蜂授粉對(duì)‘紅燈’大櫻桃坐果和果實(shí)產(chǎn)量的影響

由圖4 可知，中華蜜蜂授粉的‘烏克蘭2 號(hào)’大櫻桃平均坐果率、畸果率、單果重和產(chǎn)量分別為43.89%、4.86%、13.45 g 和10 125 kg/hm2；自然授粉下4 個(gè)指標(biāo)分別為36.79%、3.63%、14.06 g 和9 345 kg/hm2。 與自然授粉相比，中華蜜蜂授粉的‘烏克蘭2 號(hào)’大櫻桃坐果率和產(chǎn)量分別顯著提高19.30%和8.35%(P＜0.05)。 按照2022 年5月底當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)‘烏克蘭2 號(hào)’收購(gòu)價(jià)17 元/kg 計(jì)算，可增加經(jīng)濟(jì)效益約13 260 元/hm2。

圖4 中華蜜蜂授粉對(duì)‘烏克蘭2 號(hào)’坐果和果實(shí)產(chǎn)量的影響

2.4 中華蜜蜂授粉對(duì)大櫻桃營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

由表2 可知，中華蜜蜂授粉的‘紅燈’大櫻桃維生素C 含量、總糖含量、可溶性固形物、可滴定酸、糖酸比和固酸比平均值分別為59.1 mg/kg、9.37%、12.30%、3.07%、3.13 和3.98。 與自然授粉相比，總糖含量和糖酸比顯著提高(P＜0.05)，其中總糖含量提高9.85%。 可見(jiàn)，中華蜜蜂授粉通過(guò)提高‘紅燈’大櫻桃總糖含量和糖酸比對(duì)其營(yíng)養(yǎng)和口感有一定提升作用。

表2 中華蜜蜂授粉對(duì)大櫻桃營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

中華蜜蜂授粉的‘烏克蘭2 號(hào)’大櫻桃維生素C 含量、總糖含量、可溶性固形物、可滴定酸、糖酸比和固酸比平均值分別為93.6 mg/kg、7.68%、10.32%、3.66%、2.16 和2.83。 與自然授粉相比，維生素C 含量顯著提高7.34%(P＜0.05)。可見(jiàn)，中華蜜蜂授粉通過(guò)提高果實(shí)維生素C 含量對(duì)‘烏克蘭2 號(hào)’大櫻桃營(yíng)養(yǎng)有一定提升作用。

3 討論與結(jié)論

中華蜜蜂是分布于我國(guó)本土的主要傳粉蜜蜂之一，具有一定耐寒能力，是早春開(kāi)花植物的重要授粉昆蟲(chóng)[4，6]。 適宜的溫度可促進(jìn)中華蜜蜂出巢采粉[17，21]，本研究發(fā)現(xiàn)，在春季櫻桃園內(nèi)，其在上午8 ∶00(溫度約13 ℃)即開(kāi)始大量出巢活動(dòng)，且隨著溫度升高出巢數(shù)快速增加。 眾多研究表明，溫濕度很大程度上影響植物的花藥開(kāi)裂、花粉釋放和蜜蜂采食行為[19，22-23]，早春櫻桃園內(nèi)，隨著白天溫度的升高和相對(duì)濕度的下降，櫻桃花藥可能開(kāi)裂增多，花粉大量釋放，為中華蜜蜂提供充足的蜜粉源，引誘其出巢活動(dòng)。 盡管如此，中華蜜蜂的授粉活動(dòng)需要適宜的溫度范圍，溫度過(guò)高或過(guò)低都不利于其出巢。 趙恬等[19]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度達(dá)到30 ℃左右時(shí)，環(huán)境濕度過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致中華蜜蜂采粉積極性降低。 由于早春櫻桃園內(nèi)白天溫度相對(duì)偏低，最高溫度一般不高于25 ℃，沒(méi)有極端高溫出現(xiàn)，因此中華蜜蜂的出巢蜂數(shù)與早春白天溫度值呈顯著正相關(guān)。 除了溫濕度外，光照也是影響蜜蜂出巢行為的重要因素[4]。 光照能刺激蜜蜂出勤，本研究中早春下午15 ∶00 后中華蜜蜂出巢蜂數(shù)迅速下降，而歸巢蜂數(shù)、攜粉蜂數(shù)、攜粉蜂比例卻達(dá)到最高值，蜜蜂的這種快速回巢行為可能與15 ∶00 后光照逐漸減弱有關(guān)。

在早春櫻桃園內(nèi)，中華蜜蜂對(duì)兩種大櫻桃的單蜂有效訪(fǎng)花數(shù)和訪(fǎng)花時(shí)間沒(méi)有顯著差異，平均每分鐘可訪(fǎng)問(wèn)約9.5 朵大櫻桃花，在每朵花上大約停留5.1 s，可見(jiàn)其具有較強(qiáng)的花粉采集和授粉能力。 從產(chǎn)量來(lái)看，中華蜜蜂授粉可提高大櫻桃坐果率19%以上，提高產(chǎn)量8%以上，增收10 000元/hm2以上。 從果實(shí)品質(zhì)來(lái)看，盡管中華蜜蜂授粉對(duì)櫻桃大部分營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)沒(méi)有明顯影響，但對(duì)‘紅燈’的總糖含量和‘烏克蘭2 號(hào)’的維生素C含量有一定的提升作用，同時(shí)可顯著提高‘紅燈’的糖酸比。 糖酸比是衡量果實(shí)風(fēng)味的重要指標(biāo)[24]，比值越高，風(fēng)味愈佳。 因此，中華蜜蜂授粉在一定程度上能夠提升露天大櫻桃的產(chǎn)量，改善果實(shí)品質(zhì)。 經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的協(xié)同進(jìn)化，蜜蜂作為傳粉媒介對(duì)植物花粉活性具有較強(qiáng)的識(shí)別能力，能夠選擇采集活性較強(qiáng)、質(zhì)量較好的花粉，以高效、優(yōu)質(zhì)地協(xié)助被子植物完成受精過(guò)程[25]，這可能與作物的產(chǎn)量提升和品質(zhì)改善有關(guān)。 目前，中華蜜蜂授粉提升和改善作物產(chǎn)量和品質(zhì)的內(nèi)在機(jī)制尚不明確，需進(jìn)一步研究。

授粉是農(nóng)業(yè)綠色、優(yōu)質(zhì)、高效生產(chǎn)的重要配套技術(shù)之一，中華蜜蜂授粉技術(shù)的應(yīng)用不僅有助于農(nóng)作物增產(chǎn)提質(zhì)，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益，還可約束化學(xué)農(nóng)藥等的使用。 若將蜂授粉與天敵昆蟲(chóng)等農(nóng)業(yè)綠色投入品聯(lián)合使用[26-27]，可滿(mǎn)足農(nóng)業(yè)綠色、生態(tài)發(fā)展的需求。 更重要的是，相關(guān)授粉技術(shù)的推廣與應(yīng)用能夠加強(qiáng)對(duì)我國(guó)本土中華蜜蜂種質(zhì)資源的保護(hù)和利用。 本研究結(jié)果表明，中華蜜蜂授粉對(duì)北方露天大櫻桃生產(chǎn)是一種行之有效的授粉方式，值得大力推廣應(yīng)用。