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    晉北冬春茬溫室番茄熊蜂授粉小氣候適應(yīng)性分析及效果評(píng)價(jià)

    2018-05-21 01:13:07李效珍魯宇星秦雅娟魯向柳王曉鴻王毅真大同市氣象局山西大同03700內(nèi)蒙古豐鎮(zhèn)市氣象局內(nèi)蒙古豐鎮(zhèn)0300
    關(guān)鍵詞:小氣候熊蜂單果

    李效珍,魯宇星,秦雅娟,魯向柳,王曉鴻,王毅真(.大同市氣象局,山西 大同 03700;.內(nèi)蒙古豐鎮(zhèn)市氣象局,內(nèi)蒙古 豐鎮(zhèn) 0300)

    熊蜂授粉技術(shù)是設(shè)施農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)安全、優(yōu)質(zhì)、高效生產(chǎn)的重要配套技術(shù)之一。西方一些農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家從上個(gè)世紀(jì)80年代就開始應(yīng)用熊蜂為設(shè)施果菜授粉,在增加產(chǎn)量和改善果實(shí)品質(zhì)方面取得了顯著的效果。用熊蜂為溫室蔬菜授粉,不但可以大大的提高產(chǎn)量,更為重要的是可以改善果菜品質(zhì),降低畸形果菜的比率,解決應(yīng)用化學(xué)授粉所帶來(lái)的激素污染等問(wèn)題,因此,熊蜂成為溫室蔬菜授粉的理想昆蟲,利用熊蜂授也成為世界公認(rèn)的綠色和有機(jī)食品生產(chǎn)的一項(xiàng)重要措施[1~3]。近幾年來(lái), 我國(guó)不少學(xué)者開展了熊蜂為設(shè)施蔬菜、瓜果授粉的試驗(yàn)[4~7],但在大同陽(yáng)高縣乃至山西尚未見(jiàn)有關(guān)熊蜂授粉的相關(guān)研究與報(bào)道。

    山西北部冬春茬溫室番茄花期授粉處于與外界相對(duì)隔離的環(huán)境,使蟲媒花為主的作物授粉受到嚴(yán)重影響。為了幫助授粉,通常采用激素噴花、人工蘸花等手段輔助授粉,這些手段雖有一定的效果,但是需要花費(fèi)大量的勞動(dòng)力,同時(shí)利用激素噴花會(huì)造成激素污染果實(shí)以及加重番茄病害發(fā)生的現(xiàn)象。

    1 資料來(lái)源、溫室小氣候數(shù)據(jù)獲取及分析方法、熊蜂放置方法

    日光溫室位于大同市陽(yáng)高縣(40°22′N,113°46′E,海拔1 050.3 m),溫室為南北向略向西偏5°,北側(cè)為磚墻,中間為夯實(shí)的粘土,長(zhǎng)60 m,高度3.8 m,墻體厚47 cm,拱形的采光角為60°,試驗(yàn)觀測(cè)時(shí)間為2014年1月25日至2015年2月28日,在日光溫室內(nèi)安裝小氣候自動(dòng)檢測(cè)儀,可監(jiān)測(cè)溫室內(nèi)1.5 m高度的氣溫、相對(duì)濕度等要素。采集儲(chǔ)存頻率為每小時(shí)1次。溫室外環(huán)境氣象數(shù)據(jù)來(lái)源于大同市陽(yáng)高縣觀測(cè)站的逐時(shí)氣象數(shù)據(jù),日光溫室內(nèi)種植冬春茬番茄,溫室距離陽(yáng)高縣氣象站約1.5 km處的西偏北方向,海拔高度與測(cè)站基本相同,因此用陽(yáng)高縣氣象站觀測(cè)資料代表溫室外資料。在溫室上下風(fēng)口安裝防蟲網(wǎng),防蟲網(wǎng)寬度為1.5 m,網(wǎng)的密度上風(fēng)口為40目·m-2,下風(fēng)口為60目·m-2,起阻斷外界蟲源,同時(shí)防止熊蜂從風(fēng)口外逃的作用。

    冬春茬溫室番茄育苗一般在10月下旬到11月上旬,定植一般在1月中旬,育苗到定植間隔日數(shù)一般在75 d左右,定植后一般10~15 d開第一層花。番茄開第一層花開始,溫室內(nèi)放置熊蜂箱,每箱熊蜂數(shù)量在60頭左右,熊蜂壽命一般在80~100 d左右,每棚番茄一茬只需放置一箱熊蜂即可,相鄰兩個(gè)番茄棚可交替使用,共用一箱熊蜂,每箱熊蜂的市場(chǎng)價(jià)大約350~400元。

    應(yīng)用聚類分析法[8]對(duì)2014年溫室番茄熊蜂授粉期間的溫室內(nèi)空氣溫度、空氣濕度、日及月變化及適宜熊蜂授粉的小氣候特征進(jìn)行分析。

    2 日光溫室內(nèi)氣溫日變化

    日光溫室內(nèi)氣溫日變化與外界基本相同,一般情況下,即白天氣溫高,夜間氣溫低,最高氣溫一般出現(xiàn)在白天。晴天日光溫室內(nèi)的溫差明顯大于外界[9~12],這是日光溫室內(nèi)溫度最顯著的特點(diǎn)之一,通常在早春、晚秋及冬季的日光溫室中,晴天最低氣溫出現(xiàn)在揭苫前的0.5 h左右。與室外氣溫相比,室內(nèi)氣溫變化與太陽(yáng)輻射有更密切的關(guān)系,室外太陽(yáng)輻射強(qiáng)時(shí),溫室升溫快,當(dāng)室外云量多,太陽(yáng)輻射弱時(shí),室內(nèi)升溫慢。

    3 熊蜂習(xí)性、對(duì)環(huán)境溫濕度的要求、授粉觀測(cè)

    安建東[1]對(duì)熊蜂和蜜蜂為溫室番茄授粉的行為研究發(fā)現(xiàn),熊蜂具有比較耐寒、活動(dòng)溫度低、工作時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。陳文鋒[4]的研究表明,在陰天低溫天氣下,熊蜂活動(dòng)起點(diǎn)溫度低,在6 ℃的溫度環(huán)境下開始出巢活動(dòng),在陰天低溫天氣授粉具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。安建東[6]研究顯示熊蜂最佳活動(dòng)溫度為23~25 ℃,但當(dāng)溫度超過(guò)34 ℃時(shí),熊蜂不再出巢,而在蜂箱內(nèi)振翅扇風(fēng)降溫,同時(shí),濕度濕度控制在50%~80%范圍內(nèi),濕度大于90%以上,不利于熊蜂正常工作。熊蜂個(gè)體大,壽命長(zhǎng),可以充分利用自身通體絨毛的特性粘連花粉,并在不同花朵之間傳播,完成授粉任務(wù)。同時(shí)熊蜂在訪花時(shí)存在聲振現(xiàn)象,可以將雄蕊上的花粉振落在自身的絨毛上,大大增加了其傳粉效率[7]。

    試驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn),在溫室番茄棚內(nèi),當(dāng)氣溫達(dá)到7 ℃時(shí),熊蜂就會(huì)出巢試探性地飛翔,當(dāng)氣溫達(dá)到8 ℃時(shí),就可進(jìn)行正常采集授粉,通過(guò)對(duì)授粉期間逐日逐小時(shí)氣溫統(tǒng)計(jì),即使陰天,白天溫室氣溫亦在8 ℃以上,因此,熊蜂平均日訪花時(shí)間為7~8 h。同時(shí)觀測(cè)發(fā)現(xiàn),熊蜂對(duì)于光照強(qiáng)度不是很敏感,很少發(fā)生撞棚現(xiàn)象,且只在白天活動(dòng),夜間放下苫布后隨著溫室內(nèi)光線變暗,陸續(xù)進(jìn)入蜂巢。

    4 熊蜂授粉小氣候適應(yīng)性分析

    4.1 不同天氣條件下溫室內(nèi)逐小時(shí)氣溫、相對(duì)濕度變化特征及熊蜂授粉小氣候適應(yīng)性

    大同市冬季溫室內(nèi)外一般是1月、2月最冷。2014年實(shí)驗(yàn)棚番茄是1月18日定植,第一層花開花日期是1月30日,選取番茄開花后2月最冷的一個(gè)月里晴天、陰天、多云3種不同的天氣條件下,溫室內(nèi)氣溫、相對(duì)濕度變化及是否適宜熊蜂授粉活動(dòng)。

    2014年2月9日為晴天(圖1),全天日照時(shí)數(shù)為7 h,溫室外日極端最低氣溫為-23.6 ℃,為2月最冷的一天,溫室內(nèi)日最低氣溫為4.8 ℃,室內(nèi)最高氣溫為33.8 ℃,出現(xiàn)在中午12 h,而室外最高氣溫為-10.9 ℃,出現(xiàn)在午后16時(shí),最低氣溫均出現(xiàn)在早晨8點(diǎn)左右,揭苫布前,室內(nèi)氣溫從8.2 ℃降到3.4 ℃,9 h內(nèi)氣溫下降4.8 ℃,氣溫下降速度為5.3 ℃·h-1,室外氣溫從-17.2 ℃降到-23.6 ℃,9 h內(nèi)氣溫下降6.4 ℃,氣溫下降速度為7.1 ℃·h-1,由此可見(jiàn),室外氣溫在夜間下降的更快[13~15]。而揭苫布后,室內(nèi)外氣溫迅速回升,溫室內(nèi)氣溫2 h上升12.8 ℃,溫室外氣溫2 h上升7.2 ℃,溫室內(nèi)氣溫回升的更快。冬季一般在上午9時(shí)揭苫布,下午17時(shí)放苫布,從2月9日白天逐小時(shí)氣溫看,全天室內(nèi)氣溫低于35 ℃,揭苫布后到放苫布前溫室氣溫均滿足熊蜂活動(dòng)最低溫度標(biāo)準(zhǔn),熊蜂最佳活動(dòng)時(shí)間為1~2 h。從2月9日逐小時(shí)空氣相對(duì)濕度看,相對(duì)濕度均在90%以下,利于熊蜂活動(dòng)。

    圖1 2014年2月9日08~20時(shí)溫室氣溫、相對(duì)濕度演變圖Fig.1 Evolution of greenhouse temperature and relative humidity between 8:00 am-20:00 pm in February 9 th, 2014

    2014年2月7日為陰天(降雪天)(圖2),全天無(wú)日照,24 h降雪量2.7 mm,雪深1 cm,全天陰天無(wú)日照,室內(nèi)最高氣溫為20.3 ℃,出現(xiàn)在14時(shí),室外最高氣溫-4.7 ℃,出現(xiàn)在15時(shí),溫室內(nèi)外最高氣溫相差25.0 ℃;室內(nèi)最低氣溫7.6 ℃,室外最低溫室-8.8 ℃,溫室內(nèi)外最低氣溫相差16.4 ℃,而低溫出現(xiàn)時(shí)間均在早晨8點(diǎn)左右。從室內(nèi)逐小時(shí)氣溫看,揭苫布后到放苫布前,逐小時(shí)氣溫均在8 ℃以上,滿足熊蜂活動(dòng)的基本條件,與晴天相比,只是熊蜂最佳活動(dòng)時(shí)間少。從空氣相對(duì)濕度看,陰天或降雪天時(shí)溫室內(nèi)相對(duì)濕度較大,尤其是蓋住苫布后通風(fēng)條件差,相對(duì)濕度較大在90%以上,但熊蜂夜間不活動(dòng),白天揭開苫布后濕度條件轉(zhuǎn)好,相對(duì)濕度介于60%~80%,對(duì)熊蜂活動(dòng)無(wú)影響。

    圖2 2014年2月7日08~20時(shí)溫室氣溫、相對(duì)濕度演變圖Fig.2 Evolution of greenhouse temperature and relative humidity between 8:00 am-20:00 pm in February 7 th, 2014

    2014年2月17日為多云天氣(圖3),日照時(shí)數(shù)為2.5 h,室外最高氣溫1.8 ℃,出現(xiàn)在16時(shí),最低氣溫-9.1 ℃,出現(xiàn)在08時(shí),室內(nèi)最高氣溫28.7 ℃,出現(xiàn)在12時(shí),最低氣溫9.4 ℃,出現(xiàn)在08時(shí),溫室內(nèi)外最高氣溫相差26.9 ℃,最低氣溫相差18.5 ℃。從圖3可以看出,多云天氣時(shí)溫室內(nèi)最高氣溫在30 ℃以下,揭苫布后到放苫布前,逐小時(shí)氣溫均在8 ℃以上,滿足熊蜂活動(dòng)的基本條件,只是熊蜂最佳活動(dòng)時(shí)間少。從濕度條件看,與陰天相似,夜間蓋上苫布后,溫室內(nèi)濕度較大[16、17],在90%以上,揭開苫布后濕度條件轉(zhuǎn)好,相對(duì)濕度介于50%~80%,對(duì)熊蜂活動(dòng)無(wú)影響。

    圖3 2014年2月17日08~20時(shí)溫室氣溫、相對(duì)濕度演變圖Fig.3 Evolution of greenhouse temperature and relative humidity between 8:00 am-20:00 pm in February 17 th, 2014

    4.2 熊蜂授粉期間溫室內(nèi)逐日平均氣溫、最高氣溫變化特征及熊蜂授粉小氣候適宜性

    從逐日平均氣溫看出(圖4),2月1日至4月15日期間,溫室日平均氣溫介于11.5~26.3 ℃之間,均在8~35 ℃范圍內(nèi),適宜熊蜂活動(dòng),日平均氣溫保證率接近100%。從平均氣溫最低的一天2月26日逐小時(shí)(08~20時(shí))氣溫看,逐小時(shí)氣溫值在8 ℃以上的小時(shí)數(shù)為7 h,達(dá)到了熊蜂活動(dòng)最低氣溫標(biāo)準(zhǔn)。從逐日最高氣溫看出(圖5),2月1日至4月15日期間,溫室日最高氣溫介于12.5~38.3 ℃之間,75 d里最高氣溫≥35 ℃有16 d,最大出現(xiàn)在4月9日為38.3 ℃,從4月9日逐小時(shí)氣溫看,08時(shí)到18時(shí)有3 h(12~14時(shí))氣溫在35 ℃以上,其余時(shí)間在35 ℃以下,即一天內(nèi)有3 h不適宜熊蜂活動(dòng),適宜熊蜂活動(dòng)時(shí)間為6 h。氣溫最低的一天為2月26日,全天氣溫較低,不太適宜熊蜂授粉活動(dòng),總之,溫室氣溫條件總體上適宜熊蜂授粉活動(dòng)。

    圖4 2014年2月1日至4月15日溫室逐日平均氣溫Fig.4 Daily average temperature of greenhouse between February 1 th, 2014 and April 15 th,2014

    圖5 2014年2月1日至4月15日溫室逐日最高氣溫Fig.5 Daily maximum temperature in greenhouse between February 1 th, 2014 and April 15 th,2014

    4.3 熊蜂授粉期間溫室內(nèi)逐日平均相對(duì)濕度變化特征及熊蜂授粉小氣候適宜性

    從圖6可以看出,授粉期間溫室日平均相對(duì)濕度介于60%~93%之間,濕度在90%以上只有1 d,即2月26日不適宜熊蜂活動(dòng),保證率為99%。因?yàn)樾芊渲辉诎滋旖议_苫布后開始活動(dòng),因此本文重點(diǎn)分析白天溫室內(nèi)濕度條件,白天溫室內(nèi)濕度變化分3種情況,一是晴天時(shí)濕度最大出現(xiàn)在8~9時(shí),最大相對(duì)濕度在90%左右,隨著苫布揭開,太陽(yáng)輻射增大,溫室內(nèi)濕度隨之下降,白天濕度一般在30%~70%之間;二是多云天氣下,溫室內(nèi)相對(duì)濕度較晴天時(shí)大,相對(duì)濕度在60%~80%之間,陰雨(雪)天溫室內(nèi)相對(duì)濕度最大,均在90%左右,此種天氣以2月居多,因?yàn)?月外界氣溫低,遇陰雨天時(shí),光照條件差、濕度大。

    圖6 2014年2月1日至4月15日溫室逐日平均相對(duì)濕度Fig.6 Daily average relative humidity of greenhouse between February 1 th, 2014 to April 15 th,2014

    5 熊蜂授粉效果評(píng)價(jià)

    熊蜂授粉省時(shí)省工、降低勞動(dòng)強(qiáng)度并能減少農(nóng)藥污染。一個(gè)溫室一茬只需要熊蜂1箱,授粉期放置,使用管理十分簡(jiǎn)便,省時(shí)省力。為防止番茄授粉期間噴施殺蟲劑對(duì)熊蜂造成影響,同時(shí)結(jié)合利用天敵防治番茄蟲害,實(shí)驗(yàn)棚2014年2月10號(hào)放置熊蜂,2月12號(hào)懸掛麗蚜小蜂卡,27號(hào)第二次懸掛麗蚜小蜂卡,3月14號(hào)第3懸掛麗蚜小蜂卡,后期僅需進(jìn)行澆水,無(wú)需進(jìn)行噴花、打藥、熏棚操作。而對(duì)照棚從種植到收獲全過(guò)程中大約每隔4~5 d進(jìn)行一次噴花授粉,勞動(dòng)強(qiáng)度大,成本高,費(fèi)時(shí)費(fèi)力,而且授粉不均勻,時(shí)間不宜掌握;每一星期需打一次藥,防治番茄病蟲害,特別是溫室粉虱的防治,使用熊蜂授粉后會(huì)減少農(nóng)藥的使用,并有意識(shí)地偏重于采用生物防治技術(shù),保護(hù)了生態(tài)環(huán)境,有益于消費(fèi)者身體健康。

    增產(chǎn)效益:本試驗(yàn)期間,在番茄成熟階段,共進(jìn)行了2次單果重對(duì)比分析。第一次單果重分析在2014年5月8日:從實(shí)驗(yàn)棚以及對(duì)照棚各選取大中小號(hào)果5個(gè),并各選取3組,求取平均值,分析結(jié)果如表1所示,采用熊蜂授粉番茄棚單果重都比普通棚重,平均增重21.3%。第二次單果重分析在2014年6月10:從實(shí)驗(yàn)棚以及對(duì)照棚各選取大中小號(hào)果10個(gè),并各選取3組,求取平均值,分析結(jié)果如表2所示,平均增重14.3%。從2次單果重對(duì)比分析看,使用熊蜂授粉,不僅增產(chǎn)效果明顯,而且坐果率、果實(shí)形狀、單果的種子數(shù),都要優(yōu)于人工授粉,熊蜂授粉果實(shí)個(gè)體大小均勻一致,且果形好、無(wú)偏心、無(wú)畸形果,果實(shí)內(nèi)種子多、果肉厚、口感好、產(chǎn)量高,果菜產(chǎn)品市場(chǎng)售價(jià)高、增加收益明顯。

    表1 實(shí)驗(yàn)棚與普通棚單果重對(duì)比/gTable 1 Comparative of single fruit weight between experimental shed and ordinary shed

    投入與產(chǎn)出比:實(shí)驗(yàn)棚比普通棚每棚增產(chǎn)1 000 kg,每公斤單價(jià)按2.0元計(jì)算,合計(jì)2 000.0元;每棚產(chǎn)量大約10 000 kg,每公斤比常規(guī)西紅柿單價(jià)多0.4元,合計(jì)4 000.0元; 節(jié)省授粉點(diǎn)花15次,每次人工費(fèi)按50.0元計(jì)算,合計(jì)750.0元; 節(jié)省打藥10人次,每次人工費(fèi)按80.0計(jì)算,合計(jì)800.0元;每次節(jié)省農(nóng)藥支出按50.0元計(jì)算,10次共計(jì)500.0元,一個(gè)棚一年的增收節(jié)支為8 050.0元。成本:熊蜂400.0元、麗蚜小蜂400.0元、防蟲網(wǎng)每年按100.0元,合計(jì)為900.0元。純?cè)鍪展?jié)支為了7 150.0元。

    6 結(jié)論與討論

    (1)無(wú)論晴天或多云天,溫室小氣候適宜熊峰授粉活動(dòng),全天是陰雨(雪)天時(shí)不太適宜熊蜂活動(dòng),但這種天氣很少,整茬番茄僅1~2 d,溫室小氣候條件總上適宜熊蜂授粉活動(dòng),室內(nèi)溫濕條件保證率在99%以上。

    (2)使用熊蜂授粉省時(shí)省工,降低勞動(dòng)強(qiáng)度并能減少激素污染,同時(shí)減少農(nóng)藥的使用,并有意識(shí)地偏重于采用生物防治技術(shù),保護(hù)了生態(tài)環(huán)境,有益于消費(fèi)者身體健康。

    (3)使用熊蜂授粉,無(wú)論在坐果率、果實(shí)形狀、單果重、單果的種子數(shù),都要優(yōu)于人工授粉。熊蜂授粉的果實(shí)內(nèi)種子多、果肉厚、果實(shí)周正、不偏心、含水分大、口感好、產(chǎn)量高。試驗(yàn)證明,熊蜂授粉能力強(qiáng)、授粉率高、授粉后果實(shí)個(gè)體大小均勻一致,且果形好、無(wú)畸形果,從而提高了果菜產(chǎn)品質(zhì)量與市場(chǎng)售價(jià)、增加收益。

    (4)使用熊蜂授粉增產(chǎn)效果明顯,每棚每茬(0.042 hm2)可增收節(jié)支7 150元,經(jīng)濟(jì)效益可觀,具有很好的推廣前景。

    參 考 文 獻(xiàn)

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