廣西荔枝蜜蜂訪花行為及授粉效果研究

梁盛凱，洪日新，周大維，陸啟皇，孫 甜，秦獻泉，覃斯華，陸宇明

(1.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，廣西 南寧 530007；2.廣西壯族自治區(qū)養(yǎng)蜂指導(dǎo)站，廣西 南寧 530022；3.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院，廣西 南寧 530007)

【研究意義】廣西是我國荔枝主產(chǎn)區(qū)之一，荔枝是雌雄同株異花的樹種，絕大部份荔枝品種每個花穗雌花和雄花開花時間不一致，必須依靠蟲媒才能實現(xiàn)傳粉，但是隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)耕作制度和耕作模式的改變、農(nóng)藥的使用、農(nóng)藝干預(yù)措施的頻率提高，全球飛行昆蟲呈現(xiàn)出不斷減少的趨勢，大片荔枝主產(chǎn)區(qū)出現(xiàn)缺乏傳粉昆蟲而導(dǎo)致“顆粒無收”的現(xiàn)象越來越多，其涉及地區(qū)包括廣東、海南等地，研發(fā)相應(yīng)的昆蟲傳粉技術(shù)是大勢所趨，利用蜜蜂對荔枝進行授粉可增加異花授粉的機率，提高荔枝坐果，保障荔枝豐收，開展荔枝蜜蜂訪花行為及授粉效果的研究對荔枝產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。【前人研究進展】有關(guān)研究結(jié)果表明，除部份作物(苦瓜等)外[1]，利用蜜蜂等昆蟲為西瓜、甜瓜、桃、香瓜、蘋果、梨等大部份作物授粉都能提高其產(chǎn)量，并能提高Vc等營養(yǎng)物質(zhì)的含量，并且體現(xiàn)出不同的發(fā)育規(guī)律[2-7]，黃昌賢等[8]首次利用中華蜜蜂對糯米糍荔枝品種進行授粉試驗，其試驗結(jié)果表示蜜蜂授粉能提高荔枝坐果數(shù)，利用蜜蜂或者野外昆蟲傳粉坐果數(shù)相比對照組(無昆蟲傳粉)坐果數(shù)分別提高了2.48和2.9倍。李江紅等[9]對荔枝授粉昆蟲進行調(diào)查，結(jié)果表明，膜翅目類昆蟲是荔枝主要傳粉昆蟲之一，進一步證實了利用蜜蜂為荔枝授粉的可行性；方文富等[10]比較了中蜂和意蜂對荔枝和龍眼進行授粉作用的比較，結(jié)果認為意蜂比中蜂更適合荔枝和龍眼授粉。吳杰等[11]研究了不同群勢、不同狀態(tài)下的中華蜜蜂對荔枝、龍眼的授粉效果對比，結(jié)果表明，有王蜂群比無王蜂群授粉效果要好，但是可食率、維生素、Vc含量差異均不顯著?！颈狙芯壳腥朦c】雖然在我國荔枝主產(chǎn)區(qū)已利用蜜蜂為荔枝授粉，但蜜蜂傳粉的訪花規(guī)律、特性、傳粉效率、利用蜜蜂授粉與荔枝花開花協(xié)同進化之間的關(guān)系、不同授粉方式下的落果規(guī)律差異等基礎(chǔ)研究較少?！緮M解決的關(guān)鍵問題】開展荔枝蜜蜂訪花行為與授粉效果研效究，為集成荔枝蜜蜂授粉技術(shù)提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2018年3月3日至2018年6月18日在廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所荔枝栽培試驗基地進行。供試荔枝品種為桂味，由廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所提供；授粉蜂群為中華蜜蜂(3脾/群)，由廣西壯族自治區(qū)養(yǎng)蜂指導(dǎo)站提供。

1.2 試驗方法

在同一基地選擇長勢樹形(樹冠、樹高、樹干大小)基本一致、樹齡都為3年且產(chǎn)量歷年大致相同的桂味荔枝樹12棵，設(shè)置網(wǎng)內(nèi)強化蜜蜂授粉和蜜蜂自由授粉、網(wǎng)內(nèi)隔離無蜂授粉3個處理。蜜蜂授粉處理：選擇其中連續(xù)的4棵試驗荔枝樹用11 m×5 m×4 m 的尼龍網(wǎng)在開花前罩嚴，避免外界昆蟲進入，待準(zhǔn)備開花提前1 d把1群3足框中華蜜蜂放置到網(wǎng)室內(nèi)授粉，授粉昆蟲只有中華蜜蜂。蜜蜂自由授粉：選擇另外4棵荔枝樹在開花前1d在旁邊2 m處放置1群3足框中華蜜蜂，自由授粉，授粉昆蟲為蜜蜂和野外昆蟲。網(wǎng)內(nèi)隔離無蜂授粉：同樣選擇其中連續(xù)的4棵試驗荔枝樹用11 m×5 m×4 m的尼龍網(wǎng)在開花前罩嚴，避免外界昆蟲進入，不采取任何措施授粉，一直到試驗結(jié)束，此處理為對照組。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 蜜蜂訪花行為 訪花時間：即訪花持續(xù)時間，是指落在花上至離開的時間(s/朵)，本試驗采用追蹤法來研究昆蟲的單花訪花時間。任選處于采集活動的單只工蜂，從其落到定的荔枝花上訪花開始，同時開啟計時器的T1，T2計時；當(dāng)蜜蜂結(jié)束前一朵花的訪問時結(jié)束T2的計時，開始訪下一朵花時再開啟T2的計時，直至蜜蜂結(jié)束訪花行為飛離第一朵花，同時結(jié)束T1，T2 的計時。T1記錄的是蜜蜂整個訪花過程所用的時間(以下均表示為總時間)，T2記錄的是蜜蜂總的單花訪問時間(以下均表示為總訪花時間)。同時，使用計數(shù)器記錄蜜蜂在整個訪花過程中的訪花數(shù)量?？傇L花時間除以訪花數(shù)量，就得到了蜜蜂的單花訪花時間。

攜粉蜂比例:當(dāng)蜜蜂開始大量訪花后，用計數(shù)器和秒表分別觀察記錄8:00-8:05；9:00-9:05、10:00-10:05； 11:00-11:05、12:00-12:05；13:00-13:05；14:00-14:05；15:00-15:05；16:00-16:05；17:00-17:05；18:00-18:05共11個時間段回巢蜂的數(shù)量A1和攜帶花粉的蜂數(shù)A2，攜粉蜂比例(%)=A2/A1×100。

1.3.2 坐果指標(biāo) 每棵樹選擇橫經(jīng)、縱經(jīng)、花枝數(shù)相近、不同方向(東、南、西、北、上5個方向)的5個花序，每個處理共選擇20個花序，對觀察的花序進行掛牌標(biāo)記，利用托盤接住落下的雌花B1，花期結(jié)束后計算記錄座果數(shù)B2，在采收時記錄結(jié)實數(shù)B3。

單穗總雌花=B1+B2

絕對坐果率=B2/(B1+B2)

落果數(shù)=B3-B2

落果率(%)=(B3-B2)/B2×100

相對坐果率(%)=B3/B2×100

1.3.3 產(chǎn)量指標(biāo) 果實成熟后，對參試果樹果實進行逐一采摘，稱重測產(chǎn)。

1.3.4 品質(zhì)指標(biāo) 取樣方法：從每個處理實驗樹的果實中，隨機取樣1 kg帶回實驗室進行測定和分析。

品質(zhì)測定指標(biāo)：可滴定酸，維生素C，蔗糖，還原糖，總糖。檢測依據(jù)：SB/T 10203，GB 5009.86-2016，GB 5009.8-2016，GB 5009.7-2016。主要檢測儀器：電子天平，滴定管，液相色譜儀。

1.4 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2010和SPSS 18.0進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 荔枝蜜蜂訪花行為

從圖1可以看出，蜜蜂單花訪花時間平均為29.3 s，單花訪花時間為20.0～30.0 s時比例最大，達到了25.51 %，訪花時間為10.0～20.0 s的比例為23.4 %，訪花時間為30.0～40.0 s的比例為20.40 %。單花訪花時間在40.0 s以上的蜜蜂比例為20.57 %。在觀察過程中發(fā)現(xiàn)，蜜蜂在荔枝花序上活動時表現(xiàn)出較強的“掠奪式”采集，對單一花序的專注性采集并不強，這可能與中蜂習(xí)慣采集零星花蜜等習(xí)慣有和荔枝樹花量、泌蜜量較大有關(guān)，從傳粉角度來看，這有助于花粉在不同花序和不同植株之間的快速傳輸。

從圖2可知，從不同時段內(nèi)的回巢攜粉蜂數(shù)量來看，在早上10:00之前，回巢的攜粉蜂數(shù)量非常少，蜜蜂尚未大量出巢，這時候采集花粉并不是蜂群的主要工作，只有少數(shù)的蜜蜂出巢采集露水。在觀察過程中發(fā)現(xiàn)，9:30-10:00期間蜜蜂開始大量出巢，10:00攜粉蜂數(shù)量為160頭，達到峰值，呈單峰格局，因此可以初步判定早上10:00是蜜蜂為荔枝傳粉的高峰期，主要的傳粉工作也在這一階段完成；10:00后，回巢采粉蜂數(shù)量驟降，到11:00采蜂粉只有30頭，12:00-18:00采粉蜂的數(shù)量一直保持在60頭以下。

從不同時段的回巢攜粉蜂比例來看，其波動規(guī)律與不同時段攜粉蜂數(shù)量基本一致，同樣是早上10:00為采粉高蜂期，其回巢攜粉蜂比例達85.56 %，出巢蜜蜂幾乎全部都是采粉蜂，在下午15:00和16:00，回巢攜粉蜂比例還有個小高峰，其攜粉蜂比例分別達到了51.02 %和54.00 %，在這兩個時間段有一半以上的出巢工作蜂都為采粉蜂，都攜帶有花粉回巢，雖然下午18:00攜粉蜂比例也高達78.95 %，但是其攜粉蜂數(shù)量僅有30頭，并且歐良喜[12]的研究表明，花絲伸長達到一半以上但花藥還未開裂期間的有效花粉發(fā)芽數(shù)量最高，雌花一般早上7:00-8:00和下午14:00-17:00開放最多，大部份雄花一般也是在8:00-16:00開放最盛，花藥于8:00-14:00開裂最多，并且荔枝新鮮花粉在自然條件下放置2 h，活力喪失50 %以上[13]，因此這一階段是實現(xiàn)傳粉的最佳時期，雖然在17:00之后仍然有傳粉媒介，采粉蜂比例較高，但是此時卻不是最佳的傳粉時機，并不能算傳粉高峰期。綜合不同時段的采粉蜂數(shù)量和比例來看，利用蜜蜂為荔枝授粉，最佳的傳粉時機為早上10:00-11:00，絕大部份的傳粉工作也是在這一階段完成(表1)。

圖1 蜜蜂訪花時間分布Fig.1 Time distribution of bee visits

圖2 不同時段攜粉蜂數(shù)量和攜粉蜂比例Fig.2 The number of powdered bees and the proportion of powdered bees in different time periods

2.2 蜜蜂授粉對座果的影響

從不同授粉處理坐果表現(xiàn)(表2)可知，平均總雌花數(shù)量、平均坐果數(shù)量、平均落花總計數(shù)、平均絕對坐果率、平均結(jié)實數(shù)、平均單穗坐落果數(shù)量這6個指標(biāo)都是蜜蜂自由授粉數(shù)值最高，其次為網(wǎng)室強化蜜蜂授粉，最后為網(wǎng)內(nèi)隔離無蜂授粉，這3個處理的5個指標(biāo)趨勢一致。其差異主要體現(xiàn)在平均相對坐果率和平均單穗落果率方面，雖然蜜蜂自由授粉結(jié)實最多，但是其落果數(shù)量也比網(wǎng)室強化蜜蜂授粉和網(wǎng)內(nèi)隔離無蜂授粉處理要高，因此綜合起來，網(wǎng)室強化蜜蜂授粉相對坐果率最高，其次為蜜蜂自由授粉，網(wǎng)內(nèi)隔離無蜂授粉最低。

表1不同時段觀察回巢蜂數(shù)量

Table 1 Observation of the number of returning nestlings in different time periods

時間Time回巢蜜蜂數(shù)量(頭)The number of returning8:00429:00510:0018711:009812:0013213:0013914:0010315:009816:007017:0010618:0038

表2 不同授粉處理坐果表現(xiàn)

總體來看，蜜蜂自由授粉結(jié)實最多，落果最多，網(wǎng)內(nèi)隔離無蜂授粉結(jié)實最少，落果也最少，蜜蜂授粉能顯著降低落果率，提高相對坐果率，網(wǎng)室強化蜜蜂授粉處理平均單穗落果率最低(80.93 %)，相對坐果率最高(19.06 %)。

2.3 蜜蜂授粉對產(chǎn)量的影響

各處理果實產(chǎn)量差異較大(表3)，網(wǎng)室強化蜜蜂授粉處理總產(chǎn)量達到40.90 kg，蜜蜂自由授粉總產(chǎn)量為33.40 kg，而網(wǎng)內(nèi)隔離無蜂授粉總產(chǎn)量僅為18.85 kg，網(wǎng)室強化蜜蜂授粉產(chǎn)量分別比蜜蜂自由授粉和網(wǎng)室無蜂授粉提高了22.40 %和169.76 %。網(wǎng)內(nèi)隔離無蜂授粉4號試驗樹并無結(jié)果，網(wǎng)內(nèi)隔離無蜂授粉1～3號試驗樹能結(jié)果的大部份原因是風(fēng)媒和小部份蟲媒的作用(主要為螞蟻)。

2.4 蜜蜂授粉對果實品質(zhì)的影響

由表4可見，網(wǎng)室強化蜜蜂授粉處理的果實蔗糖和還原糖含量均比其它兩個處理的果實含量要高，并且網(wǎng)室強化蜜蜂授粉處理的荔枝果實可滴定酸僅為0.14(g/100g)，含量最低，荔枝屬于鮮食品種，果實高糖中酸，風(fēng)味濃，品質(zhì)優(yōu)，因此，通過網(wǎng)室強化蜜蜂授粉的荔枝果實糖和酸之間的比例更優(yōu)，口感更好；另外，網(wǎng)室強化蜜蜂授粉和蜜蜂自由授粉兩個處理的果實維生素含量均高于網(wǎng)內(nèi)隔離無蜂授粉處理2.4(mg/100g)以上，這說明經(jīng)過蜜蜂授粉的荔枝果實新陳代謝優(yōu)于無蜜蜂授粉的荔枝果實。

3 討 論

3.1 蜜蜂訪花行為

已有文獻研究證明不同的傳粉昆蟲訪花行為與不同作物品種之間有相互影響關(guān)系[14]，特別是利用蜜蜂為不同作物授粉時蜜蜂的訪花活躍時間差異較大[15]，包括草莓、梨樹、油菜等，中蜂活動時間較長，授粉活力強。荔枝花蜜屬于大蜜源，本研究中中華蜜蜂對荔枝花的采集表現(xiàn)出“掠奪式“的行為，其平均單花訪花時間僅為29.3 s，絕大部份的蜜蜂單花訪花時間為10～40 s，“專一性”不夠強，這與中蜂采集習(xí)性比較擅長采集較為零星的蜜源有關(guān)[16]，費約果等作物蜜蜂活動時間一般在下午13:00前便停止，雖然荔枝蜜蜂授粉早上10:00是傳粉高峰期，但中蜂對荔枝的采集時間可一直延續(xù)到下午18:00之后。

表3 不同授粉處理產(chǎn)量表現(xiàn)

表4 不同授粉處理果實品質(zhì)差異

3.2 蜜蜂授粉對坐果和產(chǎn)量的影響

有研究表明，蜜蜂授粉梨樹花朵坐果率比自然授粉提高201.8 %[17]，蜜蜂授粉還可以提高包括西瓜、黃瓜、火龍果等瓜果等的高坐果率[18-19]，本試驗觀察過程中發(fā)現(xiàn)，蜜蜂授粉可減少荔枝落果率，提高相對坐果率和產(chǎn)量，蜜蜂授粉可提高荔枝坐果率和產(chǎn)量的原因可能有以下幾個方面，一是在授粉結(jié)束后第5天，觀察到網(wǎng)內(nèi)無蜂授粉處理的試驗樹仍然存在大量無法受精的雌花，而另外兩個處理通過大量蜜蜂的花間運動可清理掉大量的枯枝、爛葉、無法結(jié)實的雌花，增加受精雌花接受陽光的機會，減少“焗花”和 “漚果”現(xiàn)象，提高坐果率；二是花粉萌發(fā)具有集約效應(yīng)，花粉量越大，其受精效果越好，蜜蜂授粉可增加荔枝異花授粉的機會，從而提高坐果率，蜜蜂通過身體絨毛攜帶大量的作物供體花粉在花序間爬行在最佳時間實現(xiàn)傳粉，并且授粉均勻，并且其傳粉時間可持續(xù)到下午18:00之后，授粉時間較長，可提高花粉在柱頭的沉降比例，這是人工授粉無法完成的；三是蜜蜂傳粉可增加異花授粉的機率。荔枝的開花周期較長，并且是分批開花，在第一批花期時，不同處理的雌花數(shù)量差異并不大，其雌花數(shù)量與坐果差異主要體現(xiàn)在第二、三批雌花的開放，推測這可能與蜜蜂運動及時清理掉無法受精的雌花，為下一批雌花開放創(chuàng)造了良好的條件有關(guān)，這涉及到傳粉昆蟲與植物之間的協(xié)同進化，有待進一步探討。

3.3 蜜蜂授粉對果實品質(zhì)的影響

蜜蜂授粉對不同果實品質(zhì)的影響己有一定的研究，包括蜜蜂授粉可提高果實芳香物質(zhì)含量、糖、VC等的含量及成分[20]，本研究中有蜜蜂授粉的荔枝果實無論是蔗糖還是還原糖含量均比無蜂授粉處理的荔枝果實要高，本研究認為，蜜蜂授粉提高荔枝果實品質(zhì)主要通過提高荔枝果實中糖酸的比例實現(xiàn)，改善口感，并且蜜蜂授粉的果實VC含量也比無蜂授粉處理的要高，這可能與果實發(fā)育過程中的SPS活性密切相關(guān)，其有待進一步證實。

4 結(jié) 論

荔枝蜜蜂授粉平均訪花時間29.30 s，有效授粉高峰期為早上10:00-11:00，蜜蜂授粉可減少荔枝落果率，提高相對坐果率和產(chǎn)量，改善荔枝果實品質(zhì)，是一項綠色簡約化栽培配套技術(shù)。