熊蜂傳粉對(duì)設(shè)施甜瓜的提質(zhì)增效作用

趙慧月 賀玉花 徐永陽 吳國(guó)軍 劉彥杰 安建東

摘 要：為探究熊蜂傳粉對(duì)設(shè)施甜瓜的提質(zhì)增效作用，以網(wǎng)紋甜瓜為材料，比較了熊蜂傳粉與植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑氯吡脲（CPPU）噴花對(duì)塑料大棚甜瓜坐瓜率、畸形瓜率、糖含量、酸含量、風(fēng)味物質(zhì)含量、667 m2產(chǎn)量及 667 m2收益的影響。結(jié)果表明，熊蜂傳粉甜瓜的坐瓜率平均可達(dá) 94.17%，與 CPPU 噴花無顯著差異，并可降低畸形瓜率。相比 CPPU 噴花，熊蜂傳粉可顯著提高甜瓜的蔗糖含量、酸含量與可溶性固形物含量，亦可顯著提高乙酸己酯、乙酸 3-乙酰氧基丁-2-基酯、2-甲基丁基乙酸酯、正己醇等重要香味物質(zhì)含量，并產(chǎn)生特有的芳香物質(zhì) β-紫羅蘭酮及正庚醇。與CPPU 噴花相比，熊蜂傳粉甜瓜產(chǎn)量有所降低，但其風(fēng)味佳、品質(zhì)優(yōu)，使得每 667 m2收益較 CPPU 噴花可提高約8.01%。綜上所述，熊蜂傳粉可替代植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑噴花，具有明顯的提質(zhì)增效作用，可作為設(shè)施甜瓜綠色高質(zhì)量發(fā)展的重要配套技術(shù)。

關(guān)鍵詞：甜瓜;熊蜂傳粉;提質(zhì)增效;綠色發(fā)展

中圖分類號(hào)：S652 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-2871（2022）03-043-05

Abstract：We compared the fruit setting， malformed fruit， fruit size and weight， sugar content， total acid content， flavorsubstances， yield， and income of Cucumis melo var. reticulatus pollinated by bumblebee or treated by CPPU to assess thebenefit of bumblebee pollination and CPPU fruit set induction in greenhouse melon production. The results showed thatbumblebee pollination not only guaranteed the fruit set but also reduced the number of malformed fruits. Bumblebee pollination significantly increased the sugar content and soluble solid content of melon in comparison to CPPU induced fruitset. Moreover， bumblebee pollination significantly increased various flavor compounds such as hexyl acetate， acetate，3-acetoxybut-2-yl ester， 2-methyl butyl acetate， hexyl alcohol and produced the special flavor compounds β-Ionone andn-heptanol. The flavor compounds greatly improved the taste and flavor of melon， resulting in 8.01% increase of incomecompared to the CPPU treatment. Therefore， bumblebee pollination can replace the CPPU treatment and improve the quality and profit of melon production in greenhouse.

Key words：Melon; Bumblebee pollination; Improvement of quality and benefit; Green-development

甜瓜（Cucumis melo L.）是我國(guó)重要的瓜類經(jīng)濟(jì)作物之一，因其獨(dú)特的香味及高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值深受消費(fèi)者的青睞，我國(guó)甜瓜栽培面積和產(chǎn)量均位居全球第一，是世界上最大的甜瓜生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)[1-3]。甜瓜屬于典型的雌雄異花植物，需要傳粉昆蟲完成異花授粉。而設(shè)施栽培缺乏自然昆蟲，因此設(shè)施甜瓜生產(chǎn)中通常采用人工噴施生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的方式完成坐瓜。氯吡脲（CPPU）是甜瓜生產(chǎn)中最常用的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑之一，可顯著提高坐瓜率、果實(shí)橫徑和縱徑及單果質(zhì)量，但對(duì)甜瓜果實(shí)風(fēng)味物質(zhì)有較大影響，且與其施用濃度具有一定的相關(guān)性[4-6]。隨著我國(guó)設(shè)施甜瓜栽培面積不斷增加及消費(fèi)者對(duì)果品要求的提升，設(shè)施甜瓜授粉問題備受關(guān)注。

蜜蜂與熊蜂是目前設(shè)施作物授粉中應(yīng)用最廣泛的兩類傳粉昆蟲。已有研究表明，蜜蜂可替代生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑為甜瓜進(jìn)行授粉[7-12]。然而，我國(guó)設(shè)施甜瓜熊蜂傳粉應(yīng)用較少，且缺乏熊蜂傳粉對(duì)甜瓜品質(zhì)和種植效益等方面影響的系統(tǒng)性研究[9， 13-14]。為此，筆者觀察了甜瓜花粉活力變化規(guī)律及熊蜂訪花特性，比較了熊蜂傳粉與生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑噴花對(duì)甜瓜坐瓜率、畸形率、總糖含量、單糖含量、總酸含量、可溶性固形物含量、風(fēng)味物質(zhì)含量以及產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益等多個(gè)指標(biāo)的影響，全面闡述了熊蜂傳粉對(duì)設(shè)施甜瓜的提質(zhì)增效作用。

1 材料與方法

1.1 材料

供試網(wǎng)紋甜瓜品種為農(nóng)友 F7429，農(nóng)友種苗（中 國(guó)）有限公司生產(chǎn)，由蘭考坤禾農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司提供;試驗(yàn)所用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑為氯吡脲（CPPU）購(gòu)自四川施特優(yōu)生物科技有限公司;傳粉熊蜂為地熊蜂 Bombus terrestris，由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蜜蜂研究所飼養(yǎng)提供。

1.2 方法

田間試驗(yàn)于 2018 年 4 月在蘭考縣東壩頭鎮(zhèn)張莊村蘭考坤禾農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司完成，室內(nèi)試驗(yàn)于2018 年 5—6 月在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蜜蜂研究所完成，其中風(fēng)味物質(zhì)測(cè)定委托中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院完成。試驗(yàn)大棚面積為 720 m2（長(zhǎng) 90 m，寬 8 m），選用雙行種植方式，行距 1 m，株距 0.4 m，平均每667 m2定植 1668 株。

1.2.1 甜瓜花粉活力測(cè)定、蜂訪花頻率觀測(cè) 選取同期栽培的、長(zhǎng)勢(shì)相對(duì)一致的 3 個(gè)大棚甜瓜為研究對(duì)象。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，處理 1 為 CPPU 噴花，處理 2 為熊蜂傳粉，各處理 6 次重復(fù)，將每個(gè)大棚平均分為 2 個(gè)區(qū)組，各個(gè)區(qū)組分為 2 個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積約為 180 m2（長(zhǎng) 45 m，寬 4 m）。在甜瓜開花數(shù)量達(dá)到 5%時(shí)，分別在每個(gè)區(qū)組的 1 個(gè)小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取 40 株甜瓜進(jìn)行 CPPU 噴花處理，設(shè)定為 2個(gè)噴花處理小區(qū)并用防蟲網(wǎng)隔離;其余小區(qū)為熊蜂傳粉區(qū)。將熊蜂蜂箱放入大棚傳粉區(qū)，并打開蜂箱巢門，讓熊蜂在大棚內(nèi)自由傳粉。在試驗(yàn)大棚內(nèi)對(duì)角線方向距離中心區(qū)域 20 m 的 4 個(gè)對(duì)稱區(qū)域內(nèi)，分別在 7：00、8：00、9：30、11：00、12：00、15：00 時(shí)隨機(jī)選取 20 朵雄花，采用 TTC 染色法檢測(cè)其花粉活力。分別觀察統(tǒng)計(jì)每個(gè)大棚內(nèi) 2 個(gè)區(qū)組每天 9：00、11：00、13：00、15：00、17：00 時(shí) 5 min 內(nèi) 100 朵花上訪花的熊蜂數(shù)量[15]。

1.2.2 坐瓜率、果實(shí)橫徑和縱徑及單瓜質(zhì)量測(cè)定統(tǒng)計(jì) 3 個(gè)大棚內(nèi) CPPU 噴花區(qū)及熊蜂傳粉區(qū)內(nèi)各80 株甜瓜的坐瓜率和畸形率;隨機(jī)選取熊蜂傳粉及CPPU 噴花的甜瓜各 24 個(gè)果實(shí)進(jìn)行橫徑、縱徑以及單瓜質(zhì)量的測(cè)量?；卣w采摘后進(jìn)行產(chǎn)量和價(jià)格的統(tǒng)計(jì)，分別統(tǒng)計(jì)熊蜂傳粉與 CPPU 噴花單一坐瓜方式下各個(gè)大棚的平均 667 m2產(chǎn)量和 667 m2收 益。

1.2.3 甜瓜可溶性固形物、糖及總酸含量測(cè)定 分別于 3 個(gè)試驗(yàn)大棚內(nèi)隨機(jī)選取熊蜂傳粉和 CPPU噴花的甜瓜各 6 個(gè)樣品，采用 TD-45 測(cè)糖儀測(cè)定甜瓜可溶性固形物含量，取甜瓜可食部分汁液滴入折射儀棱鏡表面，記錄讀數(shù)。

定量稱取各樣品勻漿，稀釋過濾后進(jìn)樣離子色譜 儀（賽 默 飛 5000 plus）：CarboPacTMPA10- 2 ×250 mm 色譜柱，以各糖類物質(zhì)的濃度為橫坐標(biāo)，峰面積為縱坐標(biāo)，繪制葡萄糖、果糖和蔗糖的標(biāo)準(zhǔn)曲線，并根據(jù)線性回歸方程求出樣品中各糖的濃度。

依據(jù) pH 電位滴定法測(cè)定樣品中總酸含量，采 用 0.01 mo1·L-1氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定樣品溶液，記錄氫氧化鈉的消耗體積，并依據(jù)公式：酸含量/（mg ·100 g- 1）=0.01×（V-V0）×K/m×105 計(jì)算樣品總酸含量。V 為滴定試液時(shí)消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積（mL）;V0為空白試驗(yàn)時(shí)消耗氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積（mL）;K 為酸的換算系數(shù)：0.067;m 為試樣的質(zhì)量（g）。

1.2.4 甜瓜風(fēng)味物質(zhì)測(cè)定 分別于 3 個(gè)試驗(yàn)大棚內(nèi)隨機(jī)選取熊蜂傳粉和 CPPU 噴花的甜瓜各 6 個(gè)樣品。甜瓜打漿后稱取 5 g 樣品，頂空萃取后進(jìn)行氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（安捷倫 5978）進(jìn)行氣質(zhì)聯(lián)用分析，鑒定并注釋揮發(fā)性物質(zhì)成分。

1.3 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)應(yīng)用 Excel 2019 軟件處理并進(jìn)行繪圖，采用 SPSS 軟件進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 大棚甜瓜花粉活力日變化規(guī)律與熊蜂訪花頻率

由圖 1 可以看出，花粉活力測(cè)定結(jié)果表明，在測(cè)試時(shí)間段 7：00—15：00，甜瓜花粉活力均隨時(shí)間呈現(xiàn)出先升高后降低的變化趨勢(shì)，花粉活力在 8：00達(dá)到最高，其值高于 85%，之后花粉活力隨著時(shí)間推移逐漸降低;試驗(yàn)時(shí)間段內(nèi)花粉活力均高于 50%。熊蜂訪花頻率結(jié)果表明，在 9：00—15：00 的時(shí)間段內(nèi)，3 個(gè)試驗(yàn)大棚內(nèi)熊蜂訪花頻率穩(wěn)定;15：00 之后隨著時(shí)間的推移熊蜂訪花數(shù)量呈逐漸下降的趨勢(shì);但其整體訪花的頻率穩(wěn)定。由此可見，熊蜂的訪花與甜瓜花粉活力無直接線性關(guān)系。此外，大棚溫度在 27～35 ℃的范圍內(nèi)，熊蜂均可正常訪花（圖 2）。

2.2 熊蜂傳粉和CPPU噴花的甜瓜坐瓜率與產(chǎn)量比較

由表 1 可以看出，熊蜂傳粉的甜瓜坐瓜率為94.17%，略低于 CPPU 噴花甜瓜的坐瓜率 96.25%，但兩者差異不顯著。此外，2 種坐瓜方式的甜瓜畸形率均較低且差異不顯著，但熊蜂傳粉甜瓜的畸形率僅為 0.83%，略低于 CPPU 噴花甜瓜的畸形率1.25%。熊蜂傳粉甜瓜的平均果實(shí)橫徑、縱徑和單瓜質(zhì)量略小于 CPPU 噴花甜瓜，其差異未達(dá)到顯著水平。由于熊蜂傳粉甜瓜的坐瓜率和單瓜質(zhì)量均略低，導(dǎo)致其 667 m2 產(chǎn)量顯著低于 CPPU 噴花甜瓜，產(chǎn)量平均減少 19.00%;但由于熊蜂傳粉甜瓜品質(zhì)優(yōu)，5 月份的實(shí)際供貨單價(jià)可平均提高約 4.0 元·kg-1，667 m2收益較 CPPU 噴花甜瓜可提高 8.01%。

2.3 熊蜂傳粉和CPPU噴花的大棚甜瓜品質(zhì)比較

由圖 2 可以看出，熊蜂傳粉甜瓜的總糖含量（w，后同）為 97.71 g·kg-1，極顯著高于 CPPU 噴花甜瓜的總糖含量 69.40 g·kg-1。2 種坐瓜方式甜瓜的葡萄糖和果糖含量無差異。熊蜂傳粉甜瓜蔗糖含量為65.27 g · kg- 1，顯著高于 CPPU 噴花甜瓜蔗糖含量39.66 g·kg-1。由此可見，熊蜂傳粉甜瓜總糖含量的增加主要源于蔗糖含量的增加。此外，熊蜂傳粉甜瓜的總酸含量為 0.84 g·kg-1，顯著高于 CPPU 噴花甜瓜的總酸含量 0.61 g·kg-1。熊蜂傳粉甜瓜可溶性固形物含量為 10.36%，極顯著高于 CPPU 噴花甜瓜可溶性固形物含量 8.95%。

香味物質(zhì)也是評(píng)判果品的重要指標(biāo)。由表 2可以看出 ，CPPU 噴花和熊蜂傳粉的甜瓜經(jīng)過GC-MS 檢測(cè)后，共檢測(cè)出醇類、脂類等 42 種揮發(fā)性香味物質(zhì)，其中熊蜂傳粉甜瓜含有 40 種物質(zhì)，分別為 16 種酯類、15 種醇類，8 種醛類和 1 種酮類物質(zhì);CPPU 噴花甜瓜包含 39 種物質(zhì)，分別為 16 種酯類、13 種醇類、9 種醛類、1 種 酮類物質(zhì)。熊蜂傳粉甜瓜中乙酸己酯、乙酸 3-乙酰氧基丁-2-基酯、2-甲基丁基乙酸酯、正己醇、正丁醇等 5 種香味物質(zhì)含量均顯著高于 CPPU 噴花甜瓜。此外，熊蜂傳粉甜瓜還包含 CPPU 噴花甜瓜中未檢測(cè)到的香味物質(zhì)β-紫羅蘭酮和正庚醇。由此表明，以上香味物質(zhì)差異使得熊蜂傳粉甜瓜香味優(yōu)于 CPPU 噴花甜瓜。

3 討論與結(jié)論

已有研究報(bào)道，蜜蜂可替代人工噴施生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑 為 設(shè) 施 甜 瓜 授 粉 ，且 可 提 升 設(shè) 施 甜 瓜 的 品質(zhì)[8， 16-19]。相比蜜蜂，熊蜂具有商品化程度高、管理容易、耐低溫、日工作時(shí)間長(zhǎng)、傳粉效率高等優(yōu)勢(shì)，在設(shè)施農(nóng)業(yè)規(guī)?；瘧?yīng)用中潛力巨大[20]。筆者系統(tǒng)分析了熊蜂傳粉對(duì)設(shè)施甜瓜產(chǎn)量、品質(zhì)和效益的影響。熊蜂能夠適應(yīng)甜瓜大棚內(nèi)的溫濕度變化，花期內(nèi)可維持穩(wěn)定的訪花頻率，保證坐瓜率高于 90%，可以滿足生產(chǎn)需求。更重要的是，相比 CPPU 噴 花，熊蜂傳粉可顯著提高甜瓜蔗糖含量、可溶性固形物含量以及乙酸己酯、乙酸 3-乙酰氧基丁-2-基 酯、2-甲基丁基乙酸酯、正己醇等芳香味物質(zhì)含量，而且熊蜂傳粉的甜瓜還能產(chǎn)生其特有的芳香物質(zhì)β-紫羅蘭酮及正庚醇。已有研究表明，總糖含量、可溶性固形物以及風(fēng)味物質(zhì)含量的增加能夠顯著提升甜瓜的香味及口感[12，21-22]。

本試驗(yàn)結(jié)果還表明，盡管熊蜂傳粉的成熟甜瓜單瓜質(zhì)量較輕，造成每 667 m2產(chǎn)量降低，但是熊蜂傳粉的成熟甜瓜供貨平均單價(jià)得到明顯提高，最終每 667 m2收益遠(yuǎn)大于 CPPU 噴花甜瓜。此外，已有研究報(bào)道，相比蜜蜂傳粉及 CPPU 噴花，熊蜂傳粉可顯著提高甜瓜的硬度，延長(zhǎng)甜瓜的貯藏時(shí)間[23]。

綜上所述，熊蜂可替代人工噴施生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑為設(shè)施甜瓜授粉;熊蜂傳粉能夠顯著提高甜瓜香味物質(zhì)含量和商品價(jià)值，對(duì)設(shè)施甜瓜生產(chǎn)具有明顯的提質(zhì)增效作用。因此，熊蜂傳粉將是設(shè)施甜瓜提質(zhì)增效的重要手段和推動(dòng)設(shè)施甜瓜綠色高質(zhì)量發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。由于不同品種甜瓜生長(zhǎng)特性有一定的區(qū)別，未來將進(jìn)一步探究熊蜂傳粉對(duì)不同品種甜瓜的提質(zhì)增效作用。

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