茴香花粉傳播距離及隔離結實規(guī)律

摘要：運用花粉捕捉法和15N示蹤技術研究了茴香（Foeniculum vulgare Mill.）不同開花時期在不同栽培環(huán)境下的花粉風力和昆蟲傳播距離，同時研究了花期隔離對茴香種子產(chǎn)量的影響。結果表明，茴香生長環(huán)境是影響花粉風力傳播距離和數(shù)量的重要因素，在空曠的蔬菜地最遠傳播距離為900 m，棉花區(qū)亦為900 m，玉米區(qū)花粉傳播距離最遠為450 m。通過對昆蟲的傳播距離研究可知，茴香良種繁育有效距離在蔬菜區(qū)（空曠地）應在2 200 m外，中稈作物區(qū)（棉花區(qū)）應在2 000 m外，高稈隔離區(qū)（玉米區(qū)）應在1 200 m外。與全隔離區(qū)相比，對照（自然授粉）和上部隔離授粉分別增產(chǎn)251.4%和125.0%。

關鍵詞：茴香（Foeniculum vulgare Mill.）；花粉；傳播距離；風力；昆蟲；15N示蹤

中圖分類號：S636；Q948.12+2.6 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）23-5794-03

茴香（Foeniculum vulgare Mill.）為傘形科1～2年生草本植物，全株具有特殊芳香氣味，病蟲害少，污染輕，且含有大量的維生素C、維生素B、胡蘿卜素及各種人體必需的氨基酸，是一種營養(yǎng)價值很高的蔬菜。中國茴香資源豐富，生長特性存在差異[1-3]，水分含量、土壤含鹽量等都可以影響其生長[4，5]。傳粉距離是影響作物產(chǎn)量及良種繁育理論間隔的重要因素[6-8]。關于茴香花粉傳播距離及花期隔離對種子產(chǎn)量的影響未見報道。為此，本試驗通過花粉捕捉和15N示蹤的方法研究了茴香花粉的風力和昆蟲傳播距離，同時，通過花期隔離的方法研究了昆蟲傳粉對茴香種子產(chǎn)量的影響，以期為茴香良種繁育隔離和茴香種子高產(chǎn)提供理論依據(jù)和實踐基礎。

1 材料與方法

試驗于2010年在山東德州夏津縣進行，試驗地屬暖溫帶大陸性季風氣候，年均氣溫12.9 ℃，年均降水量547.5 mm，年均無霜期208 d。

1.1 材料

供試茴香品種為德農(nóng)1號。播種量67.5 kg/hm2， 4月12日播種，播種前結合翻耕每公頃施入優(yōu)質(zhì)干雞糞37 500 kg、過磷酸鈣750 kg、尿素300 kg、硫酸鉀225 kg。植株長到20 cm左右時，按行距50 cm、株距10 cm間苗，10月收獲。生產(chǎn)過程按常規(guī)管理進行。

1.2 方法

1.2.1 花粉傳播距離及高度試驗設計和測定方法 試驗根據(jù)茴香周圍栽培作物特點設3個處理。處理1：蔬菜區(qū)（無障礙區(qū)）。在夏津縣南城鎮(zhèn)蔬菜產(chǎn)區(qū)，茴香開花期正處在土地換茬和低矮蔬菜（蔥、韭菜、綠葉菜類等）生長期，遠低于茴香高度；處理2：棉花區(qū)（半障礙區(qū)）。在夏津長安集鑫秋棉花良種繁育基地，栽培地周圍作物為棉花，高度和茴香高度基本一致，或略低于茴香高度；處理3：玉米區(qū)（高障礙區(qū)）。在夏津長安集，栽培地周圍作物為玉米，茴香花期玉米高度遠高于茴香，形成遮擋。各處理播種茴香60 m2為粉源。

1）茴香花粉風力傳播距離及傳播高度。以粉源為中心按東西南北4個方向擺放捕粉板，500 m內(nèi)間隔距離為50 m，500 m外間隔距離為100 m，風力傳播距離統(tǒng)計至1 200 m。在粉源地上方以茴香高度為0，設7個高度進行捕粉，分別為0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 m，3次重復。捕粉時期分別設在茴香初花期、盛花期和末花期，捕粉板設計及花粉計數(shù)參考文獻[6]進行。

2）茴香花粉綜合傳播距離。在茴香各處理粉源地按東西南北中五點設5個微區(qū)，用長1.0 m、寬1.0 m、高0.5 m 的鍍鋅鐵皮框圍成，垂直放入土壤0.45 m深，露出地表0.05 m，微區(qū)面積為1 m × 1 m。以微區(qū)為中心，按東西南北4個方向呈輻射狀播種茴香，每一播種小區(qū)5 m2，1 000 m內(nèi)按100、500、1 000 m間隔播種，以后每200 m設一個播種區(qū)。于種子成熟期按播種距離收獲，4個方向同一距離收獲在一起，并測定15N豐度。

3）植株15N豐度測定。采收種子在烘干箱中于80 ℃烘至恒重，粉碎后備用。將凱氏定氮后的蒸餾液酸化后濃縮至3 mL，用MAT-251質(zhì)譜儀測定樣品的15N豐度。并按照Zanetti等[9]的方法計算種子15N含量，15N在茴香種子內(nèi)的最遠分布距離即為昆蟲傳粉距離。

1.2.2 昆蟲傳粉對茴香結實量影響的試驗設計和測定方法 在茴香開花前通過300目紗網(wǎng)對茴香進行隔離，按隔離程度設3個處理。①全隔離區(qū)：紗網(wǎng)罩住整個小區(qū)，使與小區(qū)傳粉昆蟲絕對隔離；②上部隔離區(qū)：傳粉昆蟲可以從小區(qū)四周自由進出；③對照（自然授粉）：無籠罩物。每個小區(qū)2 m2，3次重復。茴香種子成熟收獲時進行單株產(chǎn)量、小區(qū)產(chǎn)量統(tǒng)計，并計算每公頃產(chǎn)量和千粒重。

2 結果與分析

2.1 茴香花粉風力傳播距離

由表1可以看出，茴香花粉風力傳播數(shù)量隨測量距離的增加而逐漸減少，但不同處理之間花粉數(shù)量隨距離的增加分布情況不同，蔬菜區(qū)最遠檢測距離為900 m，棉花區(qū)也為900 m，即兩者花粉風力傳播距離相等，但花粉測量總數(shù)量蔬菜區(qū)為2 753粒，棉花區(qū)為2 135粒，前者較后者高29.0%。與前兩者相比玉米區(qū)花粉最遠檢測距離及花粉檢測數(shù)量要低很多，花粉最遠風力傳播距離和總檢測數(shù)量分別為450 m和326粒。同時，在茴香不同花期花粉風力傳播距離也有很大不同，各處理皆以盛花期花粉傳播距離和傳播數(shù)量最大，初花期次之，末花期最小。

2.2 0～50 m茴香花粉風力傳播高度

0～50 m茴香花粉風力傳播高度和不同栽培環(huán)境、不同開花時期關系密切（表2）。從表2可以看出，各處理隨著高度增加花粉量不斷減少，減少的幅度以0～1.0 m最大，在此高度內(nèi)各處理花粉減少量占初始測量量的比例蔬菜區(qū)、棉花區(qū)和玉米區(qū)分別為75.9%、74.9%、80.2%。各處理在不同開花期花粉量的變化亦隨高度的增加呈遞減趨勢，花粉數(shù)量表現(xiàn)為盛花期>初花期>末花期。

2.3 茴香花粉綜合傳播距離

通過15N示蹤可以看出，不同處理茴香在不同生長區(qū)花粉綜合傳播量和傳播距離不同（表3）。結合茴香花粉風力傳播距離可知，茴香短距離花粉傳播靠風力和昆蟲共同作用，茴香花粉最遠傳播距離由昆蟲完成。蔬菜區(qū)最遠可檢測到2 200 m茴香種子內(nèi)外施的15N，棉花區(qū)傳播距離稍短于前者，最遠為2 000 m，高稈的玉米區(qū)最遠僅能檢測到1 200 m，明顯短于前兩者，可見茴香花期周圍的作物種類明顯影響花粉傳播量及最遠傳播距離。

2.4 昆蟲傳粉對茴香結實量的影響

由表4可知，昆蟲在茴香傳粉過程中具有重要作用。與全隔離區(qū)相比，對照（自然授粉）和上部隔離授粉分別增產(chǎn)251.4%和125.0%，種子千粒重同樣以對照較高，和上部隔離區(qū)處理相同，全隔離區(qū)處理種子千粒重最低。說明昆蟲的傳粉活動對茴香種子產(chǎn)量、品質(zhì)、經(jīng)濟價值影響很大，保護和經(jīng)濟利用茴香傳粉昆蟲資源，特別是傳粉能力強的昆蟲種類，是茴香增產(chǎn)的一項重要措施；同樣，在育種過程中進行花期隔離是保證種子純度的重要措施。

3 小結與討論

花粉捕捉方法是植物花粉風力傳播距離測定的重要手段，前人皆認為花粉風力傳播的數(shù)量隨距離和高度的增加而減少，近發(fā)散源位置占風力傳播花粉數(shù)量的絕大多數(shù)，只不過在不同作物上傳播距離存在差異[6-8，10]。本研究亦得出相同的結果，花粉風力傳播數(shù)量隨距離增加而減小，前200 m占花粉總測定數(shù)量的60%以上。同時，茴香生長環(huán)境是影響花粉風力傳播距離和數(shù)量的重要因素，在空曠的蔬菜地最遠傳播距離為900 m，棉花區(qū)亦為900 m，但花粉數(shù)量要低于蔬菜區(qū)，高隔離區(qū)（玉米區(qū)）花粉傳播距離和數(shù)量受到嚴重限制，最遠為450 m。因此在昆蟲隔離的情況下，茴香良種繁育在空曠及中稈作物區(qū)最小距離應控制在900 m，在高稈隔離區(qū)最少要控制在450 m。

昆蟲傳粉是很多作物的主要授粉方式，昆蟲的種類、氣象因子等都影響到昆蟲授粉的距離及作物結實量[6-8，10]。在本研究條件下，茴香周圍的栽培環(huán)境同樣影響到茴香昆蟲傳粉的距離，不同的昆蟲隔離程度顯著影響茴香種子的產(chǎn)量。通過15N示蹤，結合茴香花粉風力傳播距離的測定可以看出，蔬菜區(qū)和棉花區(qū)在900 m內(nèi)靠昆蟲和風力傳粉，900 m外靠昆蟲傳粉；玉米區(qū)在450 m內(nèi)靠昆蟲和風力傳粉，450 m外靠昆蟲傳粉。自然狀態(tài)下，茴香良種繁育有效距離空曠地（蔬菜區(qū)）應在2 200 m外，中稈作物區(qū)（棉花區(qū)）應在2 000 m外，高稈隔離區(qū)（玉米區(qū)）應在1 200 m外。和全隔離區(qū)相比，自然授粉（對照）和上部隔離授粉分別增產(chǎn)251.4%和125.0%；在育種過程中為保證種子純度應進行花期隔離。

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