2種蜂對黃沙白柚的訪花行為及授粉效果研究

羅文華，姬聰慧，劉佳霖，曹 蘭，王瑞生， 程 尚，高麗嬌

(重慶市畜牧科學(xué)院，重慶 榮昌 402460)

【研究意義】黃沙白柚Citrusmaxima(Burm) Merr. cv. Huangsha Yu，又名墊江白柚，原產(chǎn)于重慶市墊江縣，隸屬于蕓香科Rutaceae柑橘屬Citrus[1-2]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，黃沙白柚自花不結(jié)實或結(jié)實率低，需要借助人工輔助授粉或套種、嫁接授粉樹等方式來完成黃沙白柚的異花授粉[3-4]。這些授粉方式往往需要消耗大量的人工，費時費力，且授粉效率及效果較低，顯著增加了黃沙白柚的種植成本，制約了黃沙白柚產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前，蜜蜂授粉技術(shù)已在多種作物中表現(xiàn)出極佳的授粉效果，提高了座果率、產(chǎn)量和品質(zhì)，降低了畸形果率和授粉成本。探明蜜蜂授粉對黃沙白柚的作用與效果，明確不同蜜蜂的訪花行為及授粉效果不僅能為解決黃沙白柚授粉難、成本高等問題提供理論基礎(chǔ)，還有助于蜜蜂授粉技術(shù)在柑橘產(chǎn)業(yè)實用領(lǐng)域的擴展。【前人研究進(jìn)展】近年來，隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，如蜜蜂等具有商業(yè)化價值的傳粉昆蟲已不再局限于保護植物多樣性、維持生態(tài)平衡等方面，利用蜜蜂為農(nóng)作物授粉已經(jīng)成為一種行之有效的農(nóng)業(yè)增產(chǎn)提質(zhì)措施[5-9]。目前，我國商業(yè)化授粉應(yīng)用最廣的蜜蜂品種有意大利蜜蜂Apismelliferaligustica(簡稱“意蜂”)和中華蜜蜂Apisceranacerana(簡稱“中蜂”)。意蜂和中蜂社會化程度高，具有群居、可人工飼養(yǎng)、可誘導(dǎo)等特性，能夠高效地為目標(biāo)作物授粉，并顯著提高辣椒、草莓等多種經(jīng)濟作物的產(chǎn)量和質(zhì)量，極大降低人工授粉成本及激素類藥物的施用[8-13]。然而，根據(jù)作物品種的不同，意蜂與中蜂的訪花行為及授粉效率往往存在差異，授粉蜂種能夠顯著影響蜂授粉技術(shù)對特定作物的增產(chǎn)提質(zhì)效果[13-15]。如楊甫等人(2010)比較了中蜂與意蜂對設(shè)施草莓的訪花行為及授粉效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)中蜂具有更低的活動起點溫度，且日活動時間及訪花頻率均顯著高于意蜂，中蜂具有更高的授粉效率并顯著提高草莓的產(chǎn)量[13]。而蘇曉玲等人(2017)研究發(fā)現(xiàn)，意蜂訪問西瓜單花的時間及訪花頻率顯著高于中蜂，且訪花間隔時間更短，意蜂的訪花效率明顯高于中蜂，其在西瓜授粉上更具有優(yōu)勢[15]。綜上所述，明確意蜂與中蜂對作物的訪花行為及授粉效果是實用蜜蜂為不同作物授粉的基礎(chǔ)，也是篩選作物優(yōu)勢授粉蜂種、充分發(fā)揮現(xiàn)代蜂授粉技術(shù)優(yōu)勢的重要前提。黃沙白柚授粉難是限制其產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵難題之一，目前仍不明確蜜蜂對黃沙白柚的訪花行為及授粉效果。【本研究切入點】本研究比較意蜂與中蜂對黃沙白柚花朵的訪花行為，以及訪花行為與溫度、濕度、光照、風(fēng)速及花朵泌蜜規(guī)律之間的關(guān)系；評價意蜂授粉、中蜂授粉、人工授粉和自花授粉(對照組)對黃沙白柚產(chǎn)量及品質(zhì)的影響。【擬解決的關(guān)鍵問題】為探索現(xiàn)代蜂授粉技術(shù)在黃沙白柚產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用及篩選優(yōu)勢授粉蜂種提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

2016年4月至11月于重慶市墊江縣黃沙鎮(zhèn)開展意大利蜜蜂Apismelliferaligustica和中華蜜蜂Apisceranacerana對黃沙白柚的訪花行為及授粉效果試驗，試驗地位于重慶墊江的黃沙白柚主要種植區(qū)內(nèi)。試驗開始前，在試驗地選擇2塊相隔3 km的試驗區(qū)，試驗區(qū)內(nèi)種植的黃沙白柚樹齡、間距一致，并標(biāo)記為意蜂授粉區(qū)及中蜂授粉區(qū)。柚子樹開花前，在2個授粉區(qū)分別引入20群意蜂和20群中蜂。蜂授粉期間，試驗區(qū)周邊3 km無其他正在開花的大宗蜜源植物。

授粉蜂：中蜂及意蜂各20群由重慶市畜牧科學(xué)院經(jīng)濟動物研究所試驗蜂場提供，自然條件下現(xiàn)代活框飼養(yǎng)，飼養(yǎng)地區(qū)年平均溫度16～18 ℃，年平均相對濕度70 %～80 %，管理水平一致，健康無病，授粉蜂群群勢4脾，其中封蓋子1.5脾，蜜脾1.5脾。供試蜂群在試驗開始前未接觸過黃沙白柚。果樹品種：重慶墊江地區(qū)主要柚子品種-黃沙白柚Citrusmaxima(Burm) Merr. cv. Huangsha Yu。

1.2 試驗方法

1.2.1 意大利蜜蜂與中華蜜蜂對黃沙白柚的訪花行為及花朵泌蜜規(guī)律研究 ①意大利蜜蜂與中華蜜蜂對黃沙白柚的訪花行為研究。黃沙白柚盛花期時，在意蜂授粉區(qū)及中蜂授粉區(qū)內(nèi)各選擇長勢及花朵數(shù)量基本一致的黃沙白柚樹3株進(jìn)行標(biāo)記觀察。實驗期間9:00-18:00，每小時記錄試驗地區(qū)溫度、濕度、風(fēng)速及光照強度，計數(shù)各株標(biāo)記樹5 min內(nèi)來訪意蜂或中蜂數(shù)量，并于12:00-13:00觀察記錄意蜂與中蜂的單花訪問時間及訪花間隔時間(60組數(shù)據(jù)以上)。②黃沙白柚花朵泌蜜規(guī)律研究。于9:00-18:00每小時用毛細(xì)管吸取20朵新鮮黃沙白柚花朵的蜜汁，重復(fù)3組。稱重，并測定黃沙白柚花蜜的蛋白質(zhì)含量及糖含量。花蜜蛋白質(zhì)含量參考Bradford蛋白質(zhì)定量試劑盒進(jìn)行檢測，600 μl花蜜中加入11.40 mL考馬斯亮藍(lán)染液，室溫放置3～5 min，在595 nm處測定吸光值，計算粗蛋白含量[16]。花蜜糖含量采用糖度計測定。

1.2.2 意大利蜜蜂與中華蜜蜂對黃沙白柚的授粉效果研究 于意蜂授粉區(qū)及中蜂授粉區(qū)各選取樹勢一致、通風(fēng)透光良好的黃沙白柚樹10棵，在樹的南北兩側(cè)各選3個大小一致的枝條，并隨機分為3個處理組，即自花授粉組(空白對照組)、人工授粉組和蜜蜂授粉組(意蜂或中蜂)。

自花授粉組：在柚子花未開放時，利用20目(孔徑)透氣網(wǎng)把枝條罩住，待花期結(jié)束后將透氣網(wǎng)除去。人工授粉組：在柚子花未開放時，利用20目透氣網(wǎng)把枝條罩住，待開花時進(jìn)行人工異花授粉，花期結(jié)束后將透氣網(wǎng)除去。蜜蜂授粉組：蜂授粉期間，意蜂與中蜂在各自授粉區(qū)內(nèi)自由授粉，花期結(jié)束后將蜂群移出。

(1)座果率測定。在盛花期時，統(tǒng)計各試驗組選取枝條上的花數(shù)，花謝后統(tǒng)計其座果數(shù)量，計算座果率。

(2)品質(zhì)及產(chǎn)量測定。待果實成熟后，分別測定每組果實的單果重、果實大小、可食率、可溶性固形物、維生素C含量、總酸和總糖含量。單果重用電子天平進(jìn)行測量，各試驗組單果重之和為總果重，用以描述各試驗組產(chǎn)量。果實的大小用直尺測量其橫徑、縱徑。可溶性固形物含量采用阿貝折射儀測定。維生素C含量測定參照國標(biāo)GB/T 5009.159-2003《食品中還原型抗壞血酸的測定》。總酸測定參照國標(biāo)GB/T 12456-2008《食品中總酸的測定》，總糖測定參照國標(biāo)GB/T 5009.8-2016《食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖的測定》，并根據(jù)試驗結(jié)果，換算單位后計算糖酸比。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

使用Excel 2007版和SPSS16.0進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及統(tǒng)計學(xué)分析。采用One Way ANOVA的LSD檢驗對不同時間段意蜂和中蜂的訪花數(shù)量及不同授粉方式的授粉效果進(jìn)行顯著性分析，采用獨立樣本T檢驗分析2種蜂訪花行為的差異，當(dāng)P<0.05時，差異達(dá)到顯著水平；采用SPSS多重線性回歸中的逐步回歸分析法分析意蜂與中蜂訪花數(shù)量與環(huán)境因素(溫度、濕度、風(fēng)速和光照)、花朵泌蜜規(guī)律(花朵泌蜜量、花蜜蛋白質(zhì)含量和糖含量)間的關(guān)系，建立回歸模型，要求方程的方差分析F值的顯著水平P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 意大利蜜蜂與中華蜜蜂對黃沙白柚的訪花行為及花朵泌蜜規(guī)律研究

2.1.1 意大利蜜蜂與中華蜜蜂日訪問黃沙白柚花朵頻率 如表1所示，意蜂與中蜂訪問黃沙白柚花朵的數(shù)量呈現(xiàn)上升后下降的趨勢，意蜂在12:00-13:00時間段訪花數(shù)量最多，顯著高于其他時間段(P<0.05)；中蜂在15:00-16:00時間段訪花數(shù)量最多，顯著高于9:00-12:00及17:00-18:00(P<0.05)，12:00-17:00中蜂訪問黃沙白柚花朵的數(shù)量處于較高水平，期間各時間段差異不顯著(P>0.05)。中蜂在13:00-17:00時間段訪問黃沙白柚花朵的數(shù)量顯著高于意蜂(P<0.05)。

2.1.2 意大利蜜蜂與中華蜜蜂對黃沙白柚花朵的訪花行為 如表2所示，意蜂的單花訪問時間顯著高于中蜂(P<0.05)，2種蜂的訪花間隔時間差異不顯著(P>0.05)。

2.1.3 黃沙白柚花朵泌蜜規(guī)律 黃沙白柚花朵泌蜜量、花蜜蛋白質(zhì)含量隨著時間的增加呈先上升后下降的趨勢，而花蜜糖含量呈現(xiàn)出逐漸上升的趨勢(表3)。11:00-12:00時間段黃沙白柚花朵泌蜜量最大(P<0.05)；13:00-14:00時間段花蜜蛋白質(zhì)含量最高(P<0.05)；16:00-17:00時間段花蜜糖含量最高(P<0.05)。

注：表中數(shù)據(jù)為均值±標(biāo)準(zhǔn)差；數(shù)據(jù)后的大寫字母表示橫向比較，小寫字母表示縱向比較，字母不相同表示差異顯著(P< 0.05，LSD檢驗法及獨立樣本T檢驗)。
Note: Data in the table is mean±SD, and those followed by different small letters in a column and capital letters in a row are significantly different (P<0.05, LSD tests and independent sampleTtests).

注：表中數(shù)據(jù)為均值±標(biāo)準(zhǔn)差；數(shù)據(jù)后的大寫字母表示橫向比較字母不相同表示差異顯著(P< 0.05，獨立樣本T檢驗)。
Note: Data in the table is mean±SD, and those followed by different capital letters in a row are significantly different (P<0.05, independent sampleTtests).

注：表中數(shù)據(jù)為均值±標(biāo)準(zhǔn)差；小寫字母表示縱向比較，字母不相同表示差異顯著(P< 0.05，LSD檢驗法)。
Note: Data in the table is mean±SD, and those followed by different small letters in a column are significantly different (P<0.05, LSD tests).

2.1.4 意大利蜜蜂和中華蜜蜂訪問黃沙白柚花朵數(shù)量的回歸模型 將溫度、濕度、風(fēng)速、光照、花朵泌蜜量、花蜜蛋白質(zhì)含量和花蜜糖含量7個自變量與蜜蜂訪問黃沙白柚花朵的數(shù)量因變量進(jìn)行整理，進(jìn)行逐步回歸分析，獲得的回歸方程如表4所示。意蜂訪問黃沙白柚花朵的數(shù)量受花朵泌蜜量和光照顯著影響(P=0.00<0.05，R=0.72)，其中花朵泌蜜量的影響最大；中蜂訪問黃沙白柚花朵的數(shù)量受花蜜糖含量和光照顯著影響(P=0.00<0.05，R=0.77)，花蜜糖含量的影響最大。光照能夠?qū)σ夥浜椭蟹湓L花黃沙白柚花朵的數(shù)量產(chǎn)生顯著影響，從9:00(30.11 lx)開始，光照隨時間的增加逐漸提高，并在14:00-15:00(70.20 lx)時間段達(dá)到最大，而后下降，在17:00-18:00(27.80 lx)時最低。

2.2 意大利蜜蜂與中華蜜蜂對黃沙白柚的授粉效果

2.2.1 意大利蜜蜂與中華蜜蜂對黃沙白柚座果率的影響 如表5所示，意蜂授粉組柚子的座果率最高，并顯著高于中蜂授粉組、人工授粉組和自花授粉組(P<0.05)；中蜂授粉組和人工授粉組的座果率無顯著差異(P>0.05)，但顯著高于自花授粉組(P<0.05)。

表4 意大利蜜蜂和中華蜜蜂訪問黃沙白柚花朵數(shù)量的回歸方程
Table 4 Regression equation ofApismelliferaligusticaandApisceranaceranavisiting number onCitrusmaxima(Burm) Merr. cv. Huangsha Yu flowers

種類Species回歸方程RegressionequationX范圍RangeofXRFP意大利蜜蜂ApismelliferaligusticaY=-19.55+152.59X5+0.59X4X5(157.7,442.2),X4(27.8,70.2)0.7213.220.00中華蜜蜂ApisceranaceranaY=-55.82+3.45X7+1.42X4X7(14.8,25.7),X4(27.8,70.2)0.7717.820.00

注：Y：訪花數(shù)量(只)；X1：溫度(℃)；X2：濕度( %)；X3：風(fēng)速(m/s)；X4：光照(lx)；X5：花朵泌蜜量(mg)；X6：花蜜蛋白質(zhì)含量(μg/mL)；X7：花蜜糖含量( %)。
Note:Y: Numbers of visiting bees;X1: Temperature;X2: Humidity;X3: Wind speed;X4: Illumination;X5: Weight of nectar;X6: Protein content of nectar;X7: Sugar content of nectar.

表5 不同授粉方式對黃沙白柚座果率的影響Table 5 Effects of different pollination methods on the fruit setting rate of Citrus maxima (Burm) Merr. cv. Huangsha Yu (%)

注：表中數(shù)據(jù)為均值±標(biāo)準(zhǔn)差；數(shù)據(jù)后的大寫字母表示橫向比較，字母不相同表示差異顯著(P< 0.05，LSD檢驗法)。
Note: Data in the table is mean±SD, and those followed by different capital letters in a row are significantly different (P<0.05, LSD tests).

表6 不同授粉方式對黃沙白柚單果重、橫徑、縱徑和總果重的影響Table 6 Effects of different pollination methods on the fruit weight and shape of Citrus maxima (Burm) Merr. cv. Huangsha Yu

注：表中數(shù)據(jù)為均值±標(biāo)準(zhǔn)差；數(shù)據(jù)后小寫字母表示縱向比較，字母不相同表示差異顯著(P< 0.05，LSD檢驗法)。
Note: Data in the table is mean±SD, and those followed by different small letters in a column are significantly different (P<0.05, LSD tests).

2.2.2 意大利蜜蜂與中華蜜蜂對黃沙白柚單果重、橫徑、縱徑和總果重的影響 如表6所示，意蜂、中蜂授粉組和人工授粉組單果重和果實橫徑、縱徑無顯著差異，但顯著高于自花授粉組(P<0.05)；意蜂授粉組和中蜂授粉組總果重?zé)o顯著差異(P>0.05)，但意蜂授粉組顯著高于人工授粉組與自花授粉組(P<0.05)。

2.2.3 意大利蜜蜂與中華蜜蜂對黃沙白柚果實品質(zhì)的影響 柚子果實品質(zhì)的比較包括柚子果肉的維生素C含量、可溶性固形物含量、總糖含量、總酸含量及糖酸比。如表7所示，中蜂授粉組維生素C含量顯著高于人工授粉組和自花授粉組(P<0.05)；意蜂授粉組維生素C含量與人工授粉組及中蜂授粉組無顯著差異(P>0.05)，但高于自花授粉組(P<0.05)。意蜂、中蜂授粉組和人工授粉組果實的可溶性固形物含量顯著高于自花授粉組(P<0.05)。與人工授粉組和自花授粉組相比，經(jīng)意蜂和中蜂授粉的柚子果實總糖含量及糖酸比顯著提高(P<0.05)。

3 討 論

3.1 意大利蜜蜂和中華蜜蜂對黃沙白柚的訪花行為及花朵泌蜜規(guī)律研究

本研究顯示，意蜂與中蜂訪問黃沙白柚花朵的數(shù)量呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，意蜂訪問黃沙白柚花朵的數(shù)量主要受花朵泌蜜量和光照影響，而中蜂的訪花數(shù)量主要受花蜜糖濃度和光照影響。該結(jié)果與以前的報道一致，蜜蜂的訪花行為受環(huán)境因素影響，適宜的溫濕度及光照能夠促進(jìn)蜜蜂出巢采集，而花朵泌蜜量、花蜜蛋白質(zhì)含量和糖含量也是影響蜜蜂采集偏好性與積極性的重要因素[13,17-18]。在實際利用蜜蜂為黃沙白柚授粉的過程中，適宜的光照條件及量多質(zhì)好的花蜜是提高蜜蜂訪花積極性的關(guān)鍵。

表7 不同授粉方式對柚子果實品質(zhì)的影響Table 7 Effects of different pollination methods on fruit quality and shape of Citrus maxima (Burm) Merr. cv. Huangsha Yu

注：表中數(shù)據(jù)為均值±標(biāo)準(zhǔn)差；數(shù)據(jù)后小寫字母表示縱向比較，字母不相同表示差異顯著(P< 0.05，LSD檢驗法)。
Note: Data in the table is mean±SD, and those followed by different small letters in a column are significantly different (P<0.05, LSD tests).

本研究中，意蜂在13:00-17:00時間段訪問黃沙白柚花朵的數(shù)量顯著低于中蜂(P< 0.05)。該結(jié)果可能是由于該時段花朵泌蜜量逐漸下降而花蜜濃度逐漸上升所致。意蜂訪問黃沙白柚花朵的數(shù)量受花朵泌蜜量影響最大，花朵泌蜜量在12:00后逐漸下降，抑制了意蜂的訪花積極性，導(dǎo)致訪花數(shù)量下降；而中蜂訪花數(shù)量受花蜜糖含量影響最大，13:00-17:00花蜜糖含量隨時間的增加仍逐漸提高，中蜂訪花數(shù)量長時間維持較高水平。由此，黃沙白柚花朵泌蜜量與花蜜糖含量不同的變化規(guī)律導(dǎo)致了意蜂和中蜂訪花頻率的不同。

比較意蜂與中蜂的訪花行為可以發(fā)現(xiàn)，意蜂訪問黃沙白柚單花的時間顯著高于中蜂，可以更加有效地為花朵授粉。蜜蜂訪花時間與花朵特性、蜂種等因素有關(guān)[19]，意蜂的個體大小、訪花行為與中蜂存在差異[10-11]，導(dǎo)致2種蜂不同的單花訪問時間[11,13,15]。意蜂單花訪問時間長證明意蜂在花上的活動時間更多、植物授粉的機會也就越大，花朵授粉更充分。該結(jié)果與蘇曉玲等人[15]的研究結(jié)果一致。

3.2 意大利蜜蜂和中華蜜蜂對黃沙白柚的授粉效果

在實際生產(chǎn)中，黃沙白柚需要借助人工授粉或與其他品種柚子嫁接等方式才能獲得收益，但是這2種方式均不能把握最佳的授粉時間，并消耗大量的人力物力，增加了黃沙白柚的種植成本。而蜜蜂與顯花植物經(jīng)過了長時間的協(xié)同進(jìn)化，蜜蜂可以充分利用有效花，在最佳時間為作物充分授粉，提高作物的座果率、產(chǎn)量及果實品質(zhì)，顯著降低人工成本[5, 20-21]。本研究顯示，意蜂與中蜂授粉均能顯著提高黃沙白柚的果實品質(zhì)；意蜂授粉組和中蜂授粉組授粉的總果重?zé)o顯著差異，但意蜂授粉組顯著高于人工授粉組與自花授粉組；與中蜂授粉相比，意蜂授粉能夠顯著提高黃沙白柚的果實座果率。由此表明，黃沙白柚可以采用蜜蜂授粉代替人工授粉，且意蜂授粉效果更好。利用蜜蜂授粉代替人工授粉，不僅能夠降低種植黃沙白柚的人工成本，還可以顯著提高柚子的產(chǎn)量和質(zhì)量，提高黃沙白柚的種植效益。

4 結(jié) 論

綜上所述，意蜂與中蜂訪問黃沙白柚的行為受環(huán)境因素及花朵泌蜜規(guī)律影響；意蜂與中蜂授粉均能顯著提高黃沙白柚的果實品質(zhì)，意蜂授粉在提高果實座果率及總果重方面更有優(yōu)勢。現(xiàn)代蜂授粉技術(shù)以增產(chǎn)提質(zhì)為主要目的，綜合比較2種蜂對黃沙白柚的訪花行為及授粉效果，本研究認(rèn)為，黃沙白柚可采用蜜蜂授粉代替人工授粉，且意蜂更適宜為黃沙白柚授粉。