设施番茄不同授粉方式的经济与生态效益

武文卿，李 川，武正成，樊绪成，郭 媛*

（1.山西省农业科学院园艺研究所，山西太原 030031；2.山西省农业厅，山西太原 030001；3.山西省晋中市祁县农业委员会，山西祁县 030900）

番茄属茄科为一年生蔬菜，营养丰富、色泽鲜艳[1]。随着现代农业飞速的发展，露地栽培番茄的产量，已经无法满足生产者与消费者的需求[2]。近年来，设施番茄栽培面积不断增大，在番茄总面积中占比越来越高。棚膜与防虫网的使用，使得日光温室的空间密闭，形成了相对独立封闭的栽培系统，虽然在反季节生产中可为番茄生长发育提供所需的环境条件，但也阻碍了设施与外界空气的流通、阻止了授粉昆虫的进入。缺乏传粉媒介的设施番茄自然授粉率下降[3－4]，在番茄开花期间必须采取辅助授粉措施来促进坐果[5]。授粉技术成为设施番茄生产过程中的重要配套技术之一。授粉是影响设施番茄生产产量和品质的重要因素，与番茄坐果率与授粉是否良好有直接的关系[6]。花期重复授粉可增加柱头的花粉数量，柱头充分吸收花粉就使得授粉受精的几率大幅增加，因而花期重复授粉的番茄坐果率较高[7]。为保证番茄产量，目前采用的授粉方式主要有人工喷施激素、人工振荡授粉、熊蜂授粉和蜜蜂授粉，不同的授粉方式都有其优缺点。

1 设施番茄不同授粉方式

1.1 人工喷施激素

设施番茄生产中主要用2，4-二氯苯氧乙酸（2，4-D）和对氯苯氧乙酸（PCPA）来防止落花[8]，方法有喷洒法、浸蘸法和药液涂抹法。药液涂抹法是用毛笔蘸少量药液涂抹于花梗上，每隔1～3d点1次。喷洒法是用喷壶将药液喷于花上，视情况每隔5～7d喷1次。这一方法在一些农业发达国家已被禁止，但在国内使用广泛且普遍[9]。

激素处理是通过化学物质刺激子房发育成为果实，整个过程没有经过正常授粉受精，果实中没有种子，此种方式的授粉时间和激素浓度难以控制。激素使用不当会造成植株中毒、褪花不及时、增加番茄灰霉病发生几率。喷施生长素在增加产量上效果明显，却会带来人工劳力负担重的问题，激素污染和残留是该授粉技术的一大缺点[10－11]，激素残留带来食品安全的隐患[12]，长期食用会给人类身体健康带来不同程度的伤害。

1.2 人工振荡授粉

人工振荡授粉法是在番茄开花期，使用番茄振荡授粉器振荡花序进行辅助授粉[13]。振荡授粉器最初是从国外引进的一种小型机器，目前国内厂家进行了研制改装，每台售价约800～1 500元。如北京瑞雪环球科技有限公司生产的“瑞雪环球”牌番茄授粉器。

使用振荡授粉器的振动棒在上午10∶00～14∶00轻触番茄花穗柄0.5～1.0s，每隔2d需授粉1次[5]。振荡授粉器一次投入可多年使用，此方法能够提高番茄的坐果率、产量和品质。番茄灰霉病菌一般是从开败的花瓣中侵入，继而侵入果蒂引起果实腐烂。振荡授粉器授粉可使残留花瓣自然脱落，从而减少了灰霉病的发生[4]。与喷施激素相比较，虽然避免了使用植物生长调节剂带来的食品安全问题，但也会增加劳力负担。与昆虫授粉相比较，不受熏药、喷药、设施内温湿度的限制。此方法需要大量的劳动力，使用不当又容易造成植物茎秆的损伤，从而引发病毒侵染果实[12]。由于普通种植户对新技术认知接受程度有限，同时又缺乏可靠的技术指导，该方式目前并未得到广泛应用。

1.3 熊蜂授粉

20世纪80年代末，欧洲及美洲的发达国家开始研究利用熊蜂为设施番茄等经济作物授粉，发现经熊蜂授粉后可增加番茄产量、品质得到改善、经济效益大幅提高[2]。20世纪90年代，在全球范围内得到更广泛应用[9]。

在番茄温室内，熊蜂的出巢温度低、日工作时间长、趋光性差、比较耐寒。当温度达到8.3℃时，就可进行正常采集授粉，日工作时间平均为6.9h。当环境温度在24～40℃，湿度在20%～65% 时，温度和湿度与熊蜂活动均呈负相关。棚内湿度较大时，熊蜂的飞翔能力会降低[3]。熊蜂主要采用振动方式为番茄授粉，平均每分钟访花13.3朵[14]。熊蜂放进温室后会存在撞棚现象，1d 后大部分熊蜂能正常采集花粉，每箱熊蜂的授粉历期大约为52 d[15]。

熊蜂个体大为番茄授粉后效果较好，果实畸形果率低、外形美观、硬度大、饱满、多籽，颜色比较均一，商品性好[16－17]。熊蜂授粉可减少植株染病的几率。但是，熊蜂的繁殖和回收率低，价格昂贵，大面积推广仍然具有局限性。

1.4 蜜蜂授粉

在番茄温室内，蜜蜂出巢温度为11.3℃，授粉温度为12.83℃，日工作时间平均为5.05 h。蜜蜂的出巢温度高，日工作时间短，趋光性强。蜜蜂主要采用接触方式授粉，平均每分钟访花9.3朵[14]。

蜜蜂授粉坐果均匀、减少畸形果，提高商品果率。蜜蜂授粉同样减少了人体同植株的接触，减少了植株染病的几率。蜜蜂为番茄授粉省时省力，但是蜜蜂用于设施授粉时需要一定的蜂群管理技术，目前并没有大面积应用。

2 设施番茄不同授粉方式的生产成本与产出效益

2016～2017年两年间，通过实地考察、用户填表和座谈会3种方式调查了山西省晋中市祁县昭馀镇、古县镇、贾令镇、西六支乡4个乡镇共45户与番茄授粉相关的人群，其中包括30户番茄种植户、10户养蜂户与5户授粉经销户。主要调查的内容为种植户授粉方式、种植户授粉成本、种植户番茄产出效益、养蜂户授粉方式、养蜂户蜜蜂授粉目标价格、经销户授粉器具或蜂群推销难度、番茄振荡器授粉应用、昆虫（熊蜂、蜜蜂）授粉应用问题等。

2.1 种植户类型

调查的种植户中，一般农户最多。普通农户（25户）每家种植1或2个塑料大棚，不另外雇工；种植大户（2户）每家种植3个以上塑料大棚，只在忙时临时雇工；合作组织（2个）采取自家种植、自家管理、入社统销方式；农业企业（1个）采取技术人员指导，长期雇工方式（图1）。

图1 设施番茄种植户类型

2.2 种植户授粉方式

调查的30户种植户中，超过一半（63.3%，19户）的种植户目前的授粉方式是采用激素授粉的方法来提高坐果率（图2）。1户采用人工振荡授粉，因为之前已经购买了振荡授粉器，如今每年使用可免除购买激素的费用；4户采用熊蜂授粉，贾令镇贾令村每年有固定经销户统一组织从外地购买。由于一部分购买户不懂蜂群管理技术，导致蜂群未完成授粉工作已经全部死亡。6户采用蜜蜂授粉；其中包括1个农业企业与2个合作组织（图2）。从1998年开始，古县镇任何堡村每年在设施番茄授粉前有专人组织去邻村购买蜜蜂，最初购买户数很少，购买蜜蜂时，懂行的会挑适合授粉的蜂群购买；2006～2013年，全村设施番茄种植户够买蜜蜂的逐渐增多，购买数量大，买回的授粉蜂群质量参差不齐，有的无法完成授粉工作，后续很多种植户因为不懂技术不再购买蜂群，再次使用激素授粉。使用昆虫为设施番茄授粉的种植户普遍反映授粉效果好、番茄品质高于人工喷施激素。

图2 设施番茄种植户授粉方式

2.3 种植户授粉成本

比较5种设施番茄授粉成本，从高到低依次为：激素点花＞熊蜂授粉＞激素喷花＝振荡授粉＝蜜蜂授粉（图3）。

图3 设施番茄不同授粉方式授粉成本

普通塑料大棚面积约为667m2，设施番茄花期约为50 天。采用激素点花的方法，购买激素费用约5元左右。番茄整个花期需点花15 次左右，每次需要2人点3h，按目前市场行情，每小时每个人工费为10元，整个花期人工费需要900 元，激素点花授粉总费用约905元。采用激素喷花的方法，购买激素与喷壶费用约50元左右。晴天上午用喷壶将药液喷于花上，视情况每隔5～7d喷1次。番茄整个花期需喷花8次左右，每次需要2个人喷2.5h，整个花期人工费需要400元，激素喷花授粉总费用约450元。振荡器授粉时，振荡器是一次性消费，按每年100元损耗费，视情况每隔7 d振荡1次。番茄整个花期需振荡7次左右，每次需要1人振荡5h，整个花期人工费需要350元，激素喷花授粉总费用约450元。春季为设施番茄授粉用熊蜂每箱售价为500元左右，整个花期需要对熊蜂进行3～5次喂水喂蜜喂粉等管理措施，费用约为50元，熊蜂授粉总费用约550元。春季为设施番茄授粉用蜜蜂每脾售价为100元左右，需要3～4脾蜜蜂，整个花期需要对蜜蜂进行3～5次喂水喂蜜喂粉等管理措施，费用约为50元，蜜蜂授粉总费用约450元。如果采取恰当的管理措施，蜜蜂可回收再用，这样就大大降低了授粉成本。

农户目前仍在使用激素点花或者喷花的方式授粉，究其原因是昆虫授粉成本高、管理技术难掌握。因为一般农户不雇工，很多农户不将自己投入的工计算在番茄生产成本中。

2.4 种植户番茄产出效益

山西省祁县667m2的普通塑料大棚产量约为7 500～10 000 kg，设施大果番茄2016年价格3.0元/kg，2017年价格3.6元/kg，昆虫授粉的大果番茄用于采摘时价格为10.0元/kg，昆虫授粉的樱桃番茄用于采摘时价格更高，为20.0～30.0元/kg。从经济成本计算，大果番茄用于采摘时每千克产出效益高于普通出售价格6.4～7.0元，667 m2的普通塑料大棚可高出4.8～7.0万元。从生态成本计算，昆虫授粉为最有效手段，全程基本无人工投入，对生态环境的影响为零，其他3种方式与其相比具有无可比拟的优势。

2.5 养蜂户授粉方式

图4 养蜂户授粉方式

调查的10户养蜂户中：2户为出售蜜蜂，每脾100元；1户采取代养蜜蜂，一箱蜜蜂售价500元，为设施番茄授粉后交回养蜂户，每年收取100～200元管理费，第二年继续用于授粉；剩余7户只生产蜂产品，他们表示目前没有合适的授粉机制，不愿进行出租、出售或代养蜜蜂来完成授粉工作。

2.6 养蜂户蜜蜂授粉目标价格

由于设施番茄授粉时间为早春，而此时正值一年中的蜂群春繁，如果养蜂户出售、出租或代养蜜蜂为设施番茄授粉很可能会影响春繁，从而影响采蜜。养蜂户的目标价格为他们获得的授粉收入不能低于甚至是要高于单纯依靠生产蜂产品所获得的收入。

2.7 其他问题

调查的5户授粉经销户都为农资经销户，主要经销化肥与农药，经销户本身对振荡器、熊蜂、蜜蜂如何应用于授粉知之甚少。种植户缺乏蜂群管理经验，一些科学技术认可度高的种植户购买试用后出现应用问题经销户无法解决，而蜂农在出租或出售蜂群后就不再有后续服务，时常造成授粉任务未完成而蜂群已经大量死亡，严重影响了租蜂授粉的积极性。

消费市场及消费者没有形成有机无公害及绿色食品的氛围，没有意识到蜜蜂授粉技术是绿色无公害农产品的重要技术保障，是我国城市菜篮子工程建设的重要部分。市场上标明为“无公害、绿色或有机”的番茄价格高，很难形成广泛应用蜜蜂授粉及无公害、绿色和有机番茄产品消费的社会意识和氛围。

3 设施番茄不同授粉方式的产量与品质

3.1 人工喷施激素

早春或晚秋，由于气温低，设施番茄落花落果严重，喷施激素可促进结实、防止落花落果[18]。当番茄花序有2～3朵开放时，马新立（1998）[19]用小型喷雾器在花上喷20～30mg/kg浓度的番茄灵，一次即可使果实迅速膨大，不会出现畸形果。在花开放时使用15～20mg/kg浓度的2，4-D 溶液涂抹花梗，可防落果，提高产量。喷施激素廉价、简单、易操作，此方法已经被广大的番茄种植户认可与接受并大面积使用。

3.2 人工振荡授粉

在冬春设施番茄的应用上，李军等[20]研究表明与自然授粉相比，振荡授粉与施用激素都可以提高春番茄坐果率、促进果实的发育。第1穗花施用番茄灵坐果率高，第2、3 穗花振荡授粉效果好。在坐果整齐度、果实的膨大速度和早期产量上，振荡授粉不如施用番茄灵效果好，但是振荡授粉后番茄红素含量显著升高。王景盛等[4]研究表明番茄振荡授粉与激素点花都能有效增加冬春温室的番茄坐果率，振动授粉还能明显降低畸形果率，提高单果的质量，提升精品果率。刘淑梅等[13]认为振荡授粉器适合于大果番茄的开花早期使用，当花序开到3层以上花时，授粉器振动力有限，坐果率会降低。

在设施樱桃番茄的应用上，刘淑梅等[13]研究结果表明：振荡授粉后植株坐果率、单株产量、可溶性固形物含量分别比自然授粉高7.7%、29.1%和4.1%，与植物生长调节剂处理差异不显著；较自然授粉商品果率高5.6%，单果重低3.1%，落果率最低。振荡授粉器处理果实，果色亮、熟性早，较植物生长调节剂点花节省一半左右的用工时间。江伟等[21]研究结果表明：与喷防落素相比，授粉器授粉对樱桃番茄糖度、果形及品质均有所改善，可降低畸形果率15.9%、产量增加6.2%、产值增加24.0%（按奉化市樱桃番茄批发市场价格计算）。

3.3 熊蜂授粉

Banda等[22]认为由于熊蜂授粉更充分，温室番茄采用熊蜂授粉产量高于人工振动授粉。Asada等[23]采用4 种日本本土熊蜂为番茄授粉，坐果率为84%～100%，空洞果0～7%，表明不同的熊蜂品种坐果率也不同。Al Attal等[24]进行了授粉方式对番茄籽数量的影响研究，熊蜂授粉坐果率可达到99.1%，熊蜂授粉产籽数高达177.0粒。

大果番茄和樱桃番茄都可利用熊蜂授粉，目前用于番茄授粉的熊蜂主要为进口熊蜂、明亮熊蜂、地熊蜂。国内科研工作者分别在北京、山东、吉林、辽宁、新疆、重庆、武汉、浙江等地进行了熊蜂为设施番茄授粉试验，结果表明利用熊蜂为温室番茄授粉可提高番茄的坐果率、果实种子数、单果重量、单株产量；降低畸形果率；降低有机酸含量；增加果实维生素C 含量、总糖含量、可溶性固形物含量；降低灰霉病发病率；改善果形、缩短番茄花期、提早果实成熟时间[25-30]。

3.4 蜜蜂授粉

目前关于蜜蜂为设施番茄授粉效果的试验研究较少。安建东等[16]采用蜜蜂对设施番茄进行授粉，蜜蜂组在产量和单果重上略高于喷激素对照组、果实种子数、固形物含量、总糖含量和VC含量均显著高于对照组。蜜蜂授粉可降低果实畸形果率，改善番茄果实的营养品质，但对产量和果实大小没有影响。

4 设施番茄不同授粉方式应用建议

目前的设施农业主要有塑料小拱棚、塑料连栋大棚、现代化智能温室三种。塑料小拱棚及塑料大棚投入成本低、安装简单，普通农户现代番茄种植使用最多的是这类设施。受激素成本低、绿色产品意识薄弱、其它授粉方式成本高等因素的影响，普通种植户短期内无法完全接受振荡器或昆虫授粉技术。喷施激素虽然费时费力，存在激素残留等安全问题，目前或今后很长一段时间仍然是普通种植户采取的主要授粉措施，但是，利用激素授粉时一定要注意使用量的问题。

随着绿色农业的发展，人们对有机绿色食品的追求程度日益扩大，而激素在有机生产中是绝对禁止的，因此使用非化学激素进行授粉的方法逐步得到重视与应用。樱桃番茄作为果蔬两用蔬菜，在番茄生产中占有重要的地位，其果实品质直接影响口感及种植效益[13]。樱桃番茄花量大，采用常规激素处理方式，平均每3d必须进行1次喷花，劳动强度过大，利用人工喷花会大大增加成本[28]。因此，无论是集约化、规模化种植主体还是普通种植户都可利用振荡器或者昆虫授粉技术进行生产，大大降低劳动成本投入。

番茄振动授粉器是一次性投入，操作便利。普通大果番茄栽培生产中，后期由于低穗位花序坐果，使用振动授粉器后振动力有限，因此，建议生长后期振动授粉器应与其他授粉方式配合应用[5]。

中国36种主要授粉农作物蜜蜂授粉经济价值评估中西红柿2006～2008年年均产值270.51亿元，番茄蜜蜂授粉依存度0.66，蜜蜂授粉的经济价值178.54亿元[31]。2008年昆虫授粉对中国水果和蔬菜产生的经济影响研究中指出番茄平均价格515.2美元/吨，总产值17 471.3百万美元，昆虫授粉价值873.6百万美元[32]。

昆虫授粉可降低人工成本；由于授粉期间只可使用低毒农药、完全不用化学激素，避免了药剂对番茄的污染；降低了生产者长期在高温高湿环境下接触药品的机会；蜜蜂和熊蜂对于花粉都具有很强的辨别能力，他们能在番茄花粉成熟的最佳时间完成授粉，果实经过正常的授粉后，果实大且营养品质高、畸形果率低、种子数量多[14]。利用昆虫授粉绿色环保，是现代农业生产发展的方向，是一项社会、生态、经济效益都十分显著的技术，对新型农业经营主体规模化的农场番茄产业的发展有着重要意义。

现代农业飞速发展，设施农业对无公害授粉技术的需求日益增强，采用昆虫和振荡器授粉是生产安全、高效、有机番茄的良好配套技术，同时符合现代社会对绿色、安全、有机产品的需求[21]。根据不同地区、不同种植环境培育的番茄品种繁多，各地气候也有所差异，系统地研究国内不同地区、不同品种的番茄授粉时蜂群管理措施及番茄增产效果及机理可为国内番茄授粉产业提供技术指导，促进无公害农业生产的快速发展。

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