2种蜂对黄沙白柚的访花行为及授粉效果研究

罗文华，姬聪慧，刘佳霖，曹 兰，王瑞生， 程 尚，高丽娇

(重庆市畜牧科学院，重庆 荣昌 402460)

【研究意义】黄沙白柚Citrusmaxima(Burm) Merr. cv. Huangsha Yu，又名垫江白柚，原产于重庆市垫江县，隶属于芸香科Rutaceae柑橘属Citrus[1-2]。在农业生产中，黄沙白柚自花不结实或结实率低，需要借助人工辅助授粉或套种、嫁接授粉树等方式来完成黄沙白柚的异花授粉[3-4]。这些授粉方式往往需要消耗大量的人工，费时费力，且授粉效率及效果较低，显著增加了黄沙白柚的种植成本，制约了黄沙白柚产业的发展。目前，蜜蜂授粉技术已在多种作物中表现出极佳的授粉效果，提高了座果率、产量和品质，降低了畸形果率和授粉成本。探明蜜蜂授粉对黄沙白柚的作用与效果，明确不同蜜蜂的访花行为及授粉效果不仅能为解决黄沙白柚授粉难、成本高等问题提供理论基础，还有助于蜜蜂授粉技术在柑橘产业实用领域的扩展。【前人研究进展】近年来，随着现代农业的发展，如蜜蜂等具有商业化价值的传粉昆虫已不再局限于保护植物多样性、维持生态平衡等方面，利用蜜蜂为农作物授粉已经成为一种行之有效的农业增产提质措施[5-9]。目前，我国商业化授粉应用最广的蜜蜂品种有意大利蜜蜂Apismelliferaligustica(简称“意蜂”)和中华蜜蜂Apisceranacerana(简称“中蜂”)。意蜂和中蜂社会化程度高，具有群居、可人工饲养、可诱导等特性，能够高效地为目标作物授粉，并显著提高辣椒、草莓等多种经济作物的产量和质量，极大降低人工授粉成本及激素类药物的施用[8-13]。然而，根据作物品种的不同，意蜂与中蜂的访花行为及授粉效率往往存在差异，授粉蜂种能够显著影响蜂授粉技术对特定作物的增产提质效果[13-15]。如杨甫等人(2010)比较了中蜂与意蜂对设施草莓的访花行为及授粉效果，结果发现中蜂具有更低的活动起点温度，且日活动时间及访花频率均显著高于意蜂，中蜂具有更高的授粉效率并显著提高草莓的产量[13]。而苏晓玲等人(2017)研究发现，意蜂访问西瓜单花的时间及访花频率显著高于中蜂，且访花间隔时间更短，意蜂的访花效率明显高于中蜂，其在西瓜授粉上更具有优势[15]。综上所述，明确意蜂与中蜂对作物的访花行为及授粉效果是实用蜜蜂为不同作物授粉的基础，也是筛选作物优势授粉蜂种、充分发挥现代蜂授粉技术优势的重要前提。黄沙白柚授粉难是限制其产业进一步发展的关键难题之一，目前仍不明确蜜蜂对黄沙白柚的访花行为及授粉效果。【本研究切入点】本研究比较意蜂与中蜂对黄沙白柚花朵的访花行为，以及访花行为与温度、湿度、光照、风速及花朵泌蜜规律之间的关系；评价意蜂授粉、中蜂授粉、人工授粉和自花授粉(对照组)对黄沙白柚产量及品质的影响。【拟解决的关键问题】为探索现代蜂授粉技术在黄沙白柚产业中的应用及筛选优势授粉蜂种提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 供试材料

2016年4月至11月于重庆市垫江县黄沙镇开展意大利蜜蜂Apismelliferaligustica和中华蜜蜂Apisceranacerana对黄沙白柚的访花行为及授粉效果试验，试验地位于重庆垫江的黄沙白柚主要种植区内。试验开始前，在试验地选择2块相隔3 km的试验区，试验区内种植的黄沙白柚树龄、间距一致，并标记为意蜂授粉区及中蜂授粉区。柚子树开花前，在2个授粉区分别引入20群意蜂和20群中蜂。蜂授粉期间，试验区周边3 km无其他正在开花的大宗蜜源植物。

授粉蜂：中蜂及意蜂各20群由重庆市畜牧科学院经济动物研究所试验蜂场提供，自然条件下现代活框饲养，饲养地区年平均温度16～18 ℃，年平均相对湿度70 %～80 %，管理水平一致，健康无病，授粉蜂群群势4脾，其中封盖子1.5脾，蜜脾1.5脾。供试蜂群在试验开始前未接触过黄沙白柚。果树品种：重庆垫江地区主要柚子品种-黄沙白柚Citrusmaxima(Burm) Merr. cv. Huangsha Yu。

1.2 试验方法

1.2.1 意大利蜜蜂与中华蜜蜂对黄沙白柚的访花行为及花朵泌蜜规律研究 ①意大利蜜蜂与中华蜜蜂对黄沙白柚的访花行为研究。黄沙白柚盛花期时，在意蜂授粉区及中蜂授粉区内各选择长势及花朵数量基本一致的黄沙白柚树3株进行标记观察。实验期间9:00-18:00，每小时记录试验地区温度、湿度、风速及光照强度，计数各株标记树5 min内来访意蜂或中蜂数量，并于12:00-13:00观察记录意蜂与中蜂的单花访问时间及访花间隔时间(60组数据以上)。②黄沙白柚花朵泌蜜规律研究。于9:00-18:00每小时用毛细管吸取20朵新鲜黄沙白柚花朵的蜜汁，重复3组。称重，并测定黄沙白柚花蜜的蛋白质含量及糖含量。花蜜蛋白质含量参考Bradford蛋白质定量试剂盒进行检测，600 μl花蜜中加入11.40 mL考马斯亮蓝染液，室温放置3～5 min，在595 nm处测定吸光值，计算粗蛋白含量[16]。花蜜糖含量采用糖度计测定。

1.2.2 意大利蜜蜂与中华蜜蜂对黄沙白柚的授粉效果研究 于意蜂授粉区及中蜂授粉区各选取树势一致、通风透光良好的黄沙白柚树10棵，在树的南北两侧各选3个大小一致的枝条，并随机分为3个处理组，即自花授粉组(空白对照组)、人工授粉组和蜜蜂授粉组(意蜂或中蜂)。

自花授粉组：在柚子花未开放时，利用20目(孔径)透气网把枝条罩住，待花期结束后将透气网除去。人工授粉组：在柚子花未开放时，利用20目透气网把枝条罩住，待开花时进行人工异花授粉，花期结束后将透气网除去。蜜蜂授粉组：蜂授粉期间，意蜂与中蜂在各自授粉区内自由授粉，花期结束后将蜂群移出。

(1)座果率测定。在盛花期时，统计各试验组选取枝条上的花数，花谢后统计其座果数量，计算座果率。

(2)品质及产量测定。待果实成熟后，分别测定每组果实的单果重、果实大小、可食率、可溶性固形物、维生素C含量、总酸和总糖含量。单果重用电子天平进行测量，各试验组单果重之和为总果重，用以描述各试验组产量。果实的大小用直尺测量其横径、纵径。可溶性固形物含量采用阿贝折射仪测定。维生素C含量测定参照国标GB/T 5009.159-2003《食品中还原型抗坏血酸的测定》。总酸测定参照国标GB/T 12456-2008《食品中总酸的测定》，总糖测定参照国标GB/T 5009.8-2016《食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖的测定》，并根据试验结果，换算单位后计算糖酸比。

1.3 数据统计与分析

使用Excel 2007版和SPSS16.0进行数据整理及统计学分析。采用One Way ANOVA的LSD检验对不同时间段意蜂和中蜂的访花数量及不同授粉方式的授粉效果进行显著性分析，采用独立样本T检验分析2种蜂访花行为的差异，当P<0.05时，差异达到显著水平；采用SPSS多重线性回归中的逐步回归分析法分析意蜂与中蜂访花数量与环境因素(温度、湿度、风速和光照)、花朵泌蜜规律(花朵泌蜜量、花蜜蛋白质含量和糖含量)间的关系，建立回归模型，要求方程的方差分析F值的显著水平P<0.05。

2 结果与分析

2.1 意大利蜜蜂与中华蜜蜂对黄沙白柚的访花行为及花朵泌蜜规律研究

2.1.1 意大利蜜蜂与中华蜜蜂日访问黄沙白柚花朵频率 如表1所示，意蜂与中蜂访问黄沙白柚花朵的数量呈现上升后下降的趋势，意蜂在12:00-13:00时间段访花数量最多，显著高于其他时间段(P<0.05)；中蜂在15:00-16:00时间段访花数量最多，显著高于9:00-12:00及17:00-18:00(P<0.05)，12:00-17:00中蜂访问黄沙白柚花朵的数量处于较高水平，期间各时间段差异不显著(P>0.05)。中蜂在13:00-17:00时间段访问黄沙白柚花朵的数量显著高于意蜂(P<0.05)。

2.1.2 意大利蜜蜂与中华蜜蜂对黄沙白柚花朵的访花行为 如表2所示，意蜂的单花访问时间显著高于中蜂(P<0.05)，2种蜂的访花间隔时间差异不显著(P>0.05)。

2.1.3 黄沙白柚花朵泌蜜规律 黄沙白柚花朵泌蜜量、花蜜蛋白质含量随着时间的增加呈先上升后下降的趋势，而花蜜糖含量呈现出逐渐上升的趋势(表3)。11:00-12:00时间段黄沙白柚花朵泌蜜量最大(P<0.05)；13:00-14:00时间段花蜜蛋白质含量最高(P<0.05)；16:00-17:00时间段花蜜糖含量最高(P<0.05)。

注：表中数据为均值±标准差；数据后的大写字母表示横向比较，小写字母表示纵向比较，字母不相同表示差异显著(P< 0.05，LSD检验法及独立样本T检验)。
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：表中数据为均值±标准差；数据后的大写字母表示横向比较字母不相同表示差异显著(P< 0.05，独立样本T检验)。
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：表中数据为均值±标准差；小写字母表示纵向比较，字母不相同表示差异显著(P< 0.05，LSD检验法)。
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 意大利蜜蜂和中华蜜蜂访问黄沙白柚花朵数量的回归模型 将温度、湿度、风速、光照、花朵泌蜜量、花蜜蛋白质含量和花蜜糖含量7个自变量与蜜蜂访问黄沙白柚花朵的数量因变量进行整理，进行逐步回归分析，获得的回归方程如表4所示。意蜂访问黄沙白柚花朵的数量受花朵泌蜜量和光照显著影响(P=0.00<0.05，R=0.72)，其中花朵泌蜜量的影响最大；中蜂访问黄沙白柚花朵的数量受花蜜糖含量和光照显著影响(P=0.00<0.05，R=0.77)，花蜜糖含量的影响最大。光照能够对意蜂和中蜂访花黄沙白柚花朵的数量产生显著影响，从9:00(30.11 lx)开始，光照随时间的增加逐渐提高，并在14:00-15:00(70.20 lx)时间段达到最大，而后下降，在17:00-18:00(27.80 lx)时最低。

2.2 意大利蜜蜂与中华蜜蜂对黄沙白柚的授粉效果

2.2.1 意大利蜜蜂与中华蜜蜂对黄沙白柚座果率的影响 如表5所示，意蜂授粉组柚子的座果率最高，并显著高于中蜂授粉组、人工授粉组和自花授粉组(P<0.05)；中蜂授粉组和人工授粉组的座果率无显著差异(P>0.05)，但显著高于自花授粉组(P<0.05)。

表4 意大利蜜蜂和中华蜜蜂访问黄沙白柚花朵数量的回归方程
Table 4 Regression equation ofApismelliferaligusticaandApisceranaceranavisiting number onCitrusmaxima(Burm) Merr. cv. Huangsha Yu flowers

种类Species回归方程RegressionequationX范围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中华蜜蜂ApisceranaceranaY=-55.82+3.45X7+1.42X4X7(14.8,25.7),X4(27.8,70.2)0.7717.820.00

注：Y：访花数量(只)；X1：温度(℃)；X2：湿度( %)；X3：风速(m/s)；X4：光照(lx)；X5：花朵泌蜜量(mg)；X6：花蜜蛋白质含量(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 不同授粉方式对黄沙白柚座果率的影响Table 5 Effects of different pollination methods on the fruit setting rate of Citrus maxima (Burm) Merr. cv. Huangsha Yu (%)

注：表中数据为均值±标准差；数据后的大写字母表示横向比较，字母不相同表示差异显著(P< 0.05，LSD检验法)。
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 不同授粉方式对黄沙白柚单果重、横径、纵径和总果重的影响Table 6 Effects of different pollination methods on the fruit weight and shape of Citrus maxima (Burm) Merr. cv. Huangsha Yu

注：表中数据为均值±标准差；数据后小写字母表示纵向比较，字母不相同表示差异显著(P< 0.05，LSD检验法)。
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 意大利蜜蜂与中华蜜蜂对黄沙白柚单果重、横径、纵径和总果重的影响 如表6所示，意蜂、中蜂授粉组和人工授粉组单果重和果实横径、纵径无显著差异，但显著高于自花授粉组(P<0.05)；意蜂授粉组和中蜂授粉组总果重无显著差异(P>0.05)，但意蜂授粉组显著高于人工授粉组与自花授粉组(P<0.05)。

2.2.3 意大利蜜蜂与中华蜜蜂对黄沙白柚果实品质的影响 柚子果实品质的比较包括柚子果肉的维生素C含量、可溶性固形物含量、总糖含量、总酸含量及糖酸比。如表7所示，中蜂授粉组维生素C含量显著高于人工授粉组和自花授粉组(P<0.05)；意蜂授粉组维生素C含量与人工授粉组及中蜂授粉组无显著差异(P>0.05)，但高于自花授粉组(P<0.05)。意蜂、中蜂授粉组和人工授粉组果实的可溶性固形物含量显著高于自花授粉组(P<0.05)。与人工授粉组和自花授粉组相比，经意蜂和中蜂授粉的柚子果实总糖含量及糖酸比显著提高(P<0.05)。

3 讨 论

3.1 意大利蜜蜂和中华蜜蜂对黄沙白柚的访花行为及花朵泌蜜规律研究

本研究显示，意蜂与中蜂访问黄沙白柚花朵的数量呈现先上升后下降的趋势，意蜂访问黄沙白柚花朵的数量主要受花朵泌蜜量和光照影响，而中蜂的访花数量主要受花蜜糖浓度和光照影响。该结果与以前的报道一致，蜜蜂的访花行为受环境因素影响，适宜的温湿度及光照能够促进蜜蜂出巢采集，而花朵泌蜜量、花蜜蛋白质含量和糖含量也是影响蜜蜂采集偏好性与积极性的重要因素[13,17-18]。在实际利用蜜蜂为黄沙白柚授粉的过程中，适宜的光照条件及量多质好的花蜜是提高蜜蜂访花积极性的关键。

表7 不同授粉方式对柚子果实品质的影响Table 7 Effects of different pollination methods on fruit quality and shape of Citrus maxima (Burm) Merr. cv. Huangsha Yu

注：表中数据为均值±标准差；数据后小写字母表示纵向比较，字母不相同表示差异显著(P< 0.05，LSD检验法)。
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时间段访问黄沙白柚花朵的数量显著低于中蜂(P< 0.05)。该结果可能是由于该时段花朵泌蜜量逐渐下降而花蜜浓度逐渐上升所致。意蜂访问黄沙白柚花朵的数量受花朵泌蜜量影响最大，花朵泌蜜量在12:00后逐渐下降，抑制了意蜂的访花积极性，导致访花数量下降；而中蜂访花数量受花蜜糖含量影响最大，13:00-17:00花蜜糖含量随时间的增加仍逐渐提高，中蜂访花数量长时间维持较高水平。由此，黄沙白柚花朵泌蜜量与花蜜糖含量不同的变化规律导致了意蜂和中蜂访花频率的不同。

比较意蜂与中蜂的访花行为可以发现，意蜂访问黄沙白柚单花的时间显著高于中蜂，可以更加有效地为花朵授粉。蜜蜂访花时间与花朵特性、蜂种等因素有关[19]，意蜂的个体大小、访花行为与中蜂存在差异[10-11]，导致2种蜂不同的单花访问时间[11,13,15]。意蜂单花访问时间长证明意蜂在花上的活动时间更多、植物授粉的机会也就越大，花朵授粉更充分。该结果与苏晓玲等人[15]的研究结果一致。

3.2 意大利蜜蜂和中华蜜蜂对黄沙白柚的授粉效果

在实际生产中，黄沙白柚需要借助人工授粉或与其他品种柚子嫁接等方式才能获得收益，但是这2种方式均不能把握最佳的授粉时间，并消耗大量的人力物力，增加了黄沙白柚的种植成本。而蜜蜂与显花植物经过了长时间的协同进化，蜜蜂可以充分利用有效花，在最佳时间为作物充分授粉，提高作物的座果率、产量及果实品质，显著降低人工成本[5, 20-21]。本研究显示，意蜂与中蜂授粉均能显著提高黄沙白柚的果实品质；意蜂授粉组和中蜂授粉组授粉的总果重无显著差异，但意蜂授粉组显著高于人工授粉组与自花授粉组；与中蜂授粉相比，意蜂授粉能够显著提高黄沙白柚的果实座果率。由此表明，黄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，不仅能够降低种植黄沙白柚的人工成本，还可以显著提高柚子的产量和质量，提高黄沙白柚的种植效益。

4 结 论

综上所述，意蜂与中蜂访问黄沙白柚的行为受环境因素及花朵泌蜜规律影响；意蜂与中蜂授粉均能显著提高黄沙白柚的果实品质，意蜂授粉在提高果实座果率及总果重方面更有优势。现代蜂授粉技术以增产提质为主要目的，综合比较2种蜂对黄沙白柚的访花行为及授粉效果，本研究认为，黄沙白柚可采用蜜蜂授粉代替人工授粉，且意蜂更适宜为黄沙白柚授粉。