熊蜂传粉对设施甜瓜的提质增效作用

赵慧月 贺玉花 徐永阳 吴国军 刘彦杰 安建东

摘 要：为探究熊蜂传粉对设施甜瓜的提质增效作用，以网纹甜瓜为材料，比较了熊蜂传粉与植物生长调节剂氯吡脲（CPPU）喷花对塑料大棚甜瓜坐瓜率、畸形瓜率、糖含量、酸含量、风味物质含量、667 m2产量及 667 m2收益的影响。结果表明，熊蜂传粉甜瓜的坐瓜率平均可达 94.17%，与 CPPU 喷花无显著差异，并可降低畸形瓜率。相比 CPPU 喷花，熊蜂传粉可显著提高甜瓜的蔗糖含量、酸含量与可溶性固形物含量，亦可显著提高乙酸己酯、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质含量，并产生特有的芳香物质 β-紫罗兰酮及正庚醇。与CPPU 喷花相比，熊蜂传粉甜瓜产量有所降低，但其风味佳、品质优，使得每 667 m2收益较 CPPU 喷花可提高约8.01%。综上所述，熊蜂传粉可替代植物生长调节剂喷花，具有明显的提质增效作用，可作为设施甜瓜绿色高质量发展的重要配套技术。

关键词：甜瓜;熊蜂传粉;提质增效;绿色发展

中图分类号：S652 文献标志码：A 文章编号：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.）是我国重要的瓜类经济作物之一，因其独特的香味及高营养价值深受消费者的青睐，我国甜瓜栽培面积和产量均位居全球第一，是世界上最大的甜瓜生产和消费国[1-3]。甜瓜属于典型的雌雄异花植物，需要传粉昆虫完成异花授粉。而设施栽培缺乏自然昆虫，因此设施甜瓜生产中通常采用人工喷施生长调节剂的方式完成坐瓜。氯吡脲（CPPU）是甜瓜生产中最常用的植物生长调节剂之一，可显著提高坐瓜率、果实横径和纵径及单果质量，但对甜瓜果实风味物质有较大影响，且与其施用浓度具有一定的相关性[4-6]。随着我國设施甜瓜栽培面积不断增加及消费者对果品要求的提升，设施甜瓜授粉问题备受关注。

蜜蜂与熊蜂是目前设施作物授粉中应用最广泛的两类传粉昆虫。已有研究表明，蜜蜂可替代生长调节剂为甜瓜进行授粉[7-12]。然而，我国设施甜瓜熊蜂传粉应用较少，且缺乏熊蜂传粉对甜瓜品质和种植效益等方面影响的系统性研究[9， 13-14]。为此，笔者观察了甜瓜花粉活力变化规律及熊蜂访花特性，比较了熊蜂传粉与生长调节剂喷花对甜瓜坐瓜率、畸形率、总糖含量、单糖含量、总酸含量、可溶性固形物含量、风味物质含量以及产量和经济效益等多个指标的影响，全面阐述了熊蜂传粉对设施甜瓜的提质增效作用。

1 材料与方法

1.1 材料

供试网纹甜瓜品种为农友 F7429，农友种苗（中 国）有限公司生产，由兰考坤禾农业开发有限公司提供;试验所用植物生长调节剂为氯吡脲（CPPU）购自四川施特优生物科技有限公司;传粉熊蜂为地熊蜂 Bombus terrestris，由中国农业科学院蜜蜂研究所饲养提供。

1.2 方法

田间试验于 2018 年 4 月在兰考县东坝头镇张庄村兰考坤禾农业开发有限公司完成，室内试验于2018 年 5—6 月在中国农业科学院蜜蜂研究所完成，其中风味物质测定委托中国农业大学食品学院完成。试验大棚面积为 720 m2（长 90 m，宽 8 m），选用双行种植方式，行距 1 m，株距 0.4 m，平均每667 m2定植 1668 株。

1.2.1 甜瓜花粉活力测定、蜂访花频率观测 选取同期栽培的、长势相对一致的 3 个大棚甜瓜为研究对象。采用随机区组设计，处理 1 为 CPPU 喷花，处理 2 为熊蜂传粉，各处理 6 次重复，将每个大棚平均分为 2 个区组，各个区组分为 2 个小区，每个小区面积约为 180 m2（长 45 m，宽 4 m）。在甜瓜开花数量达到 5%时，分别在每个区组的 1 个小区内随机选取 40 株甜瓜进行 CPPU 喷花处理，设定为 2个喷花处理小区并用防虫网隔离;其余小区为熊蜂传粉区。将熊蜂蜂箱放入大棚传粉区，并打开蜂箱巢门，让熊蜂在大棚内自由传粉。在试验大棚内对角线方向距离中心区域 20 m 的 4 个对称区域内，分别在 7：00、8：00、9：30、11：00、12：00、15：00 时随机选取 20 朵雄花，采用 TTC 染色法检测其花粉活力。分别观察统计每个大棚内 2 个区组每天 9：00、11：00、13：00、15：00、17：00 时 5 min 内 100 朵花上访花的熊蜂数量[15]。

1.2.2 坐瓜率、果实横径和纵径及单瓜质量测定统计 3 个大棚内 CPPU 喷花区及熊蜂传粉区内各80 株甜瓜的坐瓜率和畸形率;随机选取熊蜂传粉及CPPU 喷花的甜瓜各 24 个果实进行横径、纵径以及单瓜质量的测量。基地整体采摘后进行产量和价格的统计，分别统计熊蜂传粉与 CPPU 喷花单一坐瓜方式下各个大棚的平均 667 m2产量和 667 m2收 益。

1.2.3 甜瓜可溶性固形物、糖及总酸含量测定 分别于 3 个试验大棚内随机选取熊蜂传粉和 CPPU喷花的甜瓜各 6 个样品，采用 TD-45 测糖仪测定甜瓜可溶性固形物含量，取甜瓜可食部分汁液滴入折射仪棱镜表面，记录读数。

定量称取各样品匀浆，稀释过滤后进样离子色谱 仪（赛 默 飞 5000 plus）：CarboPacTMPA10- 2 ×250 mm 色谱柱，以各糖类物质的浓度为横坐标，峰面积为纵坐标，绘制葡萄糖、果糖和蔗糖的标准曲线，并根据线性回归方程求出样品中各糖的浓度。

依据 pH 电位滴定法测定样品中总酸含量，采 用 0.01 mo1·L-1氢氧化钠标准滴定样品溶液，记录氢氧化钠的消耗体积，并依据公式：酸含量/（mg ·100 g- 1）=0.01×（V-V0）×K/m×105 计算样品总酸含量。V 为滴定试液时消耗氢氧化钠标准滴定溶液的体积（mL）;V0为空白试验时消耗氢氧化钠标准滴定溶液的体积（mL）;K 为酸的换算系数：0.067;m 为试样的质量（g）。

1.2.4 甜瓜风味物质测定 分别于 3 个试验大棚内随机选取熊蜂传粉和 CPPU 喷花的甜瓜各 6 个样品。甜瓜打浆后称取 5 g 样品，顶空萃取后进行气相色谱-质谱联用仪（安捷伦 5978）进行气质联用分析，鉴定并注释挥发性物质成分。

1.3 数据分析

所有数据应用 Excel 2019 软件处理并进行绘图，采用 SPSS 软件进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 大棚甜瓜花粉活力日变化规律与熊蜂访花频率

由图 1 可以看出，花粉活力测定结果表明，在测试时间段 7：00—15：00，甜瓜花粉活力均随时间呈现出先升高后降低的变化趋势，花粉活力在 8：00达到最高，其值高于 85%，之后花粉活力随着时间推移逐渐降低;试验时间段内花粉活力均高于 50%。熊蜂访花频率结果表明，在 9：00—15：00 的时间段内，3 个试验大棚内熊蜂访花频率稳定;15：00 之后随着时间的推移熊蜂访花数量呈逐渐下降的趋势;但其整体访花的频率稳定。由此可见，熊蜂的访花与甜瓜花粉活力无直接线性关系。此外，大棚温度在 27～35 ℃的范围内，熊蜂均可正常访花（图 2）。

2.2 熊蜂传粉和CPPU喷花的甜瓜坐瓜率与产量比较

由表 1 可以看出，熊蜂传粉的甜瓜坐瓜率为94.17%，略低于 CPPU 喷花甜瓜的坐瓜率 96.25%，但两者差异不显著。此外，2 种坐瓜方式的甜瓜畸形率均较低且差异不显著，但熊蜂传粉甜瓜的畸形率仅为 0.83%，略低于 CPPU 喷花甜瓜的畸形率1.25%。熊蜂传粉甜瓜的平均果实横径、纵径和单瓜质量略小于 CPPU 喷花甜瓜，其差异未达到显著水平。由于熊蜂传粉甜瓜的坐瓜率和单瓜质量均略低，导致其 667 m2 产量显著低于 CPPU 喷花甜瓜，产量平均减少 19.00%;但由于熊蜂传粉甜瓜品质优，5 月份的实际供货单价可平均提高约 4.0 元·kg-1，667 m2收益较 CPPU 喷花甜瓜可提高 8.01%。

2.3 熊蜂傳粉和CPPU喷花的大棚甜瓜品质比较

由图 2 可以看出，熊蜂传粉甜瓜的总糖含量（w，后同）为 97.71 g·kg-1，极显著高于 CPPU 喷花甜瓜的总糖含量 69.40 g·kg-1。2 种坐瓜方式甜瓜的葡萄糖和果糖含量无差异。熊蜂传粉甜瓜蔗糖含量为65.27 g · kg- 1，显著高于 CPPU 喷花甜瓜蔗糖含量39.66 g·kg-1。由此可见，熊蜂传粉甜瓜总糖含量的增加主要源于蔗糖含量的增加。此外，熊蜂传粉甜瓜的总酸含量为 0.84 g·kg-1，显著高于 CPPU 喷花甜瓜的总酸含量 0.61 g·kg-1。熊蜂传粉甜瓜可溶性固形物含量为 10.36%，极显著高于 CPPU 喷花甜瓜可溶性固形物含量 8.95%。

香味物质也是评判果品的重要指标。由表 2可以看出 ，CPPU 喷花和熊蜂传粉的甜瓜经过GC-MS 检测后，共检测出醇类、脂类等 42 种挥发性香味物质，其中熊蜂传粉甜瓜含有 40 种物质，分别为 16 种酯类、15 种醇类，8 种醛类和 1 种酮类物质;CPPU 喷花甜瓜包含 39 种物质，分别为 16 种酯类、13 种醇类、9 种醛类、1 种 酮类物质。熊蜂传粉甜瓜中乙酸己酯、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 种香味物质含量均显著高于 CPPU 喷花甜瓜。此外，熊蜂传粉甜瓜还包含 CPPU 喷花甜瓜中未检测到的香味物质β-紫罗兰酮和正庚醇。由此表明，以上香味物质差异使得熊蜂传粉甜瓜香味优于 CPPU 喷花甜瓜。

3 讨论与结论

已有研究报道，蜜蜂可替代人工喷施生长调节剂 为 设 施 甜 瓜 授 粉 ，且 可 提 升 设 施 甜 瓜 的 品质[8， 16-19]。相比蜜蜂，熊蜂具有商品化程度高、管理容易、耐低温、日工作时间长、传粉效率高等优势，在设施农业规模化应用中潜力巨大[20]。笔者系统分析了熊蜂传粉对设施甜瓜产量、品质和效益的影响。熊蜂能够适应甜瓜大棚内的温湿度变化，花期内可维持稳定的访花频率，保证坐瓜率高于 90%，可以满足生产需求。更重要的是，相比 CPPU 喷 花，熊蜂传粉可显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、正己醇等芳香味物质含量，而且熊蜂传粉的甜瓜还能产生其特有的芳香物质β-紫罗兰酮及正庚醇。已有研究表明，总糖含量、可溶性固形物以及风味物质含量的增加能够显著提升甜瓜的香味及口感[12，21-22]。

本试验结果还表明，尽管熊蜂传粉的成熟甜瓜单瓜质量较轻，造成每 667 m2产量降低，但是熊蜂传粉的成熟甜瓜供货平均单价得到明显提高，最终每 667 m2收益远大于 CPPU 喷花甜瓜。此外，已有研究报道，相比蜜蜂传粉及 CPPU 喷花，熊蜂传粉可显著提高甜瓜的硬度，延长甜瓜的贮藏时间[23]。

综上所述，熊蜂可替代人工喷施生长调节剂为设施甜瓜授粉;熊蜂传粉能够显著提高甜瓜香味物质含量和商品价值，对设施甜瓜生产具有明显的提质增效作用。因此，熊蜂传粉将是设施甜瓜提质增效的重要手段和推动设施甜瓜绿色高质量发展的重要环节。由于不同品种甜瓜生长特性有一定的区别，未来将进一步探究熊蜂传粉对不同品种甜瓜的提质增效作用。

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