熊蜂授粉技术在现代设施农业中的应用前景

王琦 李江红

（福建农林大学蜂学学院，福州350002）

熊蜂授粉技术在现代设施农业中的应用前景

王琦 李江红

（福建农林大学蜂学学院，福州350002）

随着我国农业现代化水平的不断提高，设施农业的逐渐普及，通过授粉以提高农作物的产量和品质已成为一个重要的研究方向。蜜蜂和熊蜂都是理想的授粉昆虫，但熊蜂比蜜蜂更适合为大棚温室蔬果授粉。目前，国外已广泛通过人工繁育熊蜂为设施农作物传粉，并且获得了很好的经济效益和生态效益。熊蜂以其独特形态特征和生物学特性成为温室作物的理想授粉昆虫，利用熊蜂为设施农作物授粉，不但可以提高产量，改善果实品质，减少畸形果率，还可以有效避免激素授粉产生的污染，极大提高了经济效益。本文就是从熊蜂的生物学特性、国内外的研究进展、熊蜂授粉的优越性以及授粉效果等方面进行综述，为我国设施作物熊蜂授粉应用及推广奠定基础。

熊蜂；授粉；效率；无公害；设施农业

昆虫为植物传粉维护着生态系统的平衡与稳定。特别是在对农作物授粉的过程中发挥着重要的作用，创造着巨大的经济效益。在对全球107种主要农作物的调查研究分析的过程中发现，超过85%的农作物依靠昆虫为其授粉，而通过授粉实现的经济价值也超过了1500亿欧元。中国是农业生产大国，农作物种植面积达1.3亿公顷，农作物种类达120种[1]。同时中国授粉昆虫资源也十分丰富，膜翅目、鳞翅目、双翅目和鞘翅目昆虫均可为农作物授粉，其中膜翅目的蜂类昆虫在农作物授粉中占据主导地位。相比蜂产品创造的直接经济价值，授粉间接的经济效益往往被忽略。研究发现美国每年蜂类昆虫为农作物授粉所创造的价值可达189.6亿美元，是蜂产品直接创造价值的143倍[2]。Robinson等评估美国每年种植作物总产值约为300亿美元，而通过蜜蜂授粉就贡献了93亿美元[3]。同样是在蜜蜂授粉行业较为发达的澳大利亚，在对25种依靠蜜蜂授粉作物的研究评估中也显示，这一项目每年也为澳大利亚农业带来6～12亿澳元的收益[4]。放眼全球包括授粉在内的生态服务系统，每年昆虫为全球作物授粉增产1530亿欧元，相当于2005年全球人类食用农产品价值的10%，授粉服务价值高达1170亿美元[5，6]。

随着农业技术的发展，人们物质生活水平的提高，反季节瓜果蔬菜市场的需求量也在不断增加，我国的设施农业迅猛发展，其配套技术也随之发展。通过利用蜜蜂为其授粉的方式不但可以大大提高作物产量，也可以有效的改善品质[7，8]，但设施农作物由于温室或塑料大棚与外界隔离，自然授粉昆虫无法进入为作物授粉，瓜果蔬菜品质及产量很难得到保证。是否能够成功坐果对于所有作物来说都是至关重要的，而授粉是坐果的关键环节。虽然采用蘸点花粉，喷洒激素和机械振动等进行辅助的人工授粉手段起到了一定效果，但也不尽人意，这种方法存在果实畸形率高，劳动强度大，生产成本高等弊端，并且残留的药物也会影响到农产品的品质。因此，为设施农作物授粉已经成为困扰当前设施农业发展的一个巨大难题[9]。引入蜂类昆虫为农作物授粉，其授粉机理主要是通过蜜蜂采集花粉后，将异花的花粉带到其他花的器官上，实现受精并产生一系列的生理反应。目前使用较多的是中华蜜蜂、意大利蜜蜂和熊蜂，前两者虽然种群数量大，但在对如茄子、番茄等长花冠植物的授粉效果上熊蜂要显著好于二者，并且在为设施作物的授粉上也更具有优势[10]。熊蜂为设施果蔬授粉，不仅可以提高产量，更重要的是可以改善果蔬品质，降低畸形果蔬比例，提高生产效率，避免采用化学授粉带来的激素污染等问题。目前已被广泛应用于保护地、设施温棚以及露天栽培作物授粉。本文就通过熊蜂的生物学特性，授粉优越性，授粉效果等几个方面对熊蜂授粉及其应用前景作出简要阐述。

1 熊蜂的生物学特性

熊蜂为膜翅目、蜜蜂总科、熊蜂族、熊蜂亚科、熊蜂属昆虫。全世界约有熊蜂种类250余种，我国的熊蜂资源极其丰富，约有110种[11]。熊蜂主要取食植物的花粉和花蜜，千百万年来与植物的协同进化，使得其从外部形态到内部结构及生物学行为上都完全特化。

1.1 形态特征

熊蜂个体较为粗壮，多数为中到大型蜂，体长约为1.5～2.5 cm。全身长有黑、黄、橙、白、红等各色相间绒毛。口器发达，除少数个体外，大多具有较长的中唇舌，吻长约为9～17 mm。飞行肌发达，飞行速度快。雌性个体后足特化形成便于采集的花粉筐，携粉量为蜜蜂的4倍。腹部第四、第五节腹板具有可以分泌蜂蜡的蜡腺[12]。

1.2 生活习性

与蜜蜂一样熊蜂也属于社会性昆虫，但并不具有庞大的种群和复杂的通讯能力，属于较为简单的社会昆虫，是多种豆科、茄科植物的理想授粉昆虫[13]。一个正常的蜂群由一只蜂王、多只雄蜂和工蜂组成，熊蜂的寿命较短，每年只有一只受精的雌性蜂能够越冬，不需为群体越冬储备食料，避免了资源的消耗。春季蜂王开始筑巢，采集并培养第一批工蜂，工蜂羽化后承担蜂群内大部分的工作。而雄蜂仅在繁殖季节出现，只承担着与蜂王交配的任务。

1.3 物种分布

熊蜂种类众多，发布极广，在全世界除南极洲和大洋洲之外的所有大陆都有发现，适应力极强，但多数都集中在温带和亚寒带。我国熊蜂物种丰富，新疆、东北、青海、西藏、宁夏、云贵川等地区都有多种熊蜂栖息[14]，相比之下，南方地区的种类及数量相对较少，热带除一些山区之外基本没有熊蜂发现。

2 国内外的研究现状

早在上个世纪的40年代，西方发达国家就意识到熊蜂在授粉方面的作用开始进行应用研究，八九十年代成功突破了人工繁育技术并尝试使用熊蜂为作物授粉[15]。近些年来如美国、荷兰、以色列、加拿大、土耳其、新西兰、英国等都相继成立了大规模繁育、出售熊蜂的专业授粉公司，他们向种植者提供一次性蜂群服务用于温室、大棚瓜果的授粉，提高了蔬果的品质和产量的同时，也创造着巨大的经济效益[16]。

我国对于熊蜂授粉的应用研究起步较晚，上个世纪90年代起中国农业科学院蜜蜂研究所开始对熊蜂的人工繁育及设施作物的授粉应用展开研究，并取得了较好的成效。目前，我国已成功培育出6种本土熊蜂，其中明亮熊蜂（Bombus lucorum）、红光熊蜂（Bombus ignitus）和火红熊蜂（Bombus pyrosoma）具有重要的授粉价值[17]。另外，从欧洲引进的地熊蜂（Bombus terrestris）也在部分地区得到使用[18]。这些蜂种在番茄、西瓜、茄子、辣椒、樱桃、草莓等瓜果上的应用研究效果显著。

3 熊蜂为设施作物授粉的优越性

熊蜂是一种较为简单的社会性昆虫，从进化程度上介于蜜蜂与独居蜂之间，独特的习性和生物学构造使其在为植物传粉方面具有无法替代的作用，成为设施作物理想的授粉昆虫。尤其在对一些长花冠植物、声震授粉植物及具有特殊气味作物授粉上，效果显著[19]。

熊蜂为作物授粉具有以下优势。首先，熊蜂飞行速度快，每分钟可访花20朵左右。体表长满绒毛，便于粘附花粉，足部特化出便于采集和携带花粉的花粉筐，花粉刷等特殊结构，携带花粉的数量多，在授粉的过程中不易损伤花朵结构。另外，熊蜂具有较长的吻，对于某些植物的授粉效果更好。其次，目前已有多个品种的熊蜂实现了人工繁育，可以根据不同作物的授粉需求完成传粉作用，解决了反季节蔬果的授粉难问题。第三，相比于蜜蜂，熊蜂的进化程度较低，在为茄子、番茄、辣椒等有特殊气味蜜蜂不愿采集的作物上授粉效果好，是公认最为理想的授粉昆虫。第四，熊蜂的趋光性较弱，能更快适应封闭的环境，在大棚或温室蔬果的种植区中，很少出现如同蜜蜂冲撞棚膜或玻璃的情况，很大程度上减少了死亡率，提高了授粉效率。第五，抗寒性强，相比蜜蜂，8℃熊蜂就能出巢活动，10℃便可进行采集，延长了授粉时间，对于冬季设施作物种植的意义非凡[20]。第六，由于信息交流系统不发达，即使大棚外也有蜜粉源植物开花泌蜜，其也能很好的完成棚内植物的授粉任务。第七，温室大棚内的湿度普遍较高，对于这一条件，熊蜂有较强的耐湿性。第八，声震大，是大多声震植物的理想授粉者，对于其他植物的授粉效果也更好。第九，熊蜂更喜采集花粉，对于花粉的需求也更大，适时授粉使得对于花粉的利用率高。另外，采用熊蜂授粉省时省力，生产的果实整齐度高，品质好，增产效果显著，并且有效的避免了人工授粉所造成的激素残留，有益于消费者的健康。

4 熊蜂为经济作物授粉效果

熊蜂具有独特的外部形态和生物学特性，经过熊蜂授粉提高了受精率、坐果率、结实率，降低了畸形果数量，单果重量增加，果实产量和品质均有提高，在很多温室作物上已被证明比蜜蜂具有更好的授粉效果[21]。4.1熊蜂为桃授粉效果

通过比对意大利蜜蜂(Apis melliferaL.)与小峰熊蜂（Bombus hypocrita）为桃授粉的结果上来看。由小峰熊蜂授粉的桃树坐果率高于意大利蜜蜂授粉果树，果实成熟速度也显著快于前者，并且随着蜂箱距离的增大，意大利蜜蜂授粉区域的果树坐果率明显降低，而熊蜂授粉区域不同授粉距离的果树坐果率差别不大。经过小峰熊蜂授粉的果实单果重量大，畸形果率低 (P)，在营养价值方面两者的差异不大，但均要好于经人工授粉的果实[22]。

4.2 熊蜂为番茄授粉效果

向番茄种植设施大棚中引入授粉熊蜂，结果显示经过熊蜂授粉的番茄比传统的激素授粉坐果率及单位面积产量分别上升了14%和18%，畸形果实的比例下降了16%，而平均单果结种数量增加了一倍多[23]。使用熊蜂授粉比蜜蜂授粉更有效。

另外，在温室种植条件下，使用熊蜂授粉的樱桃番茄果实坐果率高达92%，产量分别比使用激素蘸点授粉，机械振动授粉和自然授粉的对照组高出24%，33%和42%。同时使用熊蜂授粉的果实具有更高含量的维生素C和可溶性糖[24]。因此，由熊蜂授粉的樱桃番茄产量高，商品品质好。

4.3 熊蜂为西瓜授粉效果

同时使用蜜蜂和熊蜂为塑料大棚中栽培的西瓜授粉，结果显示，由熊蜂授粉的西瓜果实在单重和产量上均高于蜜蜂授粉组，而且果形更加美观。从营养成分上分析，熊蜂授粉的果实在维生素C含量，糖含量及糖酸比上分别比经蜜蜂授粉的西瓜升高了0.14%，2.22%和2.23%[25]。使用熊蜂为大棚西瓜授粉比蜜蜂具有更好的效果。

4.4 熊蜂为草莓授粉效果

对比意大利蜜蜂，小峰熊蜂和原产欧洲的地熊蜂为温室内草莓授粉效果显示，意大利蜜蜂在出巢温度、最低工作温度、日均工作时长、访花时间上均要长于两种熊蜂，但果实营养品质的差异却不显著，相反熊蜂授粉的草莓单果质量大，产量高，果实畸形率大大降低[26]，在授粉过程中出现撞棚次数少，且管理简单投入少[27]，这一特点在意大利蜜蜂与明亮熊蜂授粉设施栽培草莓的对比试验中也可以发现，而且明亮熊蜂对采集的选择性强于意大利蜜蜂，访早期花的比率为75%，高于后者两倍多[17]。因此，对日光温室草莓的生产中，熊蜂在授粉效率及效果上均要优于意大利蜜蜂，可以创造更高的经济效益。

5 展望

综上所述，相比传统的人工辅助授粉和蜜蜂授粉的方式，采用熊蜂授粉更具优势，尤其在设施大棚作物上的效果显著。利用熊蜂为现代设施农业作物授粉已成为高效益、无污染的重要配套技术之一，被农业发达国家广泛应用，对生产绿色、有机、安全的优质农产品具有重要意义。目前，我国已在多个品种熊蜂的人工繁育技术上取得了重要突破，但在技术推广上还存在诸多局限，一方面作物种植者使用成本低的激素授粉方式根深蒂固，熊蜂周年繁育成本相对较高，另一方面，消费者对于绿色农产品的消费意识淡薄是造成推广难的主要原因。

我国国土广阔，棚室设施作物种植区不断扩大，人们生活水平不断提高，对于安全无污染的优质农产品需求也将越来越大，蜂授粉市场前景光明。随着熊蜂饲养繁育技术的进一步成熟，熊蜂为现代设施农业作物授粉必将得到广泛运用。

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Bumblebee pollination technology application prospect in modern greenhouse agriculture

Wang Qi，Li Jianghong
(College of Bee Science，Fujian Agriculture and Forestry University，Fuzhou 350002，China)

With the constant improvement of China's agricultural modernization level and the growing popularity of the greenhouse agriculture,through pollination to increase crop yield and quality has become an important research direction.Honeybee and bumblebee pollinators are ideal,but the bumblebee is more suitable for pollinate the greenhouse vegetables and fruits.At present,has been widely abroad by artificial breeding bumblebees facilities for crops,and gained good economic benefits and ecological benefits.Bumblebees with its unique morphological characteristics and biological characteristics become the ideal of greenhouse crop pollinators,using bumblebees to pollinate crops,not only can increase production,improve fruit quality,reduce the rate of deformity fruit,also can effectively avoid the pollution from hormone pollination,greatly improve the economic benefit.This article is from the biological characteristics of bumblebees,research progress,the superiority of bumblebee pollination and pollination effect and so on were reviewed, for our country greenhouse crops pollination laying a foundation for application and popularization.

bumblebee;pollination;efficiency;pollution-free;greenhouse agriculture

王琦（1991-），男，硕士研究生，研究方向：蜜蜂生物学，E-mail：710828596@qq.com

李江红，E-mail：leejh6972@126.com