中华蜜蜂对猕猴桃的访花行为及授粉效果研究

赵 恬，王胤晨，袁 扬，韦小平，张定红，

姚 丹1，张锦华1*

(1.贵州省畜牧兽医研究所，贵阳 550002；2. 贵州省现代农业发展研究所，贵阳 550006)

贵州省是我国重要的猕猴桃ActinidiachinensisPlanch优势栽培区，近几年的种植面积稳居全国前三(舒然等, 2020)。随着产业的扩大，提高猕猴桃花期的授粉受精质量，是保证其高产稳产的前提条件。猕猴桃为雌雄异株植物，雌雄花都是形态上的两性花，生理上的单性花，虽均能产生花粉，但雌株花粉不育，因此要通过雌雄株互相传粉才能保证胚珠受精(Ashmanetal., 2004; Aizen and Harder, 2007; Tacconietal., 2016; Richardsonetal., 2018; Sáezetal., 2019)。生产中常用对花授粉、喷雾器液体授粉和授粉器授粉等人工手段对猕猴桃进行授粉，成本高、费时费力且功效低，如座果情况不佳、畸形果率高等，一定程度上限制了猕猴桃产业的发展(Bartomeusetal., 2014)。

蜜蜂和农作物经过长期的自然选择和协同进化，早已形成了密切的互惠共生关系(钦俊德和王琛柱, 2001; 韩胜明等, 2020)。蜜蜂属于膜翅目昆虫，具有独特的形态结构和生理特征，其身上的绒毛易粘附和传播花粉，花粉刷和花粉钳易携带花粉，是农作物的“月下老人”，在授粉中占据主导地位(Richards, 1993; 董霞, 2010; 安建东和陈文锋, 2011)。据研究显示，70%以上的农作物如油料作物、牧草类、瓜果类，均很大程度地依赖蜜蜂授粉。相较于人工授粉，蜜蜂完成的授粉更充分，座果率更佳、产量更高、口感和品质更优，具有很高的生态和经济效益(Kleinetal., 2007; Shrestha, 2008)，因此在农业生产中可利用蜜蜂授粉来代替繁重的人工授粉。目前，蜜蜂授粉对多种农作物产量和品质的影响已有相关报道，如意蜂为设施辣椒授粉可显著增加其结实率、单果重、果实长度和果实籽粒数，单位面积增产高达6.62%(罗术东等, 2015)；中蜂为苦瓜授粉可提高果形指数、可溶性固形物和维C含量，改善果实品质(钟娟等, 2018)；中蜂为荔枝授粉可提高座果率，降低落果率(梁盛凯等, 2019)，提高果实糖酸比和维生素C含量等(梁盛凯等, 2018)。然而，蜜蜂授粉在猕猴桃产业中的应用较少，造成人们对蜜蜂为猕猴桃授粉的重要性认识不足，应用受到限制。基于此，本研究选用贵州的主要蜂种中蜂，开展中蜂对猕猴桃的访花行为规律及对果实生长发育和果实品质的授粉效果研究，旨在为规范猕猴桃中蜂授粉措施和提高果实品质以获得更高的经济效益提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

2020年4月至11月于贵州省贵阳市修文县猕猴桃种植区开展中华蜜蜂对猕猴桃的访花行为及授粉效果试验。授粉猕猴桃品种为“贵长”，雌雄树比例为4 ∶1。株距为3 m，行距为4 m，采用常规的田间管理方法对植株进行管理。

授粉蜜蜂为标准箱饲养的中蜂，由贵州省畜牧兽医研究所提供。选择群势基本一致、蜂脾相称的健康蜂群，授粉前调整到4脾/箱。

1.2 试验方法

1.2.1试验设计

采用分区对比的试验方法。在同一试验地选择树龄、树冠、树高、花蕾数量基本一致的健康猕猴桃植株，设置网内中蜂授粉和人工授粉各 2个小区，每个小区各选连续的4株雌树和1株雄树。(1)网内中蜂授粉小区：于开花前采用网孔眼60目的尼龙纱网支起网罩(网顶长10 m，宽5 m，高3 m)，于5%～10%的雌花开放时(李亮等, 2020)在小区中间放置一箱4脾的蜂群入场，入场前隔离2 d以清除体上花粉。盛花期时将猕猴桃的雄花混合糖浆对蜜蜂进行诱喂，糖水喷洒花朵，同时在巢门口放置雄花花粉以促进有效授粉。(2)人工授粉组：开花前采用网孔眼60目的尼龙纱网支起网罩(网顶长10 m，宽5 m，高3 m)，于盛花期每日8 ∶00-11 ∶00采用常规的对花授粉法对当天开放的雌花柱头进行人工授粉，每朵花每日授3次，连续授粉3天(赖康等, 2019)。

1.2.2测定项目与方法

(1)中蜂活动习性及访花行为观察：根据猕猴桃的开花情况，在盛花期至盛末期(6 d)，每日对中蜂的访花授粉行为进行观察，做以下记录：①中蜂每日的活动时间：每日第一头中蜂开始访花的时间和最后一头中蜂结束访花的时间。②环境因子变化规律：在小区中部悬挂温湿度计，记录8 ∶00-19 ∶00每小时的温湿度。③每株来访中蜂数量：每日于8 ∶00-19 ∶00的每个整点连续1 h记录每株树来访的中蜂数量。④单朵花访问时间：每日于访花的高峰时间段内，随机选择正在采集的中蜂50头，用秒表记录其从落到花上到离开花的时间。⑤携粉蜂数量：每日于8 ∶00-19 ∶00的每个整点，用计数器和秒表分别观察记录20 min内回巢的中蜂数量和回巢携带花粉的中蜂数量，计算携粉蜂的比例。

(2)座果情况及产量、品质的测定：①座果率测定：盛花期统计每株猕猴桃的花朵数量，谢花后1个月第1次自然落果后统计座果数和畸形果数，计算座果率。②果实生长动态规律测定：花期结束2周后，在中蜂授粉组和人工授粉组的每棵植株上各随机标记15个果实，每隔2周采用游标卡尺测量果实纵径、横径、侧径，至果实成熟。③果实品质测定：果实成熟采摘后，分别测定中蜂授粉组和人工授粉组的果实横径、纵径、侧径、单果重、硬度、可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸、维生素C等指标。横径、纵径、侧径采用游标卡尺测定；单果重用电子天平测定；硬度参照徐燕红等(2020)用GY-4型硬度计测定；可溶性固形物参照盘柳依等(2019)和康慧芳等(2020)采用WYT-4型手持折射仪测定；可溶性糖含量参照陈美艳等(2019)采用分光光度法测定；可滴定酸含量参照黄文俊等(2019)采用酸碱滴定法测定；维生素C含量参照曹健康等(2007)采用2, 6-二氯靛酚滴定法测定。

1.3 数据处理

用Microsoft Excel 2010对所得数据进行整理和统计学分析并作图，用SPSS 20.0对每株来访中蜂数量、每20 min携粉回巢蜂数量及比例、座果率、单果重、硬度、可溶性固形物、可溶性糖、可滴定酸、维生素C等进行显著性方差分析，当P<0.05时差异达到显著水平。采用Origin 2019将不同时间段的温湿度分别与携粉蜂数量进行多项式曲线拟合，建立回归方程。

2 结果与分析

2.1 中蜂对猕猴桃的访花行为及访花动态规律

2.1.1中蜂对猕猴桃的访花行为

经观察，同一头中蜂既采集雌花又采集雄花，足上均携带乳白色或米黄色的花粉团，有利于促进授粉。在晴暖天气，中蜂每天的访花时间为7 ∶40-19 ∶30，访花的温度区间为18.9～31.2℃，湿度区间为21% ～ 76%。对单次在花朵上停留的时间进行观察分析发现，每头中蜂的单花访问时间不一，主要分布在0～10 s、10～20 s、20～30 s、30～40 s、40～50 s几个时间段，单花访问时间平均为25±5.77 s，其中访问20～30 s的比例为62%±0.82%，占比最高；0～10 s的比例为3%±0.82%，占比最低(图1)。

图1 中蜂访花时间分布Fig.1 Time distribution of Apis cerana cerana visits

2.1.2中蜂对猕猴桃的访花动态规律

在整个盛花期，不同时间段来访的中蜂数量波动较大，呈双峰现象，访花活动的高峰期出现在11 ∶00-12 ∶00(图2)。8 ∶00开始，来访中蜂数量逐渐上升，至11 ∶00-12 ∶00达到最高峰285.21±11.33头/株，之后数量明显下降，到13 ∶00-14 ∶00达到最低点44.43±6.96头/株，并持续维持较低水平，至17 ∶00-18 ∶00出现另一个小高峰。显著性分析发现，11 ∶00-12 ∶00中蜂来访数量显著高于其他时间段(P<0.05)，10 ∶00-11 ∶00 与17 ∶00-18 ∶00无显著差异，但均显著低于11 ∶00-12 ∶00，显著高于其余各时间段(P<0.05)。13 ∶00-14 ∶00、14 ∶00-15 ∶00、15 ∶00-16 ∶00三个时间段来访中蜂的数量无显著差异，均显著低于其余时间段(P<0.05)(图2)。

图2 不同时间段中蜂来访数量Fig.2 Number of Apis cerana cerana visiting flowers per time period注：图中数据为平均值±标准差。不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。图3同。Note: Data in the figure were mean±SD. Different case letters was significant difference (P<0.05). The same for fig.3.

从不同时段携粉回巢蜂的数量和携粉蜂占回巢蜂的比例来看，二者也均呈双峰现象(图3)，8 ∶00-8 ∶20、9 ∶00-9 ∶20中蜂尚未大量出巢采粉，数量及比例较低。11 ∶00-11 ∶20为采粉高峰期，其携粉蜂数量133±3头/20 min，比例高达79.17%±4.22%，表明该时间段有近4/5的出巢蜂携带花粉回巢，显著高于其他时间段(P<0.05)。10 ∶00-10 ∶20、12 ∶00-12 ∶20和17 ∶00-17 ∶20携粉蜂的比例分别为65.80%±1.23%、57.80%±3.94%、69.30%±2.46%，表明这三个时间段也均有超出一半的出巢蜂能有效采粉。14 ∶00-14 ∶20、15 ∶00-15 ∶20、16 ∶00-16 ∶20三个时间段携粉蜂均保持在20头以下，显著低于其他各组(P<0.05)，表明此时外出采粉的效率较低。

图3 每20 min回巢携粉蜂数量和携粉蜂比例Fig.3 Number of powdered bees and proportion of returning bees returned to the nest every 20 minutes

图4 携粉蜂数量随温度变化的拟合曲线Fig.4 The fitting curve of the change of number of powdered bees with temperature

图5 携粉蜂数量随湿度变化的拟合曲线Fig.5 The fitting curve of the change of number of powdered bees with humidity

表1 携粉蜂数量与温湿度的回归方程

2.2 中蜂对猕猴桃的授粉效果

2.2.1中蜂授粉对猕猴桃坐果的影响

中蜂授粉后猕猴桃坐果率为82%±2%，相比于人工授粉组高出9%，二者差异显著(P<0.05)。中蜂授粉后猕猴桃畸形果率为6%，显著低于人工授粉组的8%(P<0.05)(表2)。可见中蜂授粉可显著提高猕猴桃坐果率，降低畸形率。

表2 中蜂授粉和人工授粉后猕猴桃坐果率与畸形果率

2.2.2中蜂授粉对猕猴桃果实生长动态的影响

贵长猕猴桃于5月上旬开花，中旬坐果，9月下旬果实成熟，从谢花到果实成熟约130～140 d，果实发育持续20周左右。谢花坐果后，蜜蜂授粉组和人工授粉组的果实纵、横、侧径均持续增长(图6)，增长趋势一致：2～6周增长速度最快，是猕猴桃生长的最关键时期，6～10周增速减缓，10～20周达到高峰，增长趋于平缓，均呈现快速增长-较快增长-平缓增长的规律。中蜂授粉组纵径、横径、侧径的总生长量和平均每周生长量均显著高于人工授粉组(P<0.05)(表3)。表明通过中蜂授粉有利于更充分地促进受精，发育更完全，使果实的生长速度更快。

表3 中蜂授粉对猕猴桃果径生长速率的影响

图6 猕猴桃纵径、横径和侧径的生长发育曲线Fig.6 Vertical, horizontal and lateral diameter growth curves of kiwi fruit

2.2.3中蜂授粉对猕猴桃果实采后品质的影响

中蜂授粉后果实纵径、横径、侧径和单果重均显著大于(P<0.05)人工授粉处理，表明中蜂授粉可增加果实产量；硬度显著低于(P<0.05)人工授粉处理(表4)，表明中蜂授粉可加快果实早熟，使猕猴桃提前上架。

中蜂授粉后的果实可溶性固形物和总糖含量均显著高于(P<0.05)人工授粉处理；可滴定酸含量低于人工授粉处理，但差异不显著(P>0.05)；固酸比和糖酸比均显著高于(P<0.05)人工授粉(表4)。可溶性固形物和总糖含量可衡量果实风味，含量越高，甜度越大，固酸比和糖酸比越高，风味愈佳(徐燕红等, 2020)，因此中蜂授粉后果实风味更甜、口感更好。中蜂授粉组维生素C含量高于人工授粉组，表明中蜂授粉可增强果实的抗氧化性。

表4 中蜂授粉和人工授粉对猕猴桃果实外观品质和营养品质的影响

3 结论与讨论

3.1 中蜂对猕猴桃的访花行为规律

在与植物的协同进化中，蜜蜂已有能力判断花朵的最佳授粉时间。相比于初花期和末花期，中蜂倾向于采集盛花期的花朵，原因在于盛花期花粉活力较高，处于最佳授粉期，此时对中蜂进行合理的诱导饲喂就可使授粉更充分、提质增效效果更佳(钦俊德, 2001; 董霞, 2010)。本研究在猕猴桃盛花期进行雄花混合糖浆诱导饲喂后，中蜂访花行为积极，不断有携带花粉的工蜂回巢，观察发现，中蜂为猕猴桃授粉时花粉颗粒被吸附到全身的绒毛上，再将花粉由前足转移到后足，放入后足的花粉框中，在不断访问雄花和雌花的过程中完成雌雄花粉的互相接触与交换，达到授粉目的。这与姜立刚(1991)、苏晓玲等(2017)观察到的中蜂和意蜂为设施西瓜的授粉行为一致。

温湿度很大程度上影响植物的花药开裂、花粉释放和蜜蜂采食行为，随着温度的升高和相对湿度的下降，花药开裂增多，花粉大量释放，同时达到中蜂采集活动的高峰，授粉效果最佳(Sgolastraetal., 2016; Wangetal., 2018; Zhangetal., 2019)。本研究中盛花期天气晴好，8 ∶00开始温度升高，湿度降低，至14 ∶00时温度达到最高，湿度达到最低，之后温度下降，湿度增加，至蜜蜂回巢时温度降到较低值，湿度升到较高值。中蜂的访花高峰时间段为11 ∶00-12 ∶00，该时段的温湿度最适宜花粉释放和中蜂采集，此时不仅来访中蜂数量最多，回巢的携粉蜂数量也最多，授粉效率最高。12 ∶00-14 ∶00温度过高，达到30℃左右，湿度过低，导致采粉积极性不高。可以看出，适宜的温湿度可促进中蜂出巢采粉，过高的温度和过低的湿度都会降低采粉的积极性。

3.2 中蜂对猕猴桃的授粉效果

中蜂授粉后坐果率显著高于人工授粉，畸形果率显著低于人工授粉，这与罗文华(2019)、杨洁等(2017)得到的结论一致。果实纵径、横径、侧径的生长发育速度均快于人工授粉，单果重显著高于人工授粉，可见中蜂能使授粉更充分，促使果实发育地更好更大，对猕猴桃产量的增加具有显著的积极意义(Shinetal., 2007)。生长发育呈快速增长-较快增长-平缓增长的规律，这与高丽娇等(2019)研究的柑橘呈大S生长曲线不一致，可能是由于试验品种不同所致。此外，中蜂授粉后果实的各项品质如硬度、可溶性固形物、总糖含量、糖酸固酸比和维生素C含量均显著优于人工授粉，这与梁盛凯等(2018)、肖云丽等(2019)研究结果一致。表明相较于人工授粉，中蜂可更好地识别高活力花粉，促进花朵受精，加快果实发育和成熟，改善果实风味，使得综合品质更佳。

猕猴桃产业作为贵州的特色优势产业，2020年全省种植面积达4.54万hm2，产量30.15万t，产值高达32.4亿元。随着规模化种植的发展、野生传粉昆虫数量的减少和人力成本的增加，蜜蜂授粉逐渐作为一种降本增效的方法被越来越多地应用于猕猴桃产业，成为绿色、优质、高效生产的重要配套技术之一(韩胜明等, 2020)。根据本研究结果，采用中蜂为猕猴桃授粉，不仅节约劳动成本，还能满足增产提质、绿色生态的生产需求，是一种行之有效的授粉方式，在猕猴桃生产中积极推广利用中蜂授粉可获得更高的经济效益。