浅谈智能养蜂中对蜂群的多角度监测

麻书赫，胡福良

（1.浙江大学求是学院2022 工科试验班（信息），浙江 杭州 310058；2.浙江大学动物科学学院，浙江 杭州 310058）

1 引言

养蜂业是一种特殊的养殖业。从养殖成本上来看，养蜂不占用耕地且投资少；从养殖收益上来看，养蜂一举两得，不仅能获得多种宝贵的蜂产品，如蜂蜜、蜂王浆、蜂胶等，还能为植物授粉，大幅提高农作物、果蔬的产量，改善品质。故朱德委员长曾称赞蜜蜂是各种农作物授粉的“月下老人”，是人类的“健康之友”。

中国养蜂历史悠久。有学者认为在2 300年前的战国中期就已出现了“原始粗放”的养蜂产业[1]。而随着物联网、大数据等技术的发展，智能养蜂技术在养蜂业中得到越来越广泛的应用。而在智能养蜂技术中，对蜂群的多角度监测在保护和推动蜂群繁衍发展、确保蜂产品质量等方面起着不可替代的作用[2]。

2 养蜂业的现状

从历史这一纵向角度来看，在近几年，由于科技与经济的快速发展，各农业产业在机械化智能化方面均取得了巨大的进展，养蜂业也是如此。就生产模式来说，呈现出设备智能化、管理数字化的转变趋势[3]。

从横向比较其他农业产业这一角度来看，由于中国传统养蜂业主要以个人、家庭为生产单位，养殖规模小、养殖范围分散，养殖投入成本少，难以形成规模化、专业化、标准化的生产模式，故养蜂业相对于其他农业产业机械化、智能化程度较低。由于设施设备落后陈旧，蜂农对蜂场的管理依然比较粗犷，基本以手工操作为主[3]。这种手工操作不但费时费力，劳动强度大且效率低下，而且过于依赖蜂农个人的主观经验，难以达到精确化控制，蜂产品的品质难以保证。故智能养蜂的道路仍然任重道远。

从横向比较其他国家养蜂业这一角度来看，中国的蜂农养蜂主要是为了生产蜂产品并销售蜂产品，蜂场的主要收入来自蜂产品，相对轻视蜜蜂的授粉作用，生产工具简陋，仍以手工劳动为主；而美国等发达国家养蜂的主要目的是为农作物授粉，蜂场的主要收入来自授粉租赁，规模化和机械化程度高，人均饲养量大，人均产值高；在欧洲，还有一种养蜂业类型是业余休闲养蜂业，利用养蜂业发展旅游业等周边产业。将蜂产品销售、授粉租赁、养蜂周边产业三位一体结合发展，可大大提高蜂农收入。

3 多角度监测简述

3.1 为什么需要多角度监测

从蜂巢结构的角度来看，蜂巢由贮蜜区、工蜂房、雄蜂房、王台等几部分组成，结构复杂。每个结构的作用与环境并不相同，蜜蜂在不同结构的行为也不相同，不易从单角度监测。

从蜜蜂自身因素的角度来看，作为一种社会性昆虫，蜜蜂行为复杂多变，从单角度监测很难确定蜜蜂多样的行为，而多角度监测有利于提高确定蜂群行为的准确率；此外，每一个蜂群具有成千上万只蜜蜂，故蜂群这个系统非常复杂，采用单一角度监测容易误判蜂群状态。

从外部环境对蜂巢内部环境的影响来看，由于蜂巢并非绝对封闭的空间，外部环境也会对蜂巢内部环境产生较大影响，干扰对蜂巢内部环境的监测。而多角度监测可以尽可能减小外部环境对数据采集造成的干扰。

3.2 多角度监测在现实中的作用

近二十年来，由于病毒侵袭、新型农药使用、气候变化等多因素影响，美国、欧洲等地爆发了蜂群崩溃失调病（Colony Collapse D isorder，CCD）。CCD 的主要症状为蜂群里的成年蜜蜂全部消失，蜂群内或周边却极少能见到死亡蜜蜂；巢内有封盖的蜜蜂幼虫；蜂巢内储备的蜂粮完好，未被其他蜂或敌害夺取，所有蜜蜂都像突然消失了一样。CCD对养蜂业及相关产业造成了巨大损失。有调查显示，美国自从2006 年起，平均每年有大约30% 的蜂群死亡[4]。虽然现在CCD 的具体成因仍然不能确定，但通过对蜂群的多角度监测，蜂农有望提前发现蜂群的异常，从而尽可能减少损失。

多角度监测在确保蜂产品品质上也有重要作用。通过多角度监测，蜂农可以及时采集到蜂巢内的环境信息，并进行调节，使蜂巢内环境更适合蜜蜂生长繁衍和优质蜂产品的生产。

4 蜂群的监测角度

4.1 温度监测

蜜蜂幼虫有严格的温度要求，要求环境接近恒温，需要维持在34～35℃，最适温度约34.4℃。温度偏高或偏低都不利于蜜蜂幼虫的生长发育。蜂群生活的最适温度为20～25℃。在此温度下，子脾的温度可以维持于34～35℃。此时工蜂的采集能力最好，蜂王的产卵能力也最好。而有研究表明，当蜜蜂的体温低于9～12℃时会发生“晕厥”[8]。故监测温度可以判断环境是否适合蜂群生长繁衍。蜜蜂会通过自身行为调节体温。当温度过低时，蜂群会通过调节新陈代谢和收缩肌肉来增加产热；当温度过高时，蜂群则会通过扇风和增加蜂箱内的湿度来降温[5]。故蜂群温度可以体现蜂群的自我调节能力与健康状况。此外，蜜蜂的对抗外来入侵者、舞蹈传递信息的过程都会产热，引发环境温度升高，故温度变化也可以体现蜂群的行为。

4.2 湿度监测

在蜂巢内，育虫区域具有最高的湿度和最好的稳定性。流蜜期育虫区蜂路里相对湿度为40% ～65% ；蜜源缺乏期为76% ～80% 。蜜蜂也可以通过行为调节蜂群内湿度。当蜂群中湿度过大时，蜜蜂会通过振翅扇风来除湿；而当蜂群中湿度较小时，蜜蜂会通过采水并把水涂布于巢脾上来增加巢内湿度。故湿度稳定性也可以反应蜂群的自我调节能力与健康状况。

4.3 二氧化碳浓度监测

蜂箱内的氧气和二氧化碳的浓度与蜜蜂的新陈代谢相关，呈现出一定的周期波动性。在冬季，由于食物缺乏，蜂群通过维持蜂箱内的低含氧量降低新陈代谢，从而度过食物匮乏的冬季。故二氧化碳浓度可以反映蜂群新陈代谢水平。此外，外界干扰引起的蜜蜂警戒也会造成二氧化碳浓度变化。故二氧化碳浓度变化可以反映工蜂活动强度及警戒程度的变化[6]。

4.4 蜂巢重量监测

蜂巢重量变化具有一定的昼夜周期性。夜间蜂蜜水分的蒸发和清晨蜜蜂外出，蜂巢的重量会减少，而上午到傍晚采集花蜜花粉则会造成蜂巢重量的增加。因此蜂箱重量的周期性变化可以反映蜂群的日常活动。此外，蜂巢重量瞬时的突变可能是由于蜂群发生分蜂和飞逃时，大量蜂蜜被蜜蜂携带出巢，因此一定幅度的重量突变可以作为分蜂和飞逃的判断依据[2]。

4.5 声音监测

蜜蜂在进行不同的活动时，会产生不同频率的声音。在分蜂过程中，获得分蜂指令的蜜蜂每隔0.5～3 s 会扇动一次翅膀，其发出的声音频率在180～250 H z 之间，而当它们接触到其他蜜蜂时，声音的频率会迅速提升至大约500 H z。因此，用声音信号来识别蜂群的活动是可行的[2]。

4.6 进出量监测

18 日龄以后的工蜂为外勤蜂，负责外出采集花蜜、花粉、水分与蜂胶。在流蜜期，一只工蜂每天能出巢采蜜7～11 次。故监测蜂群进出量可以了解蜂群的采集情况。在一定温度范围内，蜂群温度越高，蜂群进出量越大，故进出量在一定程度上也可以反应蜂群温度。此外，蜜蜂的进出数量可以体现蜂群正常、分蜂等不同状态。

5 结语

蜜蜂是一种神奇而又美妙的生物，拥有非常特殊的社会性，蜂王、工蜂、雄蜂各有分工，各司其职，故对蜂群这一复杂系统的监测非常困难。但是，蜜蜂又有自己独特的固定的“语言”来传递信息，只要我们了解这些“语言”，就能大概把握住蜂群的行为，这使得蜂群的监测具有可行性。此外，蜜蜂是神圣的，蜜蜂对于生态环境、人类生活有着重要作用。

人类历史总是科技带动产业发展，产业需求又为科技发展助力。物联网、大数据等技术的发展，带动了一系列农业产业的机械化、智能化、现代化，养蜂业也是如此。虽然目前中国养蜂业仍然以手工操作为主，缺少大规模机械化、智能化、现代化的生产方式，但我们可以看到，智能养蜂已经在快速发展。相信在不远的将来，养蜂业这一古老的产业能很好地与科技相融，展现新的生命力。