不同授粉方式对富士苹果花粉管萌发及坐果率的影响

关键词：苹果：授粉方式；地熊蜂；意大利蜜蜂；凹唇壁蜂；花粉管；坐果率

苹果属于异花授粉虫媒植物。授粉是苹果有性结实的生理前提与优质果生产的必然要求，授粉方式主要有人工授粉和昆虫授粉。自1912年Sladen首次提出农作物上应用熊蜂授粉以来，熊蜂作为重要的授粉昆虫而受到重视，100多年来国内外科学家在相关方面做了大量研究，其在农业生产中的应用越来越广泛。

调查发现，随着苹果生产经营专业化、产业化、标准化、规模化水平的进一步提升，其栽植中大量使用农药、化肥，使野生授粉资源越来越少，自然授粉已经满足不了现代果园生产的要求。人工授粉虽然使苹果产量得到一定程度的提高，但因成本高难推行而成为严重影响苹果生产和果农经济收入的重要因素。利用昆虫为果树授粉，不仅可节省大量人力物力、减轻人工授粉的劳动强度，而且花朵坐果率高，苹果产量高、品质好，增产效果非常明显，是提高苹果产量品质的重要措施。

蜜蜂是多种开花植物的重要传粉昆虫，蜜蜂授粉技术在农业生产尤其是设施农业生产中发挥着重要作用。意大利蜜蜂于19世纪末引入我国，现已成为主要的饲养蜂种，具有采集专一性强、易维持强群、蜂巢内采集蜂数量多等特点。壁蜂是膜翅目蜜蜂总科壁蜂属的昆虫类动物，其授粉突出的特点：一是壁蜂一生在巢管中生活300d，不需人工饲养，并可躲避夏、秋季果园大量用药季节，便于管理利用；二是授粉效率高、效果好。为此，本试验就果园意大利蜜蜂授粉、凹唇壁蜂授粉、地熊蜂授粉、人工授粉各授粉方式对苹果花粉管萌发和坐果率的影响进行系统比较研究，以期为果农有效使用授粉昆虫提供技术支撑。

1材料与方法

1.1试验概况

试验于2023年4月15日在山东省龙口市七甲镇熙瑞苹果科技试验示范基地内开展。果园面积13.33hm2。主栽品种“红富士”，主要授粉品种“金冠”，树龄10年，株行距3mx4m，树势中庸，树高约3m。试验地为砂壤土，土肥水管理水平中等。

1.2供试蜂品种

意大利蜜蜂，由龙口市蜂源蜜蜂饲料有限公司提供：凹唇壁蜂，由烟台必丰农业科技有限公司提供：地熊蜂，由衡水沃蜂生物科技有限公司提供。

1.3试验设计及方法

试验设置风媒传粉组、自花授粉组、熊蜂授粉组、蜜蜂授粉组、壁蜂授粉组、人工喷花授粉组和人工点花授粉组。

自花授粉组用纸袋将苹果花序包裹起来防止昆虫、风等因素影响试验。风媒授粉组用防虫网袋套袋处理。人工喷花授粉组采用自制喷粉器对花序进行花粉溶液喷洒。人工点花授粉组用毛笔蘸取花粉并散到中心花雌蕊柱头上进行授粉，而边花不授粉。蜜蜂、壁蜂、熊蜂授粉组则在果园通过释放蜜蜂、壁蜂、熊蜂对果树进行授粉，授粉后用标签纸标记好授粉昆虫种类，并用防虫网袋进行套袋，防止其它种类昆虫干扰试验。试验释放意大利蜜蜂2箱、熊蜂4箱、凹唇壁蜂3000头。意大利蜜蜂、壁蜂和熊蜂处理区间隔均在300m以上，以防止相互影响。每组处理苹果树均在50株以上。

苹果授粉后2d，每个处理组采集20朵花，去除花瓣后放人FAA固定液中进行固定。每朵花取两个花柱进行制片观察，每组处理观察40个花柱并记录花粉管萌发数量。

1.4测定项目及方法

1.4.1花粉管萌发荧光观察试验花柱和子房在FAA固定液中固定5d以上且花柱近无色后开始进行制片，压片前用去离子水冲洗掉花柱及子房表面的固定液，再放人1mol/L NaOH溶液中，继而在恒温箱60℃条件下软化80min，经蒸馏水冲洗3次后再用水溶性苯胺蓝染色5min以上，然后压片。使用徕卡DM400荧光显微镜在紫外光滤波片下观察记录花粉管萌发数并拍照。

1.4.2坐果率统计苹果授粉15d后，将苹果果把发绿且弯曲视为坐果，此时开始统计100个花序的花朵数、中心花坐果数、边花坐果数，计算中心花坐果率、边花坐果率及花序坐果率。每组处理25个花序，重复4次。坐果率（%）=坐果数／总花朵数×100。

1.5数据统计与分析

用SPSS19.0软件对试验数据进行方差分析，用Microsoft Excel作图。

2结果与分析

2.1不同授粉方式对苹果花柱头上花粉管萌发的影响

图1显示，不同授粉方式下苹果花柱头上的花粉管萌发数量存在显著差异。自花授粉与风媒传粉授粉效果很差，自花授粉柱头上花粉管萌发数量仅为2.58个／柱头，荧光显微镜下几乎观察不到发出蓝色荧光的花粉管（图2）；风媒传粉柱头上花粉管萌发数量为3.33个／柱头，柱头上有极少量花粉管。人工喷花授粉、熊蜂授粉、壁蜂授粉效果较好，柱头上花粉管萌发数量分别为95.18、93.63、87.88个／柱头。这三种授粉方式的花粉管在花柱内生长并产生大量胼胝质，荧光显微镜下发出大量蓝色荧光，且三种授粉方式之间的花粉管萌发数量无显著差异。蜜蜂授粉下花粉管萌发效果较为一般，花粉管萌发数为45.60个／柱头，显著少于壁蜂、熊蜂授粉。

2.2不同授粉方式对苹果坐果率的影响

由图3、图4、图5可以看出，授粉方式对苹果中心花坐果率、边花坐果率和花序坐果率有显著影响差异。不同授粉方式下苹果边花坐果率从高到低的排序为：蜜蜂授粉gt;壁蜂授粉gt;人工喷花授粉gt;熊蜂授粉gt;人工点花授粉gt;风媒传粉gt;自花授粉，分别为69.21%、68.01%、61.19%、20.34%、13.37%、4.26%和2.10%。

自花授粉及风媒传粉中心花坐果率与边花坐果率均极低，自花授粉中心花坐果率为零，风媒传粉中心花坐果率为6.0%，表明苹果坐果不能仅仅依靠自花授粉和风媒传粉，还需要人工辅助授粉或虫媒授粉。蜜蜂授粉、壁蜂授粉与人工喷花授粉的中心花坐果率、花序坐果率差异不显著，但人工喷花授粉的边花坐果率显著低于蜜蜂授粉、壁蜂授粉。这表明当蜜蜂与壁蜂的数量足够时蜜蜂授粉、壁蜂授粉可以达到与人工喷花相同的授粉效果，这三种授粉方式均能显著提高苹果坐果率。人工点花授粉与熊蜂授粉中心花坐果率高，达到99.00%，但边花坐果率均较低，表明两者可以提高中心花坐果而减少边花坐果。

3讨论与结论

苹果为异花授粉植物，自花授粉花柱上花粉管萌发数量和坐果率极低，需要进行人工授粉或昆虫授粉。自然风媒情况下苹果中心花坐果率和边花坐果率均低，即单靠自然风媒不能达到满意的授粉效果。

本研究中，人工喷花授粉、熊蜂授粉、壁蜂授粉处理效果好，柱头上花粉管萌发数量最多。熊蜂个大多毛，可以携带大量的异花花粉，采集花粉时身体落在花朵的正上方，身体震动可以抖落大量的异花花粉粒落到柱头上。壁蜂腹部下长有腹毛刷用于刷取花粉，成团的花粉附着在腹毛刷上，采集花粉时亦是落在花的正上方，携带的大量异花花粉粒直接触到苹果花柱头上。与熊蜂和壁蜂比，蜜蜂体毛较稀少，附着的花粉亦较少，另外采集花粉的蜜蜂占外出蜜蜂数量的10%左右，采集花粉时蜜蜂身体落在花朵一侧，所以其携带的异花花粉粒落在柱头上的数量亦明显少人工喷花授粉、熊蜂授粉和壁蜂授粉，但蜜蜂种群数量大，可部分弥补这一劣势。

壁蜂、蜜蜂与人工喷花授粉效果基本一致，其花序坐果率、中心花坐果率和边花坐果率均高，因此壁蜂、蜜蜂授粉可以替代人工喷花授粉。但坐果率高了之后疏果难的问题也随之而来，疏花疏果需要消耗大量人力，生产成本提高。释放熊蜂与人工点花授粉均可大幅度提高苹果中心花坐果率，明显抑制边花坐果，可节省人工蔬果工作。

一般苹果同一花序上的中心花质量要好于边花，开花亦早于边花，所以人工点花授粉一般只点中心花。中心花授粉坐果下，分泌的大量植物激素可从周围调集更多的养分物质，而同一花序的边花授粉和发育受到明显抑制，坐果率大幅度降低。田间观测发现，在三种授粉昆虫中熊蜂耐低温能力最强，出巢时间也最早，访花速度最快，再加上采粉时身体快速震动，可使身上携带的异花花粉粒更多地散落到柱头上，因此，与壁蜂和蜜蜂相比，熊蜂拥有更多的优势和更大的概率为最早开放的苹果中心花授粉，具有人工点花抑制边花授粉发育的特性。

综上，熊蜂可替代人工点花为“红富士”苹果授粉，可减少人工蔬果工作；壁蜂、蜜蜂与人工喷花授粉效果基本一致，花序坐果率、边花坐果率均高，需要人工蔬果。这一结果可为果农有效使用授粉昆虫提供技术支撑。