设施作物蜂授粉研究进展

1、设施作物蜂授粉研究进展 马卫华 李立新 申晋山 武文卿 高磊 马玲玲 山西省农业科学院园艺研究所 摘 要： 随着设施农业的迅猛发展, 设施作物对蜂类授粉的依赖和需求日渐增加, 蜂授粉技术作为现代农业技术体系中的一项重要举措, 对实现作物高产、优质、高效和增加农户收入具有重要意义。以设施作物授粉现状为切入点, 整合当前国内外设施作物蜂授粉的研究报道, 从蜂授粉在设施果蔬中的应用情况、授粉行为和增产机理以及设施内环境对蜂群影响 3 个方面探讨了设施作物蜂授粉研究的发展现状, 并对今后的发展提出了建议。关键词： 设施作物; 蜂类; 授粉; 作者简介：马卫华 (1977-) , 女, 山西翼城人, 副研究员, 主要从事蜜蜂授粉及其生物学研究工作。收稿日期：2017-10-15基金：现代农业产业技术体系 (蜜蜂) 建设专项资金 (CARS-44-KXJ23) Research Progress of Bee Pollination on Facilities CropsMA Weihua LI Lixin SHEN Jinshan WU Wenqing GAO Lei MA Lingling I

2、nstitute of Horticulture, Shanxi Academy of Agricultural Sciences; Abstract： With the rapid development of facility agriculture, the dependent and demand of bee pollination has been increased on facilities crops. As an important measure of modern agricultural technology system, bee pollination technology is of great significance which makes to achieve high yield, high quality, high efficiency and increasing the income of farmers. In this paper, based on the present situation of facilities crop p

3、ollination, and integrated the current research of bees pollination on facilities crop at home and abroad, the development status of bees pollination on facilities crop research was discussed from three aspects, including pollination application in the facilities of fruits and vegetables, pollination behavior and increase production mechanism and the effect of bee colony in facilities environment, and put forward suggestions for future development.Keyword： facility crop; bee; pollination; Receiv

4、ed： 2017-10-15设施农业是在环境相对可控条件下, 采用工程技术手段, 进行动植物高效生产的一种现代农业方式。设施农业可以完全或部分地摆脱自然条件的束缚, 充分挖掘作物遗传潜力, 大幅度地提高产量, 另一方面设施农业可以使农产品生产打破传统农业的季节性, 实现农产品的反季节上市, 进一步满足多元化、多层次消费的需求, 从而提高资源利用率、劳动生产率, 具有高产、优质、高效、速生等优点, 对于提高农业竞争能力、促进农业产业结构调整、保障农产品有效供给、促进农民增收具有十分重要的意义1-3。20 世纪 70 年代以来, 西方发达国家增加了设施农业的投入和补贴, 设施农业得到了迅速发展, 代表国家有以色列、荷兰、美国和日本, 另外, 西班牙、法国、澳大利亚、英国和韩国等国家的设施农业也都达到了比较高的水平2。20世纪 80 年代初, 我国提出设施农业的概念, 1999 年底我国设施农业栽培面积已达 150 万 hm。随着我国科技水平的提高和国际交流的增多, 设施农业得到了快速发展, 2012 年设施园艺面积达 388 万 hm, 约占世界设施农业总面积的 85%以上3-4。而作物授

5、粉是设施农业发展关键点之一, 关系到设施农业的高产优质, 从而影响设施农业的发展。1 设施作物授粉现状设施农业封闭或半封闭的环境, 阻碍了传粉昆虫的进入, 造成坐果率低、畸形果多等授粉问题, 以致在果蔬种植生产和制种生产中不得不采用人工辅助授粉、喷洒药剂和蘸花等方法来提高坐果率5-6, 授粉工具有毛笔、铅笔头、鸡毛掸子, 授粉枪或者振动器等。此做法不仅增加了授粉费用和化学药剂的污染, 还加大了劳动强度, 更重要的是授粉没有虫媒及时, 致使果蔬品质下降和存在有害物质残留超标等问题, 危害人们的身体健康, 农产品出口量受挫, 是设施农业中普遍存在的“瓶颈”问题之一6-7。而利用蜂授粉技术, 可以及时为作物充分授粉, 从而提高作物产量和商品性, 增加农户收入, 并且避免了化学激素的污染。近年随着绿色和无公害食品市场需求的扩大, 蜂授粉作为一项无污染、低成本、提质增效、可持续发展的重要技术, 应用渐广。2 设施作物蜂授粉的研究进展蜂授粉技术作为设施作物授粉的一项重要措施, 为绿色果蔬的生产提供了技术支撑, 为现代农业的可持续发展提供了技术保障。蜜蜂授粉应用研究方面 (如蜂的繁育、蜂群释放、蜂群

6、管理等) , 欧美国家已建立了一整套措施, 并广泛应用于水果、牧草、花卉等各种作物。近年来, 我国蜂授粉技术得到了长足发展, 研究机构和内容增多, 应用广泛。目前, 浙江、北京、山东、海南、吉林、甘肃、宁夏、重庆、广西等地开展了设施果蔬蜂授粉, 蜂授粉已经在桃、油桃、杏、草莓、冬枣、樱桃、西瓜、甜瓜、南瓜、苦瓜、黄瓜、哈密瓜、番茄、茄子、辣椒等果蔬以及白菜、青花菜、洋葱、辣椒等制种中应用, 授粉蜂种涉及熊蜂、蜜蜂 (西方蜜蜂、中华蜜蜂) 、壁蜂、无刺蜂, 应用最多的蜂种为熊蜂、蜜蜂和壁蜂, 无刺蜂可能受分布区域限制, 应用较少。纵观设施作物蜂授粉的研究, 主要集中在以下 3 个方面。2.1 授粉效果2.1.1 蜜蜂授粉蜜蜂授粉作为农业生产, 特别是温室蔬菜中一项经济有效的生物增产措施。国外蜜蜂授粉起步较早, BANDA 等8进行了大棚番茄蜜蜂授粉的研究, 发现蜜蜂授粉可以提高坐果率、增加果质量和降低畸形果率;KOVACH 等9-10利用蜜蜂和熊蜂授粉不仅可以提高草莓的产量与品质, 还可以进行温室草莓病虫害的生物防治, 减少化学农药的使用, 有深远的生态效益。国内 1958 年的译文保护

7、地农作物的蜜蜂授粉是农业技术的重要措施, 就提出了保护地农作物蜜蜂授粉11, 但并没有引起太多重视, 可能与当时设施栽培较少有关。直到 1987 年葛凤晨等12进行了塑料大棚黄瓜蜜蜂授粉试验, 以后陆续开始进行相关的试验和研究。姜立纲等13-14进行了白菜大棚制种蜜蜂授粉研究, 随后蜜蜂授粉还应用于黄瓜15、青花菜16、大豆17以及棉花18等网室制种, 制种产量提高, 授粉成本降低, 效果显著。蜜蜂授粉应用于制种方面, 只是冰山一角, 主要应用于果蔬授粉方面, 近年发展迅速。苦瓜蜜蜂授粉坐果率低于人工授粉, 能显著提高果实的维生素 C 含量, 显著提高单瓜质量, 但单株产量差异不显著19。蜜蜂为甜瓜授粉试验结果表明, 蜜蜂授粉的甜瓜平均单蔓坐果数和平均畸形果率分别为 3.84 个和 5.75%, 分别较人工授粉的高 1.80%和低 8.36%, 表明蜜蜂可以代替人工完成授粉工作20。采用 CPPU 处理、人工授粉和蜜蜂授粉 3 种授粉方式为西瓜授粉, 蜜蜂授粉的西瓜商品果产量显著高于 CPPU 处理和人工授粉, 分别提高了 14.99%和19.27%;CPPU 处理的西瓜果皮硬度显著高

8、于蜜蜂授粉和人工授粉, 可溶性固形物含量最低, 口感差;蜜蜂授粉的西瓜果实可溶性固形物含量、固酸比和口感等级显著增加21。与自然授粉相比, 意蜂、中蜂和人工授粉均能显著提高温室油桃的坐果率, 明显增加单果质量和单株产量, 显著降低畸形果率, 授粉效果依次为意蜂中蜂人工自然22。2.1.2 熊蜂授粉应用熊蜂授粉是设施农业实现优质、安全、高效生产的重要措施之一。早在 20世纪 40 年代, 欧美国家已开始熊蜂的人工应用研究, 直到 80 年代末才突破熊蜂的人工繁育技术, 并为温室果蔬授粉, 显示出了熊蜂授粉的优越性23-25。90 年代以来, 比利时、荷兰、法国、以色列、加拿大、日本等利用熊蜂为温室番茄26-27、甜椒28等授粉, 在增加产量和改善果实品质上, 取得了理想的效果, 认为熊蜂授粉技术是实现设施农业可持续发展和无公害农产品生产的重要措施24-25,29。我国熊蜂资源丰富, 但对其研究、应用起步晚。国内 1997 年上海市孙桥现代化农场引进荷兰熊蜂为自控温室番茄授粉, 增产 30%以上, 且果形大小均匀一致, 畸形果少, 价格是一般产品的 45 倍。1998 年我国科学家开始立足

9、于本土熊蜂的筛选, 随后利用本土熊蜂为温室番茄、茄子、冬瓜、黄瓜等蔬菜和温室桃、杏等果树授粉, 不仅可以促进坐果、提高产量、降低畸形果的比率, 而且可以改善果实品质, 避免应用化学处理方法而带来的激素污染。与激素相比, 熊蜂为番茄授粉产量提高 8.7%以上, 畸形果率降低 40%以上, 果形周正, 灰霉病发病率明显降低30。罗术东等31研究表明, 意大利蜜蜂 (意蜂) 和小峰熊蜂 (熊蜂) 授粉可使单位面积自花授粉的设施辣椒增产 6.62%和 9.79%, 具有较好的增产效果。应用地熊蜂为重庆地区温室茄子授粉, 畸形果率下降了 70%, 株产量增加了 68.28%, 维生素 C 含量增加了 22.69%, 总糖含量降低了 7.27%32。日光温室桃熊蜂授粉试验表明, 熊蜂授粉单位面积产量比蜜蜂授粉提高 15.3%, 单果质量提高 14.7%, 果实可溶性固形物含量提高 9.9%, 从而提高果实品质和商品性33。2.1.3 壁蜂授粉壁蜂 1 年 1 代, 自然生存, 无需喂养, 繁殖率高, 具有耐低温, 活动范围小, 传粉速度快, 便于放养管理等优点, 是苹果、梨、桃、樱桃、杏和李等果树的优良传粉昆虫, 能够提高果树的坐果率、单果质量和产量, 授粉效果好。随着设施农业的快速发展, 壁蜂也被应用于温室果蔬授粉, 主要品种有紫壁蜂、凹唇壁蜂、角额壁蜂、叉壁蜂。KRISTJANSSON 等34-35利用壁蜂为温室甜椒和黑莓授粉, 与自花授粉相比, 可以增加坐果, 提高质量。国内设施作物壁蜂授粉最早 1996 年应用在青花菜36、白菜制种37中, 随后扩展到温室果蔬授粉和其他制种作物上, 如桃、草莓38、西瓜39、油桃40等和甘蓝41、油菜42、棉花43制种授粉。2.1.4 无刺蜂授粉无刺蜂多数生活在热带和亚热带地区, 在泰国、澳大利亚、马来西亚、巴西、菲律宾等国的部分地区均有分布, 我国仅在海南和云南南部地区有分布。无刺蜂作为一种替代蜜蜂为温室经济作物授粉的有效传粉者44-45, 被应用在草莓44、黄瓜45、番茄46等, 无刺蜂的种类有 Scaptotrigona

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