熊蜂授粉技術(shù)在現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用前景王琦;李江紅【摘要】隨著我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平的不斷提高,設(shè)施農(nóng)業(yè)的逐漸普及，通過授粉以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)已成為一個重要的研究方向.蜜蜂和熊蜂都是理想的授粉昆蟲，但熊蜂比蜜蜂更適合為大棚溫室蔬果授粉.目前，國外已廣泛通過人工繁育熊蜂為設(shè)施農(nóng)作物傳粉，并且獲得了很好的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益.熊蜂以其獨特形態(tài)特征和生物學(xué)特性成為溫室作物的理想授粉昆蟲,利用熊蜂為設(shè)施農(nóng)作物授粉，不但可以提高產(chǎn)量，改善果實品質(zhì),減少畸形果率，還可以有效避免激素授粉產(chǎn)生的污染，極大提高了經(jīng)濟效益.本文就是從熊蜂的生物學(xué)特性、國內(nèi)外的研究進展、熊蜂授粉的優(yōu)越性以及授粉效果等方面進行綜述,為我國設(shè)施作物熊蜂授粉應(yīng)用及推廣奠定基礎(chǔ).【期刊名稱】《中國蜂業(yè)》【年(卷)，期】2017(068)006【總頁數(shù)】4頁(P39-42)【關(guān)鍵詞】熊蜂;授粉;效率;無公害;設(shè)施農(nóng)業(yè)【作者】王琦;李江紅【作者單位】福建農(nóng)林大學(xué)蜂學(xué)學(xué)院福州350002;福建農(nóng)林大學(xué)蜂學(xué)學(xué)院福州350002【正文語種】中文昆蟲為植物傳粉維護著生態(tài)系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定。特別是在對農(nóng)作物授粉的過程中發(fā)揮著重要的作用，創(chuàng)造著巨大的經(jīng)濟效益。在對全球107種主要農(nóng)作物的調(diào)查研究分析的過程中發(fā)現(xiàn)，超過85%的農(nóng)作物依靠昆蟲為其授粉，而通過授粉實現(xiàn)的經(jīng)濟價值也超過了1500億歐元。中國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，農(nóng)作物種植面積達(dá)1.3億公頃，農(nóng)作物種類達(dá)120種［1］。同時中國授粉昆蟲資源也十分豐富，膜翅目、鱗翅目、雙翅目和鞘翅目昆蟲均可為農(nóng)作物授粉，其中膜翅目的蜂類昆蟲在農(nóng)作物授粉中占據(jù)主導(dǎo)地位。相比蜂產(chǎn)品創(chuàng)造的直接經(jīng)濟價值，授粉間接的經(jīng)濟效益往往被忽略。研究發(fā)現(xiàn)美國每年蜂類昆蟲為農(nóng)作物授粉所創(chuàng)造的價值可達(dá)189.6億美元，是蜂產(chǎn)品直接創(chuàng)造價值的143倍［2］。Robinson等評估美國每年種植作物總產(chǎn)值約為300億美元，而通過蜜蜂授粉就貢獻(xiàn)了93億美元［3］。同樣是在蜜蜂授粉行業(yè)較為發(fā)達(dá)的澳大利亞，在對25種依靠蜜蜂授粉作物的研究評估中也顯示，這一項目每年也為澳大利亞農(nóng)業(yè)帶來6-12億澳元的收益［4］。放眼全球包括授粉在內(nèi)的生態(tài)服務(wù)系統(tǒng)，每年昆蟲為全球作物授粉增產(chǎn)1530億歐元，相當(dāng)于2005年全球人類食用農(nóng)產(chǎn)品價值的10%，授粉服務(wù)價值高達(dá)1170億美元［5,6］。隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，人們物質(zhì)生活水平的提高，反季節(jié)瓜果蔬菜市場的需求量也在不斷增加，我國的設(shè)施農(nóng)業(yè)迅猛發(fā)展，其配套技術(shù)也隨之發(fā)展。通過利用蜜蜂為其授粉的方式不但可以大大提高作物產(chǎn)量，也可以有效的改善品質(zhì)［7,8］,但設(shè)施農(nóng)作物由于溫室或塑料大棚與外界隔離，自然授粉昆蟲無法進入為作物授粉，瓜果蔬菜品質(zhì)及產(chǎn)量很難得到保證。是否能夠成功坐果對于所有作物來說都是至關(guān)重要的，而授粉是坐果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。雖然采用蘸點花粉，噴灑激素和機械振動等進行輔助的人工授粉手段起到了一定效果，但也不盡人意，這種方法存在果實畸形率高，勞動強度大，生產(chǎn)成本高等弊端，并且殘留的藥物也會影響到農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)。因此，為設(shè)施農(nóng)作物授粉已經(jīng)成為困擾當(dāng)前設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個巨大難題［9］。引入蜂類昆蟲為農(nóng)作物授粉，其授粉機理主要是通過蜜蜂采集花粉后，將異花的花粉帶到其他花的器官上，實現(xiàn)受精并產(chǎn)生一系列的生理反應(yīng)。目前使用較多的是中華蜜蜂、意大利蜜蜂和熊蜂，前兩者雖然種群數(shù)量大，但在對如茄子、番茄等長花冠植物的授粉效果上熊蜂要顯著好于二者，并且在為設(shè)施作物的授粉上也更具有優(yōu)勢［10］。熊蜂為設(shè)施果蔬授粉，不僅可以提高產(chǎn)量，更重要的是可以改善果蔬品質(zhì)，降低畸形果蔬比例，提高生產(chǎn)效率，避免采用化學(xué)授粉帶來的激素污染等問題。目前已被廣泛應(yīng)用于保護地、設(shè)施溫棚以及露天栽培作物授粉。本文就通過熊蜂的生物學(xué)特性，授粉優(yōu)越性，授粉效果等幾個方面對熊蜂授粉及其應(yīng)用前景作出簡要闡述。熊蜂為膜翅目、蜜蜂總科、熊蜂族、熊蜂亞科、熊蜂屬昆蟲。全世界約有熊蜂種類250余種，我國的熊蜂資源極其豐富，約有110種［11］。熊蜂主要取食植物的花粉和花蜜，千百萬年來與植物的協(xié)同進化，使得其從外部形態(tài)到內(nèi)部結(jié)構(gòu)及生物學(xué)行為上都完全特化。1.1形態(tài)特征熊蜂個體較為粗壯，多數(shù)為中到大型蜂，體長約為1.5~2.5cm。全身長有黑、黃、橙、白、紅等各色相間絨毛?？谄靼l(fā)達(dá)，除少數(shù)個體外，大多具有較長的中唇舌，吻長約為9~17mm。飛行肌發(fā)達(dá)，飛行速度快。雌性個體后足特化形成便于采集的花粉筐，攜粉量為蜜蜂的4倍。腹部第四、第五節(jié)腹板具有可以分泌蜂蠟的蠟腺［12］。1.2生活習(xí)性與蜜蜂一樣熊蜂也屬于社會性昆蟲，但并不具有龐大的種群和復(fù)雜的通訊能力，屬于較為簡單的社會昆蟲，是多種豆科、茄科植物的理想授粉昆蟲［13］。一個正常的蜂群由一只蜂王、多只雄蜂和工蜂組成，熊蜂的壽命較短，每年只有一只受精的雌性蜂能夠越冬，不需為群體越冬儲備食料，避免了資源的消耗。春季蜂王開始筑巢，采集并培養(yǎng)第一批工蜂，工蜂羽化后承擔(dān)蜂群內(nèi)大部分的工作。而雄蜂僅在繁殖季節(jié)出現(xiàn)，只承擔(dān)著與蜂王交配的任務(wù)。1.3物種分布熊蜂種類眾多，發(fā)布極廣，在全世界除南極洲和大洋洲之外的所有大陸都有發(fā)現(xiàn)，適應(yīng)力極強，但多數(shù)都集中在溫帶和亞寒帶。我國熊蜂物種豐富，新疆、東北、青海、西藏、寧夏、云貴川等地區(qū)都有多種熊蜂棲息［14］，相比之下，南方地區(qū)的種類及數(shù)量相對較少，熱帶除一些山區(qū)之外基本沒有熊蜂發(fā)現(xiàn)。早在上個世紀(jì)的40年代，西方發(fā)達(dá)國家就意識到熊蜂在授粉方面的作用開始進行應(yīng)用研究，八九十年代成功突破了人工繁育技術(shù)并嘗試使用熊蜂為作物授粉［15］。近些年來如美國、荷蘭、以色列、加拿大、土耳其、新西蘭、英國等都相繼成立了大規(guī)模繁育、出售熊蜂的專業(yè)授粉公司，他們向種植者提供一次性蜂群服務(wù)用于溫室、大棚瓜果的授粉，提高了蔬果的品質(zhì)和產(chǎn)量的同時，也創(chuàng)造著巨大的經(jīng)濟效益［16］。我國對于熊蜂授粉的應(yīng)用研究起步較晚，上個世紀(jì)90年代起中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蜜蜂研究所開始對熊蜂的人工繁育及設(shè)施作物的授粉應(yīng)用展開研究，并取得了較好的成效。目前，我國已成功培育出6種本土熊蜂，其中明亮熊蜂(Bombuslucorum)、紅光熊蜂(Bombusignitus)和火紅熊蜂(Bombuspyrosoma)具有重要的授粉價值［17］。另外，從歐洲引進的地熊蜂(Bombusterrestris)也在部分地區(qū)得到使用［18］。這些蜂種在番茄、西瓜、茄子、辣椒、櫻桃、草莓等瓜果上的應(yīng)用研究效果顯著。熊蜂是一種較為簡單的社會性昆蟲，從進化程度上介于蜜蜂與獨居蜂之間，獨特的習(xí)性和生物學(xué)構(gòu)造使其在為植物傳粉方面具有無法替代的作用，成為設(shè)施作物理想的授粉昆蟲。尤其在對一些長花冠植物、聲震授粉植物及具有特殊氣味作物授粉上，效果顯著［19］。熊蜂為作物授粉具有以下優(yōu)勢。首先，熊蜂飛行速度快，每分鐘可訪花20朵左右。體表長滿絨毛，便于粘附花粉，足部特化出便于采集和攜帶花粉的花粉筐，花粉刷等特殊結(jié)構(gòu)，攜帶花粉的數(shù)量多，在授粉的過程中不易損傷花朵結(jié)構(gòu)。另外，熊蜂具有較長的吻，對于某些植物的授粉效果更好。其次，目前已有多個品種的熊蜂實現(xiàn)了人工繁育，可以根據(jù)不同作物的授粉需求完成傳粉作用，解決了反季節(jié)蔬果的授粉難問題。第三，相比于蜜蜂，熊蜂的進化程度較低，在為茄子、番茄、辣椒等有特殊氣味蜜蜂不愿采集的作物上授粉效果好，是公認(rèn)最為理想的授粉昆蟲。第四，熊蜂的趨光性較弱，能更快適應(yīng)封閉的環(huán)境，在大棚或溫室蔬果的種植區(qū)中，很少出現(xiàn)如同蜜蜂沖撞棚膜或玻璃的情況，很大程度上減少了死亡率，提高了授粉效率。第五，抗寒性強，相比蜜蜂，8°C熊蜂就能出巢活動，10°C便可進行采集，延長了授粉時間，對于冬季設(shè)施作物種植的意義非凡［20］。第六，由于信息交流系統(tǒng)不發(fā)達(dá)，即使大棚外也有蜜粉源植物開花泌蜜，其也能很好的完成棚內(nèi)植物的授粉任務(wù)。第七，溫室大棚內(nèi)的濕度普遍較高，對于這一條件，熊蜂有較強的耐濕性。第八，聲震大，是大多聲震植物的理想授粉者，對于其他植物的授粉效果也更好。第九，熊蜂更喜采集花粉，對于花粉的需求也更大，適時授粉使得對于花粉的利用率高。另外，采用熊蜂授粉省時省力，生產(chǎn)的果實整齊度高，品質(zhì)好，增產(chǎn)效果顯著，并且有效的避免了人工授粉所造成的激素殘留，有益于消費者的健康。熊蜂具有獨特的外部形態(tài)和生物學(xué)特性，經(jīng)過熊蜂授粉提高了受精率、坐果率、結(jié)實率，降低了畸形果數(shù)量，單果重量增加，果實產(chǎn)量和品質(zhì)均有提高，在很多溫室作物上已被證明比蜜蜂具有更好的授粉效果［21］。4.1熊蜂為桃授粉效果通過比對意大利蜜蜂(ApismelliferaL.)與小峰熊蜂(Bombushypocrita)為桃授粉的結(jié)果上來看。由小峰熊蜂授粉的桃樹坐果率高于意大利蜜蜂授粉果樹，果實成熟速度也顯著快于前者，并且隨著蜂箱距離的增大，意大利蜜蜂授粉區(qū)域的果樹坐果率明顯降低，而熊蜂授粉區(qū)域不同授粉距離的果樹坐果率差別不大。經(jīng)過小峰熊蜂授粉的果實單果重量大，畸形果率低(P),在營養(yǎng)價值方面兩者的差異不大，但均要好于經(jīng)人工授粉的果實［22］。4.2熊蜂為番茄授粉效果向番茄種植設(shè)施大棚中引入授粉熊蜂，結(jié)果顯示經(jīng)過熊蜂授粉的番茄比傳統(tǒng)的激素授粉坐果率及單位面積產(chǎn)量分別上升了14%和18%，畸形果實的比例下降了16%,而平均單果結(jié)種數(shù)量增加了一倍多［23］。使用熊蜂授粉比蜜蜂授粉更有效。另外，在溫室種植條件下，使用熊蜂授粉的櫻桃番茄果實坐果率高達(dá)92%，產(chǎn)量分別比使用激素蘸點授粉，機械振動授粉和自然授粉的對照組高出24%，33%和42%。同時使用熊蜂授粉的果實具有更高含量的維生素C和可溶性糖［24］。因此，由熊蜂授粉的櫻桃番茄產(chǎn)量高，商品品質(zhì)好。4.3熊蜂為西瓜授粉效果同時使用蜜蜂和熊蜂為塑料大棚中栽培的西瓜授粉，結(jié)果顯示，由熊蜂授粉的西瓜果實在單重和產(chǎn)量上均高于蜜蜂授粉組，而且果形更加美觀。從營養(yǎng)成分上分析，熊蜂授粉的果實在維生素C含量，糖含量及糖酸比上分別比經(jīng)蜜蜂授粉的西瓜升高了0.14%，2.22%和2.23%［25］。使用熊蜂為大棚西瓜授粉比蜜蜂具有更好的效果。4.4熊蜂為草莓授粉效果對比意大利蜜蜂，小峰熊蜂和原產(chǎn)歐洲的地熊蜂為溫室內(nèi)草莓授粉效果顯示，意大利蜜蜂在出巢溫度、最低工作溫度、日均工作時長、訪花時間上均要長于兩種熊蜂，但果實營養(yǎng)品質(zhì)的差異卻不顯著，相反熊蜂授粉的草莓單果質(zhì)量大，產(chǎn)量高，果實畸形率大大降低［26］，在授粉過程中出現(xiàn)撞棚次數(shù)少，且管理簡單投入少［27］，這一特點在意大利蜜蜂與明亮熊蜂授粉設(shè)施栽培草莓的對比試驗中也可以發(fā)現(xiàn)，而且明亮熊蜂對采集的選擇性強于意大利蜜蜂，訪早期花的比率為75%，高于后者兩倍多［17］。因此，對日光溫室草莓的生產(chǎn)中，熊蜂在授粉效率及效果上均要優(yōu)于意大利蜜蜂，可以創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益。綜上所述，相比傳統(tǒng)的人工輔助授粉和蜜蜂授粉的方式，采用熊蜂授粉更具優(yōu)勢，尤其在設(shè)施大棚作物上的效果顯著。利用熊蜂為現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)作物授粉已成為高效益、無污染的重要配套技術(shù)之一，被農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家廣泛應(yīng)用，對生產(chǎn)綠色、有機、安全的優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品具有重要意義。目前，我國已在多個品種熊蜂的人工繁育技術(shù)上取得了重要突破，但在技術(shù)推廣上還存在諸多局限，一方面作物種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對較高，另一方面，消費者對于綠色農(nóng)產(chǎn)品的消費意識淡薄是造成推廣難的主要原因。我國國土廣闊，棚室設(shè)施作物種植區(qū)不斷擴大，人們生活水平不斷提高，對于安全無污染的優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品需求也將越來越大，蜂授粉市場前景光明。隨著熊蜂飼養(yǎng)繁育技術(shù)的進一步成熟，熊蜂為現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)作物授粉必將得到廣泛運用?！鞠嚓P(guān)文獻(xiàn)】安建東.中國水果和蔬菜昆蟲授粉的經(jīng)濟價值評估[J].昆蟲學(xué)報,2011,54(4):443-450.LevinMD.ValueofbeepollinationtoUnitedStatesagriculture[J].AmericanBeeJournal,1984,124:184-186.RobinsonWS,NowogrodzkiR,MorseRA.ThevalueofhoneybeesaspollinatorsoftheUnitedStatescrops[J].AmericanBeeJournal,1989,129:477-487.GillRA.AnEconomicEvaluationofalternativemanagementpracticesandenterprisestructuresintheAustralianbeekeepingindustry[J].Armidale:UniversityofNewEngland,1989.CostanzaR,D'ArgeR,DeGrootR.Thevalueoftheworld'secosystemservicesandnaturalcapital[J].Nature,1997,387:253-260.GallaiN,SallesJM,SetteleJ.Economicvaluationofthevulnerabilityofworldagricultureconfrontedwithpollinatordecline[J].EcologicalEconomics,2009,68:810-821.李江紅.影響蜜蜂為農(nóng)作物授粉效能的因素分析[J].農(nóng)學(xué)學(xué)報,2015,5(9):104-109.黃家興.設(shè)施作物熊蜂授粉關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用前景[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2010,(12):298-299.羅文華，程尚，戴榮國.熊蜂授粉對大棚蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].長江蔬菜,2012,(14):45-48.安建東，吳杰，彭文君.設(shè)施農(nóng)業(yè)熊蜂授粉的效果及其機理探討[J].北方園藝,2006,(4):82-83.陳強,徐希蓮，王鳳賀.熊分為植物授粉的行為適應(yīng)性研究[J].北方園藝,2010,(3):233-234.謝鶴.熊蜂及其在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)授粉實踐中的應(yīng)用研究[J].中國蜂業(yè),2012(63):29-30.[13]黃家興，安建東，吳杰.熊蜂為溫室茄屬作物授粉的優(yōu)越性[J].中國農(nóng)學(xué)通報,2007,3(23):5-9.潘菲洛夫.中國熊蜂的分布.李麗英譯[J].地理學(xué)報,1957,(3):221-228.Anonymous.Bumble-beesaspollinators[J].Africanfarmingandfoodprocessing,2003,(39):19.[16]HedhlyA,HormazaJI,HerreroM.Theeffectoftemperatureonpollengermination,pollentubegrowth,andstigmaticreceptivityinpeach[J].PlantBiol,2005,7(5):476?483.[17悸繼蓮，彭文君，吳杰.明亮熊蜂和意大利蜜蜂為溫室草莓的授粉行為比較觀察[J].昆蟲學(xué)報,2006,49(2):342-348.彭文君，黃家興，吳杰.華北地區(qū)六種熊蜂的地理分布及生態(tài)習(xí)性[J].昆蟲知識，2009，49(1):115-120.安建東