授粉作用 授粉媒介增强对果实产量和品质的影响

时间:2023-11-14 22:08:45/人气:389 ℃

文|名城雨编辑|名城雨

巴西是世界上最大的黄色百香果生产国,这种具有经济利益的物种由于其自身不相容性,依赖于传粉媒介来形成果实。百香果的主要传粉者是木蜂属的大型独居蜜蜂,俗称木蜂,是潜在的管理候选者。百香果作物的传粉媒介密度低,因此产量下降。

为了改进额叶楠和灰叶楠的管理技术,本研究的总体目的是评估授粉媒介增强对百香果作物区授粉服务的影响。我们的结果表明,授粉媒介增强是减少百香果作物授粉缺陷的有效方法,因为它促进了更大、更甜的果实的生产。在我们的研究中获得的数据对于巩固百香果作物中木蜂的管理技术至关重要。

人类粮食生产依赖于各种投入,包括土壤质量,水的可用性和害虫管理。其中,蜜蜂授粉是占世界农作物产量75%的主要自然投入,包括作为微量营养素来源的重要物种。

授粉媒介提供的生态系统服务的经济价值每年超过150亿欧元。此外,与农业生产相关的其他因素,如果实质量和种子中的油量,为产品增加了更大的价值,从而提高了其市场价格,也与传粉媒介的丰富性和丰度有关。即使对于自我相容的作物,如向日葵(向日葵)和咖啡,自然授粉也与产量的增加有关。

授粉媒介的减少与梅利弗拉和本地野生授粉媒介种群的减少有关,这导致了农业生产的产量差距,即实际产出和潜在产量之间的差异。这种减少源于外源性反复性因素,如土地使用集约化、滥用杀虫剂、气候变化以及病毒和寄生虫的发病率。

在这种情况下,生态系统服务的增加,例如通过授粉媒介管理增加自然授粉,是一种可持续的替代方案,可以最大限度地减少这种下降并有助于维持和增加农业生产。

通过管理作物地区的授粉媒介来强化生态,特别是梅利弗拉,由于其易于移动、人口稠密的菌落以及呈现通才的食物偏好,它成为全球管理最多的授粉媒介。然而,对单一授粉媒介进行农作物授粉危及粮食生产的稳定性,因为面临授粉媒介减少的作物更加脆弱。此外,由于其觅食行为或花形态不相容,梅利弗拉可能不是某些作物的有效传粉媒介。

野生蜜蜂在某些作物中与蜜蜂相比,它们的授粉效率更高,因此在作物授粉中起着至关重要的作用。它们也是依赖单一传粉媒介的可行替代方案。对苹果作物的实验证明,Bombus spp.比A. mellifera表现出更大的花粉沉积在柱头上。在蓝莓作物中,Bombus spp.和Andrena spp.比A. mellifera具有更高的访问率和果实产量。因此,制定加强野生授粉媒介的管理程序对于增加农业生产、减少粮食不安全和促进保护这些授粉媒介至关重要。

巴西是世界上最大的黄色百香果生产国。这种水果品种具有很高的经济价值,年产量超过800万吨。由于其自身不相容性,这种作物依赖于传粉媒介来形成果实。

百香果的主要传粉者是木科蜜蜂属的大型独居蜜蜂,其筑巢习性包括预先存在的空洞,因此是管理的潜在候选者。其他花卉访客包括A. mellifera和无刺蜜蜂,它们是中小型蜜蜂,被认为是花粉窃贼,因为它们在花粉和/或花蜜收集过程中不接触花朵生殖结构。

木薯,额叶和木薯灰木,Lepeletier是百香果的有效传粉者,很容易在竹藤制成的陷阱巢中进行管理。 使用这种基质与在百香果作物区引入巢穴相结合,被证明是建立种群、增加传粉媒介密度和降低盗贼密度的有效策略。

百香果作物表现出低密度的传粉媒介,因为这些作物周围的自然植被减少,这意味着食物和筑巢资源的减少。通过使用人工授粉,这些作物的授粉媒介不足已降至最低。然而,这种做法是昂贵的,并且使生产成本提高了12%。

为了改进额叶楠和灰叶楸的管理技术,本研究的总体目的是评估授粉媒介增强对百香果作物区授粉服务的影响。为了解决这个问题,我们根据授粉不足设置了每公顷的传粉媒介巢数量,并评估了授粉媒介增强对百香果产量和质量的影响。

该研究在整个百香果开花季节进行,并在巴西东南部米纳斯吉拉斯州Triângulo Mineiro地区的Araguari和Uberlândia的六个作物区完成,所有作物产区都使用相同品种的黄色百香果和类似的技术农艺援助。气候是热带气候,有两个不同的季节,旱季和雨季。

在每个作物区,我们建造了一个带有1.8米高,1米长的黄色塑料盖的蜂棚。每个蜂舍包含48个由竹藤制成的陷阱巢,一端由节点封闭,内径为1.8至2.2厘米,长度约为25厘米。授粉媒介增强实验既包括提供巢基质,也包括引入额叶枸杞和灰叶楸巢。

这些区域根据自然授粉百分比进行分类,使我们能够确定应将多少授粉媒介巢引入作物区域。该分类基于巴西不同地点的百香果生产数据和米内罗三角地区。根据这些研究结果,百香果的平均自然授粉百分比为13.7±8.9%(巴西= 15.7±10.3%;米内罗三角 = 11.1 ± 6.4 %)。因此,自然授粉百分比超过13%的地区被归类为低授粉不足(LPD)地区,低于13%的地区被归类为高授粉不足(HPD)的地区。

我们在六个选定研究区域中的三个地区引入了四个巢/公顷,被归类为LPD。在其余三个被归类为HPD地区,我们引进了50个巢/公顷。我们将额叶楠和灰叶楠的巢从位于MG乌贝兰迪亚和阿拉瓜里的繁殖区转移,距离百香果作物平均距离为50公里。每个巢只包含一个雌性,没有育雏细胞。我们估计没有育雏细胞的巢穴将表现出大约20%的雌性持久性百分比,并且随着巢穴数量的引入,我们预计至少会增加一小部分授粉。

我们使用访问率评估了百香果作物地区传粉媒介和盗贼的密度,访问率是通过样带普查方法每朵花单位时间的访问次数来衡量的。在每个作物区域引入巢穴,在授粉媒介增强之前和之后连续三天评估访问率。

我们在每个研究区域的作物线沿作物线建立了两个长50 m,宽2.5 m的样带。每个样带在10至1300小时之间每小时步行1600分钟,每个研究区域的采样时间为8 h。我们在晴天和温暖的日子里进行了所有人口普查,结果显示开放的花朵数量和蜜蜂种类的活动最多。

通过每个研究区的自然授粉实验评估百香果形成的百分比,在授粉媒介增强前后连续50天内每天标记7朵花。这些自然授粉实验是在开花高峰期和短时间内(10至2001天)进行的,以避免果实生产的季节性影响。选择的花朵呈现具有总曲率的手写笔,这表明有效授粉期,并分布在作物线的不同植物中。

通过测量以下物理和化学属性来评估果实质量:果实重量(g),果肉重量(g)和种子数。通过可溶性固形物与总可滴定酸度之间的关系来评估化学属性。可溶性固体(SS)表示果汁的糖含量,并使用手动折光仪测量每种水果果肉样品中的果汁,结果以白利糖度表示。

授粉媒介增强降低了所有研究区百香果作物的授粉不足。首先,我们证实传粉媒介密度的增加伴随着盗贼访问率的降低,证实了以前的研究。百香果窃贼包括梅利弗拉蜜蜂和无刺蜂种,由于其对食物资源收集的补充行为,这可能有助于减少可用的花蜜和/或花粉的数量以及传粉媒介的访问率。具有高能量需求的大型授粉媒介的访问率增加意味着对花蜜的竞争,因为这种资源的数量和质量都有所下降,这对百香果作物地区的盗贼密度产生了负面影响。

作物区授粉媒介的增强促进了百香果产量和质量的提高。传粉媒介的较高访问率可能导致更高的花粉沉积,从而转化为更高的作物产量和更高的质量。这种效应证实了由于作物授粉不足,所研究作物的农业产量受到限制。

授粉服务对包括百香果在内的几种作物的生产和质量的多个方面产生了总体影响。对于草莓,蜜蜂授粉对果实重量和保质期有积极影响。其他研究还表明,化学参数,如油菜(芸苔油菜)中的油含量和橙子中的糖浓度通过授粉得到提高。关于百香果的化学属性,我们的结果支持Silveira等人的发现,证实授粉服务可以影响SS / TTA关系,这通常用作评估水果风味的测量。

总的来说,传粉媒介密度的增加促进了更大、更甜的果实的生产,从而直接影响了授粉服务的估值。授粉媒介的增强使产量平均增加了27.4%。考虑到巴西米纳斯吉拉斯州的平均产量(16吨/公顷)和每公斤百香果的价值(1.14美元),这些研究区加强授粉媒介服务所促进的经济价值估计为每公顷5000美元。

我们研究获得的数据强调了考虑作物大小和天然果实结实率的重要性,以计算成功管理这些传粉媒介的巢数。这些数据对于巩固百香果作物中木蜂的管理技术也至关重要。正如其他作者之前所展示的那样,可以使用低成本的陷阱巢在作物地区饲养和增加这些蜜蜂的数量,并增加传粉媒介密度以产生更大,更甜的百香果。我们的研究还显示了蜜蜂授粉对水果质量的影响,以进一步了解这种生态系统服务的真正贡献。

参考文献:

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