全 文 ：苜蓿切叶蜂授粉扩散行为及苜蓿种子增产效应的研究*
张青文* * 张巍巍 蔡青年 陈合明 (中国农业大学昆虫学系, 北京 100094)
=摘要> 对苜蓿切叶蜂( Megachile rotundata )为苜蓿授粉的田间群体扩散行为和苜蓿种子增产效应研究表明,
以授粉后苜蓿种子增产效应为指标, 发现苜蓿切叶蜂以蜂箱为中心向四周扩散, 随着距离增大, 蜂的扩散及授
粉效应逐渐降低. 但不同方向其扩散及授粉效应不同, 以苜蓿种子产量 Y\ 50g#m- 2为高效区 , 50g#m- 2> Y 30g#m- 2为中效区, 30g#m- 2> Y\ 15g#m- 2为低效区. 在高效区和中效区内,东北方向扩散距离最远,分别为 50
和 60m, 其次是东和北;在低效区, 向北扩散距离最远, 可达 100m, 其次是东北和西北;西、南、西南和东南扩散
距离较短.据此做出了高效区、中效区和低效区的苜蓿切叶蜂授粉扩散行为图, 由此可直观地看到 3 个区的范
围.
关键词 苜蓿切叶蜂 授粉 扩散行为
Disper sal behavior of alf alfa leafcutter bees of pollination and its effect of incr easing a lfalfa seed production. Zhang
Qingwen, Zhang Weiwei, Cai Qingnian and Chen Heming ( Depar tment of Entomology, China Agr icultur al Univer2
sity, Beijing 100094) . 2Chin . J . Appl . Ecol . , 1999, 10(5) : 606~ 608.
Field investigation show that the alfalfa leafcutter bees dispersed around their beehives. The dispersal and pollination
effect decreased with the distance, and differed with direct ion. High, middle and low effective areas were defined with
seed yields of \ 50, 50~ 30, 30~ 15g#m- 2, respect ively. In high and middle effective areas, the dispersal distances
in nor theast direction were the longest, with 50 and 60 m respectively, and next by east and north direct ions. In low
effective ar ea, the dispersal distances in nort h direction was the longest, with 100m, next by northeast, nor thwest,
west, south, southwest and sout heast directions. Based on the above results, a map with high, middle and low effec2
tive areas of alfalfa leafcutter bees pollination were drawn, from which, the ranges of these three ar eas could be directly
seen.
Key words Alfalfa leafcutter bee, Pollination, Dispersal behavior.
* 国家攀登计划资助项目( 95- 31- 01- 03) .
* * 通讯联系人.
1997- 10- 14收稿, 1998- 01- 14接受.
1 引 言
苜蓿( Medicago sa tiva )也称为紫花苜蓿或普通苜
蓿,由于其蛋白质、氨基酸、维生素及各种营养成分丰
富而被称为牧草之王. 目前苜蓿推广中遇到的一个突
出问题就是缺乏足够数量的种子. 我国北方 2年生苜
蓿种子产量为 150~ 180kg#hm- 2;在南方 2~ 3茬留
种,仅产种 108~ 178. 5kg#hm- 2. 而美国、加拿大等畜
牧业发达的国家, 苜蓿种子收获量可高达 994. 5~
1395kg#hm- 2[4] .其高产的重要经验之一是利用苜蓿
切叶蜂为苜蓿授粉. 经此蜂授粉后,苜蓿种子不但产量
大幅度提高,而且发芽率高,生命力强[ 1] .
苜蓿切叶蜂(Megachile r otundata )是苜蓿高效授
粉蜂种之一.该蜂源产于欧洲东南部,由于其个体小于
蜜蜂,而且可以切开苜蓿等豆科植物紧扣的冠状花而
为其授粉.本世纪 30年代传入美国, 60年代初引入加
拿大.经过不断的繁殖和训化,成为美国北部 3/ 4的地
区和加拿大西南部苜蓿的主要授粉蜂种[5] .于 1988年
将该蜂从加拿大 Alberta 省引入我国, 1989 年夏末在
网室内进行了小规模试放,初步证明它能较好地适应
我国北方气候. 1990 年开始进行田间释放试验, 获得
成功[ 2, 3, 11] .为了完善田间释放技术, 合理设置田间放
蜂箱,同时进行了苜蓿切叶蜂授粉扩散行为及苜蓿种
子增产效应的研究, 为苜蓿切叶蜂在我国的合理利用
提供科学依据.
2 材料与方法
2. 1 蜂箱的选用与田间设置
试验中选用目前国际上比较流行的凹槽板合式蜂箱.使用
的凹槽板规格为:巢孔直径 0. 7cm, 孔深 14. 5cm,由松木制成.
使用时蜂箱放在防护架内, 防护架置于放蜂田的中央, 面朝正
东.为了增强对蜂的吸引力, 便于雌蜂识别和定位, 蜂箱表面涂
成黑色, 再用蓝漆绘上各种箱号, 防护架表面用黑白两色漆成
10cm宽黑白相间的纵向条纹[ 7, 8] .
2. 2 田间试验设计
于 1990 和 1991 年在吉林白城草原试验站, 选择一块约
4hm2的 3 年生苜蓿田, 品种为/公农 1 号0 ,行距为 80~ 100cm.
将蜂箱设置在苜蓿田中央, 面朝正东, 于 7 月初苜蓿初花期开
始放蜂.放蜂总量为 3000 头.按照 Hobbs(1975)的标准,每英亩
应 用 生 态 学 报 1999 年 10 月 第 10 卷 第 5 期
CH INESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY, Oct. 1999, 10( 5)B606~ 608
放 20000头蜂, 相当于 49500 头#hm- 2左右[ 9] .
以蜂箱为中心,分东、南、西、北、东南、东北、西南、西北等
共8 个方向, 每个方向于 10 月分别在 10、20、30、40、50、70、
100、150 和 250m处进行单行收割测产. 根据产量高低来确定
苜蓿切叶蜂在不同方向的授粉扩散行为.
2. 3 蜂的羽化及其与花期的谐调
吉林白城地区苜蓿初花期在 7 月初, 于 6 月中旬将 3000
头滞育的切叶蜂老熟幼虫从 5 e 的冰箱取出,放入羽化盘内, 再
将羽化盘放入温度为 26~ 28 e , 湿度 60% ~ 80%的生长箱内,
约 3 周后蜂开始羽化,此时田间苜蓿的花序上已有 10%的花朵
开放.天气晴朗, 将羽化盘转移到防护架内的蜂箱顶部, 打开羽
化盘开口,使新羽化的蜂可以飞出授粉.
苜蓿的种植管理一切按常规进行.
3 结果与分析
3. 1 种子产量
不同方向, 不同距离取1m行长的苜蓿样本, 进行
考种,测定种子产量,然后折算成单位面积产量,测定
结果如表 1. 从表 1 可以看出, 在 8 个方向上,随着与
放蜂点(蜂箱)的距离延长,种子产量逐渐降低.但是在
不同方向上降低幅度有所不同,东、北、东北 3个方向,
下降比较慢,说明这 3个方向上增产范围大, 蜂扩散的
距离远;在西、南、西南 3个方向上降低比较快,扩散距
离小.
表 1 不同方向、不同距离苜蓿样本的种子产量
Table 1 Alfal fa seed yield in di fferent di rect ions and distances( g#m- 2)
方 向
Direct ion
距离 Distance( m)
10 20 30 40 50 70 100 150 250
东 East 72. 5 77. 5 46. 5 44. 0 35. 0 12. 5 9. 0 9. 0 9. 0
南 South 50. 0 50. 0 24. 5 23. 0 16. 5 11. 5 11. 0 8. 5 9. 0
西 West 44. 0 31. 5 36. 5 26. 0 14. 0 14. 0 9. 0 9. 0 8. 5
北 North 63. 5 68. 5 48. 5 24. 0 31. 3 22. 5 15. 0 14. 0 9. 0
东北 Northeast 75. 0 90. 0 67. 5 65. 0 50. 0 17. 5 9. 0 9. 0 9. 0
东南 Southeast 65. 0 65. 0 25. 0 22. 5 20. 0 15. 0 9. 0 9. 0 9. 0
西北 Northwest 52. 5 37. 5 40. 0 25. 0 12. 5 15. 0 9. 0 9. 0 9. 0
西南 Southwest 30. 0 25. 0 32. 5 26. 5 15. 0 10. 0 9. 0 9. 0 9. 0
3. 2 不同产量等级、不同方向的授粉距离
将苜蓿样本的种子产量划分为 3个等级,即:苜蓿
种子产量 50g#m- 2以上为高效区, 此等级相当于美国、
加拿大的高产水平( > 1000kg#hm - 2) ; 50g#m- 2> Y 30g#m- 2为中效区,此等级相当于美国、加拿大的一般
产量水平( > 600kg# hm- 2 ) ; 30g#m- 2> Y \ 15g#m- 2
为低效区,此等级相当于目前我国苜蓿切叶蜂授粉田
的平均产量水平( > 300kg# hm- 2 ) . 在高效等级上 (图
1a) ,东北方向达到的距离最远( 50m) , 说明切叶蜂在
此方向上高效授粉距离最远;其次是东、南、北、东南 4
个方向;最短的是西、西北、西南 3个方向.在中效等级
上,还是东北方向达到的距离最远( 60m) ;其次是东和
北两个方向;最短的是南和东南两个方向.在低效等级
上,北方达到的距离最远( 100m) ;其次是东北、西北和
东 3个方向,最短的是西、南、东南和西南.由此可知,
苜蓿切叶蜂在北、东北和东 3个方向上达到的距离远
一些,在西北、西南、西和东南 4个方向上达到的授粉
距离近一些.
图 1 不同产量等级 Y的授粉距离
Fig. 1 Yields at different distance site pollinated.
a) Y\ 50g#m- 2; b) 50g#m- 2Y \ 30g#m- 2; c) 30g#m - 2Y\ 15g#m- 2
1.东 East , 2.南 South, 3.西 West, 4.北 North, 5.东北 Northeast , 6.东南
Southeast , 7.西北 Northwest, 8.西南 Southwest .
3. 3 苜蓿切叶蜂授粉扩散行为
将不同方向上相同产量等级的最远点连结起来,
就产生了不同等级的 3 个区域, 即高效区, Y \ 50g#
m- 2;中效区, 50g#m- 2> Y \ 30g#m- 2;低效区, 30g#
m- 2> Y \ 15g#m- 2, 各区之间的边界, 以各区之间相
邻两点的平均产量( g#m- 2)来确定(图 2) . 从图 2可看
出, 高效区为南北向偏东北, 形如钻石 (图 2中的内
环) ;中效区为东西向偏向东北,形如吊钟,钟口朝向东
北(图 2中的中环) ;低效区象一块不规则的石头, 偏向
北(图 2中的外环) .
从气候情况来看, 吉林白城地区苜蓿初花期在 7
月初,整个花期主要集中在 7月份,这时的白城地区处
于太平洋高压中心控制的东北信风带,白天风速大部
6075 期 张青文等:苜蓿切叶蜂授粉扩散行为及苜蓿种子增产效应的研究
图 2 切叶蜂传粉行为图
Fig. 2 Pollinating dispersion behaviour of alfalfa leafcut ing bee.
Ñ . Y \ 50g#m- 2,高效区 High effective area; Ò . 30g# m- 2 [ Y< 50g#
m - 2,中效区 Middle effective area; Ó . 15g# m- 2 [ Y< 30g#m- 2, 低效区
Low effect ive area.
份处于 0. 9~ 1. 1m#s- 1状态;偶尔也出现暴风, 但一般
暴风都伴随着暴雨. 苜蓿切叶蜂每天最活跃时期是在
11B00~ 18B00 之间, 大部分蜂都逆风飞行扩散, 这就
导致了图 2的授粉扩散状况. 在暴风到来时, 蜂伏在蜂
箱内或苜蓿上不飞行. 因为苜蓿切叶蜂不是远距离飞
行者,其飞行扩散范围仅与其收集食物必需的飞行距
离有关[10] .
4 讨 论
苜蓿切叶蜂是苜蓿高效传粉蜂种之一, 但对其在
田间扩散授粉行为研究甚少,国际上仅有一些较为简
单的苜蓿切叶蜂扩散行为报道[6, 9] . 这些研究过于简
单.而对于苜蓿切叶蜂在田间扩散授粉行为的研究,对
于田间蜂箱的合理设置, 完善放蜂技术,提高放蜂效率
和降低放蜂成本是极为重要的.
研究结果表明, 苜蓿切叶蜂在田间授粉扩散行为
的结果是由其主动扩散与风的相互作用造成的.一般
情况下逆风飞行,遇有暴风则停止飞行.我国白城地区
7月是苜蓿开花时期, 苜蓿切叶蜂授粉扩散距离由于
受东北信风的影响,逆向飞行,造成在东、东北和北 3
个方向上扩散距离较远, 而在西、西北、西南和东南 4
个方向上扩散距离较近. 这对田间蜂箱的设置方向有
重要的参考意义.
进一步按授粉后的苜蓿种子产量等级( Y) , 将苜
蓿切叶蜂划分为 3个区域, 即高效区, Y \ 50g#m- 2,
其扩散行为图形如钻石, 朝向东北;中效区, 50g#m- 2
> Y \ 30g#m- 2, 其扩散行为图形如吊钟, 口朝东北;
低效区, 30g#m- 2> Y \ 15g#m- 2, 其扩散行为如一块
不规则石头,偏向北.这一结果首次揭示了苜蓿切叶蜂
在我国北方地区田间授粉扩散行为及其与苜蓿种子增
产效应级别的关系, 对田间蜂箱数量和方向的设置和
整套放蜂技术的完善提供了依据.
参考文献
1 王素芝. 1985.牧草种子基地应提倡养蜂.中国草原与牧草, 2( 2 ) :
8.
2 李少南、张青文、张 昭等. 1991.苜蓿切叶蜂在北京地区为头茬苜
蓿授粉后的回收与种子增产效应.草业科学, 8( 2): 46~ 49.
3 陈合明、李瑞军、张青文等. 1995.苜蓿切叶蜂一年异地两次为苜蓿
授粉的研究,草地学报, 3( 4) : 289~ 296.
4 郭鼎五、黄文惠. 1987.紫苜蓿.见: 中国饲用植物志.北京: 农业出
版社. 257~ 286.
5 Eves, J. D. , Mayer, D. F. , Johanson, C. A. 1982. Parasites, Predators,
and Nest Destoryer of the Alfalfa Leafcut t ing Bee, Megachile rotu nda2
ta ,A Western Regional Extension Publicat ion. No. 32: 15.
6 Fairey, D. F. , Lieverse, A. C. 1985. Quality of Leafcut ting Bee Cells,
Canadex( Bee616) , Publish ed by Agriculture Canada. pp. 2~ 4.
7 Hobbs, G. A. 1973. Alfalfa Leafcut ter Bees for Pollicat ing Alfalfain
Western Canada. Modern Press. pp. 1~ 30.
8 Maki, D. L. , Moffet t , J. O. 1985. Pattern Preferences and Seasonal
Cell Building T rends of Alfalfa Leafcutt ing Bees, Megachi le rotund ata
( F. ) , in Western Oklahoma. The Southwester n E ntomolog ist , 10( 2) :
110~ 115.
9 Richards, K. W. 1983. Relat ionship of Leafcut ter bee cell product ivity
to alfalfa seedyield, Symposium Internat ional Surla Pollinat ion. pp. 449
~ 453.
10 Richares, K. W. 1987. Alfalfa Leafcutter Bee Management in Canada.
Bee Woreld , 68( 4) : 168~ 178.
11 Zhang Qingwen, Richards, K. W. , LuoKe, et al. 1994. Int roduct ion of
alfalfa leafcut ter bees ( Megachi le rotundata F. ) to pollinate alfalfa in
China. The Entomologist , 113( 1) : 63~ 69.
作者简介 张青文, 男, 1956 年 10 月出生, 博士,副教授, 主要
从事植物与昆虫的关系及害虫综合防治方面的教学和研究, 已
发表论文 40 余篇.
608 应 用 生 态 学 报 10卷