梁成亮，楊 莎，陳文超，張竹青，周書棟，李雪峰，李 鑫，鄒高峰，銀 曉，劉 峰，戴雄澤

（1湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，長沙 410125；2寧鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，長沙 410600；3湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，長沙 410125）

0 引言

辣椒(Capsicum frutescens)是國內(nèi)重要蔬菜作物之一[1]，據(jù)國家大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系統(tǒng)計，2019—2021年全國辣椒播種面積穩(wěn)定在210萬hm2/年以上，成為中國種植面積最大的蔬菜[2]。辣椒種子年需求量大，按種子用量375 g/hm2計算，年需求辣椒種子達(dá)80萬kg，其中雜交種需求量約72 萬kg。雜交辣椒的經(jīng)濟(jì)效益顯著，播種面積有進(jìn)一步擴(kuò)大的趨勢。但是，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加速，辣椒雜交制種所需要的農(nóng)村勞動力越來越缺乏，勞務(wù)成本越來越高，許多原有的雜交制種基地逐漸萎縮，雜交種子日益增大的需求和制種成本增加的矛盾越來越突出[3]。

昆蟲授粉已成為作物雜交制種節(jié)省人工的重要方式[4-5]。其中，蜜蜂和熊蜂同屬蜜蜂科，是不同種的2種授粉昆蟲（以下統(tǒng)稱蜜蜂）。蜜蜂由于取材方便，蜂群可以自行繁育，飼養(yǎng)簡單，已經(jīng)進(jìn)入了商品化生產(chǎn)模式，是一種易推廣應(yīng)用的授粉昆蟲。蜜蜂授粉能夠幫助植物順利繁育，增加種子的數(shù)量和活力，對于提升作物雜交制種效率有顯著的推動作用。與此同時，蜜蜂授粉還可以使果蔬的產(chǎn)量顯著增加，有效改善果實(shí)的品質(zhì)，提高作物的經(jīng)濟(jì)價值，滿足人們對農(nóng)產(chǎn)品的要求，還可大幅度減少化學(xué)激素的使用，對保障農(nóng)產(chǎn)品的安全有重要作用。

目前，蜜蜂授粉技術(shù)主要應(yīng)用于棉花[4-7]、豆類[8-10]、十字花科類[11-13]、瓜類[14-15]、杏[16]、苜蓿[17]、大蔥[18]等作物雜交制種上，除了羅術(shù)東、鄭宇宇等[19-20]進(jìn)行了壁蜂對三系配套辣椒制種試驗(yàn)，還未見到其他在辣椒制種上的相關(guān)報道。筆者研究中華蜜蜂和熊蜂在三系配套雜交辣椒制種上的應(yīng)用，以期獲得蜂蟲授粉的適宜蜂種、放蜂時間、父母本種植比例、單位面積種子產(chǎn)量、效益等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，建立節(jié)省人工的辣椒雜交制種技術(shù)體系，降低種子生產(chǎn)成本和風(fēng)險，促進(jìn)辣椒產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 蜂種 蜜蜂為采購于山西原平養(yǎng)殖農(nóng)戶的中華蜜蜂，熊蜂采購于鎮(zhèn)江邦卜生物科技有限公司。蜂巢內(nèi)置蜂取食容器。

1.1.2 辣椒 湖南省蔬菜研究所選育的三系雄性不育系LS20A（線椒不育系）、J04-48-1A（小花瓣簇生朝天椒不育系）、9704A（牛角椒不育系）、CJ12-26A（單生朝天椒不育系）4 個不同類型，4 個不育系材料在生產(chǎn)上已經(jīng)成熟應(yīng)用，不育率和不育度均為100%?；謴?fù)系SJ07-21，線椒，恢復(fù)率100%。

1.1.3 設(shè)施大棚 試驗(yàn)于2020 年在湖南省蔬菜研究所山西原平基地進(jìn)行。設(shè)施塑料大棚規(guī)格60 m×10 m，棚內(nèi)用40目紗網(wǎng)全覆蓋，確保蜜蜂不能出入大棚。大棚內(nèi)用紗網(wǎng)隔離出多個小區(qū)，確保小區(qū)與小區(qū)之間蜂群不能接觸。

1.2 方法

1.2.1 辣椒定植5月初定植于塑料大棚中。畦寬50 cm，溝寬70 cm，雙行定植，株距40 cm。

1.2.2 釋放蜂群6月中旬試驗(yàn)基地氣溫穩(wěn)定在25℃以上時，將蜂巢放入棚內(nèi)，箱門朝南。蜂箱周圍懸掛溫濕度計，當(dāng)棚內(nèi)溫度高于40℃時打開大棚裙膜和南北通風(fēng)口降溫。

1.2.3 人工授粉 采集父本當(dāng)日即將開放的花蕾，剝出花藥，在陰涼干燥的環(huán)境下花粉自然散發(fā)，用80 目的花粉篩篩出干凈的花粉，去除花粉中的雜質(zhì)，置于石灰箱中干燥2 h后，授粉前倒入花粉管中備用。當(dāng)日采集的花粉宜當(dāng)日用。在冷藏條件下，花粉可保存3～5 d。授粉時，選當(dāng)日開放的花，用授粉管的出粉口對準(zhǔn)母本柱頭，輕輕點(diǎn)觸，確保柱頭與花粉充分接觸。

1.2.4 不同蜂種對制種產(chǎn)量的影響 于山西原平試驗(yàn)基地選取設(shè)施大棚4200 m2，采用紗網(wǎng)種植方式，將大棚分為12 個小區(qū)，每個小區(qū)面積350 m2，小區(qū)之間全部用紗網(wǎng)進(jìn)行隔離。以LS20A×SJ07-21組合（商品名‘博辣5號’）為試驗(yàn)材料，采用中華蜜蜂和熊蜂2個蜂種進(jìn)行授粉，蜂群數(shù)量為1 脾/小區(qū)，每個處理設(shè)3 次重復(fù)。父母本種植比例為1:1。

1.2.5 不同父母本種植比例對蜂授粉制種產(chǎn)量的影響以LS20A×SJ07-21 組合為試驗(yàn)材料，采用中華蜜蜂進(jìn)行授粉，父母本定植比例分別為1:1（處理A）、1:2（處理B）、1:3（處理C），小區(qū)面積為200 m2。

1.2.6 不同整枝方式對蜂授粉制種產(chǎn)量的影響 以LS20A×SJ07-21組合為試驗(yàn)材料，采用中華蜜蜂進(jìn)行授粉，父母本種植比例1:2。在母本始花期之前，隨機(jī)選取一行母本植株抹除門椒以下全部側(cè)枝，另一行母本不抹除側(cè)枝，每個處理小區(qū)面積為667 m2，每個處理設(shè)3次重復(fù)。

1.2.7 不同母本類型對蜂授粉制種產(chǎn)量的影響 以LS20A（線椒不育系）、J04-48-1A（小花瓣簇生朝天椒不育系）、9704A（牛角椒不育系）、CJ12-26A（單生朝天椒不育系）4 個類型的辣椒不育系為母本，父本SJ07-21，定植在一個大棚中，采用中華蜜蜂進(jìn)行授粉，父母本定植比例1:2，一行父本，兩側(cè)為母本，每個母本定植2行，每行種植200株，父本每行種植200株，共4行。

1.2.8 父母本定植方式對蜂授粉制種的影響 以LS20A×SJ07-21 組合為試驗(yàn)材料，設(shè)計父母本按行分區(qū)定植和父母本混合隨機(jī)定植2 種方式，采用中華蜜蜂進(jìn)行授粉，父母本定植比例均為1:2，隨機(jī)定植前，將父本和母本種子按1:2的數(shù)量均勻混合后播種。

1.2.9 蜂授粉與人工授粉成本對比研究 以LS20A×SJ07-21組合為試驗(yàn)材料，蜂授粉父母本種植比例1:2、人工授粉種植比例1:3。人工授粉的成本主要為授粉勞務(wù)、農(nóng)資化肥、整地與大棚折舊、采果與脫粒，蜂授粉的成本主要為蜜蜂采購、農(nóng)資化肥、整地與大棚折舊、采果與脫粒。

1.3 調(diào)查內(nèi)容

授粉30 d后，調(diào)查坐果率、單果種子數(shù)；果實(shí)紅熟后脫粒，將種子曬干，調(diào)查千粒重和單位面積產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同蜂種對制種產(chǎn)量的影響

研究發(fā)現(xiàn)，中華蜜蜂相對于熊蜂，具有數(shù)量多的優(yōu)勢，早上出箱授粉時間較早，而單個熊蜂比蜜蜂工作能力強(qiáng)，效率高，幾乎不受天氣影響。由表1 可看出，在父母本種植比例1:1 的條件下，中華蜜蜂授粉的單株坐果數(shù)和單果種子數(shù)量均優(yōu)于熊蜂授粉。

表1 蜂種對制種產(chǎn)量的影響

2.2 不同父母本種植比例對蜂授粉制種產(chǎn)量的影響

表2 結(jié)果表明，處理A 平均單株果數(shù)和單果種子數(shù)均為最高，小區(qū)母本植株數(shù)500，小區(qū)產(chǎn)量6.31 kg，單位面積產(chǎn)量300.60 kg/hm2；處理B單株果數(shù)、單果種子數(shù)次之，小區(qū)母本植株數(shù)670，小區(qū)產(chǎn)量11.09 kg，單位面積產(chǎn)量554.85 kg/hm2；處理C 小區(qū)母本植株數(shù)750，而小區(qū)產(chǎn)量僅4.38 kg，單位面積產(chǎn)量219.15 kg/hm2，單株坐果數(shù)、單果種子數(shù)和千粒重顯著低于A、B 處理，授粉效果差，坐果差，植株旺長。由此可看出，父母本定植比例1:2 時，產(chǎn)量最高，授粉效果好，植株不旺長。

表2 定植比例對蜂授粉制種產(chǎn)量的影響

2.3 不同整枝方式對蜂授粉制種產(chǎn)量的影響

由表3 可得出，抹除側(cè)枝對制種產(chǎn)量有明顯的促進(jìn)作用。整枝后的植株不旺長，病蟲少，平均單株果數(shù)60.4個，顯著高于對照，單果種子數(shù)多，千粒重高，平均制種產(chǎn)量有顯著差異，整枝后提高30%。

表3 整枝方式對蜂授粉制種產(chǎn)量的影響

2.4 不同母本類型對蜂授粉制種產(chǎn)量的影響

由表4 可知，蜜蜂對不同類型的辣椒授粉存在很大差異。其中，CJ12-26A 平均單株果數(shù)、單果種子數(shù)以及制種產(chǎn)量均最高，其次為J04-48-1A，說明朝天椒類型辣椒不育系作母本最適合采用蜜蜂授粉。線椒LS20A 的單株果數(shù)顯著高于牛角椒9704A，千粒重顯著低于牛角椒9704A，而蜂授粉的線椒和牛角椒制種產(chǎn)量差異不明顯。

表4 母本類型對蜂授粉制種產(chǎn)量的影響

2.5 父母本定植方式對蜂授粉制種產(chǎn)量的影響

由表5 可知，父母本按行定植和隨機(jī)定植在單株果數(shù)、單果種子數(shù)和千粒重上差異顯著，而產(chǎn)量上沒有顯著差異。但是，隨機(jī)定植在采果時具有很明顯的劣勢，父本拔除非常困難，如果父母本之間區(qū)分不明顯，父本極易混入母本中，造成極大的質(zhì)量風(fēng)險。

表5 父母本定植方式對蜂授粉制種產(chǎn)量的影響

2.6 蜜蜂授粉與人工授粉的效益比較

‘博辣5 號’雜交辣椒制種，采用蜜蜂授粉、按1:2種植比例種植、抹除側(cè)枝的方式，每公頃種子產(chǎn)量為337.5 kg；人工授粉、按1:3 種植比例種植、抹除側(cè)枝的方式，每公頃種子產(chǎn)量為675 kg。每公頃蜜蜂授粉產(chǎn)量為人工授粉產(chǎn)量的50%；人工授粉投入成本30 萬元，蜜蜂授粉投入成本9.75 萬元，蜜蜂授粉成本是人工授粉的32.5%；按當(dāng)年種子收購價700 元/kg計算，人工授粉每公頃利潤172500 元，利潤率57.5%，蜜蜂授粉每公頃利潤138750 元，利潤率142.3%（表6）。說明蜜蜂授粉相較于人工授粉具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

表6 不同授粉方式的效益比較

3 結(jié)論與討論

近年來，國家對養(yǎng)蜂業(yè)日益重視和支持，蜜蜂產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，蜜蜂授粉工作在生產(chǎn)上得到了推廣應(yīng)用，并取得了明顯的效益[21-22]。目前，常見的蔬菜授粉蜂種為蜜蜂、熊蜂、壁蜂等。在本研究中，蜜蜂對塑料大棚適應(yīng)性較強(qiáng)，蜜蜂進(jìn)棚3～5 d為適應(yīng)期，會有不同程度的撞棚，這段時期要保證棚內(nèi)溫度和濕度不要過高，以溫度25～35℃、濕度60%～75%為宜，一般在1周后撞棚現(xiàn)象會自行解除。

羅術(shù)東等[19]研究發(fā)現(xiàn)，意蜂和熊蜂授粉均可提升設(shè)施辣椒的授粉效果，果實(shí)結(jié)實(shí)率以及果實(shí)籽粒數(shù)均顯著高于人工授粉。鄭宇宇等[20]進(jìn)行了三系配套辣椒制種壁蜂授粉試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)壁蜂授粉后，坐果率、單果種子數(shù)和千粒重均高于人工授粉。黃斌等[16]研究發(fā)現(xiàn)蜜蜂能夠在花粉成熟的最佳時期適時授粉，雌蕊受精完全，且授粉均勻，保證果實(shí)的正常發(fā)育。本研究中不管是采用蜜蜂還是熊蜂授粉，果實(shí)的籽粒數(shù)和單果數(shù)均得到了提高，與上述學(xué)者的研究結(jié)論一致。此外，本研究中蜜蜂授粉對辣椒制種的提升效果要優(yōu)于熊蜂授粉，考慮是蜜蜂群體數(shù)量多且授粉時間較早的原因。

父母本定植方式對辣椒制種沒有影響，但考慮到采果效率，建議按行定植；同時試驗(yàn)結(jié)果表明，蜜蜂授粉在父母本定植比例1:2 產(chǎn)量最高；此外，抹除側(cè)枝（僅對單生辣椒）也可提高辣椒產(chǎn)量，進(jìn)而提升制種效果；蜜蜂對不同類型的辣椒花朵具有一定的選擇性，朝天椒及大部分線椒、牛角椒不育系作母本適宜于蜜蜂授粉。

本試驗(yàn)中，蜜蜂授粉毛利率超過了100%，人工授粉毛利率57.5%。蜜蜂授粉對比人工授粉節(jié)省了60%以上，這與鄭宇宇等[20]在三系配套辣椒制種中發(fā)現(xiàn)采用壁蜂授粉節(jié)省成本86.7%的結(jié)論相符。

因此，將蜜蜂授粉應(yīng)用于三系配套雜交辣椒制種工作上，可以節(jié)省大量人工投入，顯著降低辣椒制種工作中的人工依賴，提升果實(shí)品質(zhì)，確保種子籽粒量和種子活力，穩(wěn)定種子產(chǎn)量，對于推動辣椒制種工作發(fā)展有積極作用。

試驗(yàn)仍有不足及暫時無法解決的諸多問題。如父本材料的選取。本研究中曾同時采用了單生線椒、單生朝天椒、簇生朝天椒3種父本，發(fā)現(xiàn)朝天椒父本普遍存在花粉量少、花朵少，尤其是簇生朝天椒花期太短、父母本花期不遇等問題嚴(yán)重，不利于雜交制種高產(chǎn)應(yīng)用。因此，本試驗(yàn)中線椒組合‘博辣5 號’蜜蜂授粉取得了成功，但朝天椒組合‘博辣天驕1號’、‘博辣天驕2號’試驗(yàn)效果不理想。在作物雜交種子生產(chǎn)的應(yīng)用研究中，如何提高父本花期長度、增加父本開花數(shù)量值得進(jìn)一步研究。農(nóng)藥對昆蟲的影響及對策也是試驗(yàn)成功與否的影響因素。設(shè)施內(nèi)辣椒植株上主要的蟲害是蚜蟲、薊馬、粉虱和青蟲，目前噴施化學(xué)殺蟲劑是防治害蟲的主要手段，化學(xué)藥劑無法差別化殺死害蟲，還會影響蜂蟲田間活躍程度和導(dǎo)致蜂蟲死亡[23]，因此，使用害蟲差別化防治方法、引用害蟲天敵等措施實(shí)現(xiàn)綠色防控技術(shù)，是昆蟲授粉產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究內(nèi)容之一。