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在可可种植中,确定高效授粉者对提升产量至关重要。研究人员以可可(Theobroma cacao L.)为对象,结合多种指标评估花访客授粉效果。结果发现蚂蚁等小型爬行节肢动物授粉潜力大,部分访客有害。该研究为优化可可授粉管理提供依据。
在神秘的可可种植世界里,动物授粉堪称决定野生植物繁衍和农作物产量的关键 “魔法钥匙”。可别以为所有拜访花朵的 “小客人” 都是合格的授粉者,有些昆虫要么只知索取花蜜花粉却不帮忙授粉,要么干脆啃食花朵,给植物繁衍带来麻烦。就拿可可来说,它是原产于南美洲亚马逊地区的热带多年生作物,可可树每年能开几千到 12.5 万朵花,可结果却少得可怜,自然授粉时坐果率不超过 10%。这背后,授粉成功率低是关键制约因素,虽然部分或全部人工授粉能让产量大幅提升,但这并非长久之计。而且,可可花自身也有诸多限制授粉的特性,比如花粉黏性大,难以借助风力传播,花朵寿命短,花蜜少等。此外,关于可可授粉的很多关键问题都尚无定论,像哪种昆虫是最有效的授粉者,不同昆虫在授粉过程中的具体作用是什么,这些问题都亟待解决,这也促使研究人员开启了这场探索之旅。
法国农业科学研究院(CIRAD)等机构的研究人员针对这些问题展开了深入研究。他们通过一系列实验,综合多种指标评估可可花访客的授粉效果,旨在找出最有效的授粉者,为优化可可授粉服务和提高作物产量提供科学依据。该研究成果发表在《Agriculture, Ecosystems 》上。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法:一是在温室中进行人工授粉实验,通过控制花粉数量和质量,观察其对可可授粉成功率的影响;二是在厄瓜多尔的亚马逊实验站开展实地研究,进行日间样带观察和花粉粒计数,记录花访客的多样性和花粉接收情况;三是利用视频监测技术,对可可花进行昼夜监测,记录访客行为和访问频率。
研究结果如下:
- 花粉数量与质量对授粉的影响:在温室人工授粉实验中,研究人员发现花粉数量对可可坐果率和胚珠受精率影响显著。当花粉数量低于 200 粒时,受精胚珠率较低,坐果率从沉积 64 粒花粉开始有 50% 的概率形成果实,达到 100% 胚珠受精所需的花粉粒数最少为 221 粒,而花粉年龄对授粉成功率影响不明显。
- 花访客的观察与分析:在厄瓜多尔的实地样带观察中,研究人员发现蚜虫是最常见的可可花访客,平均每 1000 朵花中有 38 只蚜虫。蚂蚁、微双翅目昆虫、半翅目若虫等也较为常见。不同花访客在访问频率和访问的花器官上存在差异,如蚜虫和微双翅目昆虫常出现在雄蕊柄上,而一些其他访客则主要在花瓣上活动。在花粉沉积方面,蚂蚁等小型爬行节肢动物表现突出,它们能在访问的花朵柱头上沉积较多花粉,且所访问花朵接受可行花粉授粉的比例较高;而蜘蛛、其他未确定的半翅目昆虫和未确定的节肢动物访问的花朵则未携带花粉。
- 视频监测结果:通过视频监测发现,蚂蚁和无刺蜜蜂是最常见的访客。蚂蚁的访问时间分布在全天,无刺蜜蜂主要在白天 8 点到下午 4 点访问,且无刺蜜蜂的访问持续时间比蚂蚁长。但在视频监测的花朵中,仅有 13 朵花接受了花粉,难以比较不同花访客在花粉沉积数量和活力指标上的表现。
在研究结论和讨论部分,研究表明可可授粉成功更依赖花粉数量而非质量。蚂蚁虽然在以往研究中因可能存在自花授粉等问题未被视为有效授粉者,但在本研究中,其能在花柱头沉积较多花粉,是有潜力的授粉者;蚜虫虽移动缓慢,但能吸引蚂蚁,间接促进授粉;微双翅目昆虫和无刺蜜蜂的授粉效果仍不确定;而黄色半翅目若虫和毛毛虫对授粉服务有害,前者会减少柱头花粉量,后者会破坏花朵。
这项研究意义重大,它综合多种指标评估可可花访客的授粉效果,为确定可可的有效授粉者提供了新的视角和依据。同时,研究结果有助于提出更科学的可可种植园管理建议,通过优化授粉服务,提高可可产量。此外,研究还强调了多种授粉者在不同时间和行为上的互补性对可可授粉服务的重要性,为后续研究指明了方向,如进一步研究花粉来源和利用视频监测技术在非高峰期观察果实形成等,有望为可可种植产业带来新的发展机遇。