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传粉服务对作物至关重要,但传粉昆虫觅食空间分布不均。研究人员探究微气候、距林缘和蜂箱距离对野生蜂与蜜蜂觅食及矮丛蓝莓(Vaccinium angustifolium)产量的影响,发现微气候通过影响花密度和蜜蜂觅食作用于产量,为气候变化下精准授粉管理提供参考。
传粉昆虫的活动与农作物产量息息相关,然而在全球范围内,蜜蜂等传粉昆虫的种群数量正面临着下降的威胁,这给粮食安全带来了隐忧。与此同时,在农田生态系统中,传粉昆虫的觅食行为在空间上的分布并不均匀,这种不均匀性很可能是导致作物产量出现波动的重要因素。尽管宏观层面的气候变化、花卉资源分布和筑巢栖息地等因素对传粉昆虫的影响已得到较多关注,但在农田等小尺度空间内,微气候的差异、距森林边缘的距离以及人工蜂箱的位置等精细尺度因素,如何影响传粉昆虫的觅食行为,进而对作物产量产生作用,尚不十分明确。特别是对于像矮丛蓝莓这样高度依赖传粉的作物,深入了解这些精细尺度因素的影响机制,对于优化授粉管理、保障产量稳定具有重要的现实意义。
为了揭开这些谜团,来自相关研究机构的研究人员以 69 公顷的矮丛蓝莓(Vaccinium angustifolium)田为研究对象,开展了一项针对微气候、传粉昆虫(包括野生蜂和蜜蜂)觅食行为与作物产量之间关系的研究。该研究成果发表在《Agriculture, Ecosystems》上,为理解农田内传粉过程的精细调控机制提供了新的视角。
研究人员主要采用了以下关键技术方法:首先,对研究区域内的微气候参数(如温度、相对湿度)进行了精准测量,记录了不同地形(平地、南坡缓坡、丘陵)下的微气候差异;其次,通过野外观察和计数的方式,统计了野生蜂(主要包括地栖的Andrena和Bombus蜂后等 120 余种)和蜜蜂(Apis mellifera)在不同微气候条件、不同时间点的觅食访问频率;同时,测定了各采样点的花密度,并记录了蓝莓的产量数据;最后,运用结构方程模型(SEM)对微气候、空间变量(蜂箱位置、距林缘距离)与传粉昆虫觅食及产量之间的关系进行了量化分析。
微气候差异与传粉昆虫觅食模式
研究区域内的地形差异导致了显著的微气候变异,平均未遮蔽空气温度差异可达 10°C,相对湿度差异达 29%。蜜蜂是主要的访花昆虫,其访花频率与野生蜂呈正相关,且野生蜂的访花频率不受距蜂箱距离的影响。两类昆虫的觅食时间和微气候条件存在显著重叠,但野生蜂更早开始觅食,且适应的环境条件范围更广。进一步分析发现,温暖的微气候对野生蜂觅食有促进作用,其影响程度与距林缘距离对野生蜂觅食的负向影响相当。
花密度的核心驱动作用
花密度是影响野生蜂和蜜蜂觅食以及蓝莓产量的关键因素。在微气候较温暖的区域,花密度更高,进而吸引了更多的传粉昆虫。值得注意的是,在控制花密度因素后,野生蜂和蜜蜂的访花率与蓝莓产量之间未呈现显著关联,这表明在该研究系统中,授粉服务并非产量的限制因素。
传粉昆虫的互补性与冗余性
尽管蜜蜂和野生蜂的觅食模式存在高度重叠(冗余性),但野生蜂表现出更早的觅食时间和更宽的环境适应范围,暗示二者在时间和微气候利用上可能存在一定的互补性。这种冗余性与互补性的平衡,对于维持授粉服务的稳定性具有重要意义。
研究结论与讨论
本研究揭示了农田内微气候通过影响花密度和传粉昆虫觅食行为,对矮丛蓝莓产量产生显著影响,且这种影响可能比蜂箱位置、距林缘距离等已知因素更为强烈。研究结果表明,在气候变化背景下,随着温度升高可能导致微气候变率增大,农田内的产量波动风险也可能增加。此外,研究发现传粉昆虫的访花率在花密度充足时并非产量限制因素,这为精准授粉管理提供了重要依据 —— 即通过优化微气候条件(如地形选择)和提升花密度,可能比单纯增加传粉昆虫数量更有效地促进产量稳定。
该研究不仅深化了对小尺度农田生态系统中传粉机制的理解,也为应对气候变化下的作物授粉管理提供了新策略,例如通过地形规划营造适宜微气候、保护野生蜂筑巢栖息地以增强传粉昆虫多样性等。这些发现对于依赖昆虫授粉的作物(如果树、浆果类)的可持续生产具有广泛的借鉴意义,有助于推动精准农业和生态农业的发展。