基于生长的刺槐花蜜产量模型与林分水平蜂蜜产量估算

《Forests》：Development of Growth-Based Nectar Yield Models and Stand-Level Honey Production Estimates for Robinia pseudoacacia Stands

　　

本研究旨在建立花蜜产量模型并量化刺槐（Robinia pseudoacacia）林分的潜在蜂蜜产量，刺槐是温带地区主要的蜜源树种。研究人员在韩国和顺（Hwasun）和光州（Gwangju）测定了21株刺槐的生长、开花和花蜜特征。以胸径（DBH）、根茎直径（RCD）、树高（H）和树龄为预测变量构建花蜜产量模型。光州每花平均花蜜体积为1.57 μL，和顺为1.09 μL；而光州和顺每花的花蜜糖含量分别为0.65 mg和0.71 mg。单株花蜜产量与所有生长变量均呈显著正相关，其中DBH相关性最强。基于DBH的模型为Y = 137.914(1 ? e^?0.202(DBH))^6.808，而基于树高、RCD和树龄的模型遵循逻辑斯蒂函数，决定系数（R²）为0.77至0.90。通过将基于DBH的模型与现有林分收获表整合，预测在10至60年林龄间，单株蜂蜜产量为13.4至74.8 g，每公顷为23.6至57.8 kg。这些模型为评估刺槐林分的蜂蜜生产潜力提供了定量框架，并支持在气候变化条件下为养蜂业和蜜源资源管理制定决策。

刺槐（Robinia pseudoacacia）是温带地区重要的蜜源树种，在韩国，其蜂蜜产量约占国内总产量的70%，年经济价值约7600万美元。然而，气候变化导致刺槐花期提前、区域间花期差异缩小，使得各地开花趋于同步，严重干扰了迁移养蜂的蜂群调度与采蜜作业，进而引发蜂蜜减产。因此，建立气候响应型的蜜源资源管理系统并定量预测蜂蜜产量成为亟待解决的问题。以往研究多集中于花蜜特征与潜在产量，但鲜有将树木结构性状直接与花蜜产量、林分水平产量相联系的定量模型。林分收获表虽能反映年龄相关的林分生长动态，但尚未与生长基础的花蜜模型整合。为此，研究人员开展本研究，目的是量化刺槐结构性状与花蜜产量的关系，建立异速生长模型，并结合林分收获表估算林分水平的蜂蜜产量。该论文发表在《Forests》。

在研究方法上，研究人员以韩国光州和和顺两地的21株刺槐为样本，测定树龄、胸径（DBH）、树高（H）、根茎直径（RCD）等生长指标。开花特征采用全树伐倒法（适用于较小个体）和主枝计数法（适用于较大个体）估算单株花序数。花蜜特征通过套袋隔离、离心提取和折光仪测定获得，并计算每花花蜜糖含量。以单株花蜜产量为因变量，分别以DBH、H、RCD和树龄为自变量，利用Chapman-Richards和逻辑斯蒂方程构建非线性回归模型，并通过Pearson相关分析、非线性最小二乘拟合和留一交叉验证（LOOCV）进行评价。最后，将最优DBH模型与Son等（2014）的林分收获表整合，按林龄估算每公顷潜在蜂蜜产量。

3.1 开花与花蜜特征：全树调查表明，平均每株花序数为2066±1561，每花序花数为22.1±5.5，单株花数约46390。区域间花蜜性状差异显著：光州每花蜜体积（1.57 μL）显著高于和顺（1.09 μL），而和顺的花蜜浓度（52.8%）和单位体积糖含量（0.67 mg·μL^?1）均显著高于光州（34.9%；0.40 mg·μL^?1）。然而，每花花蜜糖含量两地无显著差异，分别为0.65 mg和0.71 mg。研究期内光州日均气温显著高于和顺，相对湿度亦略高，提示气象条件可能调节花蜜分泌与稀释过程。

3.2 树木结构变量与花蜜产量的关系：Pearson相关分析显示，单株花蜜产量与DBH（r=0.854）、树龄（r=0.807）、RCD（r=0.791）和H（r=0.702）均呈极显著正相关（p<0.001），冠幅、冠高等冠层性状虽也正相关，但相关系数较低。这表明树木大小和发育阶段是花蜜产量的可靠预测因子。

3.3 花蜜产量模型：基于DBH的Chapman-Richards模型解释力最高（R²=0.90，RMSE=15.30），其方程为Y = 137.914(1 ? e^?0.202DBH)^6.808。树高、RCD和树龄的模型均为逻辑斯蒂函数，R²介于0.77–0.90。所有模型均显示花蜜产量在早期生长阶段快速上升，随后逐渐趋于饱和，反映树木从营养生长向生殖生长的资源分配转移。

3.4 潜在蜂蜜产量的收获表：将DBH模型与林分收获表联用后，单株蜂蜜产量从10年林的13.4 g·tree^?1持续增至60年林的74.8 g·tree^?1。但林分水平每公顷产量在30年时达到峰值57.77 kg·ha^?1，之后逐步下降，至60年时为32.09 kg·ha^?1，较峰值低44.5%。该趋势缘于林龄增大后自疏导致的密度下降，尽管单株产量增加，但单位面积总产量仍受限制。因此，30年林龄被视为刺槐人工林进行蜂蜜生产的最适轮伐期。

在讨论部分，研究人员总结了四点：其一，区域间花蜜体积和浓度的差异与花期气温、湿度密切相关，温度接近最适范围（20–25 °C）可增强花蜜分泌，而高湿度会稀释花蜜；其二，每花花蜜糖含量在不同区域间保持稳定，表明刺槐存在物种内在的糖分配调控机制；其三，树木结构性状与花蜜产量的正相关源于成熟过程中生殖投入增加，这一模式与多个树种的研究一致；其四，30年林龄时个体产量与林分密度的平衡最佳，是迁移养蜂利用的理想龄期。研究估算的每公顷蜂蜜产量为23.58–57.77 kg·ha^?1，与韩国此前报道的22.6–37.6 kg·ha^?1相近或略高，但略低于希腊西北部6–10年林的33.0–47.0 kg·ha^?1。这些差异强调了未来应纳入更广泛区域、立地条件及气候变量以提升模型普适性。

本研究结论为：研究量化了刺槐树木结构性状与花蜜产量的关系，并发展了基于生长的花蜜产量与蜂蜜产量估算模型。单株花蜜产量与DBH、树龄、RCD和H呈强正相关，表明简单生长变量可可靠预测花蜜供应。基于DBH