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高溫下的植物-授粉相互作用
 

中興大學 生物系統工程研究室 陳加忠

 
 

Koppert Biological Systems

Whitepaper version 1.0 June 30, 2020

Godfrey Dol, Glasshouse Consultancy Yielding Solutions

Remco Huvermann, Koppert Biological Systems

 

本文重點是討論氣候(溫度,輻射,濕度)對植物,授粉和蜜蜂的影響。番茄花的正確授粉是與著果,產量和品質相關的最關鍵過程。不管種植者創造的氣候多麼完美,授粉不良的花朵都永遠不會成為優質果實。因此授粉作業應受到最大關注。良好的授粉需要考慮許多方面。授粉昆蟲,植物強度和環境條件都有重要作用。認識炎熱氣候條件下對植物/花朵和蜜蜂等授粉昆蟲的直接和長期影響十分重要。

 

 

番茄的最佳氣候是什麼?

沒有適當的授粉,溫室結構,加溫,化肥和人工的投資實際上都被浪費。溫室產業中定義最明確的準則之一是授粉的最佳溫度範圍。種植者希望將溫室溫度保持在30°C以下。這是溫室在寒冷氣候下蓬勃發展以及在高海拔建築溫室的主要原因之一。寒冷的氣候使得溫室內的最高溫度降低到低於授粉的危險水準。授粉還具有16°C的白天最低溫度限制,低於該溫度,花粉是無活力。

 

 

什麼才算熱?

在高於30°C的溫度下,授粉會退化,甚至更高的32°C 對產量和品質有嚴重影響。偶爾一兩個小時大於30℃,還可容忍。但是整天溫度高於30℃,則不允許。有一天高溫突然大於24小時,需要2週植物才可以恢復活力。

植物,花朵和授粉

炎熱氣候條件以外的其他因素也會降低花朵的品質。授粉需要植物的能量,如果植物不能產生足夠的同化物,授粉則是最早被拋棄的過程之一。在自我保護的過程中,植物會中止結果,以減少植物上的果實負荷,並將同化物引導至植物的營養生長。這是農民不希望發生的,因為它會產生波動的產量,從而導致整體產量降低。

 

 

品種差異

作物具有24小時溫度的上限,無論光照水準如何,超過此上限都會影響授粉。對於蔓藤上的牛番茄和桁架番茄,平均24小時溫度超過21°C,會對授粉環境造成不利影響。櫻桃小番茄和零食番茄在高於23°C的溫度下會遭受傷害。單個品種的24小時溫度可能會有所不同,高於此溫度則會影響授粉。當溫度高於這些臨界值時,必須使用任何方法降低白天或夜晚溫度。這包括在晚上使用冷凍機械。

熱量不僅僅是環境溫度:輻射熱與濕度都會影響。在濕度為80%的情況下,溫室溫度為30°C,仍然可以實現良好的授粉。在30°C60%的濕度下,授粉會受到影響。花朵的溫度也可能發生作用。需要考慮輻射的影響。在30°C80%的濕度下授粉時,一朵花可以變成可出售的水果,但前提是輻射強度不超過400W。圖3中的表格代表了最佳授粉條件。當然,這些只是近似值,僅能作為指導。品種之間有差異。輻射熱對植物的影響不同。圖4顯示了番茄植株的熱成像。觀察證實,花朵變得比它們的周圍環境或植物的其他部分更加溫暖。葉子可以通過蒸散使自己涼爽,而花朵則不能。因此在某些情況下可以通過遮光得到更好的授粉。遮蔭可以降低花的溫度,從而增加授粉率。

如果沒有遮蔭網,則可以使用白粉漆或減熱塗料來減少進入溫室的熱量。紅外線溫度計可以幫助確定溫度對授粉的影響。花朵溫度超過35°C會阻止授粉。溫室中的最高溫度必須保持在30°C以下,以保持較低的花朵溫度。即使在28°C下,如果濕度太低或輻射能量太高,也可能減少授粉。

   維持在圖3中表格的灰色和黃色區域之外環境,可以確保消除由於溫度和濕度而引起的授粉和凝結問題。同時種植者必須確保植物具有足夠的強度,但又不能太強,並且溫室中的氣候要保持一致。這並不是容易,但回報是值得的。即使在28°C下,如果濕度太低或輻射太高,也可以減少授粉

相對濕度

番茄植物的第二條準則是濕度。在低濕度(低於50-55%)下,花粉太乾且不粘在柱頭上。在高濕度下,花粉粘在雄蕊上,不會掉落在柱頭。在傳統溫室中,建議的濕度範圍為60-75%。由於空氣流動性更好,半封閉溫室的範圍為70-85%。高濕度不足和溫度升高會導致著果故障。

在氣候溫暖的傳統溫室中,這是夏季播種的典型現象。高光和低濕度的共同作用迫使植物過度辛苦地工作,結果,第一個果實的著果被跳過。這種植物看起來很好看,很健康。但是溫室中的條件使植物產生了過度蒸散。通過跳過著果並使植物集中進入自我保護模式以同化物增大葉子。花的溫度也可能在此過程中產生作用(圖4)。葉子可以使自己涼爽,但是花朵沒有氣孔或任何其他涼爽自己的方法。在低濕度下,蜜蜂也不太活躍,也不會發現花朵的吸引力。缺乏著果會導致植物變得營養豐富,種植者往往會通過移走頂葉來應對。在這種情況下,取下頂葉可能會使問題惡化,因為它允許直接輻射以提高花朵溫度。在半封閉的溫室中,由於通風動量引起的太乾燥又熱的空氣運動,在風扇附近可能會發現這種不良環境。這種與失去活力的不良環境以未能著果為代表。在這種情況下,解決方案在於降低風扇轉速,增加遮陰,更多使用冷卻水牆以及增加濕度。通常將不良的環境歸咎於太高濕度。與之相比,半封閉式溫室可以保持較高的濕度,並且仍然具有完美的授粉

   即使是人工授粉,也可以使用傳統溫室。在半封閉溫室中,濕度85%適於授粉,而在傳統溫室中,濕度大於80%開始阻礙授粉。

 熱量對蜜蜂的影響

隨著溫度的升高,蜜蜂行為反應可能會顯著減少授粉工作。這種對熱的反應對於訪問花粉十分重要。在較高溫度下,蜜蜂進行溫度調節。所需的時間是以覓食為代價,對授粉有負面影響。一旦溫度超過30℃,就會有越來越多的蜜蜂留在蜂箱中自行進行通風,從而降低其授粉活性。當溫度超過33°C時,工蜂進入生存模式,消除幼蟲並停止授粉。陽光直射會使蜂巢內的溫度升高215°C,這可能會損壞蜂巢。

在傳統溫室中,建議的濕度範圍為60-75%。由於空氣流動性更好,半封閉溫室的範圍為70-85%。蜜蜂由於體型大,顏色深和毛狀身體,因而溫度升高時特別容易過熱。

天氣炎熱時保持蜜蜂涼爽

正確配置蜂巢可減少傳粉媒介的熱應力。將蜂箱放置在路徑南側(北半球)地面上方約20-60厘米處,使得農作物提供最大的陰影。如果需要,請為走道提供額外的陰影。保護蜂箱免於陽光直射,可使蜂巢的溫度相差2-15°C。鼓勵蜜蜂有長的授粉時間,並防止損壞蜂巢。可以通過使用散射玻璃,塑膠布,可移動的遮蔭網或在覆蓋物上施加塗層來散射直接光。粉刷劑特別用於地中海地區的溫室中,以阻止熱輻射並擴散陽光。其他冷卻方法包括:遮蔭網防護,擴散玻璃,通風,使用空氣冷卻系統,使用蒸發系統。

在炎熱的天氣中,當一天中大部分時間溫度超過30°C時,蜜蜂工作時間較少。建議在天氣預報溫暖時增加蜂箱的數量,以確保更多的蜜蜂可以在更少的時間內完成授粉任務。

監測授粉效率

在授粉過程中,蜜蜂叮咬花朵,並使花朵振動。這被稱為嗡嗡聲授粉。蜜蜂的下巴在花上的印記(咬痕)在1-4個小時內變成棕色,從而可以檢查蜜蜂的工作情況。這些棕色標記可用於幫助確定必須訂購的蜂箱數量。

蜜蜂一次訪問可導致足夠的花粉轉移進行授粉。要查看蜜蜂是否對花朵進行了授粉,請剝開乾燥的花瓣以查看是否可見青紫(圖5-右側第一張圖片)。每個品種每公頃必須檢查約18-20朵花。能夠覆蓋溫室的代表性區域。

 

對種植者的建議,以確保最佳授粉。建議大多數類型的番茄每週每公頃引入蜂箱。將棕色顏色強度或數量標示,以確定更多或更少的蜜蜂。圖5右側的咬痕具有輕微的瘀傷,應在概述的計分卡中歸類為分數1”

結論

在寒冷的氣候中,假設對蜜蜂的適當管理足以確保良好的授粉。最大的一個問題是,如果植物本身的強度不足,著果可能會很差。在溫暖的氣候中生長會帶來一系列可能影響產量和品質的全新挑戰。溫度,濕度和輻射的管理至關重要。在嚴峻的形勢下,要監測是否授粉適當,以及是否設置數量為100%。最重要的是確保實現最大收益率。監測還提供了一個反饋迴路,以幫助種植者授粉不完美時確定原因。

 在高溫下保護植物和傳粉媒介的行動

1.使用防護性遮蔭網,擴散玻璃,粉劑,熱反射塗料,塑膠布或類似物,通風,風冷系統或蒸發系統等,以保持最佳溫度(低於30°C),以避免熱輻射,增強植物強度,並保持授粉效率。

2.保護蜜蜂蜂箱免受陽光直射。將蜂箱放置在路徑南側地面上方約20-60厘米處,以使農作物獲得最大的陰影。如果需要,請提供其他遮蔭。

3.傳統溫室的濕度保持在60-75%之間,半封閉溫室的濕度保持在70-85%之間。

4.監視花朵上的咬痕並相應地訂購蜂箱。

5.如果預計炎熱的天氣將獲得足夠的授粉,則訂購更多的蜂箱。

6.為了使植物活力平衡,請始終保持正確的溫度和光照平衡。