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作物和传粉者之间的物候重叠：开花季节本地和非本地蜜蜂对覆盆子果实的影响对比,Journal of Applied Ecology

来源：花匠小妙招时间：2024-12-31 17:59

1 简介

在过去的 50 年里，农业越来越依赖传粉媒介（Aizen 等， 2009），这一过程主要是由全球依赖传粉媒介的作物面积不成比例的增加推动的（Aizen 等， 2019）。创建和管理当地栖息地和周围景观以促进农业土地上的授粉服务已被提议作为增强作物授粉的最有效和最环保的做法（Garibaldi 等人， 2014 年；Gemmill-Herren 等人， 2021 年；Nowakowski 和 Pywell）， 2016）。然而，这些做法的成功需要当地传粉昆虫群落在目标作物开花时保持活跃。作物开花时间与传粉媒介活动时间不匹配可能会阻碍花粉转移，从而对依赖传粉媒介的作物产量产生不利影响（Sritongchuay et al., 2021）。因此，传粉媒介和作物开花之间的同步对于有效的授粉服务至关重要（Sritongchuay 等人， 2021）。尽管具有相关性，但在作物和环境管理中很少考虑传粉媒介和植物之间物候重叠的影响。

景观通常具有季节性特征，降水量、温度和日照长度是决定植物群落开花的主要因素（Amasino， 2010）。植物开花的季节性决定了花卉游客资源的临时可用性。从共同进化的角度来看，植物与其传粉媒介之间的物候同步是可以预期的（Peralta et al., 2020）。此外，植物物种丰富度较高的地区已被证明可以支持更丰富的传粉昆虫群落（Ebeling 等， 2008）。同样，传粉媒介数量和多样性的峰值预计与植物群落的开花高峰一致（Ebeling 等人， 2008 年；Escobedo-Kenefic 等人， 2020 年）。相反，当觅食资源丰富度下降时（即在开花季节开始或结束时），授粉媒介预计会减少，无论是在丰富度还是物种数量上（Ebeling 等人， 2008 年；Escobedo-Kenefic 等人） ., 2020 ). 因此，如果本地授粉媒介群落表现出季节性活动模式（Hirao等， 2006），开花物候与当地植物群落重叠的作物应该比在花期外开花的作物受益于更多多样性的本地访客当地植物群落。

访问作物的传粉媒介的数量和多样性决定了授粉的数量和质量，这会影响作物产量以及所产生的果实和种子的质量（Albrecht 等， 2012；Garibaldi 等， 2013）。例如，在对全球 41 个耕作系统的授粉服务进行荟萃分析时，Garibaldi 等人。( 2013 ) 报告称，增加野生授粉媒介的数量和多样性会增加所有研究作物的产量。然而，许多作物的授粉几乎完全依赖于受管理的授粉媒介，例如蜜蜂和一些熊蜂物种（Aizen 等人， 2020；Garibaldi 等人， 2013）。在农业系统中，由于不同因素，访问农作物的本地授粉媒介的丰富度和多样性在空间和时间上可能会有所不同，包括（a）本地授粉媒介的关键当地和景观栖息地的管理（Garibaldi等人， 2014年），（b）由于管理蜜蜂或入侵授粉媒介的供应过剩而导致本地授粉媒介的竞争性取代（Aizen 等人， 2020 年；Badano 和 Vergara， 2011 年）以及（c）作物开花和本地授粉媒介活动期之间的物候重叠（Sritongchuay 等人，2011 年）。， 2021）。提供授粉服务的传粉媒介的丰度和多样性的变化确实可能会影响植物与传粉媒介相互作用的成本效益比，并最终影响作物产量（Aizen等， 2014）。特别是，用效率较低且较差的授粉媒介群落（以一两个受管理或入侵的非本地物种为主）取代有效且多样化的本地授粉媒介群落，可能会增加互动成本，进而对作物产量产生负面影响（Aizen 等人） ., 2020 ). 因此，评估作物开花期以及它们如何与当地授粉昆虫群落的物候同步是规划和管理种植系统时需要考虑的重要方面。

在覆盆子 ( Rubus idaeus ) 作物中，当传粉媒介访问其花朵时，果实的数量和质量都会增加（Chagnon 等人， 1991；Morales， 2009；Sáez 等人， 2018）。如果授粉充分，多心皮覆盆子花的众多雌蕊会发育成小核果。传粉者的造访对于大多数花朵的胚珠受精和确保商业品质的果实是必要的（Cane， 2005；Sáez 等人， 2018；Strelin 和 Aizen， 2018）。在没有传粉媒介的情况下，覆盆子果实会因胚珠受精不完全而畸形，因此不符合商业标准（Cane， 2005；Morales， 2009；Sáez 等， 2018）。覆盆子花有许多授粉昆虫，不同品种的花期季节性也不同，有些品种在同一年有两个花期。这些所谓的重生品种受到种植者的高度重视，因为它们每年产量不止一次。由于在一年中的两个不同时间开花，早花期和晚花期的授粉可能依赖于不同的授粉媒介组合。这种差异可能会影响授粉服务并影响覆盆子的质量和价值。复生覆盆子品种的两个开花期使其成为研究作物-传粉者物候重叠以及访花丰度和身份的时间变化对商业水果生产影响的理想模型。

阿根廷巴塔哥尼亚安第斯山脉东坡的山间山谷为覆盆子种植提供了适宜的条件。秋福是该地区的主要覆盆子品种，非常引人注目。在早期开花期间，在前一季节产生第一个花序并随后被修剪的老藤在春末第二次开花。在此期间（即 11 月至 12 月初），大多数本土植物物种都在开花（de Groot 等， 2023；Forcone 和 Kutschker， 2006）。相比之下，在开花后期，新茎在夏末至初秋（即2月至3月）首次从砧木中长出并开花，此时大多数本土植物已经过了开花高峰期（Forcone & Kutschker）， 2006）。在花期后期，覆盆子花主要受到两种非本地物种的袭击，即管理蜜蜂（Apis mellifera ）和入侵性黄尾大黄蜂（Bombus terrestris；Morales， 2009；Sáez et al.， 2014，2017）。虽然这两个物种都有助于授粉并提高果实产量，但当它们以极高的频率访问它们时（例如，在 2 天的花朵寿命中超过 100 次访问），它们也会损坏花朵，从而导致果实质量下降（Aizen 等人， 2014 年、2020 年；Sáez 等人， 2014 年、2018 年）。此外，研究表明，入侵性B. terrestris会抢夺覆盆子花蕾获取花蜜的机会，破坏花朵结构，并减少花期后危害性较小的蜜蜂的造访（Sáez 等， 2014，2017 ）。然而，缺乏关于访花者及其对早花期和晚花期果实品质影响的比较信息。

在这里，我们研究传粉媒介和作物开花之间的物候重叠，重点关注在生产季节的两个不同时间（即早与晚）访问覆盆子花的传粉媒介的组成、丰度和丰富度，并评估它们对产量的影响。由于覆盆子的早期开花与本地植物群落的开花高峰相匹配，而晚花发生在本地植物群落的开花衰退时（Forcone＆Kutschker， 2006；另参见图1），我们期望花的多样性早花期游客量高于晚花期。在证明传粉媒介组成在两个花期之间存在差异后，我们研究了传粉媒介群落的更替是否会影响花朵的损害和覆盆子产量。由于授粉媒介的多样性较高，可以带来更高的产量（Garibaldi 等， 2013），而过多的管理或入侵授粉媒介可能会导致花朵损害增加（Aizen 等， 2014；Sáez 等， 2014），我们预计花期早期传粉媒介对覆盆子产量的相对贡献高于花期后期。

图1

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研究区域在整个季节每两周开花的本地植物物种数量。“早”和“晚”红色水平线表示覆盆子（Rubus idaeus，秋福品种）的开花期。数据摘自 de Groot 等人。（2023）。

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