四川动物  2020, Vol. 39 Issue (3): 289-294

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赵岳祥, 王婷婷, 赵琳滟, 杨萍, 陈发军
ZHAO Yuexiang, WANG Tingting, ZHAO Linyan, YANG Ping, CHEN Fajun
春季城市中华蜜蜂的食物结构与蜂蜜金属元素含量——以四川省内江市为例
Food Structure and Metal Contents in the Honey of Apis cerana cerana in the Urban Gardens in Spring-a Case Study in Neijiang City, Sichuan
四川动物, 2020, 39(3): 289-294
Sichuan Journal of Zoology, 2020, 39(3): 289-294
10.11984/j.issn.1000-7083.20190336

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收稿日期: 2019-09-29
接受日期: 2020-03-24
春季城市中华蜜蜂的食物结构与蜂蜜金属元素含量——以四川省内江市为例
赵岳祥1 , 王婷婷1 , 赵琳滟1 , 杨萍1 , 陈发军1,2 *     
1. 内江师范学院生命科学学院, 四川内江 641100;
2. 四川省高等学校特色农业资源研究与利用重点实验室, 四川内江 641100
摘要:中华蜜蜂 Apis cerana cerana 是我国重要的本土传粉者,为评价城市生境对中华蜜蜂的生态价值,在四川省内江市城区人工饲养蜂群,调查和测定了其春季的食物来源和蜂蜜质量。结果表明,春季城市园林中开花植物资源丰富,中华蜜蜂可有效地采集花蜜、花粉等食物资源;城郊农作物也是其积极采集的食物对象。除油菜 Brassica napus var. oleifera 初花期外,蜂蜜中油菜花粉比例均低于50%,表明即使存在开花大宗作物,春季园林植物仍然是城市蜂群重要的食物来源。蜂蜜中金属元素含量在不同蜂群、时间存在一定差异,未检测出危害较大的铬、镉和铅,但样品中检测出微量的铝和钒,且城市蜂蜜锌含量总体高于非城市,提示蜂蜜无重金属污染,但应注意风险防范。本研究对于理解城市园林植物为访花昆虫提供的食物质量和指导城市养蜂具有参考价值。
关键词中华蜜蜂    园林植物    食物来源    蜂蜜污染    
Food Structure and Metal Contents in the Honey of Apis cerana cerana in the Urban Gardens in Spring-a Case Study in Neijiang City, Sichuan
ZHAO Yuexiang1 , WANG Tingting1 , ZHAO Linyan1 , YANG Ping1 , CHEN Fajun1,2 *     
1. College of Life Sciences, Neijiang Normal University, Neijiang, Sichuan Province 641100, China;
2. Key Laboratory of Regional Characteristic Agricultural Resources, Department of Education, Neijiang, Sichuan Province 641100, China
Abstract: Apis cerana cerana is an important indigenous pollinator in China. In order to evaluate the ecological value of urban habitat to A. c. cerana, the food sources and honey quality in spring were investigated and determined by artificially raised honeybee colonies in urban areas. The results showed that there were abundant flowering plant resources in urban gardens in spring, and the honeybees could effectively collect nectar and pollen as food sources. The suburban crops were the food source of the honeybees as well. Except for the early flowering stage of rape (Brassica napus var. oleifera), the proportion of rape pollen in honey was less than 50%, indicating that even there were abundant flowering crops, the garden plants were still an important food source for urban honeybees in spring. The contents of metal elements were varied in different colonies and time, and no harmful elements such as Cr, Cd and Pb were detected. However, Al and V elements were detected in honey sample, and the content of Zn in urban honey was higher than that of the countryside. These results suggested that the quality of nectar was good, but attention should be paid to prevent the risk factors. The current study provides a reference for understanding the food quality of flower-visiting insects provided by urban garden plants and guiding the urban beekeeping.
Keywords: Apis cerana cerana    garden plant    food sources    honey contamination    

生物多样性及其功能与生态系统的稳定密切相关,传粉昆虫被认为是最主要的访花类群,85%的作物及野生植物依赖其授粉,传粉价值高达3.61×1011美元(Potts et al., 2016);我国昆虫传粉功能的总经济价值估算为6.79×1011元,占当年农作物生产总经济价值的54.05%(欧阳芳等,2015)。然而,近年陆续报道了欧洲和北美等地蜜蜂、蝴蝶等传粉昆虫和依赖它们授粉植物种群的消失,传粉者种类、数量减少,及其带来的传粉功能下降是当前全球面临的重要生态问题(Potts et al., 2016Rader et al., 2016)。中华蜜蜂Apis cerana cerana等我国本土蜜蜂种群数量也在不断下降,分布区缩减,对众多资源植物的生存和利用造成了一定威胁(杨冠煌,2005Ren et al., 2014)。为应对传粉昆虫面临的危机,许多国家在政策和管理方法上采取了一系列措施,但多数政策的作用尚待评估,保护生境和采取环境友好的人类活动方式将是持续努力的主要方向。

城市化进程使城市面积不断扩展,成为重要的景观类型之一。与此同时,人类活动导致的生境丧失等被认为是引起传粉者衰减的主要原因(Brown & Paxton,2009),城市化对传粉者多样性造成了不利影响,导致生物多样性水平下降(Mckinney,2008)。随着园林绿化和管理水平提高,且城市环境往往作为区域尺度上的主要景观类型,多数研究认为应该重视城市的生态效益,体现其生境价值(Matteson et al., 2008Salisbury et al., 2015张亚男等,2016)。Theodorou等(2017)对城市园林中的访花昆虫采集行为、食物资源和小生境质量进行了报道,发现城市中存在众多的传粉昆虫;尽管开花植物资源、筑巢生境和人工设施等可能成为蜂类等传粉昆虫的限制因素,但多数种类能够有效地在城市中觅食和繁殖(Matteson et al., 2008Salisbury et al., 2015陈发军等,2016)。可见,城市生境是蜜蜂可利用的景观类型。但城市生境面临人为干扰大、污染源较多等问题,需要寻求绿色发展(Mckinney,2008欧阳志云等,2009),评估城市环境的资源和风险,提升城市环境是研究的重要领域。

以我国本土传粉昆虫中华蜜蜂为对象,在城市中可能进行商品蜜生产的春季,对人工控制饲养的中华蜜蜂蜂群的食物资源和蜂蜜质量进行了研究,以期为城市里中华蜜蜂保护和城市养蜂提供科学依据。

1 研究地区和研究方法 1.1 研究地概况

四川省内江市(104°15′~105°26′E,29°11′~30°02′N)地处四川盆地南部,属亚热带湿润季风气候,气候温和,雨量充沛。年均气温15~28 ℃,年均降水量1 000 mm左右,无霜期达330 d,年均日照时数1 100~1 300 h。城区开花园林植物丰富,紧邻城市郊区或残留斑块为农田,春季多栽培油菜 Brassica napus var. oleifera 等作物。

1.2 研究方法 1.2.1 蜜粉源植物调查

在前期研究(田悦等,2013张亚男等,2016)的基础上,2016年3—5月对内江市城区园林植物进行详细调查,结合定点观测法记录开花植物种类,并观察中华蜜蜂的吸蜜和带粉行为以确定采蜜和采粉情况。

1.2.2 蜂蜜样品采集

3群实验蜂群放置地点选择在内江市城区内江师范学院园艺实验基地(105°02′46″E,29°35′27″N)内。蜂群为人工招引至标准蜂箱中的野生中华蜜蜂,调整巢脾,前期阶段根据蜂群情况适量饲喂花粉和蔗糖,实验期间不饲喂。分别于2016年3—4月(油菜初花期和盛花期)、2017年4月(油菜盛花期)进行取样。取样时用胶头滴管从蜂房中吸取新采集未封盖的蜂蜜,按蜂群编号,装入离心管中封存,4 ℃保存。2016年,从四川省内其他环境好、非城市地区(绵阳市平武县、乐山市沐川县和阿坝藏族自治区红原县)取蜂蜜样品3份,作为对照组用于对比分析金属元素含量。

1.2.3 蜂蜜孢粉分析

采用醋酸酐分解法对蜂蜜样品进行孢粉分析(刘宇佳等,2013)。精确称量蜜样10 g,用20 mL 30 ℃蒸馏水溶解,移入离心管,3 000 r·min-1 10 min,弃上清液;加入2 mL 36%冰乙酸,摇匀静置2 h,3 000 r·min-1 10 min,弃上清液;加入新配制的醋酸酐-浓硫酸(体积比9: 1)混合液1 mL,83 ℃水浴处理10 min,取出后冷却待检。

取干净载玻片,用滴管吸取适量样液滴1滴于载玻片上,盖上盖玻片,用滤纸吸干周围多余的液体,置于400倍显微镜下观察,每个样品随机观察20个视野。将显微镜下观察到的孢粉形态特征对照从植物花上采集花粉制作的花粉图谱,鉴别出蜂蜜中花粉的种类,统计得出蜂蜜中花粉类型及各种花粉所占百分比。

计算公式为:某种花粉相对量=20个视野中某种花粉粒数/20个视野中花粉粒总数×100%。

1.2.4 金属元素测定

利用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS),测定2年春季蜂蜜样品的镉(Cd)、铬(Cr)、铜(Cu)、镍(Ni)、铅(Pb)、砷(As)、铝(Al)、钒(V)、锰(Mn)、锌(Zn)等10种主要金属元素的含量。结果表示为单位质量中金属元素含量(mg·kg-1),检测限度为0.02 mg·kg-1

1.3 数据处理

采用Excel 2007和SPSS 16.0对数据进行分析和作图。用χ2检验分析蜂蜜金属元素含量在不同年份、地点间的差异。

2 结果与分析 2.1 蜜蜂拜访的蜜粉源植物

共记录32种中华蜜蜂拜访的园林植物,包括乔木、灌木、藤本和草本植物,主要包括贴梗海棠 Chaenomeles sinensis、紫叶李 Prunus cerasifera和紫荆 Cercis chinensis等,对蜜蜂采集行为观测可知,中华蜜蜂在这些植物的花朵上采集花蜜或(和)花粉(表 1)。

表 1 中华蜜蜂拜访的园林开花植物及其蜜粉资源 Table 1 The visiting flowering plants and honey/pollen sources of Apis cerana cerana in city garden
物种 食物类型
蔷薇科 Rosaceae Armeniaca mume 花蜜、花粉
贴梗海棠 Chaenomeles sinensis 花蜜、花粉
垂丝海棠 Malus halliana 花蜜、花粉
樱花 Cerasus sp. 花蜜、花粉
樱桃 Cerasus pseudocerasus 花粉
Prunus salicina 花蜜、花粉
碧桃 Amygdalus persica 花蜜、花粉
紫叶李 Prunus cerasifera 花蜜、花粉
Pyrus pyrifolia 花蜜、花粉
月季 Rosa hybrida 花蜜、花粉
火棘 Pyracantha fortuneana 花蜜、花粉
十字花科 Cruciferae 油菜
Brassica napus var. oleifera
花蜜、花粉
蝶形花科 Fabaceae 蚕豆 Vicia faba 花蜜
白车轴草 Trifolium repens 花蜜、花粉
刺槐 Robinia pseudoacacia 花蜜
油麻藤 Mucuna sempervirens 花蜜
白花紫藤 Wisteria floribunda 花蜜、花粉
木犀科 Oleaceae 迎春花 Jasminum nudiflorum 花蜜
女贞 Ligustrum lucidum 花蜜、花粉
小叶女贞 Ligustrum quihoui 花蜜、花粉
豆科 Leguminosae 龙牙花 Erythrina corallodendron 花蜜、花粉
木兰科 Magnoliaceae 含笑 Machelia figo 花蜜
玉兰 Magnolia denudata 花蜜
苏木科 Caesalpiniaceae 紫荆 Cercis chinensis 花粉
杨柳科 Salicaceae 垂柳 Salix pendulina 花粉
杜鹃花科 Ericaceae 杜鹃花 Rhododendron sp. 花蜜、花粉
海桐花科 Pittosporaceae 海桐 Pittosporum tobira 花蜜
鸢尾科 Iridaceae 鸢尾 Iris tectorum 花蜜
山茶科 Theaceae 山茶 Camellia japonica 花蜜、花粉
美人蕉科 Cannaceae 美人蕉 Canna indica 花蜜、花粉
茜草科 Rubiaceae 六月雪 Serissa japonica 花粉
酢浆草科 Oxalidaceae 红花酢浆草 Oxalis corymbosa 花蜜
2.2 基于蜂蜜孢粉分析的食物结构

城市生境里中华蜜蜂利用的植物资源多样,蜂蜜中具有10种以上不同类型的花粉。主要花粉种类是十字花科Cruciferae的油菜,尤其是2016年3月油菜初花期的蜂蜜样品,油菜花粉占比达到73.54%,可认定为油菜花蜂蜜。但是,在2016年和2017年油菜盛花期采集的样品中,油菜花粉仅分别占28.46%和32.83%,其他为园林植物的花粉(图 1)。

图 1 不同油菜花期中华蜜蜂蜂蜜中植物花粉构成 Fig. 1 Pollen composition in the honey of Apis cerana cerana in the different flowering stages of Brassica napus var. oleifera A.2016年油菜初花期,B.2016年油菜盛花期,C.2017年油菜盛花期 A represents initial flowering and B represents full flowering stage in 2016, C represents full flowering in 2017

除油菜外,蚕豆 Vicia faba也有一定贡献,其花粉含量为0.79%~2.32%;园林植物中,紫叶李等贡献较大。总体上园林植物种类多样,花粉比例总和在油菜盛花期超过50%。

2.3 蜂蜜中主要金属元素含量

所有样品中均含有Mn、Cu、Zn 3种金属元素,其他元素因时间与地域的差异有所不同(图 2)。内江城区2016年样品中,共检测出V、Al、Mn、Cu、Zn 5种金属元素,其他元素未检出,且仅1个样品含V。2017年样品中,仅检出Mn、Cu、Zn 3种金属元素。对照组样品中也含有Mn、Cu、Zn,且红原与沐川的样品中检测出Ni。所有样品均未检出具有较大健康威胁的重金属Cr、Cd和Pb。

图 2 实验组和对照组蜂蜜样品中检测出的金属元素种类数 Fig. 2 The number of mental elements in the honey from experiment and control groups in different years

元素含量方面,内江地区2016年和2017年金属元素含量不同,部分元素与其他地区采集对照样品的含量存在差异(χ2=54.22,P < 0.01)(图 3)。蜂蜜样品中Zn含量较高,2016年含量最高为28.659 mg·kg-1,最低为8.630 mg·kg-1,平均达15.309 mg·kg-1,2017年含量最高为19.820 mg·kg-1,最低为8.825 mg·kg-1,平均达13.068 mg·kg-1,可见Zn含量差异较大。2016年Cu含量平均达0.643 mg·kg-1,平均含量高于对照组样品的0.281 mg·kg-1,2017年平均含量0.275 mg·kg-1,与对照组样品的平均含量相差不大。2016年Mn含量平均为0.776 mg·kg-1,与对照组样品的差异不大,2017年Mn平均含量仅0.230 mg·kg-1,低于对照组样品。

图 3 实验组和对照组蜂蜜样品中10种金属元素的含量 Fig. 3 The contents of 10 mental elements in the honey from experiment and control groups in different years
3 讨论与结论

食物资源的可获得性和质量是昆虫在一个地区生存和繁衍的基础。本研究表明,城市园林是中华蜜蜂可以利用的生境类型,春季的开花植物可提供花蜜等食物资源,这与之前的相关研究结论(田悦等,2013张亚男等,2016)一致。并且春季开花植物种类总体较多,能够满足中华蜜蜂的食物需求,人工饲养实践表明,城市蜂群甚至能够生产一定数量的商品蜜。在采集范围内,城郊的农作物也能够被蜜蜂利用,油菜等大量开花的植物对中华蜜蜂具有较强的吸引力。油菜初花期中华蜜蜂采集油菜多于园林植物,盛花期反而比例下降。可能的原因是油菜初花期时园林中开花植物种类较少、强度较低,随着花资源逐渐丰富,中华蜜蜂对园林植物利用增加。这一现象表明,即使在主要作物大量开花期,园林植物仍然是城市蜂群重要的食物来源。为增加景观效果和生态效益,应该在园林配置中有意识地引进可利用的开花植物,这对增加蜜粉资源是有利的(Salisbury et al., 2015)。

金属元素在蜂蜜中是普遍存在的,Zn等元素是食物中重要的营养成分(杜华英等,2017),但是多数重金属对蜜蜂和人体健康存在威胁。城市土壤和空气中颗粒物可能会对植物花蜜产生不利影响,从而影响蜂蜜质量。本研究对2年春季蜂蜜金属元素分析的结果显示,常规元素均普遍存在,危害大的重金属元素未检测到,表明城市蜂群的食物质量较好。仅就该角度而言,维持中华蜜蜂在城市长期生存是可行的。蜂蜜中金属元素种类和含量的差异可能因产地、时间不同而不同(孙建民等,2010)。但Al和V元素在实验组的蜂蜜样品中检测到,这2种元素可能与空气污染和沉降有关,也提示在城区进行的商品蜜生产需要注意污染风险。

综上,城市园林在春季能够提供丰富的食物资源,即使在作物开花期也是中华蜜蜂重要的食物组成部分;研究地春季城市生产的蜂蜜没有重金属污染,有利于城市养蜂的发展,但也需适当注意风险防控。

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