春季城市中華蜜蜂的食物結(jié)構(gòu)與蜂蜜金屬元素含量
——以四川省內(nèi)江市為例

趙岳祥， 王婷婷， 趙琳滟， 楊萍， 陳發(fā)軍， 2*

(1. 內(nèi)江師范學院生命科學學院，四川內(nèi)江641100；2. 四川省高等學校特色農(nóng)業(yè)資源研究與利用重點實驗室，四川內(nèi)江641100)

生物多樣性及其功能與生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定密切相關，傳粉昆蟲被認為是最主要的訪花類群，85%的作物及野生植物依賴其授粉，傳粉價值高達3.61×1011美元(Pottsetal.，2016)；我國昆蟲傳粉功能的總經(jīng)濟價值估算為6.79×1011元，占當年農(nóng)作物生產(chǎn)總經(jīng)濟價值的54.05%(歐陽芳等，2015)。然而，近年陸續(xù)報道了歐洲和北美等地蜜蜂、蝴蝶等傳粉昆蟲和依賴它們授粉植物種群的消失，傳粉者種類、數(shù)量減少，及其帶來的傳粉功能下降是當前全球面臨的重要生態(tài)問題(Pottsetal.，2016；Raderetal.，2016)。中華蜜蜂Apisceranacerana等我國本土蜜蜂種群數(shù)量也在不斷下降，分布區(qū)縮減，對眾多資源植物的生存和利用造成了一定威脅(楊冠煌，2005；Renetal.，2014)。為應對傳粉昆蟲面臨的危機，許多國家在政策和管理方法上采取了一系列措施，但多數(shù)政策的作用尚待評估，保護生境和采取環(huán)境友好的人類活動方式將是持續(xù)努力的主要方向。

城市化進程使城市面積不斷擴展，成為重要的景觀類型之一。與此同時，人類活動導致的生境喪失等被認為是引起傳粉者衰減的主要原因(Brown & Paxton，2009)，城市化對傳粉者多樣性造成了不利影響，導致生物多樣性水平下降(Mckinney，2008)。隨著園林綠化和管理水平提高，且城市環(huán)境往往作為區(qū)域尺度上的主要景觀類型，多數(shù)研究認為應該重視城市的生態(tài)效益，體現(xiàn)其生境價值(Mattesonetal.，2008；Salisburyetal.，2015；張亞男等，2016)。Theodorou等(2017)對城市園林中的訪花昆蟲采集行為、食物資源和小生境質(zhì)量進行了報道，發(fā)現(xiàn)城市中存在眾多的傳粉昆蟲；盡管開花植物資源、筑巢生境和人工設施等可能成為蜂類等傳粉昆蟲的限制因素，但多數(shù)種類能夠有效地在城市中覓食和繁殖(Mattesonetal.，2008；Salisburyetal.，2015；陳發(fā)軍等，2016)?？梢姡鞘猩呈敲鄯淇衫玫木坝^類型。但城市生境面臨人為干擾大、污染源較多等問題，需要尋求綠色發(fā)展(Mckinney，2008；歐陽志云等，2009)，評估城市環(huán)境的資源和風險，提升城市環(huán)境是研究的重要領域。

以我國本土傳粉昆蟲中華蜜蜂為對象，在城市中可能進行商品蜜生產(chǎn)的春季，對人工控制飼養(yǎng)的中華蜜蜂蜂群的食物資源和蜂蜜質(zhì)量進行了研究，以期為城市里中華蜜蜂保護和城市養(yǎng)蜂提供科學依據(jù)。

1 研究地區(qū)和研究方法

1.1 研究地概況

四川省內(nèi)江市(104°15′～105°26′E，29°11′～30°02′N)地處四川盆地南部，屬亞熱帶濕潤季風氣候，氣候溫和，雨量充沛。年均氣溫15～28 ℃，年均降水量1 000 mm左右，無霜期達330 d，年均日照時數(shù)1 100～1 300 h。城區(qū)開花園林植物豐富，緊鄰城市郊區(qū)或殘留斑塊為農(nóng)田，春季多栽培油菜Brassicanapusvar.oleifera等作物。

1.2 研究方法

1.2.1 蜜粉源植物調(diào)查在前期研究(田悅等，2013；張亞男等，2016)的基礎上，2016年3—5月對內(nèi)江市城區(qū)園林植物進行詳細調(diào)查，結(jié)合定點觀測法記錄開花植物種類，并觀察中華蜜蜂的吸蜜和帶粉行為以確定采蜜和采粉情況。

1.2.2 蜂蜜樣品采集3群實驗蜂群放置地點選擇在內(nèi)江市城區(qū)內(nèi)江師范學院園藝實驗基地(105°02′46″E，29°35′27″N)內(nèi)。蜂群為人工招引至標準蜂箱中的野生中華蜜蜂，調(diào)整巢脾，前期階段根據(jù)蜂群情況適量飼喂花粉和蔗糖，實驗期間不飼喂。分別于2016年3—4月(油菜初花期和盛花期)、2017年4月(油菜盛花期)進行取樣。取樣時用膠頭滴管從蜂房中吸取新采集未封蓋的蜂蜜，按蜂群編號，裝入離心管中封存，4 ℃保存。2016年，從四川省內(nèi)其他環(huán)境好、非城市地區(qū)(綿陽市平武縣、樂山市沐川縣和阿壩藏族自治區(qū)紅原縣)取蜂蜜樣品3份，作為對照組用于對比分析金屬元素含量。

1.2.3 蜂蜜孢粉分析采用醋酸酐分解法對蜂蜜樣品進行孢粉分析(劉宇佳等，2013)。精確稱量蜜樣10 g，用20 mL 30 ℃蒸餾水溶解，移入離心管，3 000 r·min-110 min，棄上清液；加入2 mL 36%冰乙酸，搖勻靜置2 h，3 000 r·min-110 min，棄上清液；加入新配制的醋酸酐-濃硫酸(體積比9∶1)混合液1 mL，83 ℃水浴處理10 min，取出后冷卻待檢。

取干凈載玻片，用滴管吸取適量樣液滴1滴于載玻片上，蓋上蓋玻片，用濾紙吸干周圍多余的液體，置于400倍顯微鏡下觀察，每個樣品隨機觀察20個視野。將顯微鏡下觀察到的孢粉形態(tài)特征對照從植物花上采集花粉制作的花粉圖譜，鑒別出蜂蜜中花粉的種類，統(tǒng)計得出蜂蜜中花粉類型及各種花粉所占百分比。

計算公式為：某種花粉相對量=20個視野中某種花粉粒數(shù)/20個視野中花粉?？倲?shù)×100%。

1.2.4 金屬元素測定利用電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)，測定2年春季蜂蜜樣品的鎘(Cd)、鉻(Cr)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鉛(Pb)、砷(As)、鋁(Al)、釩(V)、錳(Mn)、鋅(Zn)等10種主要金屬元素的含量。結(jié)果表示為單位質(zhì)量中金屬元素含量(mg·kg-1)，檢測限度為0.02 mg·kg-1。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007和SPSS 16.0對數(shù)據(jù)進行分析和作圖。用χ2檢驗分析蜂蜜金屬元素含量在不同年份、地點間的差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 蜜蜂拜訪的蜜粉源植物

共記錄32種中華蜜蜂拜訪的園林植物，包括喬木、灌木、藤本和草本植物，主要包括貼梗海棠Chaenomelessinensis、紫葉李Prunuscerasifera和紫荊Cercischinensis等，對蜜蜂采集行為觀測可知，中華蜜蜂在這些植物的花朵上采集花蜜或(和)花粉(表1)。

表1 中華蜜蜂拜訪的園林開花植物及其蜜粉資源Table 1 The visiting flowering plants and honey/pollen sources of Apis cerana cerana in city garden

2.2 基于蜂蜜孢粉分析的食物結(jié)構(gòu)

城市生境里中華蜜蜂利用的植物資源多樣，蜂蜜中具有10種以上不同類型的花粉。主要花粉種類是十字花科Cruciferae的油菜，尤其是2016年 3月油菜初花期的蜂蜜樣品，油菜花粉占比達到73.54%，可認定為油菜花蜂蜜。但是，在2016年和2017年油菜盛花期采集的樣品中，油菜花粉僅分別占28.46%和32.83%，其他為園林植物的花粉(圖1)。

除油菜外，蠶豆Viciafaba也有一定貢獻，其花粉含量為0.79%～2.32%；園林植物中，紫葉李等貢獻較大?？傮w上園林植物種類多樣，花粉比例總和在油菜盛花期超過50%。

圖1 不同油菜花期中華蜜蜂蜂蜜中植物花粉構(gòu)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

2.3 蜂蜜中主要金屬元素含量

所有樣品中均含有Mn、Cu、Zn 3種金屬元素，其他元素因時間與地域的差異有所不同(圖2)。內(nèi)江城區(qū)2016年樣品中，共檢測出V、Al、Mn、Cu、Zn 5種金屬元素，其他元素未檢出，且僅1個樣品含V。2017年樣品中，僅檢出Mn、Cu、Zn 3種金屬元素。對照組樣品中也含有Mn、Cu、Zn，且紅原與沐川的樣品中檢測出Ni。所有樣品均未檢出具有較大健康威脅的重金屬Cr、Cd和Pb。

元素含量方面，內(nèi)江地區(qū)2016年和2017年金屬元素含量不同，部分元素與其他地區(qū)采集對照樣品的含量存在差異(χ2=54.22，P<0.01)(圖3)。蜂蜜樣品中Zn含量較高，2016年含量最高為28.659 mg·kg-1，最低為8.630 mg·kg-1，平均達15.309 mg·kg-1，2017年含量最高為19.820 mg·kg-1，最低為8.825 mg·kg-1，平均達13.068 mg·kg-1，可見Zn含量差異較大。2016年Cu含量平均達0.643 mg·kg-1，平均含量高于對照組樣品的0.281 mg·kg-1，2017年平均含量0.275 mg·kg-1，與對照組樣品的平均含量相差不大。2016年Mn含量平均為0.776 mg·kg-1，與對照組樣品的差異不大，2017年Mn平均含量僅0.230 mg·kg-1，低于對照組樣品。

圖2 實驗組和對照組蜂蜜樣品中檢測出的金屬元素種類數(shù)Fig. 2 The number of mental elements in the honey from experiment and control groups in different years

圖3 實驗組和對照組蜂蜜樣品中10種金屬元素的含量Fig. 3 The contents of 10 mental elements in the honey from experiment and control groups in different years

3 討論與結(jié)論

食物資源的可獲得性和質(zhì)量是昆蟲在一個地區(qū)生存和繁衍的基礎。本研究表明，城市園林是中華蜜蜂可以利用的生境類型，春季的開花植物可提供花蜜等食物資源，這與之前的相關研究結(jié)論(田悅等，2013；張亞男等，2016)一致。并且春季開花植物種類總體較多，能夠滿足中華蜜蜂的食物需求，人工飼養(yǎng)實踐表明，城市蜂群甚至能夠生產(chǎn)一定數(shù)量的商品蜜。在采集范圍內(nèi)，城郊的農(nóng)作物也能夠被蜜蜂利用，油菜等大量開花的植物對中華蜜蜂具有較強的吸引力。油菜初花期中華蜜蜂采集油菜多于園林植物，盛花期反而比例下降?？赡艿脑蚴怯筒顺趸ㄆ跁r園林中開花植物種類較少、強度較低，隨著花資源逐漸豐富，中華蜜蜂對園林植物利用增加。這一現(xiàn)象表明，即使在主要作物大量開花期，園林植物仍然是城市蜂群重要的食物來源。為增加景觀效果和生態(tài)效益，應該在園林配置中有意識地引進可利用的開花植物，這對增加蜜粉資源是有利的(Salisburyetal.，2015)。

金屬元素在蜂蜜中是普遍存在的，Zn等元素是食物中重要的營養(yǎng)成分(杜華英等，2017)，但是多數(shù)重金屬對蜜蜂和人體健康存在威脅。城市土壤和空氣中顆粒物可能會對植物花蜜產(chǎn)生不利影響，從而影響蜂蜜質(zhì)量。本研究對2年春季蜂蜜金屬元素分析的結(jié)果顯示，常規(guī)元素均普遍存在，危害大的重金屬元素未檢測到，表明城市蜂群的食物質(zhì)量較好。僅就該角度而言，維持中華蜜蜂在城市長期生存是可行的。蜂蜜中金屬元素種類和含量的差異可能因產(chǎn)地、時間不同而不同(孫建民等，2010)。但Al和V元素在實驗組的蜂蜜樣品中檢測到，這2種元素可能與空氣污染和沉降有關，也提示在城區(qū)進行的商品蜜生產(chǎn)需要注意污染風險。

綜上，城市園林在春季能夠提供豐富的食物資源，即使在作物開花期也是中華蜜蜂重要的食物組成部分；研究地春季城市生產(chǎn)的蜂蜜沒有重金屬污染，有利于城市養(yǎng)蜂的發(fā)展，但也需適當注意風險防控。