摘要：使用高效的背負(fù)式風(fēng)送靜電噴霧器進(jìn)行液體授粉，以解決傳統(tǒng)人工授粉效率低、工時(shí)長(zhǎng)、成本高及勞動(dòng)強(qiáng)度大的問(wèn)題。采用上述噴霧器的三種噴霧模式分別對(duì)“佛見(jiàn)喜”梨進(jìn)行液體授粉對(duì)比試驗(yàn)。通過(guò)測(cè)定花粉懸濁液萌發(fā)率、花朵坐果率、花序坐果率、果形指數(shù)和單果質(zhì)量，以比較不同噴霧模式對(duì)梨液體授粉質(zhì)量的影響。結(jié)果表明，靜電噴霧顯著地降低梨花粉顆粒萌發(fā)率和花序坐果率，但不影響花朵坐果率及果形指數(shù)；風(fēng)送噴霧的花粉萌發(fā)率與花序坐果率呈顯著正相關(guān)（[P<0.05]， [R=0.645]）；風(fēng)罩噴霧雖在低花粉活性前提下明顯提高花序坐果率，但單果重顯著降低。綜上所述，風(fēng)送噴霧比靜電噴霧更加適合用在梨的液體噴霧授粉中，該研究可為梨液體授粉提供一定參考。

關(guān)鍵詞：梨液體授粉；靜電噴霧；風(fēng)送噴霧；花粉活性；坐果率

中圖分類號(hào)：S334.2+2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095?5553 （2024） 11?0054?06

Effect of three modes of backpack wind?fed electrostatic sprayer on pear liquid pollination

Liu Ziyan， Liu Limin， Han Hu， He Xiongkui， Liu Yajia

（College of Science， China Agricultural University， Beijing， 100193， China）

Abstract： In order to solve the problems of low efficiency， lengthy working hours， high cost， and high labor intensity of traditional manual pollination， a high?efficiency backpack wind?fed electrostatic sprayer is used for liquid pollination. Liquid pollination comparison studied on the “Fojianxi” pear were conducted by using three spraying modes of the aforementioned sprayer. In order to assess the impacts of various spray types on the quality of pear liquid pollination， the germination rate of pollen suspension， flower fruiting rate， inflorescence fruiting rate， fruit shape index， and single fruit quality were calculated. The results demonstrated that Electrostatic spraying treatment had no effect on flower fruiting rate or fruit form index， but dramatically decreased pear pollen grain germination rate and inflorescence fruiting rate， there was a strong positive association between pollen germination rate and inflorescence fruiting rate under wind?fed spraying treatment （P<0.05， R=0.645）， and the wind?shield spraying treatment on the premise of low pollen activity significantly enhanced inflorescence fruiting rate， but single fruit weight was significantly decreased. In conclusion， wind?fed spraying treatment is preferable to electrostatic spray for use in pollinating pears with liquid spray， and this study can serve as a guide for pollinating pears with liquid spray.

Keywords： pear liquid pollination; electrostatic spraying; wind?fed spraying; pollen activity; fruiting rate

0 引言

生產(chǎn)中大部分主栽梨品種都為自交不親和品種[1]，即使能自花授粉，其坐果率遠(yuǎn)低于理論生產(chǎn)最低坐果率（20%）[2]，自交后代果實(shí)的單果重和果心比也低于親本[3]。若不人工干預(yù)授粉，容易造成梨坐果率低、果實(shí)發(fā)育不良等問(wèn)題，進(jìn)而嚴(yán)重影響其產(chǎn)量和品質(zhì)[4]。2002年，王加更[5]發(fā)現(xiàn)人工輔助授粉技術(shù)可以解決梨自然授粉不良的問(wèn)題，Whiting[6]發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充授粉能夠顯著提高果樹(shù)坐果。隨著人力成本的提高，我國(guó)目前的梨授粉技術(shù)存在效率低、工時(shí)長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大、成本高等問(wèn)題。因此高效低成本的授粉方法是解決上述問(wèn)題的關(guān)鍵[7]。

目前世界主流梨授粉方法有人工點(diǎn)授、機(jī)械噴粉和液體授粉三種主要技術(shù)。人工點(diǎn)授坐果率高，花粉用量少，但耗時(shí)耗力勞動(dòng)強(qiáng)度大[8]；機(jī)械噴粉速度快效果較好，但用量大成本高[9]。液體授粉[10]高效節(jié)本省力快速，但花粉易失活。隨著液體授粉技術(shù)應(yīng)用的難題的克服[11]，液體授粉技術(shù)的優(yōu)勢(shì)逐漸在試驗(yàn)中印證[12， 13]。

背負(fù)式噴霧器是我國(guó)普及率最高的噴霧機(jī)械，且其作為噴霧設(shè)施進(jìn)行液體授粉的方法已經(jīng)發(fā)展成熟[14]，但其存在噴霧均勻性差、沉積利用率低、穿透能力不足等缺點(diǎn)[15]。考慮到背負(fù)式噴霧器短期內(nèi)無(wú)法完全被替代，相關(guān)研究人員將靜電噴霧技術(shù)和風(fēng)送噴霧技術(shù)應(yīng)用于背負(fù)式噴霧器以解決上述問(wèn)題[16]。其中靜電噴霧[17]可使霧滴荷電，使其易吸附到目標(biāo)上，提高了霧滴整體覆蓋均勻性和穿透能力，風(fēng)送噴霧[18， 19]可借助風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的氣流脅迫霧滴穿透整個(gè)果樹(shù)冠層。

雖然電動(dòng)背負(fù)式風(fēng)送靜電噴霧器噴霧器有諸多優(yōu)點(diǎn)，其目前在梨液體授粉中的應(yīng)用卻鮮有報(bào)道。本文擬使用電動(dòng)背負(fù)式靜電風(fēng)送噴霧器的普通及靜電模式噴施花粉懸濁液，研究多種模式對(duì)花粉活性的影響，同時(shí)以“佛見(jiàn)喜”梨為實(shí)際授粉對(duì)象，探究多種噴霧模式對(duì)梨花朵坐果率、花序坐果率、果形指數(shù)及單果重量的影響，并進(jìn)行相關(guān)分析，以期為梨的風(fēng)送靜電液體授粉提供參考。

1 材料與方法

1.1 花粉采集和儲(chǔ)藏

試驗(yàn)用雪花梨花粉于2022年3月22日在河南省三門峽市（34.620 3 °N，111.697 3 °E）采集，經(jīng)摘除花瓣，陰干，散粉及干燥處理后，儲(chǔ)藏于-18 ℃溫度下的冰箱或冰柜中。

1.2 花粉懸濁液的配置

低溫干燥的花粉處于休眠狀態(tài)，授粉前應(yīng)進(jìn)行活化[20]，即將適量花粉于室溫高濕陰涼的環(huán)境中放置一段時(shí)間，本文采用人工氣候箱（25℃、相對(duì)濕度80%）活化花粉6 h。

本文配置的花粉營(yíng)養(yǎng)液（不含花粉）包括純水、蔗糖、硼酸（分析純）、硝酸鈣（分析純）、黃原膠（食品級(jí)）構(gòu)成。其中，蔗糖為花粉管生長(zhǎng)提供穩(wěn)定的滲透壓和營(yíng)養(yǎng)成分；硼酸和硝酸鈣為梨花粉提供花粉萌發(fā)和花粉管生長(zhǎng)必需的游離B3+和Ca2+；黃原膠作為懸浮劑，幫助梨花粉在營(yíng)養(yǎng)液中均勻分散[21]。

如表1所示，1 L花粉營(yíng)養(yǎng)液中各成分的含量。稱取適量梨花粉和花粉營(yíng)養(yǎng)液充分?jǐn)嚢杌旌?，可制?.8 g/L的花粉懸濁液，用于后續(xù)試驗(yàn)。

1.3 試驗(yàn)裝置的構(gòu)成

選用3JWB-16A型電動(dòng)背負(fù)式風(fēng)送靜電噴霧器作為液體噴施授粉的試驗(yàn)裝置。噴霧器由噴霧器主體、風(fēng)送噴霧裝置和風(fēng)罩噴桿、噴頭三部分構(gòu)成（圖1）。

該裝置采用接觸式充電，高壓靜電發(fā)生器置于噴霧器藥箱底部，高壓正極電源連接特制的金屬靜電噴頭，從而在噴頭空間范圍形成一個(gè)高壓靜電場(chǎng)。在此靜電場(chǎng)內(nèi)的空氣被電離從而產(chǎn)生大量的自由電子，與噴嘴高速噴出的細(xì)小而均勻的霧滴結(jié)合成為群體荷電霧滴。當(dāng)使用圓錐霧噴頭（陶瓷材質(zhì)）時(shí)，不存在高壓靜電場(chǎng)，噴出的霧滴為沒(méi)有荷電的普通霧滴。

該噴霧器的主要參數(shù)如表2所示，完全滿足梨樹(shù)液體授粉的作業(yè)要求。

通過(guò)對(duì)手持風(fēng)送裝置和風(fēng)罩噴頭、靜電噴頭和圓錐霧噴頭的組合，設(shè)置了電動(dòng)背負(fù)式風(fēng)送靜電噴霧器的三種不同模式如表3所示。

1.4 室內(nèi)花粉萌發(fā)率試驗(yàn)

花粉萌發(fā)率是表示花粉活性的重要參數(shù)之一[22]，為測(cè)試三種噴霧模式對(duì)花粉萌發(fā)率的影響，于2022年4月2—5日在中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)藥械與施藥技術(shù)中心室內(nèi)進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。

試驗(yàn)前使用純水充分清洗試驗(yàn)裝置的藥箱和液路管道3次，并用花粉懸濁液潤(rùn)洗1次。為保障處理內(nèi)的均勻性，在3個(gè)一次性培養(yǎng)皿（直徑15 cm，收集花粉懸濁液）來(lái)回噴施；同時(shí)為保證藥箱中花粉顆粒濃度一致，花粉懸濁液需要充分?jǐn)嚢鑋23]；在15 min內(nèi)完成花粉懸濁液霧滴的收集及開(kāi)始培養(yǎng)以保障花粉顆粒的活性不受浸泡時(shí)間的影響。三種模式進(jìn)行花粉噴施試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)前選擇花粉懸濁液原液作為參照組CK。

在玻璃培養(yǎng)皿（直徑75 mm）中鋪3張濾紙（直徑70 mm），并添加5 mL純水，最后放入凹玻片（76.2 mm×25.4 mm）并標(biāo)記，用移液槍取100 μL收集到的花粉懸濁液，滴在凹玻片凹處，置于溫度25 ℃、濕度95%的人工氣候箱中暗箱培養(yǎng)3 h，在顯微鏡（10×4倍）下隨機(jī)選取3個(gè)合適視野拍照并統(tǒng)計(jì)花粉顆?？倲?shù)和萌發(fā)花粉顆粒數(shù)量（以花粉管長(zhǎng)度大于花粉直徑為花粉萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，其余為未萌發(fā)花粉），如圖2所示，重復(fù)測(cè)量3次。

1.5 田間試驗(yàn)

試驗(yàn)于2022年4月12日在北京市平谷區(qū)西營(yíng)科技小院梨園（40.196 2 °N， 116.990 2 °E）進(jìn)行，授粉時(shí)天氣晴，氣溫18.1 ℃～20.5 ℃，盛開(kāi)梨花占比約60%～80%；梨樹(shù)高2.5～3 m，株距1.5 m，行距4 m。

如圖3所示，選3個(gè)處理區(qū)（每處理區(qū)3行梨樹(shù)，共45顆）作為3種噴霧模式的試驗(yàn)區(qū)，不同試驗(yàn)區(qū)之間設(shè)置3行梨樹(shù)作為隔離帶（授粉）。處理區(qū)內(nèi)每行隨機(jī)選取3顆樹(shù)作為試驗(yàn)果樹(shù)，在距地1.8 m處選擇5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)（圖4），在梨花開(kāi)放前使用無(wú)紡布袋進(jìn)行套袋處理，以防風(fēng)媒及蟲(chóng)媒等等外界條件對(duì)授粉試驗(yàn)進(jìn)行干擾。試驗(yàn)時(shí)，摘除無(wú)紡布袋統(tǒng)計(jì)花朵及花序數(shù)量記錄在標(biāo)簽紙（PVC材質(zhì)，記號(hào)筆標(biāo)記）上方便坐果率調(diào)查，同時(shí)，在15 min內(nèi)完成液體授粉作業(yè)，最后將無(wú)紡布袋套上。

授粉1個(gè)月后摘除無(wú)紡布袋統(tǒng)計(jì)并記錄試驗(yàn)點(diǎn)的坐果量，5個(gè)月后用游標(biāo)卡尺（精度0.01 mm）和電子天平（精度0.01 g）測(cè)量統(tǒng)計(jì)各試驗(yàn)點(diǎn)成熟的果實(shí)參數(shù)（縱徑、橫徑及重量）。

1.6 數(shù)據(jù)處理方法

花粉萌發(fā)率是表示花粉活性的重要參數(shù)之一，具體計(jì)算方法如式（1）所示。

[Gr=TgTp×100%] （1）

式中： [Gr]——花粉萌發(fā)率；

[Tg]——視野中花粉萌發(fā)數(shù)；

[Tp]——視野中花粉總數(shù)。

花朵坐果率是表示每朵花朵最終坐果的概率，其具體計(jì)算方法如式（2）所示。

[Fr=NfNt×100%] （2）

式中： [Fr]——花朵坐果率；

[Nf]——授粉成功已經(jīng)坐果的花朵數(shù)目；

[Nt]——授粉試驗(yàn)花朵總數(shù)。

花序坐果率表示每個(gè)花序最終坐果的概率，具體計(jì)算方法如式（3）所示。

[Ir=NiNs×100%] （3）

式中： [Ir]——花序坐果率；

[Ni]——授粉成功已經(jīng)坐果的花序數(shù)目；

[Ns]——授粉試驗(yàn)花序總數(shù)。

果形指數(shù)是表示授粉后梨果的畸形程度，在本文中約接近于1畸形程度越小，具體計(jì)算方法如式（4）所示。

[Fi=LpHp] （4）

式中： [Fi]——果形指數(shù)；

[Lp]——果實(shí)縱徑；

[Hp]——果實(shí)橫徑。

1.7 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2021 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，使用IBM SPSS Statistics 26統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素ANOVA和相關(guān)性分析，使用Origin 2023繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 噴霧模式對(duì)花粉萌發(fā)率的影響

3種噴霧模式的萌發(fā)率與CK有顯著性差異（[P<0.05]），且相比于CK萌發(fā)率均有降低，說(shuō)明3種噴霧模式都顯著降低花粉萌發(fā)率（圖5）。相比于CK的萌發(fā)率（85.35%），噴霧模式A（64.84%）、模式B（45.30%）、模式C（40.70%）分別降低了24.02%，46.92%和52.31%。而在3種噴霧模式之間，模式A和模式B及模式C具有顯著性差異（[P<0.05]），且相比于模式A，模式B和模式C分別降低了30.14%和37.23%，但模式B及模式C沒(méi)有顯著性差異（[P>0.05]）。這表明不同類型噴頭（普通和靜電）間花粉萌發(fā)率差異明顯，而同種噴頭間花粉萌發(fā)率無(wú)差異，同時(shí)靜電噴頭可進(jìn)一步降低花粉萌發(fā)率。

2.2 噴霧模式對(duì)花朵坐果率和花序坐果率的影響

3種噴霧模式的花朵坐果率沒(méi)有顯著性差異（[P>0.05]），相比于模式A，模式B和模式C的花朵坐果率分別降低了32.18%和9.14%；這表明不同類型噴頭（普通和靜電）間、風(fēng)送噴霧和風(fēng)罩噴霧間花朵坐果率無(wú)顯著性差異（圖6）。模式B與模式A及模式C的花序坐果率有顯著性差異（[P<0.05]），相比于模式A，模式B、模式C的花序坐果率分別降低了75.59%和13.81%。這表明不同類型噴頭（普通和靜電）間、風(fēng)送噴霧和風(fēng)罩噴霧間的花序坐果率差異明顯（圖7）。

同時(shí)對(duì)模式A、模式B噴施出的花粉顆粒萌發(fā)率及花序坐果率進(jìn)行相關(guān)性分析，得到兩者存在顯著性正相關(guān)（[P<0.05]，[r=0.645]），表明不同噴頭采用風(fēng)送噴霧噴施花粉懸濁液進(jìn)行授粉時(shí)，花序坐果率與懸濁液中的花粉活性趨勢(shì)一致。對(duì)模式B、模式C噴施出的花粉顆粒萌發(fā)率及花序坐果率進(jìn)行相關(guān)性分析，兩者不存在顯著性正相關(guān)（[P>0.05]），表明風(fēng)送噴霧和風(fēng)罩噴霧間花序坐果率的差異與懸濁液中的花粉活性差異關(guān)系不明顯。

2.3 噴霧模式對(duì)果形指數(shù)與單果重的影響

3種不同噴霧模式下梨果形指數(shù)與梨單果重如圖8和圖9所示。

三種模式下梨果實(shí)果形指數(shù)之間無(wú)顯著性差異（[P>0.05]），表明該噴霧器進(jìn)行液體授粉時(shí)，噴霧方式的差異對(duì)所結(jié)梨果實(shí)形狀影響不大（圖8）。模式C和模式A及模式B的單果重量之間具有顯著性差異（[P<0.05]）；相比模式A，模式B和模式C的平均單果重分別降低了3.23%和24.86%。這表明風(fēng)送噴霧和風(fēng)罩噴霧間的單果重差異顯著，同類型噴頭（普通和靜電）間的單果重?zé)o顯著差異（圖9）。

3 討論

靜電噴霧在一定程度上降低了梨的液體授粉效果。究其原因，很有可能受花粉顆粒的萌發(fā)率的影響，靜電噴霧液體授粉的花粉萌發(fā)率顯著降低（圖5）。賈衛(wèi)東等[24]測(cè)得背負(fù)式靜電噴霧在遠(yuǎn)離噴頭300 mm的Dv50（霧滴體積中直徑）為70 μm，霧滴最小粒徑為16.7 μm，相比于普通霧滴，荷電后的霧滴粒徑在總體上都是減小的。而張演義等[25]在掃描電鏡下測(cè)量的幾種梨花粉極軸長(zhǎng)度范圍為43.61～47.85 μm，在觀察花粉顆粒萌發(fā)率時(shí)常常發(fā)現(xiàn)花粉粒之間會(huì)出現(xiàn)粘連的現(xiàn)象（圖10），花粉成團(tuán)、有多個(gè)花粉顆?；蜢F滴粒徑小于花粉顆粒徑時(shí)，花粉極有可能暴露在空氣中，改變花粉顆粒滲透壓，進(jìn)而影響花粉顆粒的生物特性，造成花粉的死亡，故兩種靜電噴霧的花粉萌發(fā)率顯著降低（[P<0.05]）；風(fēng)送噴霧時(shí)的霧滴聚合能使粒徑增大[18]，減小了花粉顆粒完全暴露在空氣中的概率，故靜電噴頭風(fēng)送噴霧的花粉萌發(fā)率略高于靜電噴頭風(fēng)罩噴霧。

同樣是靜電噴霧，模式B和模式C之間具有顯著性差異（圖7），其中模式A和模式B花朵坐果率的變異系數(shù)大，而模式C的花朵坐果率變異系數(shù)較小，很有可能是因?yàn)轱L(fēng)送噴霧的風(fēng)力造成柱頭振動(dòng)霧滴難以有效沉降到柱頭上，而模式C因?yàn)轱L(fēng)罩的存在，減小了風(fēng)力，使得霧滴更容易沉積到柱頭上。同時(shí)靜電噴霧產(chǎn)生的小霧滴，很容易被風(fēng)吹離柱頭范圍，而風(fēng)罩則有效降低了風(fēng)力大小，有效防止霧滴飄移，提高花粉懸濁液的利用率[26]，綜上所述，模式C可有效地提高冠層花朵柱頭有效接收花粉懸濁液霧滴，一定程度上提高授粉效果。

雖然三種模式對(duì)果形指數(shù)沒(méi)有顯著性影響，但是模式C的單果重明顯小于前兩種模式的果重。這是因?yàn)槟Ｊ紺可有效沉積在柱頭及花朵上的霧滴更多，根據(jù)王曉慶等[27]的研究花粉懸濁液噴施過(guò)量會(huì)降低果實(shí)單果重，是因?yàn)殪F滴沉積的增加提高了梨花柱頭的濕度[28]，不利于花粉萌發(fā)和花粉管生長(zhǎng)，影響授粉受精的質(zhì)量，進(jìn)而影響梨的單果重。

4 結(jié)論

1） 使用背負(fù)式風(fēng)送靜電噴霧器對(duì)“佛見(jiàn)喜”梨進(jìn)行液體授粉對(duì)比試驗(yàn)，測(cè)定手持風(fēng)送裝置和風(fēng)罩噴頭、靜電噴頭和圓錐霧噴頭的三種不同組合模式下的梨液體花粉萌發(fā)率，以及實(shí)際液體授粉后“佛見(jiàn)喜”梨的花朵坐果率、花序、單果重、果形指數(shù)等指標(biāo)，以比較不同噴霧模式對(duì)梨液體授粉質(zhì)量的影響，從而評(píng)估出其中最適合梨液體授粉的噴霧模式。

2） 在進(jìn)行3個(gè)模式的梨液體授粉時(shí)，靜電噴霧模式（模式B和模式C）不影響果形和果重，相比對(duì)照，降低了46.92%和52.31%的花粉活性，進(jìn)而降低坐果效果。使用風(fēng)罩（模式C）能在花粉活性只有40.70%時(shí)，保持和模式A（花粉活性64.84%）相近的花序坐果率，但相比模式A單果重顯著降低24.86%，是由于花粉懸濁液沉積過(guò)量導(dǎo)致。使用模式A（風(fēng)送噴霧）噴施后的花粉活性顯著高于（P<0.05）靜電噴霧模式（模式B和模式C），在三種模式中，模式A授粉后的梨坐果率、果形和果重等指標(biāo)均表現(xiàn)最優(yōu)，推薦該模式用于梨液體授粉。

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