无人机与蜜蜂的第一次“亲密”合作
无人机与蜜蜂的第一次“亲密”合作
极飞农业
2018-09-17 20:06
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官方新闻
极飞农业
2018-09-17 20:06
无人机与蜜蜂的第一次“亲密”合作

近几十年来,蜜蜂这一物种遭到了近乎毁灭性的打击。环境污染、气候变化、新发病虫害不断增加(如瓦螨寄生虫)等等原因,导致了全世界50%以上蜜蜂的死亡。从环境科学与经济学两个角度来讲,蜜蜂数量的减少不仅影响了生态多样性,同样也影响到了大部分粮食、花卉、果树及其他有花作物的授粉,造成农作物减产。为此,南澳州农业科研中心的 Mickey Wang 带领其研究团队与极飞科技合作,第一次突破性地通过“电子蜜蜂”——无人机协助蜜蜂授粉的实验,找到了生态友好的农业解决方案。


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没有蜜蜂的世界,人类只能活4年?

1994年开始,蜜蜂开始神秘消失,引发了全世界的关注。世界各大知名报刊,包括美国的《华盛顿邮报》、德国的《明镜周刊》、英国的《独立报》,以及美国的《国际先驱论坛报》,争相报道了这一现象,并声称20世纪最伟大的物理学家爱因斯坦说过:如果蜜蜂从地球上消失,人类将只能再存活4年。没有蜜蜂,没有授粉,没有植物,没有动物,也就没有人类。” (1)


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该 名人名言” 的证伪道阻且长,没有证据能够证明爱因斯坦是否真的说过这句话,也没有研究能够证实这句话里人类大限的科学与真实性,但毋庸置疑的是,这一说法的传播借着爱因斯坦的名号,为世人敲醒了警钟


昆虫学家梅·贝伦鲍姆博士将蜂群神秘消失现象命名为蜂群崩溃综合征”(又称蜂群衰竭失调,Colony CollapseDisorder,简称CCD) (2),这一征结是在许多因素的共同影响下出现的。波及地区从北美洲逐渐发展到欧洲和亚洲等地,从2006年末至今持续已有6年时间,尚无有效的应对措施    


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来自新西兰的养蜂、蜂蜜生产组织BeesOnline的专家Maureen Maxwell表示:如果没有蜜蜂授粉,这个世界将发生巨大的变化。蜜蜂直接影响着我们的大部分粮食和有花作物,没有蜜蜂,我们必须显著增加化肥的使用,这将导致大面积的水体污染,最终污染我们的食物和生存环境。” (3) 中国农业科学院蜜蜂研究所的研究表明,CCD引发的蜜蜂数量的减少,将会引起 授粉危机, 进而影响农作物的产量和生态平衡,还会危及蜂产品下游产业。(4)


“授粉危机”

以澳大利亚为例,近年来澳大利亚果园的面积不断扩大,气候变化、蜜蜂数量的下降导致果树天然授粉的工作效率受到了很大影响。以虫媒传粉作为主要传粉方式的果树(如:苹果、梨、杏仁、桃子、樱桃等),传粉率大幅降低,直接影响坐果率与产量。


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坐果指经授粉、受精形成的幼果能正常生长发育而不脱落的现象


在受影响的果树作物中,传粉率下降对于杏仁树种植的打击最为明显。杏仁树又称为扁桃仁、巴旦木,是一种经济价值非常高的果树。据《澳华财经在线》、《国际果蔬报道》提供的数据显示,早在2014/15年,澳大利亚杏仁出口总额就已高达5.22亿澳元,成为全球第二大杏仁出口国。(5)  2014/15年杏仁年产量已分别达到8万、9万吨之多,成为14财年产值最高的园艺出口产品。(6)  Statisa网(statisa.com)农业板块报道,2016/17年,仅针对西欧地区,澳大利亚杏仁出口额就已达1.95亿澳元。(7)                                           


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由以上数据可见,杏仁树早已成为澳大利亚最主要的经济作物之一。杏仁树的种植,不仅需要蜜蜂进行虫媒传粉,还需要杂交授粉(即异花授粉,不同品种的果树花相互传粉),才能产出果实。杂交授粉成功与否,高度依赖蜜蜂在不同品种的果树间采集花粉和花蜜的过程,即蜜蜂携带花粉,完成杏仁树异花杂交授粉的过程。


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以市面上经济价值最高,最受民众欢迎的杏仁品种 Nonpariel 为例。由于杏仁树有自交不孕、自花不实的特性,通过杂交授粉种植出 Nonpariel 品种的杏仁,需要果农将Nonpariel杏仁树与其他杏仁品种混种,每种植两到三行Nonpariel品种,间隔种植一到两行授粉品种,通过蜜蜂在不同树种间的采粉、传粉进行杂交授粉。


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杏仁果园里每一条不同品种的杏仁树颜色有所不同


在这种环境下,低效的蜜蜂传粉、授粉加之蜜蜂数量的减少,会对杏仁的产量造成很大的影响。首先,通过养殖蜜蜂在间隔耕种的树种间采粉传粉,蜜蜂的行为并不可控,授粉的均匀度直接关联蜜蜂的飞行采粉。举例来说,如果蜜蜂在 Nonpariel 杏仁树与另一品种杏仁混种树的区域采粉传粉,部分工蜂在授粉品种区域采集了足够花粉即返回蜂巢,可能无法将育种花粉均匀授粉到 Nonpariel 树种区域。其次杏仁树一般早春时期开花,这一时期天气变化无常,频繁的阴雨天气和寒流会造成蜜蜂无法正常出行采蜜。此外,由于杏仁果园都位于比较偏远干旱的沙漠地区,蜂箱需要被远距离的运输至果园,易引发CCD现象相,导致蜜蜂死亡(8) 沙漠地区风速过高,会导致蜜蜂无法正常飞行、蜂巢内温度波动大,削弱蜜蜂的免疫力,倘若无法及时补充优质花粉,恢复蜜蜂原有的蛋白水平帮助其增强体质,蜂群对疾病的敏感性会增加,这意味着病菌原虫更易侵染蜜蜂。(9)


因此,找到既能保护蜜蜂物种与数量,又能与蜜蜂合作、解决蜜蜂授粉不足问题的新型授粉方式,是杏仁树、果树种植者们,以及相关领域的专家学者们迫切想要解决的。


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正在采集杏仁花粉的蜜蜂,腿上的“花粉蓝”已经装满了两个大花粉球


解决方案

为了在保护蜜蜂的同时帮助果农解决授粉不足的难题,澳大利亚国立大学、澳大利亚联邦科学与工业研究组织合作(CSIRO),对杏仁树进行了为期三年的人工授粉研究,从中获取了大量的经验。基于该研究经验,南澳州农业科研中心的 Mickey Wang 带领其研究团队,分别对蜜蜂授粉结合人力授粉、蜜蜂授粉结合无人机授粉与单一蜜蜂授粉进行了比对实验,实验所使用的无人机由广州极飞科技有限公司提供,机型为 P20 植保无人机


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研究表明,传统的人力喷洒授粉耗时长,并且难以对高大的果树进行有效、快速的喷洒,人力喷洒辅助蜜蜂授粉显然并不现实。而通过使用极飞P20无人机实施的授粉实验,则取得了重大突破


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极飞 P20 植保无人机正在为杏仁树授粉


在蜜蜂采集杏仁花粉后,研究小组使用了极飞P20无人机均匀喷洒花粉,为杏仁树进行人工授粉。对比实验结果显示,无人机授粉不仅解决了异花杂交的授粉问题,相比仅通过蜜蜂授粉的果树,产量还提高了15%


实验成功后,位于维多利亚州的Thurla农场与位于南澳河边地区的Clark Taylor农场相继与极飞科技展开合作,使用极飞P系列植保无人机3750亩杏仁树进行了规模化授粉,效果超出了农场主的预期。通过无人机授粉与蜜蜂采粉结合,改变传统的杏仁树单一虫媒授粉方式,解决了果农们对蜂群数量不足以及蜜蜂工作效率的担忧,并且提高了果树的产量


“电子蜜蜂”

无人机授粉操作简单,保证花粉均匀地喷洒在需要授粉的区域,成为了果园中的“电子蜜蜂”。在蜜蜂采集花粉后,可通过人工采集的其他花粉将所需花粉进行置换,保证蜜蜂有足够的食物。同时将待授粉果树的所需花粉与溶剂进行配比,再由无人机进行均匀的喷洒。由于无人机统一收集花粉,喷洒量大且集中,果农可以在不同区域集中种植采粉、授粉品种果树,蜜蜂可在采粉区域工作,“电子蜜蜂”则在授粉区域工作,二者协作,大大提高了果树种植、授粉的工作效率,降低了传粉、授粉成本。


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Mickey Wang正在收集蜜蜂所采集的、用于无人机喷洒的杏仁花粉


一方面,蜜蜂只需留在采粉区采粉,能够保证及时补足花粉,保持蛋白质水平,降低虫害发生的几率,尽可能地保护采粉蜜蜂种群的数量与安全。同时,授粉环节由无人机取代,时间灵活,减少了因天气变化与其他原因对授粉造成的影响,使得大规模的人工授粉变得实际可行。如通过进一步的实验与推广被大范围应用于杏仁树授粉,形成无人机的“蜂群”效应,将对整个杏仁产业产生颠覆性的影响。


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如果有一天,世界上不再有蜜蜂,后果之严重是我们难以想象的......

每一个物种都有其存在的合理性以及对于整个生态系统的价值,人为因素造成的物种灭亡,总有一天会祸及人类自身。远距离的“转地授粉”对蜜蜂造成的影响,仅仅是造成蜂群衰竭失调的众多人为因素之一,无人机授粉也仅仅是人类保护蜜蜂的一次成功尝试。

未来,希望更多的人能够关注蜜蜂与物种多样性的问题,参与到保护工作中来,不要让大灭绝时代成为现实


注:部分图片来源网络


参考资料: 

(1)https://www.guokr.com/article/3545/

(2)http://tech.sina.com.cn/d/a/2017-09-22/doc-ifymfcih2280213.shtml

(3)http://www.beesonline.co.nz,转引自https://www.guokr.com/article/3545/

(4)吴艳艳,周婷,王 强,代平礼. 蜂群衰竭失调现象研究进展[J]. 

动物医学进展,2013年,34(5):95-99

(5)http://sydney.mofcom.gov.cn/article/ddgk/zwminzu/

201509/20150901103214.shtml

(6)https://www.guojiguoshu.com/article/1579

(7)https://www.statista.com/statistics/822593/australia-export-value-of-almonds- by-region/

(8)郑志阳,梁勤. 蜂群崩溃失调病(CCD)病因的分析[J]. 中国蜂业,2009年,60(6):6-8

(9)RenéeJohnson. Recent Honey Bee Colony Declines.CRS Report For Congress. 2008:19.