淺談智能養蜂中對蜂群的多角度監測

麻書赫，胡福良

（1.浙江大學求是學院2022 工科試驗班（信息），浙江 杭州 310058；2.浙江大學動物科學學院，浙江 杭州 310058）

1 引言

養蜂業是一種特殊的養殖業。從養殖成本上來看，養蜂不占用耕地且投資少；從養殖收益上來看，養蜂一舉兩得，不僅能獲得多種寶貴的蜂產品，如蜂蜜、蜂王漿、蜂膠等，還能為植物授粉，大幅提高農作物、果蔬的產量，改善品質。故朱德委員長曾稱贊蜜蜂是各種農作物授粉的“月下老人”，是人類的“健康之友”。

中國養蜂歷史悠久。有學者認為在2 300年前的戰國中期就已出現了“原始粗放”的養蜂產業[1]。而隨著物聯網、大數據等技術的發展，智能養蜂技術在養蜂業中得到越來越廣泛的應用。而在智能養蜂技術中，對蜂群的多角度監測在保護和推動蜂群繁衍發展、確保蜂產品質量等方面起著不可替代的作用[2]。

2 養蜂業的現狀

從歷史這一縱向角度來看，在近幾年，由于科技與經濟的快速發展，各農業產業在機械化智能化方面均取得了巨大的進展，養蜂業也是如此。就生產模式來說，呈現出設備智能化、管理數字化的轉變趨勢[3]。

從橫向比較其他農業產業這一角度來看，由于中國傳統養蜂業主要以個人、家庭為生產單位，養殖規模小、養殖范圍分散，養殖投入成本少，難以形成規?；?、專業化、標準化的生產模式，故養蜂業相對于其他農業產業機械化、智能化程度較低。由于設施設備落后陳舊，蜂農對蜂場的管理依然比較粗獷，基本以手工操作為主[3]。這種手工操作不但費時費力，勞動強度大且效率低下，而且過于依賴蜂農個人的主觀經驗，難以達到精確化控制，蜂產品的品質難以保證。故智能養蜂的道路仍然任重道遠。

從橫向比較其他國家養蜂業這一角度來看，中國的蜂農養蜂主要是為了生產蜂產品并銷售蜂產品，蜂場的主要收入來自蜂產品，相對輕視蜜蜂的授粉作用，生產工具簡陋，仍以手工勞動為主；而美國等發達國家養蜂的主要目的是為農作物授粉，蜂場的主要收入來自授粉租賃，規?；蜋C械化程度高，人均飼養量大，人均產值高；在歐洲，還有一種養蜂業類型是業余休閑養蜂業，利用養蜂業發展旅游業等周邊產業。將蜂產品銷售、授粉租賃、養蜂周邊產業三位一體結合發展，可大大提高蜂農收入。

3 多角度監測簡述

3.1 為什么需要多角度監測

從蜂巢結構的角度來看，蜂巢由貯蜜區、工蜂房、雄蜂房、王臺等幾部分組成，結構復雜。每個結構的作用與環境并不相同，蜜蜂在不同結構的行為也不相同，不易從單角度監測。

從蜜蜂自身因素的角度來看，作為一種社會性昆蟲，蜜蜂行為復雜多變，從單角度監測很難確定蜜蜂多樣的行為，而多角度監測有利于提高確定蜂群行為的準確率；此外，每一個蜂群具有成千上萬只蜜蜂，故蜂群這個系統非常復雜，采用單一角度監測容易誤判蜂群狀態。

從外部環境對蜂巢內部環境的影響來看，由于蜂巢并非絕對封閉的空間，外部環境也會對蜂巢內部環境產生較大影響，干擾對蜂巢內部環境的監測。而多角度監測可以盡可能減小外部環境對數據采集造成的干擾。

3.2 多角度監測在現實中的作用

近二十年來，由于病毒侵襲、新型農藥使用、氣候變化等多因素影響，美國、歐洲等地爆發了蜂群崩潰失調?。–olony Collapse D isorder，CCD）。CCD 的主要癥狀為蜂群里的成年蜜蜂全部消失，蜂群內或周邊卻極少能見到死亡蜜蜂；巢內有封蓋的蜜蜂幼蟲；蜂巢內儲備的蜂糧完好，未被其他蜂或敵害奪取，所有蜜蜂都像突然消失了一樣。CCD對養蜂業及相關產業造成了巨大損失。有調查顯示，美國自從2006 年起，平均每年有大約30% 的蜂群死亡[4]。雖然現在CCD 的具體成因仍然不能確定，但通過對蜂群的多角度監測，蜂農有望提前發現蜂群的異常，從而盡可能減少損失。

多角度監測在確保蜂產品品質上也有重要作用。通過多角度監測，蜂農可以及時采集到蜂巢內的環境信息，并進行調節，使蜂巢內環境更適合蜜蜂生長繁衍和優質蜂產品的生產。

4 蜂群的監測角度

4.1 溫度監測

蜜蜂幼蟲有嚴格的溫度要求，要求環境接近恒溫，需要維持在34～35℃，最適溫度約34.4℃。溫度偏高或偏低都不利于蜜蜂幼蟲的生長發育。蜂群生活的最適溫度為20～25℃。在此溫度下，子脾的溫度可以維持于34～35℃。此時工蜂的采集能力最好，蜂王的產卵能力也最好。而有研究表明，當蜜蜂的體溫低于9～12℃時會發生“暈厥”[8]。故監測溫度可以判斷環境是否適合蜂群生長繁衍。蜜蜂會通過自身行為調節體溫。當溫度過低時，蜂群會通過調節新陳代謝和收縮肌肉來增加產熱；當溫度過高時，蜂群則會通過扇風和增加蜂箱內的濕度來降溫[5]。故蜂群溫度可以體現蜂群的自我調節能力與健康狀況。此外，蜜蜂的對抗外來入侵者、舞蹈傳遞信息的過程都會產熱，引發環境溫度升高，故溫度變化也可以體現蜂群的行為。

4.2 濕度監測

在蜂巢內，育蟲區域具有最高的濕度和最好的穩定性。流蜜期育蟲區蜂路里相對濕度為40% ～65% ；蜜源缺乏期為76% ～80% 。蜜蜂也可以通過行為調節蜂群內濕度。當蜂群中濕度過大時，蜜蜂會通過振翅扇風來除濕；而當蜂群中濕度較小時，蜜蜂會通過采水并把水涂布于巢脾上來增加巢內濕度。故濕度穩定性也可以反應蜂群的自我調節能力與健康狀況。

4.3 二氧化碳濃度監測

蜂箱內的氧氣和二氧化碳的濃度與蜜蜂的新陳代謝相關，呈現出一定的周期波動性。在冬季，由于食物缺乏，蜂群通過維持蜂箱內的低含氧量降低新陳代謝，從而度過食物匱乏的冬季。故二氧化碳濃度可以反映蜂群新陳代謝水平。此外，外界干擾引起的蜜蜂警戒也會造成二氧化碳濃度變化。故二氧化碳濃度變化可以反映工蜂活動強度及警戒程度的變化[6]。

4.4 蜂巢重量監測

蜂巢重量變化具有一定的晝夜周期性。夜間蜂蜜水分的蒸發和清晨蜜蜂外出，蜂巢的重量會減少，而上午到傍晚采集花蜜花粉則會造成蜂巢重量的增加。因此蜂箱重量的周期性變化可以反映蜂群的日?；顒?。此外，蜂巢重量瞬時的突變可能是由于蜂群發生分蜂和飛逃時，大量蜂蜜被蜜蜂攜帶出巢，因此一定幅度的重量突變可以作為分蜂和飛逃的判斷依據[2]。

4.5 聲音監測

蜜蜂在進行不同的活動時，會產生不同頻率的聲音。在分蜂過程中，獲得分蜂指令的蜜蜂每隔0.5～3 s 會扇動一次翅膀，其發出的聲音頻率在180～250 H z 之間，而當它們接觸到其他蜜蜂時，聲音的頻率會迅速提升至大約500 H z。因此，用聲音信號來識別蜂群的活動是可行的[2]。

4.6 進出量監測

18 日齡以后的工蜂為外勤蜂，負責外出采集花蜜、花粉、水分與蜂膠。在流蜜期，一只工蜂每天能出巢采蜜7～11 次。故監測蜂群進出量可以了解蜂群的采集情況。在一定溫度范圍內，蜂群溫度越高，蜂群進出量越大，故進出量在一定程度上也可以反應蜂群溫度。此外，蜜蜂的進出數量可以體現蜂群正常、分蜂等不同狀態。

5 結語

蜜蜂是一種神奇而又美妙的生物，擁有非常特殊的社會性，蜂王、工蜂、雄蜂各有分工，各司其職，故對蜂群這一復雜系統的監測非常困難。但是，蜜蜂又有自己獨特的固定的“語言”來傳遞信息，只要我們了解這些“語言”，就能大概把握住蜂群的行為，這使得蜂群的監測具有可行性。此外，蜜蜂是神圣的，蜜蜂對于生態環境、人類生活有著重要作用。

人類歷史總是科技帶動產業發展，產業需求又為科技發展助力。物聯網、大數據等技術的發展，帶動了一系列農業產業的機械化、智能化、現代化，養蜂業也是如此。雖然目前中國養蜂業仍然以手工操作為主，缺少大規模機械化、智能化、現代化的生產方式，但我們可以看到，智能養蜂已經在快速發展。相信在不遠的將來，養蜂業這一古老的產業能很好地與科技相融，展現新的生命力。