大葉藻種子萌發(fā)與幼苗培育、種植方法的初步研究

張海鵬等

海草（Seagrasses）是生活于熱帶和溫帶海域淺水中的單子葉植物。目前全世界共發(fā)現(xiàn)有海草約 12 屬 67 種，在中國共分布有 5 科 11 屬 21 種海草[1]。大葉藻（Zostera marina L.）作為海草的一個(gè)典型代表，生于潮間帶和潮下帶的淺海中，通常形成廣大的群落—海草床。

海草能完全生長(zhǎng)于沉水環(huán)境，有很發(fā)達(dá)的根狀莖，有穩(wěn)定沉積物、穩(wěn)定底泥、抵御風(fēng)浪對(duì)近岸底質(zhì)的侵蝕作用，同時(shí)海草的葉片可以捕捉懸浮物，改善水體透明度；海草是第一生產(chǎn)者，通過光合作用，吸收和同化營養(yǎng)物質(zhì)，凈化水質(zhì)，加速生態(tài)系中的營養(yǎng)循環(huán)；海草床是高生產(chǎn)力區(qū)，是許多海洋動(dòng)物重要的產(chǎn)卵場(chǎng)、棲息地、隱蔽場(chǎng)所，并是其直接食物來源。海草床巨大的生產(chǎn)力可與紅樹林相媲美，具有極大的固碳能力，與紅樹林和珊瑚礁被稱為三大典型海洋生態(tài)系統(tǒng)。

海草種子一般都經(jīng)歷一個(gè)休眠期，既有生理、形態(tài)休眠又有物理休眠，在外界條件適宜時(shí)，種子才開始萌發(fā)。本研究旨在探尋切實(shí)可行的大規(guī)模海草苗種培育方式和栽培方法，本著遵循其自然生理規(guī)律原則，盡量模擬自然海域萌發(fā)環(huán)境開展本實(shí)驗(yàn)。所以本實(shí)驗(yàn)所選擇種子均為已經(jīng)歷其生理形態(tài)休眠的自然過程，鏡檢已可透過種殼見到胚芽的種子為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，選擇對(duì)其打破休眠有關(guān)鍵作用且人為可控的溫度、鹽度及幼苗發(fā)育基質(zhì)為實(shí)驗(yàn)處理?xiàng)l件。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)用種子

實(shí)驗(yàn)用種子于2014 年6月采集于河北唐山海域。野外采集大葉藻種子時(shí)，只剪下帶有成熟種子的生殖枝，運(yùn)輸時(shí)置于保溫箱中并加冰。在實(shí)驗(yàn)室放于2 m3的玻璃鋼水槽中暫養(yǎng)，使種子自然脫落，每天換水一次，將散落種子收集于另外水槽中。開始實(shí)驗(yàn)時(shí)，挑選成熟飽滿的種子，先用 75%的酒精溶液浸泡 30 s，無菌海水沖洗3次。

由于自然海區(qū)采集的大葉藻種子其成熟程度差別很大，作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象的種子均需經(jīng)過鏡檢確認(rèn)其成熟情況，使其相對(duì)同步，減少實(shí)驗(yàn)誤差。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 鹽度處理 共設(shè)定4個(gè)不同鹽度的處理，各挑選 100粒消毒后種子，放入200 mL 燒杯中置于試驗(yàn)室，自然光照和水溫，進(jìn)行萌發(fā)實(shí)驗(yàn)。每天觀察種子的萌發(fā)狀況，統(tǒng)計(jì)萌發(fā)粒數(shù)，以胚根伸出種皮作為種子萌發(fā)的標(biāo)志。每天換水 1 次，實(shí)驗(yàn)共進(jìn)行10 d。

鹽度處理分別是淡水（0‰）、海淡混合水（14‰）、海水（28‰）、鹵水（40‰），以海水處理為對(duì)照組（CK）。

1.2.2 溫度處理 設(shè)定3個(gè)不同溫度處理，各挑選 100粒消毒后種子，放入200 mL 燒杯中，每天換水 1 次，進(jìn)行萌發(fā)實(shí)驗(yàn)。每天觀察種子的萌發(fā)狀況，統(tǒng)計(jì)萌發(fā)粒數(shù)，以胚根伸出種皮作為種子萌發(fā)的標(biāo)志。以自然水溫和光照處理為對(duì)照組（CK）。

溫度處理分別為：恒溫培育箱中設(shè)定溫度25 ℃，光照；恒溫培育箱中設(shè)定溫度6 ℃，光照；繁育車間內(nèi)自然水溫和光照。

1.2.3 幼苗培育基質(zhì) 實(shí)驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理：以可降解的天然材料黃麻網(wǎng)繩為夾苗繩，兩端墜以沉子，放于實(shí)驗(yàn)水槽；以陶粒為基質(zhì)物，與種子均勻混合后，放于實(shí)驗(yàn)水槽；以海沙為基質(zhì)物，與種子均勻混合后，放于實(shí)驗(yàn)水槽；以黃泥為基質(zhì)物，與種子均勻混合后，放于實(shí)驗(yàn)水槽。

每個(gè)處理均選用500粒成熟種子，為防止種子與基質(zhì)物換水時(shí)堆積和流散，將其放入用可降解的天然材料黃麻網(wǎng)布做成的網(wǎng)袋中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。培養(yǎng)期間，每天觀察幼苗的存活和生長(zhǎng)情況，每天換水 1 次，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)共70 d。培養(yǎng)結(jié)束后，計(jì)算種子成活率。

2 數(shù)據(jù)處理及分析

（1）萌發(fā)率（%）= 萌發(fā)的種子數(shù)/種子總數(shù)×100%；

（2）成苗率（%）=初始幼苗數(shù)/種子總數(shù)×100%；

（3）成活率（%）=存活的幼苗數(shù)/種子總數(shù)×100%；

（4）發(fā)芽指數(shù)（GI）=∑GtDt，其中，Dt 代表發(fā)芽日數(shù)；Gt 代表與 Dt 對(duì)應(yīng)天數(shù)的萌發(fā)粒數(shù)。

采用Excel2007 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和繪圖。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行 ANOVA 分析，以百分?jǐn)?shù)表示的數(shù)據(jù)先作平方根反正弦轉(zhuǎn)換，然后再應(yīng)用方差分析，以 P<0.05作為差異顯著水平，P<0.01為差異極顯著。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 鹽度對(duì)大葉藻種子萌發(fā)的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1、圖2所示。經(jīng)10 d快速萌發(fā)，對(duì)照組（CKD28）種子的萌發(fā)率為9%，發(fā)芽指數(shù)為1.84。

其它低鹽處理組均對(duì)大葉藻種子的萌發(fā)有顯著影響（P<0.05），且隨著處理鹽度降低，種子萌發(fā)率和發(fā)芽指數(shù)逐漸增高。其中淡水處理組（D0）種子萌發(fā)率是CK的7.4倍，發(fā)芽指數(shù)是 CK 的9.31倍；鹵水處理組（D40）種子萌發(fā)率是CK的0.22倍，發(fā)芽指數(shù)是CK的0.31倍。

3.2 溫度對(duì)大葉藻種子萌發(fā)的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，自然水溫和光照條件下的萌發(fā)率最高為74%，80 d時(shí)整個(gè)萌發(fā)過程基本結(jié)束；恒溫25 ℃條件下萌發(fā)率為56%，100 d時(shí)整個(gè)萌發(fā)過程基本結(jié)束；恒溫6 ℃條件下到100 d時(shí)萌發(fā)率為45%，萌發(fā)過程還未結(jié)束（見表2）。

3.3 幼苗培育基質(zhì)

由于本實(shí)驗(yàn)為防止種子與基質(zhì)物換水時(shí)堆積和流散，將其放入用可降解的天然材料黃麻網(wǎng)布做成的網(wǎng)袋中進(jìn)行，所見苗種一定是頂破網(wǎng)布而出的健康苗種。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示以陶粒為基質(zhì)物的處理方法大葉藻種子成活率最高，為36.6%，黃泥不適合大葉藻種子生長(zhǎng)（見表3）。

4 討論

4.1 大葉藻種子的休眠與破除方法

現(xiàn)在的研究普遍認(rèn)為大葉藻種子存在三種休眠類型，即生理休眠、形態(tài)休眠和環(huán)境休眠（物理休眠）[2]。生理休眠的種子具有發(fā)育完全的胚體，即使外界條件適宜但由于種皮障礙等原因也不能萌發(fā)，一般用低溫層積處理來破除生理休眠；形態(tài)休眠指種子體胚的發(fā)育還不完全，種子中還存在萌發(fā)抑制物質(zhì)，其胚體需要生長(zhǎng)到一定水平后才能萌發(fā)，這類種子應(yīng)在適宜環(huán)境條件下使胚體繼續(xù)發(fā)育完全，抑制物質(zhì)分解后才能萌發(fā)；環(huán)境休眠種子的萌發(fā)受環(huán)境因素的影響，一般用通過刺破種皮或者改變外界環(huán)境條件的方法來打破休眠。

目前破除海草種子休眠的方法有低鹽處理、低溫層積、劃破種皮、變溫處理、光處理、厭氧處理、激素處理、無機(jī)化學(xué)藥劑處理、有機(jī)化學(xué)藥物處理等多種方法。

4.2 大葉藻種子快速萌發(fā)方法的探討

筆者認(rèn)為“適宜的環(huán)境條件”即為在野外環(huán)境下種子萌發(fā)時(shí)的實(shí)際環(huán)境條件。本研究旨在探尋切實(shí)可行的大規(guī)模海草苗種培育方式和栽培方法，本著遵循其自然生理規(guī)律，盡量模擬自然海域萌發(fā)時(shí)的環(huán)境條件。根據(jù)我們的調(diào)查研究，唐山海域大葉藻草場(chǎng)離岸很近，受河水影響大，種子在自然環(huán)境下一般是在6月中旬開始成熟脫落，休眠70 d左右，于8月中下旬開始萌發(fā)。此時(shí)野外環(huán)境應(yīng)該是水溫開始下降、雨水較多、變溫變光條件。大葉藻種子的發(fā)育很不同步，即使同一生殖枝的不同分枝上的種子的成熟度也差別很大。

4.2.1 低溫層積 大葉藻種子休眠期短，應(yīng)該是為了躲過夏季高溫，而現(xiàn)有的低溫層積時(shí)間較長(zhǎng)（>90 d）無實(shí)際意義，可考慮短期的高溫層積、高溫處理。

4.2.2 藥物處理 我們研究發(fā)現(xiàn)大葉藻種子同時(shí)存在形態(tài)休眠和生理休眠，二者同時(shí)進(jìn)行，只有當(dāng)胚體發(fā)育到一定程度且生理休眠解除后才能萌發(fā)，而且在種子休眠期間，外表有堅(jiān)硬的種皮包裹保護(hù)，透水性極差，所以藥物處理只能在休眠后期進(jìn)行才能有效果，對(duì)種子的快速萌發(fā)效果影響不明顯。

4.2.3 劃破種皮 我們也做了劃破種皮的實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果顯示劃破種皮確實(shí)能使種子快速萌發(fā)，但幼苗成活率很低。劃破種皮的方法操作復(fù)雜，且有可能劃傷胚體，不適合大規(guī)模苗種培育。

4.2.4 水溫、光照 我們?cè)囼?yàn)2的結(jié)果顯示在自然環(huán)境變溫、變光的條件下大葉藻種子的萌發(fā)時(shí)間最短，且萌發(fā)率最高。

4.2.5 鹽度 大葉藻種子在經(jīng)過形態(tài)和生理休眠后，種皮也逐漸薄，透水性大大加強(qiáng)，此時(shí)對(duì)外界條件的變化比較敏感。當(dāng)外界鹽度下降時(shí)，由于滲透壓的作用，種子加速吸水過程，可提高萌發(fā)速度。實(shí)驗(yàn)1結(jié)果顯示在鹽度為0的純淡水環(huán)境下，大葉藻種子的萌發(fā)率最高，但在以后的培養(yǎng)中幼苗陸續(xù)死亡。低鹽處理確實(shí)能使種子快速萌發(fā)，但其成活率也隨之降低。

綜上所述，如果進(jìn)行大規(guī)模大葉藻種子快速萌發(fā)工作，首先種子在采集后先在育苗車間進(jìn)行暫養(yǎng)（自然水溫、鹽度），使其完成形態(tài)休眠和生理休眠。暫養(yǎng)約一個(gè)月后，挑選鏡檢已可透過種殼見到胚芽的種子準(zhǔn)備低鹽處理來打破環(huán)境休眠使種子萌發(fā)。低鹽處理選擇鹽度15‰左右，處理前種子用 75%的酒精溶液浸泡 30 s，無菌海水沖洗。在其萌發(fā)以后，逐步過渡至自然海水鹽度，整個(gè)期間可不專門設(shè)置溫度、光照條件。

4.3 大葉藻苗種培育、種植方法的探討

在自然環(huán)境下，大葉藻主要以無性繁殖為主，種子的萌發(fā)率很低，不高于10%。利用自然海區(qū)采集的種子人工進(jìn)行修復(fù)的方法，有操作成本低、不破壞原有海草場(chǎng)、保持遺傳多樣性、局部快速形成海草床，成為海草床修復(fù)技術(shù)的發(fā)展方向。

大葉藻種子萌發(fā)以后，其苗種的生長(zhǎng)與底質(zhì)環(huán)境和水環(huán)境有密切關(guān)系。自然海域的大葉藻場(chǎng)底質(zhì)為泥沙性質(zhì)。

實(shí)驗(yàn)3結(jié)果顯示，模仿淡水觀賞水草種植以陶粒為基質(zhì)的大葉藻苗種成活率最高。這是由于陶粒間隙比較大，具備有良好的透水性及通氣性，適于水草種子芽枝的抽出和伸展。反之，以黃泥為基質(zhì)的效果卻不好，不利于苗種培育。

如果在培育基質(zhì)中添加基肥，或苗種培育期間加入適當(dāng)液肥，效果應(yīng)該會(huì)更好，這需要做進(jìn)一步研究和實(shí)驗(yàn)。

雖然以陶粒為基質(zhì)有利于大葉藻苗種生長(zhǎng)，但由于比較松散，不利于大葉藻根系生長(zhǎng)盤結(jié)成片，在自然海域潮汐和風(fēng)浪作用下很容易堆積或沖散。為解決這個(gè)難題，可以將種子及基質(zhì)均勻混合后放入用可降解的天然材料特制成的底鋪層中，再進(jìn)行培育或直接投放在自然海域。此方法在自然海域測(cè)試的效果很好，無需水下作業(yè)，又可卷起打包方便運(yùn)輸，節(jié)省人力物力消耗，簡(jiǎn)便易行適于大規(guī)模操作。

參考文獻(xiàn)：

[1]范航清，石雅軍，邱廣龍.中國海草植物[M].北京：海洋出版社，2009

[2] Harrison PG. Mechanisms of seed dormancy in an annual population of Zostera marina （eelgrass） from the Netherlands. Canadian Journal of Botany， 1991， 69（9）： 1972-1976

（收稿日期：2015-01-29；修回日期：2015-02-02）