中國瀕危紅樹植物水椰的種群恢復(fù)技術(shù)

張孟文，鐘才榮，呂曉波，方贊山，程成

海南省林業(yè)科學(xué)研究院(海南省紅樹林研究院)，海南 ?？?571100

紅樹林是一個生態(tài)學(xué)術(shù)語，指的是在分類學(xué)上多樣化的喬木和灌木組合，它們構(gòu)成了熱帶和亞熱帶海岸潮間帶的主要植物群落[1]。作為海岸帶三大藍碳生態(tài)系統(tǒng)之一，紅樹林在人類生命防線、物種基因庫、碳匯、海洋凈化器等方面扮演重要角色。由于長期的人為干擾和不斷加劇的環(huán)境壓力，目前紅樹林濕地生態(tài)系統(tǒng)已成為地球上嚴重受威脅的自然棲息地之一[2]。

水椰為棕櫚科水椰屬真紅樹植物，生長在鹽度較低、且有潮汐和淡水交匯流入的河口和海灣，是東亞紅樹林的重要組成部分[3-4]。不同于其他棕櫚科植物，水椰沒有直立的莖，但有生長在地下的水平匍匐莖，粗大的羽狀復(fù)葉直接叢生在地下根莖的莖節(jié)處[5]。水椰不僅具有防風(fēng)固堤和凈化空氣的生態(tài)價值，還具有制造各種調(diào)味品、蓋屋和編制服飾等工藝品的經(jīng)濟價值，對于沿海居民來說是一種維持生計至關(guān)重要的生命資源[6]。同時，水椰作為典型的真紅樹植物，又是孑遺植物，在熱帶植物區(qū)系、古生物學(xué)、海洋地質(zhì)考古學(xué)以及古植物學(xué)等方面都具有重要的科學(xué)價值[7]。

受氣候變化和人類活動的影響，水椰的天然種群數(shù)量日益減少[8]。其自然分布區(qū)僅局限于古熱帶地區(qū)（印度—澳大利亞）[9]。在中國，水椰僅天然分布于?？跂|寨港、文昌清瀾港、瓊海潭門灣、萬寧日月灣和三亞海棠灣等地[10]。文獻記載，三亞和萬寧的水椰居群均遭受不同程度的破壞，并且根據(jù)中國水椰資源現(xiàn)狀與分布，按照IUCN 的評價標準，水椰被定義為易危植物，其種群有衰退趨勢[11-12]。早前水椰就已被列為國家三級重點保護野生植物，同時被列入《中國植物紅皮書》和《中國生物多樣性保護行動計劃》[13-14]。2021 年其保護等級更是提升為二級，并被列入第二批《國家重點保護野生植物名錄》[15]。因此，急需開發(fā)一套瀕危紅樹植物水椰的種群恢復(fù)技術(shù)，以緩解水椰的瀕危狀態(tài)。

目前，已有的水椰保護與恢復(fù)研究主要集中于果實收集和種子萌發(fā)方面[16-17]，并未對水椰的幼苗培育與野外回歸進行系統(tǒng)研究?；诖?，文章參考相關(guān)文獻資料，結(jié)合現(xiàn)有研究結(jié)論，概括總結(jié)了瀕危紅樹水椰種群恢復(fù)的主要環(huán)節(jié)，提出了采種與處理、育苗與管理、回歸與造林等技術(shù)措施，以期為中國水椰的保護與恢復(fù)工作提供參考。

1 形態(tài)學(xué)特征

國內(nèi)外學(xué)者都對水椰的形態(tài)特征進行過描述：水椰為叢生常綠灌木植物，常形成單優(yōu)純林群落；在地面上沒有可見直立的莖，而是具有一個長約50cm 二分叉的地下根莖，葉片直接叢生在地下根莖的莖節(jié)處。葉片為大型互生的羽狀全裂復(fù)葉，革質(zhì)，粗而堅硬，長約4m；小葉羽片多數(shù)，排列整齊，為狹長的披針形，全緣，先端急尖，基部外向翻折，中脈突起，背面沿中脈的近基部處有纖維束狀、丁字著生的膜質(zhì)小鱗片；從葉柄到葉頂，小葉逐漸變短。新生的葉片從樹冠中央出現(xiàn)，并逐漸將老葉片推向兩側(cè)，老葉片死亡凋零后常留下球莖狀的葉基或疤痕；樹冠直徑可達75cm，單葉高度可達8m；成熟樹冠一次可含6 片～8 片活葉[5-6]。

水椰的花序單性頂生，雌雄同株，長約1m；它包含直立粗壯的花莖和一個較大的橙色的鞘；花莖的頂端有雌花，為頭狀的聚傘花序，兩側(cè)有雄花，為柔荑花序；花被6 片，線形，雄蕊3 枚，花絲合生成柱狀，心皮3 枚，離生，各含1 胚珠，僅1 心皮發(fā)育。聚花果球直徑約20cm～30cm，由一根粗大的果柄支撐，內(nèi)含32 枚～38 枚成熟心皮，每枚心皮可單獨發(fā)育成1 枚核果狀果實；果實褐色，發(fā)亮，為倒卵球狀，略壓扁而具六棱，頂端圓，基部漸狹。開花周期為8.2 個月～9.6 個月，每年平均每棵樹有1.1 個花序和1 個果序[18]。

水椰果實只含1 種子，種子與果實無法分開；種子硬，深棕色，橢圓形，正面有槽，果實包含三層，分別為外果皮、中果皮和內(nèi)果皮，其中外果皮光滑，縱向有溝槽，中果皮肉質(zhì)具纖維，內(nèi)果皮海綿狀[19]；果實大小9.3±1.08cm×4.8±1.2cm，重量26.13±1.32g；腹側(cè)門；子葉1，吸器，胚圓錐狀，基部；胚乳具中心中空區(qū)域，完全被正在萌發(fā)的胚胎、珠孔頂端所消耗；受精后種子不經(jīng)休眠便可萌芽。隱胎生類型，下胚軸從種皮中穿出，但不從外果皮中穿出。水椰有革質(zhì)的外果皮和纖維狀的中果皮，有利于果實的初始漂浮和傳播[20]。

2 培育技術(shù)

2.1 采種與處理

2.1.1 果實采集

（1）采種時間

水椰的盛果期和最佳采果期為每年的3～5 月份。該時期水椰總體坐果數(shù)較多，可以得到大量的種子，從而獲得大量的水椰子代個體，在其他月份水椰的坐果較少，采集到的種子也較少。冬季低溫對海南紅樹林幼苗生長具有一定的影響。在3～5 月份收集種子育苗后，等到冬季來臨時，水椰種子萌發(fā)并已經(jīng)長成大苗，已經(jīng)具有一定的耐寒性。這在一定程度上降低了水椰過冬幼苗的死亡率。

（2）采種地點

水椰采種地點為萬寧天然棲息地。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，中國水椰共有6 個自然種群，總面積約為3.96hm2，種群數(shù)量約為10319 棵，自然分布于?？跂|寨港的野菠蘿島和道學(xué)村、文昌的玉陽公園和清瀾港的頭苑村、瓊海長坡鎮(zhèn)文場村、萬寧日月灣，并且僅在日月灣有小面積成片分布，其他種群均為零星分布。此外，種子萌發(fā)實驗表明，萬寧種源的坐果率和結(jié)籽率顯著高于海口和文昌種源。因此，選擇最大面積的水椰天然林作為種源采集地，可以在一定程度上提高萌發(fā)率。

（3）采種方法

在水椰果實成熟前，用尼龍網(wǎng)兜（孔徑4cm）包住整個果序并固定好。水椰生長在鹽度較低、且有潮汐和淡水交匯流入的河口和海灣。當(dāng)成熟的水椰種子從母株上脫離后，隨即會被海水潮汐沖到不適宜其種子萌發(fā)的生境中，因而導(dǎo)致種子萌發(fā)受阻而死亡[3-4]。水椰果序為聚果球形，聚果開裂，從果柄上散落，代表果實成熟。而直接從水椰母樹上采集的種子還不成熟，其種子的萌發(fā)率顯著小于成熟種子的萌發(fā)率。研究發(fā)現(xiàn)，水椰林下共觀察到162 粒種子發(fā)芽，其中只有3 粒種子在樣地內(nèi)生根并發(fā)育成幼苗，其余種子被洪水沖走，自然萌發(fā)率僅為1.85%[18]。因此，采用套網(wǎng)兜等人工輔助技術(shù)，不僅可以減少水椰種子的自然損失，還可以提高水椰種子的自然萌發(fā)率。

2.1.2 前期處理

（1）種子篩選

將采集到的種子連同網(wǎng)兜一起放入鹽度為2‰的鹽水中保存?zhèn)溆?。播種前，篩選出選擇飽滿且萌芽的種子。水椰是隱胎生植物，它的果實離開母體之前，種子已在果實內(nèi)發(fā)芽，形成幼苗[7]。通過觀察發(fā)現(xiàn)，水椰種子有飽滿發(fā)芽型、飽滿不發(fā)芽型、不飽滿也不發(fā)芽3 種型，并且種子空殼率高達60%。通過提前移除60%的無效種子，可以節(jié)省一定的育苗工作量，提高育苗效率。

（2）種子處理

水椰種子一般采用吲哚乙酸溶液處理，適宜濃度范圍為100mg/L～200mg/L。將前期篩選出的飽滿種子放入配置好的溶液中，浸泡時間約為1h，水溫約為30℃。吲哚乙酸溶液的配置濃度與浸泡時間對植物種子萌發(fā)具有重要作用。有關(guān)研究表明，低濃度（≤100mg/L）的吲哚乙酸對水椰種子萌發(fā)的促進作用不顯著，而高濃度（≥200mg/L）的吲哚乙酸則顯著抑制種子萌發(fā)。此外當(dāng)水椰種子浸泡時間（≤45min）較低時，吲哚乙酸的促進作用不顯著，而當(dāng)浸泡時間過長（≥1h）時，種子萌發(fā)則明顯受到抑制。因此，濃度200mg/L 和浸泡時間1h 處理條件下，水椰種子的萌發(fā)效果較好[16-17]。

2.2 育苗與管理

2.2.1 基質(zhì)配置

水椰天然林生長于有淡水和海水定期流入的灘涂上，其土壤主要為海泥。由于海泥具有鹽度高、粘緊、透氣性差等特點，不利于種子萌發(fā)和幼苗生長，因此水椰種子采用容器育苗。培養(yǎng)基質(zhì)也是在參考水椰生境土壤特性的基礎(chǔ)上，添加其他土壤成分，通過一定的比例混合而成。目前水椰容器育苗的基質(zhì)及其配比為V泥炭蘚∶V海泥∶V海沙=1∶1∶1。最后再加上適量過磷酸鈣充分拌和，堆放使其完全腐熟為止[16-17]。

2.2.2 播種育苗

將吲哚乙酸處理后的水椰種子放入含有土壤基質(zhì)的塑料育苗盆中，插入深度為自身長度的2/3。播種完成后，每盆每天澆灌約500mL 的低鹽度海水（鹽度約為2‰～5‰）。低鹽度海水由海水與粗海鹽配置而成。營養(yǎng)土為水椰幼苗生長提供營養(yǎng)和有利的生長環(huán)境[17]。采用低鹽度海水澆灌育苗，可為水椰種子萌芽和幼苗生長提供有利的外部環(huán)境。育苗盆為PVC 材質(zhì)，直徑規(guī)格為30cm，并且盆底有3 個直徑1cm 的孔洞。這樣既可以使得水椰種子萌發(fā)獲得充足的土壤養(yǎng)分，又能保障幼苗根部的正常呼吸不受抑制。

2.2.3 苗期管理

（1）環(huán)境因子控制

育苗期間，通過遮陰網(wǎng)、澆淡水、灌溉、排水等措施，將水椰的培育條件設(shè)置為光照強度范圍40%～60%，鹽度范圍0‰～5‰，淹水時間范圍為2h/d～8h/d。紅樹林生長在陸海之間的潮間帶區(qū)域，主要受到光照（光質(zhì)、光強、光照周期）、鹽度（鹽度類型、鹽度水平）、海水潮汐（淹水時間、淹水深度）等環(huán)境因素的影響。萌發(fā)實驗表明，光照對水椰種子萌發(fā)影響不大，而對幼苗初期生長具有顯著影響，出苗率和株高在光照強度60%下有最大值。鹽度和淹水都是影響其種子萌發(fā)和幼苗更新的主要原因。其中，水椰種子的最適宜鹽度和淹水時長分別是5‰和8h/d。通過人為輔助措施，給予水椰種子萌發(fā)和幼苗生長最適宜的生長環(huán)境，可以有效提高幼苗的存活率和優(yōu)質(zhì)苗木率。

（2）病蟲害防治

水椰植株易受紅棕象甲、椰心葉甲等蟲害破壞。因此，待水椰長出幼芽后，應(yīng)及時定期施肥料，并噴灑殺蟲劑和殺菌劑。一般殺蟲劑是由廣譜殺蟲劑和海水配置而成，配置濃度為1g/L，殺菌劑則是由乙基多殺菌素和海水配制成濃度為1g/L 的溶液。這2種溶液的殺蟲和殺菌效果較好，能夠有效防治水椰幼苗的蟲害和霉菌污染，同時也避免因病蟲害而使水椰幼苗生長受到阻礙[17]。

2.3 回歸與造林

2.3.1 樹種搭配

水椰被認為是半紅樹林和紅樹林的建群種，既可以獨自生長發(fā)育形成密集、單一的純林，也可與其他紅樹植物混生。在營造成混交林時可選參考其天然棲息地的群落特征[18]。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，水椰群落共有28 種紅樹植物，形成以水椰+ 海蓮（Bruguiera sexangula）+桐花樹（Aegiceras corniculatum）、水椰+海蓮、水椰+ 黃槿（Talipariti tiliaceum）+ 鹵蕨（Acrostichum aureum）等為優(yōu)勢種的紅樹林群落。因此，水椰造林的搭配樹種宜選海蓮、桐花樹等植物。

2.3.2 回歸種植

清明節(jié)氣前后為紅樹林造林最佳時期。造林地宜選擇水椰棲息地附近區(qū)域，或者水椰種子隨潮汐，從原始生境逃逸到其他適宜的異地定居和歸化區(qū)域。選用苗高為50cm～80cm 的幼苗進行種植，這樣有利于保障苗木的存活率。回歸前，需對幼苗進行煉苗處理，使其能盡快適應(yīng)自然生境。煉苗時，將苗高為50cm～80cm 的幼苗移至紅樹林苗圃的特定煉苗區(qū)域。由于幼苗移動會導(dǎo)致斷根現(xiàn)象，因此根據(jù)潮水周期情況，煉苗的第1 周每天早晚各噴灑淡水1 次，一周后停止噴灑淡水，讓水椰幼苗處于海水周期性淹沒的自然環(huán)境中生長，這樣可以增強幼苗生長對自然環(huán)境的適應(yīng)能力，同時還能提高苗木自身的木質(zhì)化程度，提高幼苗野外種植存活率。煉苗時間1 個月[21]。

種植時，首先利用工具將所有苗的容器底部剪去，將幼苗連盆插入淤泥中，植穴深度為1/3 的育苗盆高度，這樣不僅有利于水椰根部的伸長與扎根，還可以防止幼苗被潮水沖走。其次，以3 株苗為一個單位進行種植，即把3 株水椰按品字形排列種在一起，中間插豎桿固定，并且每個單位的距離規(guī)格為4m×3m 或4m×4m，最后用竹子、木頭等做成的籬笆，將造林區(qū)域圍起來進行保護，防止?jié)O船和人進入破壞苗木生長。

2.3.3 撫育管理

回歸種植后宜封灘管護和持續(xù)跟蹤監(jiān)測，這期間禁止任何人員和船只進入水椰野外種植區(qū)域。管護期間，定期清理種植區(qū)域及纏繞在苗木上的魚藤、海藻、垃圾及其他雜物等。在螃蟹及藤壺密集的地方用無毒的藥劑涂抹在苗木上或人工清除，以防止其危害幼苗幼樹[22]。此外，應(yīng)對水椰苗木進行生長性監(jiān)測，監(jiān)測指標有個體存活數(shù)、株高、葉片數(shù)、凈光合效率等，監(jiān)測時間持續(xù)3 年。監(jiān)測結(jié)束后，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)整理與分析，研究自然條件下水椰苗木的生長情況，初步判定其種群回歸適應(yīng)性。

3 結(jié)論與討論

按照IUCN 的評價標準，中國水椰被定義為易危植物，已被列為國家二級保護植物。同時，水椰作為典型的真紅樹植物，又是孑遺植物, 在熱帶植物區(qū)系、古生物學(xué)、海洋地質(zhì)考古學(xué)以及古植物學(xué)等方面，都具有重要的科學(xué)價值。在全球生物多樣性保護和中國紅樹林生態(tài)修復(fù)的大背景下，有必要開展瀕危紅樹植物水椰保護工作。目前國外學(xué)者已經(jīng)在地理分布、群落特征、繁殖特性以及環(huán)境適應(yīng)性等方面開展了大量研究工作，但國內(nèi)對于中國水椰的研究仍然處于初級階段，有關(guān)水椰的文獻資料也極為稀少，其保護工作存在一定困難。文章提出的瀕危紅樹水椰種群恢復(fù)技術(shù)，是基于文獻資料與部分實驗結(jié)果的初步總結(jié)。為了解決瀕危紅樹植物水椰的保護中的關(guān)鍵問題，實現(xiàn)水椰種群的自然更新和復(fù)壯，還需加強以下幾方面的研究：（1）在地理分布基礎(chǔ)上，開展中國水椰資源現(xiàn)狀與分布特征調(diào)查，并根據(jù)全球氣候預(yù)測模型，分析瀕危植物水椰在中國目前和未來的潛在分布區(qū)，揭示未來氣候變化條件下水椰的分布動態(tài)；（2）深入研究水椰高效育苗技術(shù)，突破育種難題，從根本上解決其種源擴大問題，為水椰下一步的就地保護和遷地保護提供科研基礎(chǔ)；（3）深入開展水椰種群就地保護及生境恢復(fù)技術(shù)、遷地保護技術(shù)以及野外回歸技術(shù)研究，探索就地保護、遷地保護、回歸三位一體對水椰的保護機制。