全 文 :DOI:10.3969/j.issn.1004-6755.2015.04.003
大叶藻种子萌发与幼苗培育、
种植方法的初步研究
张海鹏1,许玉甫1,高文彬1,李怡群1,周 军1,王卫平2,陆凯坤3,荣 伟4
(1.河北省海洋与水产科学研究院 河北省海洋生物资源与环境重点实验室,河北 秦皇岛066200;
2.唐山海港经济开发区沿海开发总公司,河北 唐山063000;
3.秦皇岛市北戴河区农牧局,河北 秦皇岛066100;4.黄骅市水产局,河北 黄骅061100)
海草(Seagrasses)是生活于热带和温带海域
浅水中的单子叶植物。目前全世界共发现有海草
约12属67种,在中国共分布有5科11属21种
海草[1]。大叶藻(Zostera marina L.)作为海草的
一个典型代表,生于潮间带和潮下带的浅海中,通
常形成广大的群落—海草床。
海草能完全生长于沉水环境,有很发达的根
状茎,有稳定沉积物、稳定底泥、抵御风浪对近岸
底质的侵蚀作用,同时海草的叶片可以捕捉悬浮
物,改善水体透明度;海草是第一生产者,通过光
合作用,吸收和同化营养物质,净化水质,加速生
态系中的营养循环;海草床是高生产力区,是许多
海洋动物重要的产卵场、栖息地、隐蔽场所,并是
其直接食物来源。海草床巨大的生产力可与红树
林相媲美,具有极大的固碳能力,与红树林和珊瑚
礁被称为三大典型海洋生态系统。
海草种子一般都经历一个休眠期,既有生理、
形态休眠又有物理休眠,在外界条件适宜时,种子
才开始萌发。本研究旨在探寻切实可行的大规模
海草苗种培育方式和栽培方法,本着遵循其自然
生理规律原则,尽量模拟自然海域萌发环境开展
本实验。所以本实验所选择种子均为已经历其生
理形态休眠的自然过程,镜检已可透过种壳见到
胚芽的种子为实验对象,选择对其打破休眠有关
键作用且人为可控的温度、盐度及幼苗发育基质
为实验处理条件。
1 材料与方法
1.1 实验用种子
实验用种子于2014年6月采集于河北唐山
海域。野外采集大叶藻种子时,只剪下带有成熟
种子的生殖枝,运输时置于保温箱中并加冰。在
实验室放于2m3 的玻璃钢水槽中暂养,使种子自
然脱落,每天换水一次,将散落种子收集于另外水
槽中。开始实验时,挑选成熟饱满的种子,先用
75%的酒精溶液浸泡30s,无菌海水冲洗3次。
由于自然海区采集的大叶藻种子其成熟程度
差别很大,作为实验对象的种子均需经过镜检确
认其成熟情况,使其相对同步,减少实验误差。
图1 萌发时前后的大叶藻种子
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《河北渔业》2015年第4期(总第256期) ○研究与探讨
1.2 实验方法
1.2.1 盐度处理 共设定4个不同盐度的处理,
各挑选100粒消毒后种子,放入200mL烧杯中
置于试验室,自然光照和水温,进行萌发实验。每
天观察种子的萌发状况,统计萌发粒数,以胚根伸
出种皮作为种子萌发的标志。每天换水1次,实
验共进行10d。
盐度处理分别是淡水(0‰)、海淡混合水
(14‰)、海水(28‰)、卤水(40‰),以海水处理为
对照组(CK)。
1.2.2 温度处理 设定3个不同温度处理,各挑
选100粒消毒后种子,放入200mL烧杯中,每天换
水1次,进行萌发实验。每天观察种子的萌发状况,
统计萌发粒数,以胚根伸出种皮作为种子萌发的标
志。以自然水温和光照处理为对照组(CK)。
温度处理分别为:恒温培育箱中设定温度25
℃,光照;恒温培育箱中设定温度6℃,光照;繁育
车间内自然水温和光照。
1.2.3 幼苗培育基质 实验设4个处理:以可降
解的天然材料黄麻网绳为夹苗绳,两端坠以沉子,
放于实验水槽;以陶粒为基质物,与种子均匀混合
后,放于实验水槽;以海沙为基质物,与种子均匀
混合后,放于实验水槽;以黄泥为基质物,与种子
均匀混合后,放于实验水槽。
每个处理均选用500粒成熟种子,为防止种
子与基质物换水时堆积和流散,将其放入用可降
解的天然材料黄麻网布做成的网袋中进行实验。
培养期间,每天观察幼苗的存活和生长情况,每天
换水1次,培养实验共70d。培养结束后,计算
种子成活率。
2 数据处理及分析
(1)萌发率(%)= 萌发的种子数/种子总数
×100%;
(2)成苗率(%)=初始幼苗数/种子总数
×100%;
(3)成活率(%)=存活的幼苗数/种子总数
×100%;
(4)发芽指数(GI)=∑GtDt,其中,Dt代表
发芽日数;Gt代表与 Dt对应天数的萌发粒数。
采用Excel2007对数据进行统计分析和绘
图。对数据进行 ANOVA分析,以百分数表示的
数据先作平方根反正弦转换,然后再应用方差分
析,以P<0.05作为差异显著水平,P<0.01为差
异极显著。
3 实验结果
3.1 盐度对大叶藻种子萌发的影响
实验结果如表1、图2所示。经10d快速萌
发,对照组(CKD28)种子的萌发率为9%,发芽指
数为1.84。
其它低盐处理组均对大叶藻种子的萌发有显
著影响(P<0.05),且随着处理盐度降低,种子萌
发率和发芽指数逐渐增高。其中淡水处理组
(D0)种子萌发率是 CK 的7.4倍,发芽指数是
CK的9.31倍;卤水处理组(D40)种子萌发率是
CK的0.22倍,发芽指数是CK的0.31倍。
表1 盐度处理大叶藻种子萌发情况表
日发芽数
1d 2d 3d 4d 5d 6d 7d 8d 9d 10d
萌发率/% 发芽指数
CKD28 0 0 2 1 2 0 2 1 1 0 9 1.84
D0 0 2 7 47 8 2 0 1 0 0 67 17.14
D14 0 2 2 18 5 3 0 1 0 0 31 7.79
D40 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 2 0.58
3.2 温度对大叶藻种子萌发的影响
实验结果显示,自然水温和光照条件下的萌
发率最高为74%,80d时整个萌发过程基本结
束;恒温25℃条件下萌发率为56%,100d时整
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《河北渔业》2015年第4期(总第256期) ○研究与探讨
个萌发过程基本结束;恒温6℃条件下到100d
时萌发率为45%,萌发过程还未结束(见表2)。
图2 不同处理的大叶藻累积萌发率
表2 不同温度处理大叶藻种子累积萌发率(%)
20d 40d 60d 80d 100d120d
25℃,不设置
光照条件
2 8 28 47 56 停止
6℃,不设置
光照条件
0 0 3 9 32 45
自然水温和
光照(CK)
15 56 72 74 停止 停止
3.3 幼苗培育基质
由于本实验为防止种子与基质物换水时堆积
和流散,将其放入用可降解的天然材料黄麻网布
做成的网袋中进行,所见苗种一定是顶破网布而
出的健康苗种。
实验结果显示以陶粒为基质物的处理方法大
叶藻种子成活率最高,为36.6%,黄泥不适合大
叶藻种子生长(见表3)。
表3 不同处理方法大叶藻种子成活率率
处理方法 成活苗种数 成活率/%
夹苗法 2 0.4
陶粒基质 183 36.6
海沙基质 121 24.2
黄泥基质 0 0
4 讨论
4.1 大叶藻种子的休眠与破除方法
现在的研究普遍认为大叶藻种子存在三种休
眠类型,即生理休眠、形态休眠和环境休眠(物理
休眠)[2]。生理休眠的种子具有发育完全的胚体,
即使外界条件适宜但由于种皮障碍等原因也不能
萌发,一般用低温层积处理来破除生理休眠;形态
休眠指种子体胚的发育还不完全,种子中还存在
萌发抑制物质,其胚体需要生长到一定水平后才
能萌发,这类种子应在适宜环境条件下使胚体继
续发育完全,抑制物质分解后才能萌发;环境休眠
种子的萌发受环境因素的影响,一般用通过刺破
种皮或者改变外界环境条件的方法来打破休眠。
目前破除海草种子休眠的方法有低盐处理、
低温层积、划破种皮、变温处理、光处理、厌氧处
理、激素处理、无机化学药剂处理、有机化学药物
处理等多种方法。
4.2 大叶藻种子快速萌发方法的探讨
笔者认为“适宜的环境条件”即为在野外环境
下种子萌发时的实际环境条件。本研究旨在探寻
切实可行的大规模海草苗种培育方式和栽培方
法,本着遵循其自然生理规律,尽量模拟自然海域
萌发时的环境条件。根据我们的调查研究,唐山
海域大叶藻草场离岸很近,受河水影响大,种子在
自然环境下一般是在6月中旬开始成熟脱落,休
眠70d左右,于8月中下旬开始萌发。此时野外
环境应该是水温开始下降、雨水较多、变温变光条
件。大叶藻种子的发育很不同步,即使同一生殖
枝的不同分枝上的种子的成熟度也差别很大。
4.2.1 低温层积 大叶藻种子休眠期短,应该是
为了躲过夏季高温,而现有的低温层积时间较长
(>90d)无实际意义,可考虑短期的高温层积、高
温处理。
4.2.2 药物处理 我们研究发现大叶藻种子同
时存在形态休眠和生理休眠,二者同时进行,只有
当胚体发育到一定程度且生理休眠解除后才能萌
发,而且在种子休眠期间,外表有坚硬的种皮包裹
保护,透水性极差,所以药物处理只能在休眠后期
进行才能有效果,对种子的快速萌发效果影响不
明显。
4.2.3 划破种皮 我们也做了划破种皮的实验,
其结果显示划破种皮确实能使种子快速萌发,但
幼苗成活率很低。划破种皮的方法操作复杂,且
有可能划伤胚体,不适合大规模苗种培育。
4.2.4 水温、光照 我们试验2的结果显示在自
然环境变温、变光的条件下大叶藻种子的萌发时
间最短,且萌发率最高。
4.2.5 盐度 大叶藻种子在经过形态和生理休
眠后,种皮也逐渐薄,透水性大大加强,此时对外
界条件的变化比较敏感。当外界盐度下降时,由
于渗透压的作用, (下转第35页)
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《河北渔业》2015年第4期(总第256期) ○研究与探讨
4.2 病害防治
在运输鱼苗过程中,难免会使鱼苗体的保护
层体表粘液受损脱落,造成运输鱼苗感染霉菌发
病死亡。为了安全起见,在每袋运输鱼苗袋中放
入掺有青霉素的药水,也可加入一定量的粗盐,有
较好的防病效果。
4.3 调温放鱼
运输鱼苗到达池塘后,首先在上风口用绳子
在水面上隔出一个角,然后把所有的鱼苗袋放入
事先弄好的角中浸泡30min左右,为的是将鱼苗
袋中的水温与池塘中的水温保持基本一致,解开
袋口灌入一些池塘水。最后慢慢将鱼苗袋口贴着
水将鱼苗倒入池中。一般相差2~3℃就可以将
鱼苗放入池塘中。
5 分析
经过3h左右的运输,应轻装轻卸,防止颠簸
和日晒雨淋。各个运输环节必须紧紧相连,配合
密切,要做到三等鱼:人等、车等、池等鱼。所有的
工作都是为了安全将鱼苗运输到目的地,在运输
过程中要及时检查鱼苗袋是否有漏气、漏水等现
象,如若发现及时处理。
(收稿日期:2015-01-31
)
(上接第8页)
种子加速吸水过程,可提高萌发速度。实验1结
果显示在盐度为0的纯淡水环境下,大叶藻种子
的萌发率最高,但在以后的培养中幼苗陆续死亡。
低盐处理确实能使种子快速萌发,但其成活率也
随之降低。
综上所述,如果进行大规模大叶藻种子快速
萌发工作,首先种子在采集后先在育苗车间进行
暂养(自然水温、盐度),使其完成形态休眠和生理
休眠。暂养约一个月后,挑选镜检已可透过种壳
见到胚芽的种子准备低盐处理来打破环境休眠使
种子萌发。低盐处理选择盐度15‰左右,处理前
种子用75%的酒精溶液浸泡30s,无菌海水冲
洗。在其萌发以后,逐步过渡至自然海水盐度,整
个期间可不专门设置温度、光照条件。
4.3 大叶藻苗种培育、种植方法的探讨
在自然环境下,大叶藻主要以无性繁殖为主,
种子的萌发率很低,不高于10%。利用自然海区
采集的种子人工进行修复的方法,有操作成本低、
不破坏原有海草场、保持遗传多样性、局部快速形
成海草床,成为海草床修复技术的发展方向。
大叶藻种子萌发以后,其苗种的生长与底质
环境和水环境有密切关系。自然海域的大叶藻场
底质为泥沙性质。
实验3结果显示,模仿淡水观赏水草种植以
陶粒为基质的大叶藻苗种成活率最高。这是由于
陶粒间隙比较大,具备有良好的透水性及通气性,
适于水草种子芽枝的抽出和伸展。反之,以黄泥
为基质的效果却不好,不利于苗种培育。
如果在培育基质中添加基肥,或苗种培育期
间加入适当液肥,效果应该会更好,这需要做进一
步研究和实验。
虽然以陶粒为基质有利于大叶藻苗种生长,
但由于比较松散,不利于大叶藻根系生长盘结成
片,在自然海域潮汐和风浪作用下很容易堆积或
冲散。为解决这个难题,可以将种子及基质均匀
混合后放入用可降解的天然材料特制成的底铺层
中,再进行培育或直接投放在自然海域。此方法
在自然海域测试的效果很好,无需水下作业,又可
卷起打包方便运输,节省人力物力消耗,简便易行
适于大规模操作。
参考文献:
[1]范航清,石雅军,邱广龙.中国海草植物[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 Nether-
lands.Canadian Journal of Botany,1991,69(9):1972
-1976
(收稿日期:2015-01-29;修回日期:2015-02-02)
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《河北渔业》2015年第4期(总第256期) ○增殖与养殖