海草床修復與鰻草移植栽培技術(shù)研究進展

韓宗奇 張云嶺 安鑫龍 張秀文 趙祺 侯潤 劉蕊 齊遵利

摘 要：海草床作為一種典型的淺海生態(tài)系統(tǒng)，在海洋固碳和維護近岸海洋生態(tài)系統(tǒng)健康、保護近海漁業(yè)資源方面具有重要作用。但由于人為和自然因素的影響近年來海草床嚴重退化，由此導致的近海生態(tài)環(huán)境等功能也嚴重衰退，海草床的修復工作迫在眉睫。本文系統(tǒng)介紹了海草床的現(xiàn)狀、功能、退化原因、修復方法和鰻草的移植栽培技術(shù)，旨在為海草床修復提供理論和實踐依據(jù)。

關(guān)鍵詞：海草床；修復；鰻草；移植栽培

中圖分類號：S931

自20世紀80年代以來，受人為破壞、環(huán)境污染和自然災害等因素影響，全球海草床面積逐年減少，已有超過17萬km2的海草床消失，退化速率是熱帶雨林的5倍［1］。因此，本文基于海草床的衰退現(xiàn)狀，以鰻草為例，總結(jié)了海草床主要的修復方法，通過比較各種方法的優(yōu)點及不足，為我國海草床恢復的關(guān)鍵技術(shù)提供參考。

1 海草床修復研究進展

1.1 海草床現(xiàn)狀

目前，全球海草床面積只剩60萬km2，我國海草床面積也僅有26 496 hm2[2］。海草種類包括大葉藻科、聚傘藻科、海神草科、水鱉科4個科，以大葉藻科為主，其中鰻草最為典型、分布廣泛。近年來，國外學者對海草的研究已取得許多研究成果，主要涉及到海草時空分布、食物網(wǎng)（鏈）、能量流動、物質(zhì)循環(huán)等方面［3-5］，Short等［6］根據(jù)海草的豐度及分布范圍將全球劃分為六大區(qū)系，而我國海草研究目前還處于起步階段，海草資源調(diào)查及保護研究整體落后，致使我國海草資源分布信息相對國外較為匱乏。鄭鳳英等［7］將我國海草分為兩個大區(qū)，分別為黃渤海區(qū)和廣東、廣西、海南等南方海區(qū)。黃渤海區(qū)包括河北曹妃甸海區(qū)、山東榮成市榮成灣、遼寧長?？h海區(qū)等，其中，曹妃甸龍島海草床面積3 217 hm2，為黃渤海面積最大的海草床，也是我國面積最大的鰻草海草床［2］。

1.2 海草床的功能

海草床具有降碳產(chǎn)氧、調(diào)節(jié)氣候的功能，可以有效吸收固定海水中的碳、氮、磷等物質(zhì)，凈化水環(huán)境，具有重要的海洋碳匯功能，海草床平均固碳速率83 g C·m-2·a-1，為熱帶雨林的21倍，全球海草有機碳儲量是紅樹林和潮間帶鹽沼植物碳儲量之和［8］。海草床具有極高的生產(chǎn)力，是海洋生物的棲息場、索餌場、育幼場，也有削弱海浪、海流的作用［9-10］。

1.3 海草床退化原因

海草床退化的自然因素主要有氣候變化、風暴潮、環(huán)境污染、疾病、動物取食、種間競爭等［11］。人為因素包括海水養(yǎng)殖、非法漁具漁法、人為破壞等［12］。在修復前要做好前期調(diào)查工作，找出海草床退化原因，采取相應(yīng)措施來消除或減弱海草退化因素。

1.4 海草床修復的方法

修復海草床的目的是擴大海草床面積、提高海草覆蓋率、增加海草床生物豐度和生物量。一般采用兩種方法：一是修復受損海草床使其恢復到原有的結(jié)構(gòu)功能；二是建立新的海草床區(qū)［13-14］。修復海草床時應(yīng)做好修復地和種源地的選址和調(diào)查、修復地的清理、海草種類的選擇、修復季節(jié)的確定、海草種子和植株的采集和栽培、影響成活率因素的調(diào)控、修復地動態(tài)監(jiān)測與管護、修復成效的評價等工作。

海草床的修復包括生境恢復法、人工修復法［15］。生境恢復法是通過保護、改善生境，借助海草的自然繁殖達到修復的目的，不需要大量的人力物力，但是一個緩慢的過程。人工修復法是通過人工播種種子、移植植株等方法達到修復的目的。在海草床修復的同時要注重對原有海草床的保護，建立海草床生境檢測系統(tǒng)，控制污染物排放，提高生境質(zhì)量，鼓勵和引導基于海草床生境建設(shè)的海洋牧場發(fā)展，適當設(shè)立海草床保護區(qū)，防止人為破壞。

海草床的修復面臨著諸多問題，如技術(shù)難度大、成本高、效率低、穩(wěn)定性差、對種源海草床有一定影響等。Granger S等［16］發(fā)現(xiàn)鰻草的成體移栽成本達到每公頃91 300美元，而一個種子播種的平均成本高達0.17美元，在切薩皮克灣海草場進行生態(tài)修復，每年消耗資金上百萬美元，這也是發(fā)展中國家較少開展修復的原因之一。種子的采集會降低種源海草床自身的自然補充和繁殖，移植的草塊超過一定面積時需要相當長的時間才能恢復。通過人工修復的海草床種群遺傳多樣性低，建立的海草床幾乎處于同一齡級，年齡結(jié)構(gòu)單一，生物多樣性低，抗干擾能力弱。

2 鰻草移植研究進展

2.1 鰻草介紹

鰻草又稱大葉藻，廣泛分布于海灣、河流入海口等淺水海域。鰻草為多年生草本植物，具有完整的根、莖、葉，根狀莖匍匐生長，營養(yǎng)枝具4～8片葉，互生，具管狀葉鞘，葉片線型［1］。鰻草5—6月份出現(xiàn)生殖枝，7月份種子開始散落，埋入底質(zhì)中，之后生殖枝開始脫落，埋進底質(zhì)中的種子于翌年3月開始萌發(fā)生長［17］。大面積連片的鰻草稱為鰻草海草床。

2.2 鰻草移植方法及效果

鰻草栽培應(yīng)選擇底質(zhì)、流速、營養(yǎng)鹽、溫度等與鰻草種源地條件相似的環(huán)境。鰻草適合生長在泥砂底質(zhì)海域，泥沙比例3∶1，N/P濃度960/60 μmol/L，流速在0.5 m/s以下。適宜的鰻草種子萌發(fā)溫度為17 ℃左右、埋植深度1～2.5 cm、植株生長溫度18～22 ℃［18］。移植栽培方法主要有播種法和植株移植法。

2.2.1 播種法

以種子播種法進行修復可以提高海草床的遺傳多樣性，對源海草床破壞較?。?5］。種子的采集一般在7—8月份，在低潮位風浪海流較小時采集成熟的生殖枝，將采集到的生殖枝裝入20目篩絹網(wǎng)袋中，人工搓取種子，收集飽滿質(zhì)優(yōu)的種子。種子收集完畢后，扎緊網(wǎng)袋口并懸吊于海水中，網(wǎng)袋中加入適量石塊防止漂浮，保存期間每天對種子進行清洗透氣，防止腐爛。

海草種子萌發(fā)率普遍較低。張壯志等［19］研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過4 ℃春化處理50 d的鰻草種子萌發(fā)率高達55.3%。埋植深度會影響鰻草種子萌發(fā)率和幼苗成活率，埋植深度0.5～2.5 cm時成苗率顯著高于3～4.5 cm的成苗率。

直接播撒法：一般在11月份溫度15 ℃以下開始播種，播種密度不宜過大。播種法具有對種源區(qū)海草床破壞小、受空間限制小、易運輸?shù)葍?yōu)點，但直接播撒的種子易隨水漂移，或被海洋生物攝食，成苗率低［20］。為防止種子遺失衍生出了泥丸法、麻袋法、蛤蜊播種法。泥丸法、麻袋法在一定程度上增強了種子的固定作用，有效防止種子流失，提高了成苗率。

泥丸法：用黏性較強的海泥搓成直徑2 cm的泥丸，選取種皮堅硬、棕褐色的優(yōu)質(zhì)鰻草種子，每個泥丸包進種子10粒左右，將泥丸埋進海底1～2.5 cm，播種間距40 cm。

麻袋法：將鰻草種子放入孔徑入小于種子直徑的麻袋中，里面放置適當泥土，用棉線封口，將麻袋平鋪埋入海底［21］。

蛤蜊播種法：將鰻草種子用蒸熟的糯米粉等黏附劑包裹后黏附到蛤仔的外殼上，每個貝殼黏附種子10粒左右，然后播撒在海底質(zhì)，利用蛤仔的潛沙性，使其將種子帶入海底［20］。

2.2.2 植株移植法

植株移植法是目前常用的鰻草栽培方法，從天然海草床采集成體植株或幼苗的根莖移植到適合鰻草生長的淺海海域，壤土比沙土移植成活率高。為避免大量的鰻草植株采集對原有海草床的破壞，應(yīng)嚴格控制采集面積、數(shù)量、頻次。移植方法主要有根狀莖法、草皮法、草塊法等。

2.2.2.1 根狀莖法 根狀莖法是將鰻草完整的根莖栽種在地面下5 cm左右，通過石塊、枚釘、框架等進行固定［15］。此法具有破壞性小、移植單元較為牢固、成活率高等優(yōu)點，但也應(yīng)注意對采草地的保護。根狀莖法衍生出了綁石法、直插法、枚釘法、框架法。

綁石法：將3～4棵植株用可降解的棉線綁在規(guī)則的長方體石塊（約150 g）上，在低潮時將其埋入海底，適合在潮下帶淺海區(qū)域移植，經(jīng)過2～3年的生長與野生鰻草的莖枝高度基本一致［22］。

枚釘法：用10～15 cm的U型金屬或木制枚釘將待移植植株固定在底質(zhì)上［23］。此法需經(jīng)常潛水，工作量大［24］。移植后1個月鰻草的根長和莖節(jié)均明顯低于自然生長的鰻草，2個月后生長逐漸恢復甚至高于野生鰻草［25］。

框架法：將鰻草的葉鞘部分夾系于網(wǎng)格或繩索間隙，再固定在海區(qū)中?？蚣芊ㄖ饕浦踩~鞘部分，節(jié)約了根狀莖，在潮下帶移植，可以在船上完成，只需將網(wǎng)格或繩索緩慢沉入海底，不需潛水作業(yè)，但有時固定不牢，繩索網(wǎng)格回收難度大［15］。

直插法：用鐵鍬等工具挖掘3～5 cm的凹坑，將鰻草埋入其中，此法操作簡便，但容易受海浪影響［22］。Orth等［26］使用了直插法，以一定角度將根狀莖插入底質(zhì)，不對根狀莖進行固定。該方法的全部過程（包括采集、整理、移栽）更為快捷，但是由于缺少對根狀莖的固定，一個月后的鰻草成活率低于綁石法。

2.2.2.2 草皮法 草皮法與陸上移植草皮相似，將一定面積的扁平草皮作為移植單元，直接將草皮平鋪在移植地，通過自然沉積和潮漲潮落等逐漸與海底融為一體，選擇海浪小的海況以減少海水沖刷。草皮的制作可以通過人工培育：首先將鰻草幼苗移栽到幼苗基上，幼苗基外面包裹聚合纖維，內(nèi)部填充苔蘚泥或者海泥，直徑3～3.5 cm，高3.5～4 cm，每個幼苗基放3～5株幼苗，在溫度15 ℃、光照5 000～6 000 lx條件下培養(yǎng)10～14 d，最后在移植海區(qū)將所培育的鰻草皮埋入其中［27］。

2.2.2.3 草塊法 草塊法與陸上移植高等植物相似，在澳大利亞研究較多，是將帶有一定量底泥的鰻草移栽到修復地，草塊采集的間隔要大于50 cm，每個草塊3～5株，有利于種源地的恢復。采集的草塊一般為圓柱形，直徑15～30 cm，高度10～15 cm［28］。將采集的植株與底質(zhì)裝入泡沫箱運輸。在修復地挖的草坑應(yīng)與采集的草塊大小一致或略小，底質(zhì)應(yīng)盡量與種源地一致，才能更好地使草塊與修復地直接融為一體，減少海水沖刷。

2.2.3 方法比較 植株移植的各種方法都有一定的優(yōu)勢和不足之處，需要因海制宜、因地制宜選取移植方法。詳情的方法比較見表1。

綜合考慮各種方法，通過比較確定，播種法修復雖然可以增加海草多樣性并且對草源地破壞性小，但成苗率普遍較低，不適宜大范圍使用，而根狀莖法按成活率高，也是目前海草床修復的普遍方法，依次劃分排列為：綁石法、枚釘法、框架法、直插法。通過比較發(fā)現(xiàn)，綁石法的成活率較高，采取綁石法既可以起到固定作用，并且石頭與棉線不需回收，不會造成生態(tài)污染，適合廣泛使用，該方法是目前最常用的修復方法。

3 總結(jié)與建議

海草床的修復目前還在試驗階段，成本較高，沒有大面積推廣，各項技術(shù)不成熟，播種法成活率較低，移植法的勞動強度大，因此探索新的有效的移植栽培方法是目前主要的研究方向。海草床生態(tài)系統(tǒng)不管是對人類還是對海洋生物都提供了巨大的生態(tài)服務(wù)，因此針對我國的海草床生態(tài)修復提出以下建議：

加強對種子萌發(fā)、幼苗生長、植株培育的研究，創(chuàng)新栽培方法、模式、設(shè)施，提高鰻草成苗率，探索工廠化苗圃室育苗方法。

借鑒陸地種植技術(shù)，采用工程學和機械化作業(yè)原理，研制海草種子播種機、成株栽植機等設(shè)備，提高海草的播種和移植效率。

借鑒陸上植物和淡水大型水生植物，加大鰻草等海草的遺傳育種工作研究，加強對海草床修復區(qū)的監(jiān)測和管護，防止人為破壞，修復與保護相結(jié)合。

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（收稿日期：2022-12-05；修回日期：2023-03-13）