大叶藻(Zostera marina L.)场修复技术与应用研究

来源 :中国海洋大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:ljy2010
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海草是从陆地上经过上亿年的进化之后成功适应了海洋环境的水生高等被子植物。海草场生态系统被认为是最重要的近海生态系统之一,在近海水域初级生产力、营养循环和交流、底质稳定、生物多样性维持等方面扮演着重要的角色,对维护沿海水域生态系统健康和功能具有举足轻重的意义。在过去的几十。年中,沿海地区人口压力剧增,不规范的商业捕鱼活动,过度开发的水产养殖,营养盐和沉积物的过度排放,加上生物入侵、疾病、赤潮频发和全球变暖,多重自然因素和人类因素压力导致的全球性海草场生境的衰退和损失,在全球范围内引起了广泛的关注。大叶藻(Zostera marina L.)是全球分布最广泛的海草之一。历史上,大叶藻在山东半岛沿海具有广泛的分布。自上世纪80年代,受自然因素和人类活动的影响,该地区的大叶藻也经历了严重的衰退,导致黄海近岸海洋生态系统遭受到严重破坏,渔业资源锐减。大叶藻场修复在许多发达国家已经开展多年。然而,因每个海区独特的水文条件和特征不同,其它国家的大叶藻场构建和修复经验不能直接为我所用。近年来,国内开始重视大叶藻场人工修复的研究,但目前尚未形成有效的,特别是可供大规模推广的大叶藻场修复技术。本研究通过跟踪观测山东半岛黄海两处典型生境下(开放水域四十里湾和半封闭水域爱莲湾围堰池)的大叶藻种群,了解大叶藻种群动态规律和繁殖规律;开发适合山东半岛大叶藻场特点的种子采集技术,并对大叶藻种子的保存、萌发进行研究,以确定大叶藻种子的合适萌发条件和保存条件;研究了利用大叶藻种子进行幼苗培育,并开发了幼苗移栽装置和技术;开发了利用围堰池内被拔除的大叶藻成体植株进行移栽的有效固着技术;研究了水面将大叶藻种子播撒进入底质的菲律宾蛤仔播种法;运用所开发的大叶藻场构建技术,成功在莱州湾芙蓉岛海区构建大叶藻场约18000m2。这些技术的成功应用,不仅为山东半岛沿海进行大叶藻场的构建和修复提供了重要的实用性指导,也为其它海草种类特别是大叶藻属海草场的修复提供了参考。主要研究结果如下:1.山东半岛北部沿海大叶藻地上生物量和植株长度季节变化明显,且开放海区(四十里湾,SSL)和封闭的海区(爱莲湾围堰池,AL)平均最大地上生物量(SSL487.6g·DW/m2, AL754.8g·DW/m2、植株高度(SSL69.9±17.9cm, AL107.4±26.9cm)、密度(SSL273.2株/m2,AL364株/m2)存在显著差异(p<0.05)。开放水域繁殖枝密度(69株/m2)显著小于封闭水域(109.2株/m2),但开放水域产大叶藻种子平均长度和重量显著大于封闭水域,显示出开放水域大叶藻种子空间拓展能力更有优势。2.山东半岛北部海区大叶藻繁殖季节为4-8月,一般于4月末至5月初产生繁殖枝(水温11.4-13。C),5月中旬开花(14.5-15℃),种子成熟一般从6月中旬至7月初(17.6-19.2℃);种子最佳收集时间一般在7月中旬前后,持续2-3周;利用开发的大叶藻繁殖枝海区悬浮暂养装置采集种子取得良好的效果,连续5年分别收集大叶藻种子17.6万、42.1万、36.4万、104.1万和109.1万粒,单位体积繁殖枝采集种子量约为386粒/L。3.大叶藻种子属于干燥敏感型,大叶藻种子存活率受到相对湿度、温度和暴露时间的显著影响(p<0.001),且相对湿度与温度(p<0.001)、相对湿度和暴露时间(p<0.005)以及温度与时间(p<0.001)之间存在显著交互作用,相对湿度、温度和暴露时间三者之间亦存在显著交互作用(p<0.001)。成熟大叶藻鲜种子的含水量约为40.6%;在相对湿度50%和温度25℃条件下,空气暴露2小时,种子含水量即下降至27%左右,死亡率近50%。大叶藻种子保存过程中,盐度和温度对大叶藻种子累积萌发率均有显著影响且存在显著交互作用(p<0.05);在水温4℃和盐度44.5psu条件下至种子保存结束,累计萌发率最低,为6.7%,大叶藻种子的萌发在较低温度和较高盐度下得到显著抑制。4.温度和盐度对大叶藻种子萌发具有显著影响(p<0.001),在温度14℃和盐度5psu组合下,种子3天即开始萌发且于8周之后萌发率达到83.3%左右,为各试验组合条件下最高(p<0.001);春化处理温度对大叶藻种子萌发率具有显著影响(p<0.001),试验结果显示4℃春化处理50天的大叶藻种子获得最高萌发率平均值约为55.3%;埋植深度对大叶藻种子萌发率和幼苗的成苗率产生影响,埋植深度0.5cm-2.5cm范围内(0.5-1cm、1-1.5cm和2-2.5cm)大叶藻幼苗的出苗率无显著差异,显著高于3-3.5cm和4-4.5cm(p<0.01)。5.采用春化处理的大叶藻种子和四十里湾海区的底质进行大叶藻育苗,埋植深度2cm左右,育苗水体前3周低盐度8psu处理后逐步提高到30psu,成功育苗7.6万株,经过110天的生长,大叶藻幼苗长度平均长度达到16.3cm,最大长度达到22cm;研制大叶藻育苗杯移栽装置,实现了水面将大叶藻幼苗栽植在海底并取得良好效果。6.利用围堰池被拔除废弃的成体大叶藻资源,开发了“倒T型固着法”移栽技术,成活率约83.8%,次年即快速进行营养繁殖扩增。7.开发的蛤蜊播种法进行大叶藻种子海区播种,播种后5个月平均成苗率约24.7%,显著高于将种子直接播撒在底质表面的成苗率7.7%(p<0.01)。
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