王麗梅，王舒揚(yáng)，許偉定，李華琳，何平

(遼寧省海洋水產(chǎn)科學(xué)研究院 大連市瀕危海洋哺乳動(dòng)物保護(hù)生物學(xué)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧海洋生物資源與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連 116023)

銅藻Sargassumhorneri隸屬于褐藻門Phaeophyta墨角藻目Fucales馬尾藻科Sargassaceae馬尾藻屬Sargassum，廣泛分布于中國(guó)黃渤海低潮帶的深沼中、大干潮線下深至4 m的巖石上。銅藻生長(zhǎng)速度快、植株高大、枝葉繁茂，可為海洋動(dòng)物提供避敵、索餌、產(chǎn)卵場(chǎng)所，對(duì)潮間帶及潮下帶生態(tài)系統(tǒng)起到調(diào)節(jié)和保護(hù)作用，是淺海生態(tài)修復(fù)的良好種類[1-4]。

近年來(lái)，由于環(huán)境污染及海水養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展，使中國(guó)銅藻資源衰退、藻場(chǎng)萎縮嚴(yán)重[5]，同時(shí)漂浮銅藻呈暴發(fā)性增長(zhǎng)，有形成“金藻潮”的趨勢(shì)。為了恢復(fù)銅藻藻場(chǎng)資源，應(yīng)對(duì)漂浮銅藻造成的危害，研究適合銅藻生長(zhǎng)的生態(tài)因子意義重大。目前，有關(guān)銅藻研究主要集中在其種苗培育[6-9]、遺傳多樣性分析[10-12]、有性繁殖苗種的人工栽培[13]及生態(tài)學(xué)[14-26]等，但有關(guān)環(huán)境生態(tài)因子對(duì)斷枝銅藻幼苗生長(zhǎng)的影響尚末見(jiàn)報(bào)道。研究斷枝銅藻生長(zhǎng)適宜的環(huán)境條件，可為了解海上漂浮銅藻的生長(zhǎng)規(guī)律、銅藻場(chǎng)的人工修復(fù)及漂浮銅藻暴發(fā)性的生態(tài)條件提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

2018年3月20日從大連旅順鹽場(chǎng)海區(qū)采集掛纏于海帶筏子上的銅藻，采集時(shí)海水溫度為3.4 ℃，鹽度為31。選取生長(zhǎng)良好的銅藻8棵，平均質(zhì)量1.1 kg，平均長(zhǎng)度1.8 m，立即用低溫采集箱運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。

1.2 方法

1.2.1 培養(yǎng)與管理 銅藻用沙濾海水沖洗后暫養(yǎng)于實(shí)驗(yàn)室水槽中，充氣培養(yǎng)，溫度、光照及光周期為自然條件，營(yíng)養(yǎng)鹽為KNO360 mg/L、KH2PO420 mg/L。銅藻在室內(nèi)暫養(yǎng)一周后，截取5 cm、2 cm長(zhǎng)的次側(cè)枝，用滅菌海水沖洗后，在室內(nèi)培養(yǎng)箱中恢復(fù)培養(yǎng)15 d以上，培養(yǎng)條件及營(yíng)養(yǎng)鹽同暫養(yǎng)期間，試驗(yàn)前一天換水不加營(yíng)養(yǎng)鹽。截枝時(shí)從頂部生長(zhǎng)點(diǎn)往下量取，5 cm截枝幼苗具10～13個(gè)葉片，2 cm具6～8個(gè)葉片。試驗(yàn)前用滅菌海水沖洗藻體次，用1%聚維酮碘浸泡3 min，再用滅菌海水沖洗3次，去除雜質(zhì)和菌類污染。試驗(yàn)海水為經(jīng)二級(jí)沙濾處理，煮沸后使用，培養(yǎng)基為PESI。

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 生長(zhǎng)試驗(yàn)分幼苗長(zhǎng)5 cm、2 cm兩組進(jìn)行試驗(yàn)，每組試驗(yàn)設(shè)置溫度、光強(qiáng)及營(yíng)養(yǎng)鹽配比3個(gè)影響因素，溫度設(shè)為10 (僅5 cm組)、15、20、25 ℃，光照強(qiáng)度為4500、8900、11 000，營(yíng)養(yǎng)鹽配比NH4NO3∶Na2HPO4設(shè)為5∶1、8∶1、10∶1、16∶1(mg∶mg)。將消毒處理后的截枝幼苗置于1 L燒杯中，每個(gè)燒杯中放置5棵幼苗，測(cè)量初始藻體的長(zhǎng)度和質(zhì)量。5 cm組長(zhǎng)度為(5.76±0.28)cm，質(zhì)量為(0.19±0.03)g；2 cm組長(zhǎng)度為(2.25±0.08)cm，質(zhì)量為(0.05±0.004)g。 5、2 cm組各設(shè)置48、36個(gè)組，每個(gè)燒杯中添加1 L含有不同比例營(yíng)養(yǎng)鹽的培養(yǎng)液，在智能型光照培養(yǎng)箱中通氣培養(yǎng)，光周期為12 L∶12 D，每隔3 d(5 cm組)或5 d (2 cm組) 更換相同成分的培養(yǎng)液，生長(zhǎng)試驗(yàn)共進(jìn)行20 d。

1.2.3 數(shù)據(jù)測(cè)量及計(jì)算 試驗(yàn)過(guò)程中，每5 d測(cè)量一次銅藻的體長(zhǎng)和質(zhì)量并觀察藻體發(fā)育情況，藻體長(zhǎng)度用直尺測(cè)量，藻體質(zhì)量用天平測(cè)量，每次測(cè)量前用滅菌濾紙吸收藻體表面水分。試驗(yàn)結(jié)束后，按下式計(jì)算質(zhì)量和長(zhǎng)度特定生長(zhǎng)率[26]：

特定生長(zhǎng)率=(lnm1-lnm0)/t×100%。

其中：m0為藻體初始質(zhì)量(g)或初始長(zhǎng)度(cm)；m1為試驗(yàn)t時(shí)的藻體質(zhì)量(g)或長(zhǎng)度(cm)；t為試驗(yàn)時(shí)間(d)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 20.0軟件對(duì)所得試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差(One-way ANOVA)分析，比較溫度、光強(qiáng)和營(yíng)養(yǎng)鹽配比對(duì)幼苗長(zhǎng)度、質(zhì)量特定生長(zhǎng)率的影響，顯著性水平設(shè)為0.05和0.01。

2 結(jié)果與分析

2.1 培養(yǎng)條件對(duì)銅藻5 cm組斷枝幼苗生長(zhǎng)的影響

試驗(yàn)過(guò)程中，隨著幼苗長(zhǎng)度、質(zhì)量的增長(zhǎng)，側(cè)枝、氣囊逐漸增多，培養(yǎng)10 d后在溫度20 ℃以上且光強(qiáng)8900 lx以上培養(yǎng)組，試驗(yàn)液顏色逐漸變黃，幼苗從基部開(kāi)始腐爛，先是葉腐爛，然后側(cè)枝腐爛，藻體長(zhǎng)度、質(zhì)量呈負(fù)增長(zhǎng)，故5 cm組幼苗培養(yǎng)10 d后的生長(zhǎng)率未進(jìn)行計(jì)算，鑒于篇幅所限培養(yǎng)10 d時(shí)不同培養(yǎng)條件下的生長(zhǎng)率未詳細(xì)列出。

從表1可見(jiàn)：培養(yǎng)10 d時(shí)，溫度對(duì)藻體長(zhǎng)度和質(zhì)量增長(zhǎng)均有極顯著性影響(P<0.01)，光強(qiáng)和營(yíng)養(yǎng)鹽配比均無(wú)顯著性影響(P>0.05)；3因素對(duì)幼苗長(zhǎng)度、質(zhì)量特定生長(zhǎng)率的影響順序均為溫度>光強(qiáng)>營(yíng)養(yǎng)鹽配比。

受3因素共同影響，5 cm組幼苗長(zhǎng)度特定生長(zhǎng)率最大為5.06%/d，生長(zhǎng)條件為溫度25 ℃、光強(qiáng)8900 lx及營(yíng)養(yǎng)鹽配比8∶1，最小為0.34%/d，生長(zhǎng)條件為溫度10 ℃、營(yíng)養(yǎng)鹽配比10∶1和光強(qiáng)4500 lx，最大生長(zhǎng)率為最小生長(zhǎng)率的14.9倍；質(zhì)量特定生長(zhǎng)率最大為14.06%，生長(zhǎng)條件為溫度15 ℃、光強(qiáng)8900 lx及營(yíng)養(yǎng)鹽配比16∶1，最小為1.34%，生長(zhǎng)條件為10 ℃、營(yíng)養(yǎng)鹽配比8∶1、光強(qiáng)11 000 lx，最大生長(zhǎng)率為最小生長(zhǎng)率的10.5倍。

培養(yǎng)10 d時(shí)，溫度對(duì)5 cm幼苗生長(zhǎng)率的影響見(jiàn)表2，其中，溫度對(duì)幼苗長(zhǎng)度特定生長(zhǎng)率的影響依次為20 ℃>25 ℃>15 ℃>10 ℃，溫度對(duì)幼苗質(zhì)量特定生長(zhǎng)率的影響依次為20 ℃>15 ℃>25 ℃>10 ℃，溫度15 ℃以上時(shí)幼苗生長(zhǎng)顯著快于10 ℃(P<0.05)。試驗(yàn)期間，營(yíng)養(yǎng)鹽配比對(duì)5 cm幼苗生長(zhǎng)無(wú)顯著性影響(P>0.05)，營(yíng)養(yǎng)鹽配比在5∶1時(shí)長(zhǎng)度增長(zhǎng)最大， 在8∶1時(shí)質(zhì)量增長(zhǎng)最大。

表1 5 cm銅藻培養(yǎng)10 d時(shí)長(zhǎng)度和質(zhì)量特定生長(zhǎng)率的單因素方差分析

Tab.1 One-way ANOVA of the specific growth rates in body length and body weight of 5 cm long sea weedSargassumhornerifor 10 days

指標(biāo) index因素 factor偏差平方和 sum of square自由度 df均方 mean squareF值 F valueP值 P value長(zhǎng)度body length溫度 temperature44.791315.93026.4930**光強(qiáng) light intensity1.44020.7200.4190.660營(yíng)養(yǎng)鹽配比 nutrient ratio1.41630.4270.2680.848質(zhì)量body weight溫度 temperature485.4563161.81940.6260**光強(qiáng) light intensity2.87721.4380.0980.906營(yíng)養(yǎng)鹽配比 nutrient ratio4.92531.6420.1100.954

注：*表示有顯著性影響(P<0.05),**表示有極顯著性影響(P<0.01)，下同

Note： *means significant effect(P<0.05)，** means very significant effect(P<0.01),et sequentia

表2 5 cm銅藻培養(yǎng)10 d時(shí)溫度對(duì)長(zhǎng)度和質(zhì)量特定生長(zhǎng)率的影響

Tab.2 Effects of temperature on specific gwowth rates in body length and body weight of 5 cm long sea weedSargassumhornerifor 10 days %/d

注：同列中標(biāo)有不同字母者表示組間有顯著性差異(P<0.05)，標(biāo)有相同字母者表示組間無(wú)顯著性差異(P>0.05)

Note：The means with different letters within the same column are significantly different in the groups at the 0.05 probability level, and the means with the same letters within the same column are not significant differences

2.2 培養(yǎng)條件對(duì)2 cm組斷枝銅藻幼苗生長(zhǎng)的影響

從表3可見(jiàn)：培養(yǎng)10 d時(shí)，溫度對(duì)2 cm幼苗長(zhǎng)度增長(zhǎng)有極顯著性影響(P<0.01)，20 ℃時(shí)幼苗生長(zhǎng)最快，但營(yíng)養(yǎng)鹽配比及光強(qiáng)對(duì)長(zhǎng)度增長(zhǎng)均無(wú)顯著性影響(P>0.05)，3因素的影響順序依次為溫度>光強(qiáng)>營(yíng)養(yǎng)鹽配比；光強(qiáng)對(duì)幼苗質(zhì)量增長(zhǎng)有極顯著性影響(P<0.01)，但溫度和營(yíng)養(yǎng)鹽配比均無(wú)顯著性影響(P>0.05)，3因素的影響順序依次為光強(qiáng)>溫度>營(yíng)養(yǎng)鹽配比。

表3 2 cm銅藻培養(yǎng)10 d時(shí)長(zhǎng)度和質(zhì)量特定生長(zhǎng)率的單因素方差分析

Tab.3 One-way ANOVA of the specific growth rates in body length and body weight of 2 cm long sea weedSargassumhornerifor 10 days

指標(biāo) index因素 factor偏差平方和SS自由度df均方MSF值 F valueP值P value長(zhǎng)度body length溫度36.378218.18918.5740**光強(qiáng)1.94820.9740.4820.622營(yíng)養(yǎng)鹽配比1.53630.5120.2440.865質(zhì)量body weight溫度2.68323.5580.6100.549光強(qiáng)28.788225.6875.7200.007**營(yíng)養(yǎng)鹽配比7.74132.5800.43000.733

培養(yǎng)10 d時(shí)，2 cm組幼苗受3因素共同影響，長(zhǎng)度特定生長(zhǎng)率最大為11.04%/d，生長(zhǎng)條件為溫度20 ℃、光強(qiáng)8900 lx及營(yíng)養(yǎng)鹽配比8∶1，最小為5.76%/d，生長(zhǎng)條件為溫度15 ℃、營(yíng)養(yǎng)鹽配比5∶1和光強(qiáng)為4500 lx，最大生長(zhǎng)率為最小生長(zhǎng)率的1.9倍；質(zhì)量特定生長(zhǎng)率最大為21.79%/d，生長(zhǎng)條件為溫度20 ℃、光強(qiáng)11 000 lx及營(yíng)養(yǎng)鹽配比16∶1，最小為11.33%/d，生長(zhǎng)條件為溫度25 ℃、營(yíng)養(yǎng)鹽配比8∶1、光強(qiáng)4500 lx，最大生長(zhǎng)率為最小生長(zhǎng)率的1.9倍(表4)。

從表5可見(jiàn)：培養(yǎng)20 d時(shí)，溫度對(duì)2 cm銅藻幼苗長(zhǎng)度增長(zhǎng)有極顯著性影響(P<0.01)，其他兩因子均無(wú)顯著性影響(P>0.05)，3因素對(duì)2 cm幼苗長(zhǎng)度特定生長(zhǎng)率的影響依次為溫度>營(yíng)養(yǎng)鹽配比>光強(qiáng)；3因素對(duì)幼苗質(zhì)量增長(zhǎng)均無(wú)顯著性影響(P>0.05)，但光強(qiáng)影響最大，3因素對(duì)質(zhì)量特定生長(zhǎng)率的影響依次為光強(qiáng)>營(yíng)養(yǎng)鹽配比>溫度。

培養(yǎng)20 d 時(shí)，受3因素共同影響，2 cm組幼苗長(zhǎng)度特定生長(zhǎng)率最大為9.55%/d，生長(zhǎng)條件為溫度20 ℃、光強(qiáng)4500 lx及營(yíng)養(yǎng)鹽配比5∶1，最小為4.75%/d，生長(zhǎng)條件為溫度25 ℃、營(yíng)養(yǎng)鹽配比5∶1和光強(qiáng)11 000 lx，最大生長(zhǎng)率為最小生長(zhǎng)率的2.0倍；質(zhì)量特定生長(zhǎng)率最大為15.56%/d，生長(zhǎng)條件為溫度20 ℃、光強(qiáng)11 000 lx及營(yíng)養(yǎng)鹽配比16∶1，最小為9.41%，生長(zhǎng)條件為溫度20 ℃，營(yíng)養(yǎng)鹽10∶1、光強(qiáng)4500 lx，最大生長(zhǎng)率為最小生長(zhǎng)率的1.7倍(表4)。

整個(gè)試驗(yàn)期間，2 cm組溫度對(duì)幼苗平均長(zhǎng)度增長(zhǎng)的影響及光強(qiáng)對(duì)幼苗平均質(zhì)量增長(zhǎng)的影響如圖1所示，其中，溫度對(duì)銅藻長(zhǎng)度增長(zhǎng)影響最大，光強(qiáng)對(duì)質(zhì)量增長(zhǎng)影響最大；其中在10、15、20 d時(shí)，20 ℃組銅藻幼苗長(zhǎng)度增長(zhǎng)最快且顯著快于其他溫度組(P<0.05)，光強(qiáng)為11 000 lx時(shí)幼苗質(zhì)量增長(zhǎng)最快且顯著快于低光強(qiáng)4500 lx(P<0.05)。

3 討論

3.1 銅藻繁殖方式

銅藻繁殖可分為有性和無(wú)性繁殖(圖2)，在自然條件下，其有性繁殖是伴隨水溫升高，藻體小枝腋間逐漸形成生殖托，成熟后排放精卵形成合子，發(fā)育成幼孢子體。銅藻的營(yíng)養(yǎng)繁殖分兩種，一種是枝葉脫落后保留假根的殘枝行營(yíng)養(yǎng)繁殖[1,5,20]，另外一種是銅藻生長(zhǎng)到一定長(zhǎng)度后，在風(fēng)浪的作用下長(zhǎng)枝條斷掉，漂浮于海面或掛纏于繩、筏上等，這些枝條行營(yíng)養(yǎng)繁殖，也可成熟生成生殖托行有性繁殖。由于海面光照充足，浮于海面銅藻常比海底有性繁殖的孢子體生長(zhǎng)更快，條件適宜時(shí)可大片漂浮于水面，漂到航道上阻礙船只行駛，漂到近岸海灘影響旅游業(yè)。

3.2 不同體長(zhǎng)銅藻幼苗生長(zhǎng)比較

本研究銅藻培育20 d的試驗(yàn)中，2 cm組幼苗正常生長(zhǎng)，5 cm組幼苗培育10 d后先后腐爛，并且生長(zhǎng)愈快腐爛愈早，這與張鵬等[14]認(rèn)為密度大影響銅藻幼苗生長(zhǎng)的結(jié)果相一致。在自然海區(qū)采集5 cm鼠尾藻Sargassumthunbergii、海黍子Sargassummiyabei幼苗，在相同培養(yǎng)規(guī)格和密度下，室內(nèi)培養(yǎng)可正常生長(zhǎng)30 d[27-28]。比較相同溫度(15、20、25 ℃)條件下培養(yǎng)10 d時(shí)5 cm銅藻、鼠尾藻幼苗總平均特定生長(zhǎng)率，結(jié)果顯示，銅藻的長(zhǎng)度特定生長(zhǎng)率(3.42%/d)、質(zhì)量特定生長(zhǎng)率(10.82%/d)分別是鼠尾藻長(zhǎng)度特定生長(zhǎng)率(2.33%/d)、質(zhì)量特定生長(zhǎng)率(7.01%/d)的1.47、1.54倍[27]，說(shuō)明銅藻生長(zhǎng)明顯快于鼠尾藻。本試驗(yàn)中不同體長(zhǎng)銅藻幼苗生長(zhǎng)結(jié)果顯示，培養(yǎng)10 d后相同試驗(yàn)溫度(15、20、25 ℃)條件下，2 cm幼苗總平均長(zhǎng)度、質(zhì)量特定生長(zhǎng)率分別是5 cm幼苗的2.3、1.6倍，這表明體長(zhǎng)小的幼苗具有明顯的生長(zhǎng)速度優(yōu)勢(shì)。在相同生物量下是否是幼苗越小生長(zhǎng)越快還需進(jìn)一步試驗(yàn)證明。

表4 不同培養(yǎng)條件對(duì)2 cm銅藻幼苗生長(zhǎng)的影響Tab.4 Effects of different culture conditions on growth of sea weed Sargassum horneri with body length of 2 cm

注：標(biāo)有不同字母者表示同一時(shí)間下不同組間有顯著性差異(P<0.05)，標(biāo)有相同字母者表示組間無(wú)顯著性差異(P>0.05)

Note： The means with different letters in same time are significant differences in different groups at the 0.05 probability level, and the means with the same letter are not significant differences in groups

圖1 溫度對(duì)2 cm組銅藻平均長(zhǎng)度增長(zhǎng)及光照強(qiáng)度對(duì)銅藻平均質(zhì)量增長(zhǎng)的影響

Fig.1 Effect of temperature on length growth and effect of light intensity on weight gain rate of 2 cm long sea weedSargassumhorneri

表5 2 cm銅藻培養(yǎng)20 d時(shí)長(zhǎng)度和質(zhì)量特定生長(zhǎng)率的單因素方差分析

Tab.5 One-way ANOVA of specific growth rates in body length and body weight of 2 cm long sea weedSargassumhornerifor 20 days

指標(biāo) index因素 factor偏差平方和SS自由度 df均方MSF值 F valueP值P value長(zhǎng)度body length溫度10.43425.2177.9500.002**光強(qiáng)0.04420.0220.0230.978營(yíng)養(yǎng)鹽配比 1.05130.3500.3610.781質(zhì)量body weight溫度 6.98023.4901.1740.322光強(qiáng)10.10725.0543.1990.054營(yíng)養(yǎng)鹽配比12.11034.0371.3890.264

3.3 溫度對(duì)銅藻幼苗生長(zhǎng)的影響

張玉榮等[22]對(duì)人工培育具4～6片葉片幼苗生長(zhǎng)環(huán)境因子脅迫試驗(yàn)表明，最適生長(zhǎng)溫度為22～24 ℃。孫建璋等[1]對(duì)南麂列島銅藻實(shí)地調(diào)查認(rèn)為，銅藻的生長(zhǎng)和繁殖適溫為11～16 ℃，繁殖盛期水溫為16～20 ℃。楊安強(qiáng)等[18]研究在高CO2及20 ℃條件下銅藻吸收氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽速率最快。本試驗(yàn)中2 cm組幼苗培養(yǎng)5 d時(shí)，20、25 ℃組幼苗長(zhǎng)度增長(zhǎng)明顯高于15 ℃組，與張鵬等[14]的結(jié)果一致，而2 cm幼苗培養(yǎng)10、15、20 d及5 cm幼苗培養(yǎng)10 d時(shí)，溫度20 ℃條件下幼苗長(zhǎng)度增長(zhǎng)顯著快于其他溫度組，與楊安強(qiáng)等[18]、南春榮[23]等得出20 ℃時(shí)銅藻吸收營(yíng)養(yǎng)鹽速率最快的觀點(diǎn)一致，即營(yíng)養(yǎng)鹽吸收速率快相應(yīng)的幼苗生長(zhǎng)速率就快。

3.4 光強(qiáng)對(duì)銅藻幼苗生長(zhǎng)的影響

對(duì)有性繁殖的銅藻幼苗生長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，普遍認(rèn)為3 500～6100 lx是最適光強(qiáng)[14,17-18]。而本試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，光強(qiáng)越大藻枝段增重越快，中、高光照8900、11 000 lx條件下斷枝幼苗增重顯著快于光照4500 lx，說(shuō)明斷枝銅藻幼苗比有性繁殖幼苗適應(yīng)更強(qiáng)光照。孫建璋等[13]在銅藻人工栽培試驗(yàn)中，有性繁殖培育苗夾苗后有30 d左右停滯生長(zhǎng)期，認(rèn)為可能是夾苗傷害和光強(qiáng)變化適應(yīng)調(diào)節(jié)。而本試驗(yàn)中幼苗斷枝后停滯生長(zhǎng)期很短，一周后就明顯生長(zhǎng)，可能由于漂浮銅藻本是海底藻折斷后漂于海面行營(yíng)養(yǎng)繁殖，因長(zhǎng)期生長(zhǎng)于強(qiáng)光下，幼苗已適應(yīng)強(qiáng)光照，減少了恢復(fù)時(shí)間。因此，斷枝銅藻漂浮到海面后可以快速生長(zhǎng)，這就解釋了為何浮于海面銅藻能很快成片的原因。