河口滨海湿地生态修复植物海韭菜研究

2023-01-05安鑫龙李雪梅郑梓瑶

黑龙江科学 2022年10期

关键词：河口滨海韭菜

安鑫龙，李雪梅，郑梓瑶

(河北农业大学海洋学院，河北秦皇岛 066003)

1 海韭菜的基本特征

海韭菜(TriglochinmaritimumLinn.)又称海箭草或海边箭草，是种子植物门、被子植物亚门、单子叶植物纲、泽泻亚纲、水麦冬目、水麦冬科、水麦冬属(Triglochin)的多年沼生草本单子叶挺水植物[1-2]。

1.1 形态结构

植株丛生，圈径可达2 m。水平根状茎短圆柱状、粗壮坚韧，具多数10～25 cm长须根。叶基生，长锥形或条形，长可达60 cm甚至超过100 cm，长或短于花葶，宽约2.0 mm，基部具鞘，鞘先端与叶舌相连；上端部宽3.0～6.0 mm，扁平，叶尖狭；横断面半圆形。花葶直立、扁圆柱状至圆柱状、中空，高可达90 cm，直径1.0～3.0 mm，顶生总状花序长10～20 cm，中上部具多数花，排列紧密，花梗长约1.0 mm，花两性，花被片6枚，外轮3枚鳞片状、宽卵形，内轮3枚较狭，绿紫色，雄蕊6枚，心皮6枚，柱头羽毛状。果葶约具39～99枚密集蒴果；蒴果卵状椭圆形、长圆形或近圆柱形、扁平，表面有纵沟，具6棱，长3.5～6.0mm、直径1.25～2.5 mm，成熟后开裂成6瓣分果片；果梗直或弯，长3.0～5.0 mm。花、果期6-10月[1-3]。

1.2 繁殖方式

雌蕊先熟、风媒花，种子繁殖和营养繁殖。

1.3 毒性

目前发现海韭菜全草含有两种氰苷，即海韭菜苷(triglochinin)和紫杉氰糖苷(taxiphillin)。全株有毒，对幼畜具高毒性而造成经济损失[4]。

与盐生车前(Plantagomaritima)和紫羊茅(Festucarubra)等盐沼植物相比，海韭菜通常不被囊状丛枝菌根真菌感染，表明该物种存在化学防御机制，当叶片被磨碎时，会散发出类似氯的气味[1]。

1.4 药用

全草入药。6-7月采收全草，除去杂质，洗净切段，晒干[1-2]，具有清热养阴、生津止渴、解毒利湿的功效[2]。

1.5 生态习性

海韭菜性喜潮湿环境，生长在沿海岸带的沙滩；喜生于盐碱沼泽地、微咸或碱性潮湿栖息地、泥炭和盐渍草甸及湿润沙地和盐滩上，地下水位较高的非盐渍土壤上也能生长[2,5]，因此海韭菜属于湿土指示植物和盐土指示植物[6]。

海韭菜是多年生物种，是叶子直接从地表的短茎发出的莲座状植物，具有在整个生长期连续更新叶片的能力，其特征在于饱和水分含量随叶龄的增加只有很小的变化[7]。海韭菜通常在沉积物稳定后才会出现，春季返青较早，夏秋季开花结实。扩散主要靠种子传播，种子在海水中漂浮几个月后仍具有很好的存活能力。无性繁殖仅仅依靠个体产生特征性植物圈(plant rings)的离心扩张方式发生[8]。

海韭菜能够在沿海岸带的沙滩上生长，属于典型的泌盐植物。除了其根部和叶部有调节和控制盐含量的结构外，脯氨酸起到了重要的抗盐作用[9]。人工栽培过程中发现，长期单纯使用天然海水浇灌海韭菜不利于植株生长，可能是叶片肉质化程度不高，不能将植物体内的盐分稀释到不致害的程度。500 mM的NaCl或更高盐浓度处理抑制海韭菜种子的萌发，且受培养时间的影响较小[10]。在盐度为0、5、10和15 PSU基质内种植海韭菜，504 h后其代谢物浓度变化不大，但是随着盐度5、10和15 PSU增加其生物量逐渐降低[11]。在美国威拉帕湾和旧金山海湾，入侵植物互花米草(Spartinaalterniflora)能强烈排斥海韭菜等土著植物[12]。在欧洲，由于受海岸挤压现象[13]，即海平面上升和土地利用变化的严重威胁，海韭菜成为盐沼生态系统衰退的一个重要组成部分。

1.6 地理分布

海韭菜是一种泛北极和南极的物种，世界范围内北半球的寒冷(北至北冰洋)和温带地区(如欧洲中西部、非洲北部、北美洲中纬度地区、亚洲的中国、朝鲜半岛和日本及西伯利亚北部等地)常见，南半球南美洲的南部和中西部沿海地区也有分布[3,14]。我国分布于西南(如云南和四川)、西北(如新疆、青海和甘肃)、华北(如河北秦皇岛)、东北(如黑龙江和辽宁大连等)及华东(如山东)等地[2]。

2 海韭菜的生态修复作用

海韭菜是与陆地开发排放大量氮和沼泽高底物氮含量相关的物种，由于使用脯氨酸作为渗压剂，该物种对氮的需求很高。因此，海韭菜的增加可作为新英格兰北部盐沼中氮富营养化的早期指示标志[15]，在含氮量较高的河口滨海湿地种植海韭菜有利于去除海水中的氮素。

海韭菜可以起到提高物种多样性的作用。在涝渍地区，与近乎裸露的邻近基质相比，海韭菜通过增加浅根和根状茎等产量捕获沉积物从而能够产生地势较高的植物圈来缓解涝渍压力，促进圈内物种多样性增加，这样海韭菜植物圈可支撑高的植物覆盖；同时，所有移植的植株在基质改良处理中均表现出更高的成功率，表现为基质还原电位增加和涝渍减少[16]。这种通过栖息地物理改造、维持或创建而导致资源和空间可利用性发生变化的物种被称为生态系统工程师[17]。海韭菜通过形成高出沼泽表面5～10 cm的根丘(root mound)形成排水沉积物，其还原性和盐分的含量低于背景沼泽，即出现微地貌异质性，促进了其他盐沼物种的多样性和丰富性[16]。

海韭菜在河口滨海湿地生态修复中发挥了重要作用，除吸收水体中的氮磷等营养物，还可以有效改善底质环境，赵昔龙等通过种植湿地植被盐地碱蓬(Suaedasalsa)和海韭菜对秦皇岛北戴河溢油引发的受损滨海盐沼进行了修复，结果显示，沉积物中多环芳烃和石油烃的含量在修复后明显下降，降解率范围分别为82.57%～97.45%和60.99%～98.99%[18]。海韭菜可以起到稳定修复底质中重金属的作用。在汞污染严重区域，海韭菜中Hg浓度(mg/kg干物质)随Hg污染梯度的增加而增大，其中根部Hg浓度较高，其次是根茎部，叶片中浓度最高，并且表现为低的根/根茎-叶运输，故称海韭菜为Hg的排异植物或固化植物[19]。海韭菜在地下器官中表现出很高的Hg滞留，Hg主要结合在细胞壁和细胞膜上，这一特点可能与其对Hg有较高的耐性有关[20]。