水中溶解氧質(zhì)量濃度對東北林蛙越冬影響的研究

張士俊，姚旭東，勾天兵，崔鐵花，胡長群，山廣茂，鄒建軍，任宣百，王文濤，王寶暉

(1.吉林省林業(yè)科學(xué)研究院，吉林 長春 130033;2.蛟河市天崗林場，吉林 吉林 132501)

冬眠是東北林蛙生活習(xí)性，是長期自然條件下逐漸形成的本身固有節(jié)律性行為，是其抵御外界不良環(huán)境的一種適應(yīng)［1］。在自然環(huán)境條件下，林蛙唯有冬眠，才能度過漫長而寒冷的冬季。人工養(yǎng)殖中國林蛙，尚不能打破其原有冬眠習(xí)性，而應(yīng)依據(jù)林蛙越冬生態(tài)習(xí)慣，創(chuàng)建安靜、適宜的林蛙越冬環(huán)境［2］，讓林蛙在人工環(huán)境中順利冬眠、安全越冬。

根據(jù)文獻(xiàn)報道，林蛙在越冬時，溶解氧質(zhì)量濃度(DO)是其存活重要因素。在其處于活躍狀態(tài)時，消耗溶解氧速率遠(yuǎn)大于其處于冬眠狀態(tài)時速率。作者從此方面入手，探究林蛙在越冬過程中死亡時環(huán)境中溶解氧質(zhì)量濃度(DO )。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

靖宇縣3 齡林蛙，電子溫度計，溶解氧儀(HI-98186)。

1.2 試驗方法

將林蛙放入2.3L 塑料盒中，每盒6 只，并注滿2℃自來水。設(shè)計4 種不同越冬方案，對照組不放入林蛙，為空白試驗組，每組試驗重復(fù)5 次，放入美菱YC-300L 醫(yī)用保溫箱中，設(shè)定溫度2℃，并逐一檢測記錄。

①非冬眠越冬組。將林蛙雌雄參半放入密封盒中，每隔2 h 進(jìn)行光照、噪音打擾，觀察林蛙活動狀態(tài)并測定水中溶解氧濃度。

②半冬眠越冬組。將雌性林蛙與雄性林蛙分別裝于不同密封盒中，雌蛙為A 組，雄蛙為B組，每組3 盒。每隔2 d 進(jìn)行光照、噪音打擾，記錄林蛙活動狀態(tài)并測定水中溶解氧濃度。

③冬眠組。將雌性林蛙與雄性林蛙分別裝于不同2.3 L 塑料盒中，雌蛙為C 組，雄蛙為D組，分為C1、C2、D1、D2組，C1、D1為密封式，C2、D2為開放式，在沒有林蛙死亡情況下每隔5 d記錄林蛙狀態(tài)，并測定水中溶解氧濃度，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有死亡現(xiàn)象時及時進(jìn)行測定記錄。

④人工增氧冬眠組。將雌性林蛙與雄性林蛙分別裝于不同2.3 L 塑料盒中，雌性為E1、E2組，雄性為F1、F2組;E1、F1為密封式，E2、F2為開放式，當(dāng)出現(xiàn)林蛙死亡時，加入0.2 g CaO2進(jìn)行增氧，測量記錄方法同冬眠組。

1.3 計算方法

1.3.1 林蛙耗氧速率耗氧量公式為:

式中:C——每日消耗溶解氧(mg·d-1·pc-1);

ΔP實——對照組每段試驗DO 差值;

ΔP對——試驗組每段試驗DO 差值;

V——注入水體積;

T——試驗時間;

N——試驗組林蛙數(shù)量。

平均耗氧量計算公式為:

式中:ˉC——平均每日消耗溶解氧;

Cn——每段試驗日消耗溶解氧;

Nn——每段試驗存活林蛙數(shù)。

1.3.2 越冬林蛙死亡率

越冬林蛙死亡率計算公式為:

N死/N×100%

式中:N死——該組試驗在對應(yīng)DO 下死亡數(shù)量;

N——該組試驗林蛙總體數(shù)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同越冬環(huán)境下林蛙耗氧速率

在不同越冬環(huán)境下，越冬林蛙耗氧速率不同。整理各試驗組耗氧速率，結(jié)果見圖1、表1。

表1 各組林蛙消耗DO 速率、存活數(shù)量與天數(shù)Tab.1 The DO consumption rate，survival amount and days of each groups of Rana chensinensis

圖1 各試驗組DO 變化Fig.1 The DO change of each experiment groups

從圖1 可以看出，雌雄林蛙消耗DO 速率基本相同。在不換水情況下，林蛙所產(chǎn)生排泄物，隨著時間延長會滋生更多微生物，這些微生物會消化一定溶解氧，為了得到準(zhǔn)確DO 消耗數(shù)值，本試驗只采用水質(zhì)良好時段內(nèi)林蛙對溶解氧消耗值，計算平均DO 消耗速率，消耗DO速率見表1。結(jié)合圖1 及表1 可以看出在密封情況下，光照及噪音頻繁干擾非冬眠組林蛙消耗DO 平均速率為0.53 mg·d-1·pc-1，半冬眠組為0.34 mg·d-1·pc-1，冬眠組為0.28 mg·d-1·pc-1。

由此可見，非冬眠組消耗DO 速率遠(yuǎn)高于其他兩組，而半冬眠組消耗速率也略高于冬眠組。這說明林蛙在受到干擾時，將處于活躍狀態(tài)，在活躍狀態(tài)下林蛙消耗DO 速率要高于冬眠狀態(tài)下的林蛙。當(dāng)水中DO 下降到一定質(zhì)量濃度，有林蛙出現(xiàn)死亡現(xiàn)象后，林蛙會自行降低活動頻率，以確保自身最基本代謝需求，這也是當(dāng)林蛙出現(xiàn)死亡后其消耗速率變慢的原因。而林蛙在進(jìn)入冬眠狀態(tài)時主要表現(xiàn)為眼瞼閉合，不再活動，代謝速度下降，消耗DO 速度就會變慢。水質(zhì)在一定時間內(nèi)保持良好狀態(tài)，從而保證在DO 相對低值情況下盡量延長存活時間。

2.2 DO 對越冬林蛙的影響

2.2.1 各試驗組死亡臨界DO

林蛙在越冬時，出現(xiàn)缺氧致死現(xiàn)象時DO稱之為死亡臨界DO。各試驗組出現(xiàn)林蛙死亡現(xiàn)象時DO 見表2。

表2 各組林蛙剛出現(xiàn)死亡現(xiàn)象時的DOTab.2 The DO of each groups of Rana chensinensis when it appeared dead

從表2 中可以看出，無論林蛙在何種環(huán)境下越冬，當(dāng)DO 低于1.6 mg·L-1時，各試驗組林蛙開始出現(xiàn)死亡現(xiàn)象，因此林蛙死亡臨界DO 為1.6 mg·L-1。

2.2.2 不同DO 條件下越冬林蛙持續(xù)時間與死亡率

不同DO 下越冬林蛙死亡率見表3。

表3 不同DO 條件下越冬林蛙持續(xù)時間與死亡率Tab.3 The lasting time and death rate of hibernation Rana chensinensis under different DO condition

從表3 中可以看出，當(dāng)DO 為1.6 mg·L-1以上時，林蛙死亡率為0;當(dāng)DO 處于1.3 ～1.6 mg·L-1時，各組林蛙均開始出現(xiàn)死亡，其中非冬眠組在此DO 范圍內(nèi)死亡率最高，其次為半冬眠組，再次為冬眠組，人工增氧組死亡率最 低;當(dāng) 質(zhì) 量 濃 度 繼 續(xù) 下 降 至 1. 0 ～1.3 mg·L-1時，各組死亡率均有升高;而當(dāng)DO 降低到1.0 mg·L-1以下時，試驗林蛙全部死亡。當(dāng)林蛙處于活躍狀態(tài)時，由于其快速消耗DO，故其存活時間相對較短，死亡率相對較高。當(dāng)林蛙處于冬眠狀態(tài)時，即使DO 低于1.6 mg·L-1時，也會相對延長林蛙存活時間，但是如果長時間不進(jìn)行補(bǔ)救措施，當(dāng)溶解氧質(zhì)量濃度繼續(xù)降低，林蛙也會全部死亡。

2.3 人工增氧對越冬林蛙影響

在DO 達(dá)到死亡臨界質(zhì)量濃度時，以CaO2作為增氧劑進(jìn)行補(bǔ)氧，每盒放入0.2 g 后，林蛙短期內(nèi)不再繼續(xù)死亡。增氧效果如圖2 所示。

圖2 不增氧處理與增氧處理各組林蛙死亡趨勢Fig.2 The death tendency of each groups of Rana chensinensis with non artificial aeration and artificial aeration treatment

從圖2 中可以看出，開放冬眠組林蛙存活時間較密封組延長4.0 d，說明在開放環(huán)境下水體表面能溶解部分空氣中的氧，進(jìn)而適當(dāng)補(bǔ)充水中溶解氧濃度。用CaO2增氧后密封組DO在1.6 mg·L-1以上時存活時間延長至15 d，開放組DO 在1.6 mg·L-1以上時存活時間最多可延長至18d。在不進(jìn)行增氧措施情況下，密封組第5 ～8 d 林蛙全部死亡，開放組林蛙9 ～12 d全部死亡。進(jìn)行增氧措施之后，密封組在第16 ～17 d 全部死亡，非密封組在第18 ～20 d全部死亡。由此可以看出，人工增氧可以明顯改善林蛙越冬環(huán)境，延長其安全越冬時間。最終全部死亡原因，一是沒有繼續(xù)采取增氧措施，二是在測定時對林蛙深度冬眠有影響，在受到打擾后林蛙會進(jìn)入活躍狀態(tài)，從而消耗大量DO，也違背林蛙越冬期間需要深度冬眠的生理需要。

3 結(jié)論與討論

光照及噪音頻繁干擾的非冬眠組林蛙消耗DO 平均速率為0.53 mg·d-1·pc-1，半冬眠組 為 0. 34 mg·d-1·pc-1，冬 眠 組 為0.28 mg·d-1·pc-1。非冬眠組消耗DO 速率遠(yuǎn)高于半冬眠組和冬眠組，而半冬眠組消耗速率也略高于冬眠組。林蛙在受到干擾處于活躍狀態(tài)時消耗DO 速率要高于冬眠狀態(tài)下林蛙。有林蛙出現(xiàn)死亡現(xiàn)象后會自行降低活動頻率，以確保自身最基本代謝需求。林蛙死亡臨界DO 為1.6 mg·L-1。人工增氧可改善林蛙越冬環(huán)境，進(jìn)而確保其安全越冬。

林蛙越冬需要安靜、避光環(huán)境。在林蛙下山越冬前，應(yīng)根據(jù)條件選擇適宜環(huán)境建設(shè)越冬場所，避免受到外界干擾，確保越冬林蛙盡快進(jìn)入冬眠狀態(tài)，有助于提高越冬存活率。

林蛙越冬水體中溶解氧是影響林蛙能否安全越冬關(guān)鍵因素。為安全起見，越冬水體中DO 值在實際生產(chǎn)中不得低于2.0 mg·L-1，特別在嚴(yán)冬季節(jié)要經(jīng)常檢測水中溶解氧情況，出現(xiàn)缺氧情況及時采取補(bǔ)救措施。因此，在選擇越冬場所時應(yīng)首先考慮水源條件，即在嚴(yán)冬季節(jié)也要有活水進(jìn)出越冬池，活水補(bǔ)氧既經(jīng)濟(jì)又能保證水質(zhì)。如果沒有適合的野外越冬場所，也要通過修建蓄水池和越冬窖進(jìn)行窖內(nèi)越冬，供水需經(jīng)充分曝氣后供窖內(nèi)林蛙越冬。

人工增氧補(bǔ)救措施推薦投放CaO2，其具有釋放氧氣速度緩慢、持續(xù)時間長、凈化水質(zhì)等特點。投放CaO2量要根據(jù)越冬池實際情況而定，一般按越冬池水面20 ～50 g·m-2投放，如水質(zhì)和地質(zhì)有機(jī)負(fù)荷過大時，用量取高值，反之取低值，以確保林蛙安全越冬。

［1］蔣超.中國林蛙全人工養(yǎng)殖越冬技術(shù)研究［D］.哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué)，2006.

［2］車軼，崔勇華，陳松樂，等.中國林蛙越冬管理與繁殖技術(shù)［J］.水產(chǎn)養(yǎng)殖，1999，(5):10.