溫度、鹽度和pH對雙線紫蛤幼貝生長率的聯合效應

陳 志

(福建省淡水水產研究所，福建 福州 350002)

溫度、鹽度和pH對雙線紫蛤幼貝生長率的聯合效應

陳 志

(福建省淡水水產研究所，福建 福州 350002)

為探究雙線紫蛤(Sanguinolariadiphos)幼貝最適生長條件，采用響應面法研究了溫度(24℃、27℃、30℃)、鹽度(20、25、30)和pH(7.3±0.03，8.3±0.03，9.3±0.03)對雙線紫蛤幼貝日生長率的聯合效應。實驗結果表明：1)溫度對幼貝生長率影響極顯著(P<0.01)，3種生態(tài)因子對幼貝生長率影響程度大小順序是：溫度>鹽度>pH；2)通過Design-Expert 8.0.6軟件進行響應面分析實驗，得出雙線紫蛤幼貝最適生長環(huán)境組合是溫度為26.43℃、鹽度為25、pH為8.3，理論最佳日生長率為2.90%。經模型驗證實驗后，得到的日生長率為2.76%。實驗驗證結果與預測結果較接近，響應面分析法可靠。研究結果為雙線紫蛤池塘大面積養(yǎng)殖的推廣提供科學參考依據。

響應面分析法；雙線紫蛤幼貝；日生長率；溫度；鹽度；pH

雙線紫蛤(Sanguinolariadiphos)屬軟體動物門(Mollusca)、雙殼綱(Bivalvia)、簾蛤目(Veneroida)、紫云蛤科(Psammobiidae)、紫蛤屬(Sanguinolaria)，廣泛分布于印度至西太平洋海域，是一種極具養(yǎng)殖前景的海洋雙殼貝類。近年來，生態(tài)環(huán)境的惡化致使雙線紫蛤資源分布范圍縮小，加上受經濟利益驅使的漁民濫采亂捕更造成資源量銳減，因此雙線紫蛤被列入福建省水生野生重點保護動物名錄。

近年來，國內諸多學者均開展了雙線紫蛤的研究工作，主要多集中于形態(tài)學[1]、發(fā)育生物學[2]和人工育苗技術[3]等方面。由于育苗技術突破時間晚、人工育苗量少等原因，有關人工增養(yǎng)殖方面的研究少見報道。溫度、鹽度和pH是重要的海洋環(huán)境因子，其對貝類生長發(fā)育至關重要，前期進行單因子梯度實驗研究，發(fā)現單因子實驗存在無法考慮各因子之間的交互作用、不能建立有效的模型進行連續(xù)預測等缺陷[4]，而多因子聯合效應的研究則可以有效彌補以上缺陷，實驗環(huán)境更接近實際養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境，為生產提供準確預測。響應面分析法具有次數少、周期短、所得回歸方程精度高等優(yōu)點[5]，本研究利用響應面分析法，研究溫度、鹽度和pH對雙線紫蛤幼貝生長的聯合效應，構建雙線紫蛤幼貝生長模型并優(yōu)化其生長條件，以期更好地促進雙線紫蛤在沿海適宜地區(qū)進行中試，健全雙線紫蛤大規(guī)模人工養(yǎng)殖理論數據。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

采用幼貝均來自福建省淡水水產研究所海水育苗場，2016年6月人工繁育成功，選取殼長相近的幼貝用于實驗，隨機抽取10粒幼貝測量殼長，測得平均殼長為(14.92±0.21)mm。響應面驗證實驗選取同批次人工育苗幼貝，規(guī)格與響應面分析實驗開始時基本相同。

1.2 實驗設計

1.2.1 響應面分析實驗

在掌握單因子實驗數據的基礎上，研究溫度(A)、鹽度(B)和pH(C)三者的聯合效應，利用Box-Benhnken的中心實驗設計原理進行3因素3水平(表1)組合實驗，實驗設計的因子點數12個，在中心點重復5次，共17組(表2)，探索雙線紫蛤幼貝生長的最優(yōu)條件。實驗在塑料箱(長40 cm×寬20 cm×高30 cm)中進行，底部鋪設10 cm厚的細沙，各實驗組投放幼貝100粒，溫度梯度分別用海水冷卻機、恒溫棒加以控制[6]，鹽度梯度設置可通過在天然海水中添加曝氣淡水，不同pH梯度通過1 mol/L HCl和1 mol/L NaOH調節(jié)[7]，實驗為期20 d，早晚各投喂蝦池混合藻類一次，投餌藻液量相同，不同鹽度實驗組在投餌前將藻液鹽度調至相同。響應面分析方案與實驗結果見表2。

表1 響應面3因素3水平實驗設計

表2 設計方案與實驗結果

1.2.2 模型驗證實驗

以響應面優(yōu)化結果為實驗條件，設置3個平行，驗證實驗時間與響應面實驗相同，為期20 d，實驗數據計算處理與響應面實驗相同。

1.3 計算公式與數據分析

日生長率(Rg)：Rg(% )= [(Lt/L0)1/t- 1]×100%

公式中，Rg表示日生長率(%)；Lt表示終末平均殼長(mm)；L0為初始平均殼長(mm)；t代表實驗天數(d)，幼貝殼長均采用游標卡尺(精度0.1 mm)測量。

實驗數據用軟件Excel進行平均值、標準差計算，采用軟件SPSS19.0進行單因素方差ANOVA分析，獨立樣本均數進行T檢驗，其中P<0.05表示顯著差異，P<0.01表示差異極顯著。采用Design-Expert 8.0.6軟件對響應面的實驗數據進行二次多項回歸擬合、顯著性檢測、方差分析和響應面分析[8]。

2 結果與分析

2.1 回歸方程系數的方差分析和顯著性檢驗

利用Design-Expert 8.0.6軟件對Box-Behnken試驗設計中的各組合試驗數據進行方差分析和多元回歸分析(表3)。

表3 二次多項式模型方差分析和多元回歸分析

通過Design-Expert 8.0.6軟件的響應面回歸過程進行數據分析，建立二次響應面回歸模型，求出最優(yōu)響應因子水平。擬合得到的二次響應面回歸方程如下：

Y=2.90-0.085A-0.052B+0.012C-0.075AB+0.065AC+0.000BC-0.46A2-0.17B2-0.20C2

2.2 雙線紫蛤生長率響應曲面分析

隨溫度、鹽度和pH的改變，雙線紫蛤幼貝日生長率變化趨勢可以通過二維等高線圖和三維響應面直觀顯示。從圖1可以看出，響應面分析圖呈現出了山丘形曲面，等高線圖呈橢圓形，溫度和鹽度交互顯著，在保持pH一定時，隨著溫度和鹽度的不斷升高，日生長率呈現出先上升后下降的變化趨勢，等高線圖顯示日生長率有極大值的存在。從圖2可知，響應面分析圖也呈現山丘形曲面，等高線呈橢圓形，溫度和pH交互作用顯著，保持鹽度一定時，隨著溫度和pH的升高，幼貝生長率呈現出先上升后下降的趨勢，等高線圖顯示幼貝生長率有極大值的存在。從圖3可知，響應曲面圖略呈現山丘形，鹽度和pH變化幅度明顯縮小，鹽度和pH交互作用不顯著，保持溫度一定時，鹽度和pH的持續(xù)升高使日生長率表現出先上升后下降的變化趨勢，等高線圖顯示幼貝生長率有極大值的存在。

根據Design-Expert 8.0.6軟件模擬得出的等高線圖和響應曲面圖進行綜合分析，經過計算，ABC三個編碼值對應的的實際值溫度為26.43℃，鹽度為25，pH為8.3，理論最佳生長率為2.90%，滿意度為100%。

2.3 驗證實驗

實驗設置3個平行，實驗條件均按照響應面優(yōu)化得出的最適生態(tài)環(huán)境條件進行，驗證實驗開展和響應面分析實驗時間相同，均為20 d。實驗結果如下(表4)。

表4 實驗結果驗證

注：同列中不同字母代表差異顯著(P<0.05)，否則差異不顯著(P>0.05)。

Notes：Values in the same line without a common superscript were significant difference，in contrast it was not.

比較驗證實驗結果與響應面預測結果，由表5可知，驗證結果和預測結果僅相差0.14%，數值較為接近，響應面分析方法可靠。

表5 實驗驗證結果與響應面預測結果的對比

3 討論

溫度、鹽度和pH等環(huán)境因子對貝類的存活和生長有著重要的影響，尤其在貝類胚胎發(fā)育、變態(tài)附著過程中至關重要，不同貝類對溫度、鹽度和pH的適應范圍有所差異，國內學者研究也較為深入，如對西施舌(Coelomactraantiquata)[9]、尖刀蟶(Cultellesscalprum)[10]、皺紋盤鮑(Haliotisdiscushannai)[11]和菲律賓蛤仔(Ruditapesphilippinarum)[12]等研究，但往往多集中于單因子實驗分析。作者對雙線紫蛤幼貝存活及生長進行了單因子實驗研究，得出雙線紫蛤最適生長鹽度范圍為20～25，最適養(yǎng)殖密度范圍為500～1 000 ind/m2，最佳養(yǎng)殖底質為細沙底質[13]。林祥志等[14]研究認為雙線紫蛤稚貝在鹽度為15～25時成活率最高，鹽度為20～25時特定生長率最高。溫度為20℃時實驗組成活率最高，30℃時實驗組生長率最高。溫度和鹽度對特定生長率和成活率均存在明顯的交互作用影響。雙線紫蛤屬埋棲型貝類，一般生活在潮間帶至淺海細沙或泥沙質海底中，對溫度和鹽度的適應范圍較廣。鹽度的變化影響貝類滲透壓的穩(wěn)定性，在適宜鹽度范圍內，貝類可通過自身調節(jié)保持滲透壓的穩(wěn)態(tài)。較成貝而言，幼貝自身調節(jié)能力相對較差，適鹽范圍較成貝也相對縮小。溫度和pH主要影響消化酶活性進而影響個體新陳代謝和生長發(fā)育，酶類活性存在最適溫度和最適pH，不同種類的酶最適溫度和最適pH有所差異，在最適條件下，貝類消化道內的胃蛋白酶、胰蛋白酶等活性最強，有助于腸道內營養(yǎng)物質的消化吸收，滿足貝類生長的營養(yǎng)需求[15]；過高或過低的溫度和pH均會導致酶活力下降，降低幼貝攝食和消化能力。在本實驗中，為了更加貼近養(yǎng)殖實際環(huán)境，采用凡納濱對蝦高位水泥池的高濃度混合藻液作為餌料，浮游植物種類較多，藻類光合作用可能導致養(yǎng)殖水體pH有一定程度的偏高[16]。

本研究采用Box-Behnken實驗設計，利用響應面法分別建立了雙線紫蛤日生長率對溫度、鹽度和pH的二次多項式數學回歸模型，不但找到了適宜生長的溫度、鹽度和pH值范圍，而且得到了最佳溫度、鹽度和pH組合[17]。對實驗模型進行分析得出預測決定系數predR2=0.852 9，決定系數為R2=0.984 3，失擬項F=0.328 5，P>0.05，表明所建立的模型可用于預測。目前，關于環(huán)境因子對雙線紫蛤幼貝生長影響的研究中，暫未發(fā)現建立模型；本實驗建立了溫度、鹽度和pH值對雙線紫蛤幼貝生長的二次多項回歸模型，填補了無模型的空白。在交互項研究中，溫度和鹽度對幼貝生長影響極顯著(P<0.05)，而鹽度和pH、溫度和pH影響不顯著(P>0.05)，說明溫度對幼貝的生長尤為重要，其次為鹽度、pH。運用響應面法進行分析，擬合得到日生長率的二次響應面回歸方程，模擬分析后，得出雙線紫蛤幼貝最佳環(huán)境因子組合是溫度為26.43℃、鹽度為25、pH為8.3，理論最佳日生長率為2.90%，經實驗驗證后，得到的日生長率為2.76%，與理論值較為接近，證實了響應面模型能較好地優(yōu)化雙線紫蛤幼貝的生長條件。

在實際養(yǎng)殖過程中，為獲得最大的經濟利益，致力尋求雙線紫蛤最大生長率。經響應面分析優(yōu)化得出最佳生長環(huán)境條件在實際養(yǎng)殖過程是可以實現的。在大規(guī)模養(yǎng)殖推廣過程中，對養(yǎng)殖池塘水質指標進行監(jiān)測，將溫度、鹽度和pH穩(wěn)定在適宜范圍內在技術上是可以做到的，日常管理可以結合常見疾病防治，確保池塘健康養(yǎng)殖。在眾多養(yǎng)殖環(huán)境因子中，除了溫度、鹽度和pH外，餌料、養(yǎng)殖密度、溶氧等各種內外環(huán)境因子與雙線紫蛤生長均有一定程度的關聯，在今后研究過程需要進一步加深上述因子聯合影響的研究，為實際生產提供更加科學的理論依據。

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Combined effects of temperature，salinity and pH on the growth rate ofSanguinolariadiphosjuveniles

CHEN Zhi

(Freshwater Fishery Research Institute of Fujian Province，Fuzhou 350002，China)

In order to explore the optimum growth conditions ofSanguinolariadiphosjuveniles，response surface methodology was used to study the interactions of temperature(24℃，27℃，30℃)，salinity(20，25，30)，pH(7.3±0.03，8.3±0.03，9.3±0.03)onSanguinolariadiphosjuveniles daily growth rate.The results showed：1)The effect of temperature on the growth rate was the most significant(P<0.01)，and the order of three ecological factors effects was temperature(A)>salinity(B)>pH(C).2)By means of Design-Expert 8.0.6 software，the optimum growth environment conditions ofSanguinolariadiphosjuveniles were as follows：temperature 26.43℃，salinity 25 and pH 8.3，and theoretical optimal growth rate was 2.90%.After experimental verification，the real growth rate was 2.76% under the theoretical condition，suggesting RSM was reliable.The research results provided a theoretical references forSanguinolariadiphosartificial aquaculture in the pond.

response surface methodology；Sanguinolariadiphosjuveniles；growth rate；temperature；salinity；pH

2017-06-26 基金資助：福建省海洋高新產業(yè)發(fā)展專項項目[2013]029號；福建省省屬公益類科研院所基本科研專項(2015R1002-6).

陳 志(1987-)，男，碩士，助理工程師，主要從事水生動物繁育及貝類增養(yǎng)殖研究.E-mail：465887787@qq.com

P735

A

1006-5601(2017)04-0264-08

陳 志.溫度、鹽度和pH對雙線紫蛤幼貝生長率的聯合效應[J].漁業(yè)研究，2017，39(4)：264-271.