方斑東風(fēng)螺養(yǎng)殖環(huán)境中細(xì)菌數(shù)量變動(dòng)與環(huán)境因子的相關(guān)性和主成分分析

凌慧, 趙旺, 王瑞旋, 黃晟, 劉曉靖, 吳開暢, 王江勇,*

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方斑東風(fēng)螺養(yǎng)殖環(huán)境中細(xì)菌數(shù)量變動(dòng)與環(huán)境因子的相關(guān)性和主成分分析

凌慧1, 2, 趙旺1, 王瑞旋1, 黃晟1, 2, 劉曉靖1, 2, 吳開暢1, 王江勇1,*

1. 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所，農(nóng)業(yè)部南海漁業(yè)資源開發(fā)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510300 2. 上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院，上海 201306

該研究采用培養(yǎng)法與熒光顯微計(jì)數(shù)法對方斑東風(fēng)螺()養(yǎng)殖水體和底沙的細(xì)菌數(shù)量進(jìn)行了調(diào)查, 并監(jiān)測主要環(huán)境因子, 包括水溫、鹽度、pH、溶解氧、水體氨氮(NH4+-N)、亞硝酸鹽氮(NO2-N)、底質(zhì)總氮(TN)、總磷(TP), 旨在掌握方斑東風(fēng)螺養(yǎng)殖環(huán)境中細(xì)菌數(shù)量變化情況, 并探討細(xì)菌數(shù)量與環(huán)境因子的關(guān)系。結(jié)果顯示, 東風(fēng)螺養(yǎng)成期水體總細(xì)菌(WTB)、異養(yǎng)菌(WHB)、弧菌(WV)數(shù)量分別為: 4.15×104—4.36×106cells·mL–1、4.13×103—9.67×105CFU·mL–1、1.83×102— 1.42×104CFU·mL–1; 底沙中異養(yǎng)細(xì)菌(SHB)和弧菌(SV)數(shù)量分別為:1.26×106—3.69×107CFU·g–1和6.25×104—2.07×106CFU·g–1; 水體總細(xì)菌顯著高于水體及底沙中異養(yǎng)菌及弧菌數(shù)。相關(guān)性分析結(jié)果表明, 水體總細(xì)菌數(shù)量與溶解氧(<0.01)和亞硝酸鹽氮(<0.05)呈顯著負(fù)相關(guān), 與氨氮呈正相關(guān)(<0.05); 水體異養(yǎng)菌與鹽度呈顯著正相關(guān)(<0.05), 與溶解氧極顯著負(fù)相關(guān)(<0.01); 水體弧菌數(shù)量與溫度呈負(fù)相關(guān)(<0.05); 底沙弧菌數(shù)量與溫度呈極顯著負(fù)相關(guān)(<0.01), 與鹽度呈顯著正相關(guān)(<0.05), 底沙異養(yǎng)菌(SHB)與各環(huán)境因子無明顯相關(guān)性。主成分分析結(jié)果表明, 溫度與溶解氧在該養(yǎng)殖系統(tǒng)中占重要地位, 不同時(shí)期環(huán)境的主導(dǎo)因子存在差異。

方斑東風(fēng)螺; 細(xì)菌; 環(huán)境因子; 相關(guān)性; 主成分分析

0 前言

方斑東風(fēng)螺()是中國東南沿海地區(qū)養(yǎng)殖的重要經(jīng)濟(jì)貝類, 因肉質(zhì)鮮美并具極高的營養(yǎng)價(jià)值而廣受歡迎。該品種養(yǎng)殖周期短, 通常為4至6個(gè)月, 近十年來, 在養(yǎng)殖規(guī)模不斷擴(kuò)大的同時(shí), 細(xì)菌性病害也日漸突出并嚴(yán)重制約了整個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[1, 2]。細(xì)菌是海洋環(huán)境中最主要的原核生物類群, 是海洋生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)及能量轉(zhuǎn)化的主要承擔(dān)者, 特別是在微食物鏈中[3-7]。異養(yǎng)菌在海水養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)中的作用也不可或缺, 它能直接利用動(dòng)植物生命活動(dòng)中及死后分解的各類碎屑、生物大分子及氨基酸等, 是海水養(yǎng)殖環(huán)境與生態(tài)學(xué)研究的重要內(nèi)容[3]?；【且鸷Ｑ髣?dòng)物病害的常見類群之一, 普遍存在于環(huán)境及動(dòng)物消化道和體表[8-10]。研究表明, 細(xì)菌及環(huán)境要素、氣候變化通常是養(yǎng)殖動(dòng)物發(fā)病的主要誘因[6, 11-13], 細(xì)菌數(shù)量是反映水質(zhì)狀況的一項(xiàng)重要指標(biāo), 且與環(huán)境因子存在著密切關(guān)系[3, 14-18]。目前, 陸基水泥池鋪沙流水式養(yǎng)殖是方斑東風(fēng)螺工廠化養(yǎng)殖中主要的方式, 受螺的活動(dòng)、餌料投喂、環(huán)境等的影響, 東風(fēng)螺養(yǎng)殖環(huán)境中各因素間存在著較為復(fù)雜的線性及非線性關(guān)系, 然而對東風(fēng)螺養(yǎng)殖環(huán)境中的細(xì)菌與主要環(huán)境因子的關(guān)系報(bào)道較少。該研究通過調(diào)查方斑東風(fēng)螺養(yǎng)殖水體的總細(xì)菌、異養(yǎng)菌、弧菌, 底沙的異養(yǎng)菌、弧菌, 主要水環(huán)境因子(水溫、鹽度、pH、溶解氧、氨氮、亞硝酸鹽氮)和底沙營養(yǎng)鹽(總氮、總磷), 研究環(huán)境中細(xì)菌數(shù)量與環(huán)境因子間的相關(guān)性。應(yīng)用主成分分析法[19]分析各環(huán)境要素在秋冬季養(yǎng)殖期的時(shí)間分布特征, 以期為方斑東風(fēng)螺養(yǎng)殖環(huán)境優(yōu)化調(diào)控管理及細(xì)菌性病害防控提供基礎(chǔ)性參考。

1 材料與方法

1.1 采樣點(diǎn)概況

試驗(yàn)在中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所帶水產(chǎn)研發(fā)中心方斑東風(fēng)螺養(yǎng)殖試驗(yàn)基地進(jìn)行, 東風(fēng)螺苗于2015年7月初投放于試驗(yàn)池, 考慮到螺苗對環(huán)境需要一段適應(yīng)期, 因此實(shí)驗(yàn)選取在2015年8月1日至2015年12月24日進(jìn)行監(jiān)測。試驗(yàn)池規(guī)格為2 m×6.5 m×0.6 m, 共監(jiān)測2個(gè)養(yǎng)殖池。底沙厚度約2—3 cm, 沙粒徑大小約1—2 mm, 養(yǎng)殖池縱向中軸線布置充氣管, 用自然沉淀的海水做流水養(yǎng)殖, 水深約0.5 m, 每日流水量約200%, 24 h充氣。每日下午3點(diǎn)—5點(diǎn)定時(shí)給東風(fēng)螺投喂適量冰鮮小雜魚, 之后將殘余餌料撈出養(yǎng)殖池, 保持養(yǎng)殖環(huán)境的潔凈, 養(yǎng)殖期間每間隔5—6天, 于上午9點(diǎn)定時(shí)采樣監(jiān)測一次, 持續(xù)監(jiān)測5個(gè)月, 約一個(gè)養(yǎng)殖周期。

1.2 樣品采集與處理

用經(jīng)消毒的簡易采水及采泥器采集養(yǎng)殖池四角及中間位點(diǎn)等量表層以下約0.1 m 深的水及螺生活層底沙, 混勻備用。試驗(yàn)的檢測項(xiàng)目包括水體溫度、鹽度、pH、溶解氧、氨氮、亞硝酸鹽氮及總細(xì)菌、異養(yǎng)菌、弧菌, 底沙總氮、總磷、異養(yǎng)菌、弧菌。

水體異養(yǎng)菌、弧菌計(jì)數(shù)分別采用2216E瓊脂培養(yǎng)基、TCBS瓊脂培養(yǎng)基(均購自廣東環(huán)凱微生物科技有限公司, 廣州)。取混勻的水樣1 mL分別用無菌海水梯度稀釋至10–1、10-2、10-3, 分別取前3個(gè)梯度稀釋液100 μL涂布于TCBS平板, 取后3個(gè)梯度稀釋液100 μL涂布于2216E平板, 每個(gè)梯度分別做3個(gè)平行。將接種后的平板置于28℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)48 h后, 選取平均菌落數(shù)在30-300以內(nèi)為有效, 計(jì)數(shù)(單位: CFU·mL–1)。水體總細(xì)菌采用DAPI熒光染色計(jì)數(shù)法, 方法參考《海洋調(diào)查規(guī)范》(GB/T 12763.6—2007)進(jìn)行測定。水體溫度、鹽度、pH、溶解氧均現(xiàn)場用水質(zhì)測定儀測定, 氨氮、亞硝酸鹽氮質(zhì)量濃度的測定均參考《海洋監(jiān)測規(guī)范》(GB 17378.4—2007)進(jìn)行。

底沙異養(yǎng)菌、弧菌計(jì)數(shù)分別采用2216E瓊脂培養(yǎng)基、TCBS瓊脂培養(yǎng)基。取混勻的底沙樣品約1 g置于無菌的10 mL離心管中, 加入5 mL無菌海水充分震蕩, 并梯度稀釋至10-2、10-3、10-4、10-5, 分別取前3個(gè)梯度稀釋液100 μL涂布于TCBS平板, 取后三個(gè)梯度稀釋液100 μL涂布于2216E平板, 每個(gè)梯度分別做3個(gè)平行, 培養(yǎng)及計(jì)數(shù)方法同水體異養(yǎng)菌及弧菌?？偟?、總磷質(zhì)量濃度的測定均參考《海洋監(jiān)測規(guī)范》(GB 17378.5—2007)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用相關(guān)性分析法研究養(yǎng)殖系統(tǒng)內(nèi)細(xì)菌數(shù)量與各環(huán)境因子的關(guān)系, 結(jié)合回歸分析做曲線擬合。應(yīng)用主成分分析法對養(yǎng)殖系統(tǒng)各環(huán)境因子進(jìn)行降維處理[12, 18, 19], 并通過分類主成分分析研究該養(yǎng)殖系統(tǒng)的主導(dǎo)環(huán)境因子。文章使用Excel 2016對數(shù)據(jù)做初步整理, 并應(yīng)用SPSS20.0進(jìn)行單因素方差分析、相關(guān)性分析及主成分分析, 細(xì)菌數(shù)量及環(huán)境因子的變化折線圖應(yīng)用Excel2016繪制; PCA圖主要應(yīng)用Origin9.1繪制, 并經(jīng)Adobe Illustrator CS6修改完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 方斑東風(fēng)螺養(yǎng)殖環(huán)境細(xì)菌數(shù)量的變化

方斑東風(fēng)螺養(yǎng)殖環(huán)境中細(xì)菌數(shù)量的變化如圖1。東風(fēng)螺養(yǎng)成期間, 養(yǎng)殖水體的總細(xì)菌數(shù)量變化與異養(yǎng)菌、弧菌變化趨勢相似, 水體總細(xì)菌、異養(yǎng)菌、弧菌數(shù)量變化范圍分別為4.15×104—4.36×106cells·mL–1、4.13×103—9.67×105CFU·mL–1、1.83× 102—1.42×104CFU·mL–1。底沙中的異養(yǎng)菌數(shù)量變化為1.26×106—3.69×107CFU·g–1, 弧菌為6.25×104— 2.07×106CFU·g–1, 底沙中的異養(yǎng)菌與弧菌數(shù)量變化趨勢相似。

2.2 環(huán)境因子的變化

監(jiān)測期間水體溫度為20.80—31.30 ℃, 8—9月水溫較高, 10—12月水溫呈逐漸下降趨勢, 但基本維持在25℃以上。溶解氧質(zhì)量濃度為4.96—8.21 mg·L–1, 12月18日出現(xiàn)最大值是由氣溫下降, 大氣壓升高而引起。鹽度變化范圍為30.00—34.15 ppt, 8月13日由強(qiáng)降雨天氣引起鹽度聚降, 但監(jiān)測未見螺出現(xiàn)不良反應(yīng)。pH變化范圍為7.46—8.15, 并呈鋸齒狀波動(dòng)。水體中的氨氮及亞硝酸鹽氮濃度分別為240.60—886.90 μg·L–1、31.43—66.23 μg·L–1, 亞硝酸鹽氮的變化較氨氮小。底沙中的總氮、總磷的變化分別為0.29—0.95 μg·g–1、701.09—3100.7 μg·g–1, 總磷變化較大, 隨著養(yǎng)殖時(shí)間的增長, 底沙中總氮、總磷含量不斷升高。

2.3 方斑東風(fēng)螺養(yǎng)殖環(huán)境細(xì)菌數(shù)量與環(huán)境因子的相關(guān)性

方斑東風(fēng)螺養(yǎng)殖系統(tǒng)細(xì)菌數(shù)量與環(huán)境因子的Pearson相關(guān)性系數(shù)見表1, 水體總細(xì)菌數(shù)量與溶解氧呈極顯著負(fù)相關(guān)(<0.01), 與氨氮呈正相關(guān)(<0.05)、與亞硝酸鹽氮呈負(fù)相關(guān)(<0.05)。水體異養(yǎng)菌與鹽度呈顯著正相關(guān)(<0.05), 與溶解氧極顯著負(fù)相關(guān)(<0.01), 與氨氮、總磷等無相關(guān)性?；【鷶?shù)量與溫度呈負(fù)相關(guān)(<0.05), 與各環(huán)境因子相關(guān)性不明顯。底沙弧菌數(shù)量與溫度呈極顯著負(fù)相關(guān)(<0.01), 與鹽度呈顯著正相關(guān)。

圖1 方斑東風(fēng)螺養(yǎng)殖系統(tǒng)細(xì)菌數(shù)量變化

Figure 1 Changes of bacterial density in theaquaculture system

圖2 養(yǎng)殖系統(tǒng)溫度、溶解氧、鹽度、pH及水體、底沙營養(yǎng)鹽隨時(shí)間的變化

Figure 2 Changes of temperature, dissolved oxygen, salinity, pH and major nutritive salt of water and sediment in aquaculture system with time

2.4 方斑東風(fēng)螺養(yǎng)殖系統(tǒng)的主成分分析及環(huán)境要素的分布

應(yīng)用z-score標(biāo)準(zhǔn)化處理的數(shù)據(jù)做主成分分析, 經(jīng)過對KMO值(Kaiser—Meyer—Olkin)的計(jì)算, 其值為0.543>0.5, 表明所用數(shù)據(jù)可用于主成分分析。經(jīng)Bartlett球形度檢驗(yàn), 近似卡方值為143.975,<0.01, 說明因子變量高度相關(guān), 足夠?yàn)橹鞒煞址治鎏峁┖侠砘A(chǔ)。主成分分析具體結(jié)果如下表所示, 主成分的確定采用特征值大于1的標(biāo)準(zhǔn), 這樣前五個(gè)主成分的方差貢獻(xiàn)率累計(jì)達(dá)到78.277%。

表1 方斑東風(fēng)螺養(yǎng)殖系統(tǒng)細(xì)菌數(shù)量與環(huán)境因子的Pearson相關(guān)系數(shù)

注: *. 顯著性相關(guān)(< 0.05); **. 極顯著相關(guān)(<0.01)。

2.4.1 養(yǎng)殖系統(tǒng)的主成分分析

方斑東風(fēng)螺養(yǎng)殖系統(tǒng)環(huán)境要素的主成分分析結(jié)果見表2, 第一主成分主要表征水體微生物類因子的變動(dòng)情況及水體溶解氧, 微生物數(shù)量的增加及分解有機(jī)體需要消耗大量氧氣, 因此溶解氧及氨氮在其中也有占較大權(quán)重系數(shù)。第二主成分主要表征水體溫度與底沙弧菌數(shù)量, 底沙異養(yǎng)菌的權(quán)重系數(shù)較低, 表明底沙中異養(yǎng)菌數(shù)量受溫度的影響較小, 水溫是影響底沙弧菌數(shù)量的重要因素之一, 與相關(guān)性分析的結(jié)果十分吻合。第三主成分主要表征水體中氨氮、亞硝酸鹽氮及pH, 氨氮與亞硝酸鹽氮均占有較高權(quán)重系數(shù)。第四主成分主要表征底沙總磷與鹽度。第五主成分表征底沙異養(yǎng)菌與總氮。

表2 方斑東風(fēng)螺養(yǎng)殖系統(tǒng)環(huán)境要素的主成分分析

2.4.2 環(huán)境要素的分布

通過分類主成分分析法, 對8—12月各監(jiān)測期在第一、第二主成分的綜合得分與因子載荷做雙標(biāo)圖(如圖3), 該圖較好的顯示了環(huán)境要素在不同時(shí)期的分布。8、9、10月溫度及亞硝酸鹽氮對養(yǎng)殖環(huán)境的影響較明顯, 成為環(huán)境的主導(dǎo)因子, 各監(jiān)測期主要集中在該兩個(gè)環(huán)境因素區(qū)域。8—10月份外界氣溫偶爾出現(xiàn)急劇變化的情況, 10月為三亞進(jìn)入秋季, 隨著氣溫逐漸下降, 氣壓升高, 養(yǎng)殖水中溶解氧含量受到較大的影響而成為環(huán)境的主要要素, 因此8—10月在圖3第三象限內(nèi)有較集中的分布。11月份的監(jiān)測期主要分布于第一象限, 水體中的各類細(xì)菌對環(huán)境的影響較明顯, 且此期水體各類細(xì)菌與營養(yǎng)鹽之間存在較為復(fù)雜的關(guān)系。12月養(yǎng)殖環(huán)境的底沙中異養(yǎng)菌、弧菌及鹽度的變化成為環(huán)境的主導(dǎo)要素。

3 討論

細(xì)菌是水域生態(tài)系統(tǒng)重要的礦化者, 同時(shí)也作為初級(jí)生產(chǎn)力成為部分微型浮游動(dòng)物的餌料, 其活躍的代謝促進(jìn)了系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng), 維系著一個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)[20]?；【呛Ｑ笊鷳B(tài)系統(tǒng)中的重要類群, 廣泛存在于海洋環(huán)境中, 且大多數(shù)能感染各種水產(chǎn)動(dòng)物, 是養(yǎng)殖系統(tǒng)內(nèi)常見的致病菌或條件致病菌, 有研究表明該類細(xì)菌數(shù)量越高, 病害發(fā)生幾率越大[2, 10]。已有學(xué)者對粵東深澳灣養(yǎng)殖水體[21]、刺參()養(yǎng)殖水體[12]、凡納濱對蝦()高位養(yǎng)殖池水體[22]的異養(yǎng)菌及弧菌數(shù)量做出了相關(guān)報(bào)道。該研究顯示方斑東風(fēng)螺養(yǎng)殖水體中異養(yǎng)菌數(shù)量為4.13×103— 9.67×105CFU·mL–1, 弧菌數(shù)量為1.83×102—1.42× 104CFU·mL–1, 其中異養(yǎng)菌數(shù)量與上述的凡納濱對蝦養(yǎng)殖池最為接近, 比刺參養(yǎng)殖池高1—2個(gè)數(shù)量級(jí); 弧菌數(shù)量高于上述報(bào)道區(qū)域約1—2個(gè)數(shù)量級(jí); 方斑東風(fēng)螺養(yǎng)殖池總細(xì)菌數(shù)量為4.15×104—4.36×106cells·mL–1, 與張喆[7]監(jiān)測的南海中北部海域秋季浮游細(xì)菌數(shù)量較接近。東風(fēng)螺營埋棲生活, 底質(zhì)環(huán)境的好壞直接影響東風(fēng)螺的健康, 而底沙中異養(yǎng)菌及弧菌數(shù)量是反應(yīng)底質(zhì)環(huán)境的重要指標(biāo)。監(jiān)測發(fā)現(xiàn), 方斑東風(fēng)螺養(yǎng)殖底沙中異養(yǎng)菌及弧菌數(shù)量分別為1.26×106—3.69×107CFU·g–1、6.25×104—2.07×106CFU·g–1, 其中異養(yǎng)菌數(shù)量比已報(bào)道的刺參養(yǎng)殖池塘表層沉積物[12]、粵東深澳灣網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)底泥[21]、象山港大黃魚網(wǎng)箱養(yǎng)殖區(qū)及周圍海域沉積物[23]高2—3個(gè)數(shù)量級(jí), 底質(zhì)中弧菌數(shù)量比上述區(qū)域分別高1—3個(gè)數(shù)量級(jí)。由以上結(jié)果可以看出, 相比其他物種的養(yǎng)殖環(huán)境, 方斑東風(fēng)螺養(yǎng)殖底質(zhì)中異養(yǎng)菌及弧菌數(shù)量較高, 預(yù)示著該品種在養(yǎng)殖過程中病害發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)可能更大, 這主要是由東風(fēng)螺養(yǎng)殖的底質(zhì)類型、養(yǎng)殖動(dòng)物食性與活動(dòng)、養(yǎng)殖模式等決定。在調(diào)查中還發(fā)現(xiàn), 高溫季節(jié)期間東風(fēng)螺養(yǎng)殖池壁有生物膜出現(xiàn), 該生物膜可能是微生物受到刺激而產(chǎn)生的對環(huán)境的適應(yīng), 環(huán)境中細(xì)菌數(shù)量偶爾整體下降, 可能與該生物膜形成有關(guān)。

注: 1.圖中字母表示月份(A、S、O、N、D分別表示8、9、10、11、12月), 數(shù)字表示該月監(jiān)測的次序; 2.向量長度的平方表示該變量的方差貢獻(xiàn), 各對象的坐標(biāo)表示該對象在第一、二主成分的綜合得分, 從一個(gè)對象向分量載荷向量作垂線, 交點(diǎn)的數(shù)值就是該對象在該變量上的表現(xiàn)值。

Figure 3 The spot of the first and second principal component scores and environmental factor loading

方斑東風(fēng)螺工廠化養(yǎng)殖池是一個(gè)由養(yǎng)殖水體、養(yǎng)殖生物及其底沙棲息環(huán)境共同組成的半開放式復(fù)合生態(tài)系統(tǒng), 在一定程度上受外界氣候變化等的影響。溫度及溶解氧是養(yǎng)殖系統(tǒng)中兩項(xiàng)重要水質(zhì)指標(biāo), 二者的變化能導(dǎo)致其他環(huán)境因子的變化。水中游離氧還參與銨鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽及其他氧化還原過程, 與鹽度、亞硝酸鹽氮、氨氮等均存在一定的聯(lián)系, 并共同影響著養(yǎng)殖系統(tǒng)中微生物數(shù)量變化。非生物因素及生物因素均會(huì)影響細(xì)菌增長, 環(huán)境中有機(jī)碳、營養(yǎng)鹽及微量元素等是細(xì)菌生長代謝的必要營養(yǎng)條件, 而原生動(dòng)物的捕食、噬菌體的感染等也會(huì)引起細(xì)菌數(shù)量減少[24-26]。已有研究發(fā)現(xiàn), 超微型原生動(dòng)物能明顯抑制細(xì)菌的增長, 且溫度越高, 超微型原生動(dòng)物的捕食作用及細(xì)菌生長率均明顯提高[27]。細(xì)菌及其捕食者均有生長周期, 一些攝食者的生長周期落后于細(xì)菌, 因此細(xì)菌的增長率并不固定[28]。該研究中, 養(yǎng)殖水體的氨氮、亞硝酸鹽氮含量分別為240.60—886.90 μg·L–1、31.43—66.23 μg·L–1, 底沙總氮、總磷含量分別為0.29—0.95 μg·g–1、701.09— 3100.70 μg·g–1, 比專家們對高位池養(yǎng)殖水[3]、鮑養(yǎng)殖水體[18]、大鵬澳養(yǎng)殖區(qū)柱狀沉積物[29]等的營養(yǎng)鹽檢測結(jié)果均低。溫度是影響細(xì)菌生長的重要環(huán)境因子, 但是在不同海區(qū)、不同季節(jié)的生態(tài)系統(tǒng)中, 水溫對細(xì)菌分布的作用有所不同[30]。該研究結(jié)果顯示弧菌數(shù)量與溫度呈負(fù)相關(guān), 總細(xì)菌數(shù)量與氨氮呈正相關(guān)、與亞硝酸鹽氮負(fù)相關(guān), 而其他營養(yǎng)鹽與異養(yǎng)菌、弧菌等均無明顯相關(guān)性。根據(jù)以上結(jié)果, 推測方斑東風(fēng)螺工廠化養(yǎng)殖中營養(yǎng)鹽含量可能是異養(yǎng)細(xì)菌及弧菌等細(xì)菌增長的限制因子, 此外微型浮游動(dòng)物可能對細(xì)菌存在較大的捕食壓, 在長期的高溫、營養(yǎng)匱乏和捕食壓力下, 細(xì)菌可能出現(xiàn)大量死亡或形成菌膜附著于養(yǎng)殖池壁及沙質(zhì)表面。該研究中溫度與水體、底沙中弧菌數(shù)量呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系, 與該地區(qū)水體溫度分布差異較小等有關(guān)。水溫差異較小導(dǎo)致細(xì)菌豐度差異不明顯, 二者關(guān)系被削弱, 長期的高溫條件增強(qiáng)了底沙及水體中原生動(dòng)物等對細(xì)菌的捕食及噬菌體的感染活動(dòng), 使環(huán)境中細(xì)菌數(shù)量減少, 削弱了細(xì)菌與溫度及其他營養(yǎng)鹽的關(guān)系。

環(huán)境本身是一個(gè)相互作用的系統(tǒng), 任何一個(gè)養(yǎng)殖系統(tǒng)的生態(tài)因子都不是孤立存在, 而是彼此聯(lián)系, 共同影響整個(gè)養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)及其表觀參數(shù)。本研究結(jié)果表明, 水體溶解氧和溫度在該養(yǎng)殖系統(tǒng)的環(huán)境要素中占較重要的地位, 二者分別在第一、二主成分中有較高的權(quán)重系數(shù), 水環(huán)境中的細(xì)菌及底沙中的弧菌與其均存在較為密切的關(guān)系。此外, 養(yǎng)殖系統(tǒng)的主導(dǎo)因子隨氣候的變化而變化。溫度與亞硝酸鹽氮在夏秋季(8、9、10月)是主要的環(huán)境因素, 至11月份, 水體中的細(xì)菌成為主要因子。11—12月也是海南地區(qū)東風(fēng)螺病害多發(fā)期之一, 該月份是氣溫變化的時(shí)期, 致使水體溶解氧也出現(xiàn)一定的變化, 水體及底沙中細(xì)菌活動(dòng)旺盛, 加快了殘余餌料等有機(jī)質(zhì)的分解代謝, 水體中的氨氮、底沙中的總氮在該月份均出現(xiàn)最大值, 總磷也居高不下。12月份時(shí), 水體鹽度及pH、底沙中弧菌及異養(yǎng)菌數(shù)量已然成為環(huán)境的主導(dǎo)因素, 對東風(fēng)螺病害的防控極為重要。

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The quantity variation of bacteria inaquaculture environ-ment and its correlation and principal component analysis

LING Hui1, 2, ZHAO Wang1, WANG Ruixuan1, HUANG Sheng1, 2, LIU Xiaojing1, 2, WU Kaichang1, WANG Jiangyong1,*

1. Key Laboratory of South China Sea Fishery Resources Exploitation & Utilization, Ministry of Agriculture, South China Sea Fisheries Research Institute, Guangzhou 510300, China 2. College of Fisheries and Life, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China

Heterotrophic bacteria and vibrio quantity inaquaculture system ofwere measured by cultivation method, and total bacteria in water(WTB)were measured by fluorescence microscopy. In addition, we investigated the main environmental factors including temperature, salinity, pH, dissolved oxygen and major nutritive salt of water and sediment, for the aim to determine the relationship between bacterial quantity and environmental factors. The results showed that the quantity of WTB was 4.15 × 104to 4.36 × 106cells·mL–1, that of heterotrophic bacteria of water(WHB) was 4.13×103to 9.67×105CFU·mL–1and of sediment (SHB) was 1.26×106to 3.69×107CFU·g–1, that ofof water(WV) was 1.83×102to 1.42×104CFU·mL–1andof sediment (SV) was 6.25×104to 2.07×106CFU·g–1.Correlation analysis results showed that the quantity of WTB was negative correlation with both dissolved oxygen (< 0.01) and nitrite (<0.05), and positively correlated with ammonia nitrogen (<0.05). WHB was positive correlation with salinity (<0.05) and negative correlation with dissolved oxygen (< 0.01). WV was negative correlation with temperature (<0.05), and others were not obvious. Quantity of SV was negative correlation with temperature (< 0.01) and positive correlation with salinity (<0.05). The correlations of SHB with environment factors were inconspicuous. Principal component analysis (PCA) showed that the temperature and dissolved oxygen played important roles in the farming system and the dominant factors of environment differed in different periods.

; bacteria; environmental factors; correlation; principal component analysis

10.14108/j.cnki.1008-8873.2019.02.017

S 968. 31+5

A

1008-8873(2019)02-130-08

2017-01-17;

2017-04-06

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)資金-貝類產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系科學(xué)家崗位專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目(CARS-48); 中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金(中國水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所)資助項(xiàng)目(2015YD04); 廣東省漁港建設(shè)和漁業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)(海洋漁業(yè)科技推廣方向-科技攻關(guān)與研發(fā)項(xiàng)目(A201601B11); 海南省應(yīng)用技術(shù)研發(fā)與示范推廣專項(xiàng)(ZDXM2015058); 海南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(314180, 20153170); 三亞市農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新項(xiàng)目(2015KJ05)。

凌慧(1991—), 女, 湖南衡陽人, 碩士研究生, 從事海水貝類病害研究, E-mail: Lingh156@163.com

王江勇(1970—), 男, 湖南新寧人, 博士, 研究員, 從事海水貝類病害研究, E-mail: wjy104@163.com

凌慧, 趙旺, 王瑞旋, 等. 方斑東風(fēng)螺養(yǎng)殖環(huán)境中細(xì)菌數(shù)量變動(dòng)與環(huán)境因子的相關(guān)性和主成分分析[J]. 生態(tài)科學(xué), 2019, 38(2): 130-137.

LING Hui, ZHAO Wang, WANG Ruixuan,et al. The quantity variation of bacteria inaquaculture environment and its correlation and principal component analysis[J]. Ecological Science, 2019, 38(2): 130-137.