水色和透明度對循環(huán)水養(yǎng)殖凡納濱對蝦生長及生理指標的影響

管崇武，宋紅橋，楊 菁，單建軍，劉 建

(1 中國水產(chǎn)科學研究院漁業(yè)機械儀器研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部漁業(yè)裝備與工程技術重點實驗室，上海 200092；2 鹽城工學院海洋與生物工程學院，江蘇 鹽城 224002)

凡納濱對蝦(Litopenaeusvannamei)俗稱南美白對蝦，是目前世界養(yǎng)殖產(chǎn)量最高的三大蝦種之一，具有生長快、抗逆性強等優(yōu)點[1-2]，現(xiàn)已成為中國最重要的對蝦養(yǎng)殖品種之一，2018年產(chǎn)量達176.03萬t，占全國蝦類養(yǎng)殖總產(chǎn)量的43.04%[3]。對蝦養(yǎng)殖業(yè)的迅速發(fā)展也給周圍環(huán)境帶來了較大的負面影響，因此高效可持續(xù)的對蝦循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)已成為當今對蝦養(yǎng)殖模式應用研究的重點[4]。該模式下的環(huán)境因子對凡納濱對蝦生長和生理影響受到國內(nèi)外學者的關注，包括溫度[5-6]、光照[7-8]、流速[9]、鹽度[10-11]、溶氧[12]、養(yǎng)殖密度[13]等方面已有一些研究報道，但對于水色和透明度的研究較少。

目前普遍認為水色是養(yǎng)殖池塘水體中浮游植物狀況的反映。因此，現(xiàn)有關于水色和透明度調(diào)控方面的研究都是基于室外池塘養(yǎng)殖模式。曲克明等[14]研究認為對蝦養(yǎng)殖池塘透明度應維持在40～80 cm是合適的；黃翔鵠[15]認為適宜對蝦生長的水色為綠色、黃綠色或淺褐色，透明度一般在30～60 cm為宜。徐實懷等[16]認為透明度應控制在25～40 cm較為合適，并指出良好水色具有增加溶氧、節(jié)約飼料、防止對蝦起應激反應等作用。在循環(huán)水系統(tǒng)中依現(xiàn)在的技術水平，可以滿足對蝦對溶氧、飼料等方面需求，但在減緩應激、提高養(yǎng)殖福利方面尚有較大提升空間。

闡述了在實驗室條件下，通過添加人工食品級色素調(diào)節(jié)養(yǎng)殖水體的水色和透明度，從養(yǎng)殖福利角度研究不同水色和透明度對凡納濱對蝦的生長和生理應激方面的影響，探討循環(huán)水對蝦養(yǎng)殖系統(tǒng)中水色調(diào)控手段，以期為對蝦循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)的技術設計提供理論依據(jù)和基礎工藝參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 材料

凡納濱對蝦幼苗購自如東向陽育苗場，試驗前先將所需蝦苗于水泥池里暫養(yǎng)標粗一個月。正式試驗時挑選規(guī)格一致的健康對蝦，初始平均體質(zhì)量為(0.56±0.09)g，平均體長為(3.39±0.61)cm，隨機分于39套對蝦循環(huán)水試驗系統(tǒng)內(nèi)，每套系統(tǒng)由養(yǎng)殖池、水泵、過濾棉過濾裝置、陶瓷環(huán)生物過濾裝置等組成，每個養(yǎng)殖池(直徑500 mm，高1 200 mm，PE材料)內(nèi)放置60尾對蝦。2018年7—9月，在中國水產(chǎn)科學研究院漁業(yè)機械儀器研究所漁業(yè)裝備與工程中試基地進行試驗。

1.2 試驗設計

通過投加檸檬黃、果綠、亮藍等人工色素將海水調(diào)整為黃、綠、藍3種不同水色，并設置20 cm、40 cm、60 cm和80 cm共4個不同透明度梯度，每個梯度設3個平行，共36個試驗組，對照組采用經(jīng)過濾后透明度在100 cm以上的海水，對照組設置3個平行。試驗期間每天定時投喂2次，每隔7 d排換水一次，換水量30%，所換海水均為調(diào)節(jié)到試驗設計要求的海水。

1.3 樣品采集與測定方法

透明度采用透明圓盤法，每隔7 d從池里隨機撈起20尾對蝦進行體長、體質(zhì)量指標檢測，試驗結束時每個處理組全部撈出計數(shù)稱重并統(tǒng)計存活率。試驗結束后，每個試驗組隨機取5尾對蝦取其肌肉組織，用剪刀剪碎，準確稱重后加入9倍的生理鹽水，冰水浴條件下機械勻漿后，以2 500 r/min的轉(zhuǎn)速離心10 min，取上清液分別稀釋至所需質(zhì)量濃度后進行酶活測定。所有超氧化物歧化酶(SOD)活力、過氧化氫酶(CAT)活力、皮質(zhì)醇(COR)、腎上腺素(E)的測定均采用南京建成生物研究所研制的檢測試劑盒，按步驟操作。

1.4 計算公式與數(shù)據(jù)處理

存活率、增重率和特定生長率分別按下列公式計算：

S=100%×b/a

(1)

G=100%×(B-A)/A

(2)

R=100%×(lnB-lnA)/t

(3)

式中：S—存活率，%；a—初始尾數(shù)，ind；b—試驗末尾數(shù)，ind；G—增重率，%；A—初始均重，g；B—試驗末均重，g；R—特定生長率，%/d；t—試驗天數(shù)，d。

試驗數(shù)據(jù)以平均值±標準差(Mean ±SD)表示，組間比較采用單因素方差分析和LSD檢驗，數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析與作圖使用Excel 2016 和SPSS 13.0軟件處理。

2 結果與分析

2.1 不同水色及透明度對對蝦生長性能和存活率的影響

由表1可知，在不同水色條件下試驗對蝦的增重率、特定生長率和存活率均隨著透明度的增加而上升，但是各試驗組在增重率、特定生長率上與對照組無顯著差異(P<0.05)。

表1 水色和透明度對凡納濱對蝦增重率、特定生長率和存活率的影響

注：上述數(shù)據(jù)為3個平行組的平均值(n=3)，同列數(shù)據(jù)上標不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)

其中，綠色水色條件下透明度為60 cm的試驗組其增重率和特定生長率最高，黃色的透明度為20 cm試驗組的增重率和特定生長率最低，兩組間存在顯著差異。對照組的存活率顯著高于各試驗組，各不同水色的試驗組對蝦存活率隨著透明度的增加而上升，透明度值低的試驗組與透明度值高的試驗組間存活率有顯著差異，其中黃色水色透明度為20 cm的試驗組存活率最低，僅為(35.00±1.00)%。

2.2 不同水色及透明度對對蝦皮質(zhì)醇和腎上腺素含量的影響

不同水色對對蝦肌肉中皮質(zhì)醇(COR)含量有較大影響(圖1)。黃色水色條件下COR含量在不同透明度梯度條件下均高于其他水色試驗組和對照組，其中在透明度為80 cm的試驗組其COR含量顯著高于其他組(P<0.05)。綠色和藍色試驗組隨著透明度的上升其COR含量呈下降趨勢，但無顯著差異。

圖1 不同水色及透明度對對蝦皮質(zhì)醇含量的影響

由圖2可知，不同水色和透明度條件下對蝦腎上腺素(E)含量的變化趨勢與COR含量的變化趨勢基本一致，各試驗組與對照組均無顯著差異。其中，綠色和藍色試驗組隨著透明度的上升，其E含量呈下降趨勢，而黃色試驗組則呈上升趨勢，在透明度為80 cm時，黃色試驗組的E含量顯著高于綠色和藍色試驗組(P<0.05)。

2.3 不同水色及透明度對對蝦免疫相關酶活性的影響

從圖3可以看出，黃色水色試驗組隨著透明度的增加，對蝦的SOD活力呈下降趨勢，透明度在40 cm、60 cm和80 cm處理組間SOD活力與透明度為20 cm及對照組有顯著差異(P<0.05)。而綠色和藍色水色在不同透明度條件下各試驗組間SOD活力差異不顯著差異，且與對照組也無顯著差異。

從圖4可以看出，水色和透明度對對蝦肌肉CAT活力影響較小，各試驗組與對照組均無顯著差異(P>0.05)。其中，綠色試驗組和藍色試驗組隨著透明度的增加呈下降趨勢，在透明度為80 cm時與20 cm處有顯著差異(P<0.05)；而透明度的變化對黃色水色試驗組無顯著影響。

圖2 不同水色及透明度對對蝦腎上腺素的影響

圖3 不同水色及透明度對對蝦SOD活力的影響

圖4 不同水色及透明度對對蝦CAT活力的影響

3 討論

3.1 關于“水色”的概念

目前對于對蝦養(yǎng)殖池中所謂“水色”基本上是關于室外池塘，主要是指水體中浮游生物的顏色，不同的水色反映水體的營養(yǎng)狀況，其調(diào)控主要指浮游生物的種類與數(shù)量上的調(diào)控[17]，這與本研究的水色在概念上有所差異。本研究所指的水色，簡單講就是水體的顏色，是自然光中不同光質(zhì)穿透水體受水中懸浮物、溶解色素、腐殖質(zhì)等選擇吸收與選擇散射的共同作用而呈現(xiàn)不同的顏色[18]。近年來已有大量研究表明，不同的色彩背景下對人的心理、生理及行為都有顯著影響[19]，但對水產(chǎn)養(yǎng)殖動物影響的研究還較少。目前關于色彩背景對對蝦生長生理影響的研究不多且均集中在不同光色光照的影響，印度明對蝦在藍光環(huán)境下運動活躍[20]，日本沼蝦在紅光環(huán)境下攝食活躍[21]，中國明對蝦在藍光下耗氧率提高[22]，凡納濱對蝦在藍光到綠光周期性變化和規(guī)律性變化下可獲得最大的特定生長率[23]。本研究從對蝦養(yǎng)殖福利角度出發(fā)，研究不同水色背景和透明度條件下對對蝦生長和生理的影響。

3.2 水色及透明度對對蝦生長性能和存活率的影響

本研究中，在綠、藍、黃三種水色條件下對蝦的增重率和特定生長率均與對照組無顯著差異，但綠色透明度為60 cm的試驗組其增重率和特定生長率顯著高于黃色透明度為20 cm的試驗組。 有研究表明調(diào)控對蝦攝食行為的感覺形式主要是嗅覺和味覺，在攝食過程中主要通過嗅覺和振動感受獲得食物存在的信號，然后通過嗅覺感受和視覺發(fā)現(xiàn)食物[24]，因此，視覺在對蝦攝食過程中也起一定作用。陳四清等[25]研究發(fā)現(xiàn)中國對蝦具有黃光和藍光兩個敏感光譜系反應系統(tǒng)；榮長寬等[26]研究發(fā)現(xiàn)對蝦對黃色、藍色飼料攝食率較高，綠色飼料攝食率最差。本研究所使用的飼料接近黃色，這可能導致對蝦在黃色水色條件下發(fā)現(xiàn)飼料的難度加大，因而是增重率和特定生長率低于綠色水色的原因。

蛻殼期間是甲殼動物生命過程中最為脆弱的時段，蛻殼后不久的軟殼階段極易遭受敵害生物和同類的攻擊[27]。有研究報道不同的遮蔽物對克氏原螯蝦[28]、中華絨螯蟹[29]等的存活率有顯著影響。本研究中水色和透明度對各試驗組對蝦的存活率有較大影響，但透明度值低的試驗組對蝦的存活率低于透明度值高的試驗組，并未表現(xiàn)出對對蝦提供遮蔽減少因蛻殼殘食降低存活率的預期效果。其原因可能是由于凡納濱對蝦比較適應高密度養(yǎng)殖，攻擊性較弱。本試驗的養(yǎng)殖密度為300 ind/m2。張沛東[30]研究指出凡納濱對蝦適宜的養(yǎng)殖密度300～500 ind/m2，養(yǎng)殖密度的變化對凡納濱對蝦的攻擊頻率無顯著變化。歐黃思[31]研究不同光色條件下凡納濱對蝦幼體存活率，結果顯示黑暗無光照組存活率最高，其次是綠光，然后是藍光，最低的是黃光，這與本研究的結果基本一致。

3.3 水色及透明度對對蝦生理應激的影響

水產(chǎn)動物體內(nèi)皮質(zhì)醇和腎上腺素的質(zhì)量濃度可以作為衡量水產(chǎn)動物應激強度的指標[32]。處于應激狀態(tài)下的對蝦體內(nèi)腎上腺素和皮質(zhì)醇持續(xù)升高，通過降低合成代謝，加速分解代謝，調(diào)動身體的各器官來應對環(huán)境的變化。應激會消耗對蝦大量能量，過度的應激反應會引發(fā)免疫抑制，破壞蝦體的免疫平衡[33]。在本試驗中，綠色和藍色水色在不同透明度條件下，蝦體的皮質(zhì)醇和腎上腺素的質(zhì)量濃度有不同程度的下降，但相對于對照組在統(tǒng)計分析上沒有顯著性差異；而在黃色水色條件下則有不同程度的上升，在透明度為80 cm時顯著高于其他水色組和對照組，這表明黃色水色會對對蝦產(chǎn)生一定的應激反應，而綠色和藍色水色環(huán)境則有助于減緩對蝦的應激反應。

超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化氫酶(CAT)是機體內(nèi)重要的抗氧化酶，二者互相作用可以清除細胞內(nèi)產(chǎn)生的過量氧自由基，對機體具有重要保護功能，其活性與動物體免疫性能和環(huán)境脅迫有關[34]。本試驗發(fā)現(xiàn)，在綠色和藍色水色不同透明度條件下各組間SOD活力與對照組均無明顯差異，表明在該水色條件下不同透明度對對蝦無脅迫影響，這與前述的皮質(zhì)醇和腎上腺素數(shù)據(jù)表現(xiàn)相吻合；而黃色水色除了透明度為20 cm的試驗組與對照組無顯著差異，其他透明度條件下均顯著低于對照組，這可能是由于在黃色水色條件脅迫下對蝦體內(nèi)產(chǎn)生大量氧自由基，導致SOD活力受到抑制。CAT可以將過氧化氫還原為水，有效防止生物細胞受到自由基的損傷，本試驗中各試驗組與對照組均無顯著差異，但總體上來看在透明度為20 cm時CAT活力最高，表明適量的降低透明度有助于增強對蝦抵抗環(huán)境脅迫的能力，提高抗氧化能力。

4 結論

通過人工投加色素對池水的水色和透明度進行調(diào)控，檢測試驗過程中對蝦的生長存活和生理應激的變化情況。試驗結果表明，在黃色水色條件下對蝦的增重率和特定生長率表現(xiàn)不佳，而且對蝦體具有一定的應激脅迫，因此，如果是通過人工配置水色，而非因微藻產(chǎn)生的水色，對蝦養(yǎng)殖池中不宜為黃色；而綠色和藍色水色與對照組在生長和生理應激方面并無顯著差異，因此在循環(huán)水條件下，養(yǎng)殖系統(tǒng)的背景色彩為綠色或藍色對于對蝦養(yǎng)殖不構成影響。

□