陳牧霞,來琦芳,周凱,王慧,陸建學(xué),高鵬程,陳朋,祁峰
(1.新疆維吾爾自治區(qū)水產(chǎn)科學(xué)研究所,農(nóng)業(yè)部西北地區(qū)漁業(yè)資源環(huán)境科學(xué)觀測站,新疆 烏魯木齊 830000;2.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所,中國水產(chǎn)科學(xué)研究院鹽堿地漁業(yè)工程技術(shù)研究中心,上海 200090)
我國是世界第一水產(chǎn)養(yǎng)殖大國,2018 年水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量為4 991.06×104t,其中貝類養(yǎng)殖產(chǎn)量為1 463.51×104t,貢獻(xiàn)了29.3%的產(chǎn)量,貝類增養(yǎng)殖已經(jīng)成為沿海海水養(yǎng)殖業(yè)的支柱之一[1]??O蟶(Sinonouacula constricta)養(yǎng)殖周期短,成本低,技術(shù)成熟,產(chǎn)量高,經(jīng)濟(jì)效益好,是我國主要的養(yǎng)殖貝類之一[2]。縊蟶可以凈化水質(zhì),有效降低水體中總氮(TN)和總磷(TP)含量[3],提高養(yǎng)殖水體中沉積物中的總微生物活性以及堿性磷酸酶活性[4],具有良好的經(jīng)濟(jì)價值和環(huán)境效益??O蟶的自然棲息地為河口附近和內(nèi)灣軟泥海涂中,此類環(huán)境有淡水的匯入,水域鹽度變化幅度大,其適宜生長的鹽度范圍為8.6~24.6[5],為廣鹽性貝類,對低鹽水體有很強(qiáng)的耐受性[6]。低鹽度水體作為一種分布于陸地區(qū)域的非海洋性咸水資源,我國廣泛分布在東北、華北、西北內(nèi)陸地區(qū)的19 個省、市和自治區(qū)[7]。我國擁有廣袤的土地,地下微咸水(礦化度1~3 g/L)和半咸水(礦化度3~5 g/L)貯量豐富,宜開采,目前有很多適宜于從事水產(chǎn)養(yǎng)殖的區(qū)域礦化度都在1~5 g/L[8]??O蟶的經(jīng)濟(jì)價值高、環(huán)境效益好和對低鹽水體有一定的耐受性,將其引入內(nèi)陸低鹽度水體養(yǎng)殖具有一定的可能性和實(shí)際應(yīng)用價值。鹽度是貝類生理活動的重要影響因子,對貝類的生長代謝和生殖發(fā)育有重要影響。本實(shí)驗(yàn)研究了在不同試驗(yàn)時長、水質(zhì)馴化、試驗(yàn)期間喂食與否等條件下鹽度對縊蟶存活率的影響。
本實(shí)驗(yàn)在中國水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室靜水、充氧系統(tǒng)中進(jìn)行。試驗(yàn)縊蟶取自浙江溫州蟶田,殼長(5.15±0.34)cm,濕體質(zhì)量(10.95±2.25)g。將清洗后的縊蟶放入鹽度15 的人工海水中暫養(yǎng)48 h。其間充氧曝氣,早晚各投喂蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)[9]一次。實(shí)驗(yàn)前48 h和實(shí)驗(yàn)期間停止投喂。蛋白核小球藻藻種購于中國科學(xué)院水生生物研究所藻種庫,采用SE 培養(yǎng)基培養(yǎng)。每天早晨換水一次,換水量約為50%,人工吸污,挑出死貝。配制人工海水的海水晶由Blue-sea公司生產(chǎn),采用多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測儀(YSI,professionalplus)校核鹽度,監(jiān)測溶解氧含量和水溫。實(shí)驗(yàn)期間的溶解氧為5.33~9.00 mg/L,水溫為(13.8±0.5)℃[2]。
1.2.1 鹽度耐受性試驗(yàn)(A 組)
暫養(yǎng)后,選擇活力好、健康、大小規(guī)格基本一致的縊蟶,隨機(jī)選擇30 個置于容水8 L 的長42 cm×寬30 cm×高15.5 cm 的周轉(zhuǎn)箱中,鹽度為1、3、5、15、30 和40,連續(xù)充氣,以觀察縊蟶對鹽度的耐受性。15 鹽度為其適宜生長鹽度,將鹽度15 組設(shè)為對照組。每組設(shè)置三個平行,進(jìn)行。每天定時觀測、記錄縊蟶個體的死亡數(shù)目。若縊蟶水管伸出,殼張開,觸碰不閉殼,水管不縮回則判定為死亡。A 組實(shí)驗(yàn)時間為15 d。
1.2.2 馴化比較試驗(yàn)(B 組)
未經(jīng)低鹽馴化處理的A 組縊蟶直接投放到鹽度1 的水中第1 d 平均死亡率很高,目前已開發(fā)的低鹽度水體鹽度一般不超過5,從實(shí)際應(yīng)用的角度考慮,將暫養(yǎng)48 h 后的縊蟶投入鹽度10 的水體馴化24 h 后,投入鹽度為5 的水體再馴化24 h。兩次馴化后的縊蟶按1.2.1 的方法開展正式實(shí)驗(yàn)(B 組),鹽度為0.5、1、2、3、4 和5,其中5 為對照組。B 組實(shí)驗(yàn)時間為15 d。
1.2.3 藻類投喂比較試驗(yàn)(C 組)
B 組實(shí)驗(yàn)超過10 d,為確定饑餓是否影響B(tài) 組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及結(jié)論,進(jìn)行了C 組的投喂實(shí)驗(yàn)。挑選1.2.2 中馴化好的縊蟶,按1.2.1 的方法開展投喂實(shí)驗(yàn)。鹽度2 接近低鹽馴化組7 d 正式實(shí)驗(yàn)的半致死濃度,因此設(shè)置鹽度為2,早晚各投喂一次蛋白核小球藻。C 組實(shí)驗(yàn)時間為11 d。
1.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析
死亡率=死亡個體數(shù)/初始個體數(shù)×100%。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤(X±Std)表示。用SPSS19.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,同一實(shí)驗(yàn)組同一鹽度不同天數(shù)的死亡率差異的顯著性采用單因素方差分析法(one-way ANOVA)中的LSD 法比較不同數(shù)據(jù)的差異性,不同實(shí)驗(yàn)組同一鹽度的死亡率差異的顯著性采用成對樣品t 檢驗(yàn)法,所有檢驗(yàn)的顯著性水平為P<0.05。
由圖1 可知:未馴化的A 組15 d 實(shí)驗(yàn)內(nèi),6 個實(shí)驗(yàn)鹽度的螠蟶的死亡率均逐漸上升。5、15、30、40鹽度組15 d 內(nèi)沒有出現(xiàn)全部死亡,死亡速率增幅排序?yàn)椋蝴}度40>5>30>15。鹽度1 組第一天縊蟶就表現(xiàn)出明顯的不適應(yīng),平均死亡率高達(dá)(46.7±3.8)%,7 d 內(nèi)全部死亡;鹽度3 組的縊蟶14 d 內(nèi)全部死亡。A 組鹽度1 和3 下第1 d 平均死亡率與其他存活天的平均死亡率有顯著性差異(P<0.05),說明在鹽度3 以下的水體中,第一天低鹽脅迫作用明顯。去除此因素,1、3、5、15、30、40 鹽度組死亡率均值開始出現(xiàn)顯著性差異的天數(shù)分別為第6、4、9、11、3、4 d。顯著性分析表明:A 組的鹽度15 組在10 d 內(nèi)死亡率沒有出現(xiàn)顯著性差異,10 d 內(nèi)日均死亡率≤8.9%,為A 組鹽度范圍內(nèi)的死亡率最穩(wěn)定的系列,說明如果不做馴化處理,其為合適的對照組濃度。
由圖2 可知:經(jīng)馴化的B 組實(shí)驗(yàn)15 d 內(nèi),6 個實(shí)驗(yàn)鹽度螠蟶的死亡率均逐漸上升。鹽度0.5 和1組7 d 內(nèi)螠蟶全部死亡,鹽度2 組11 d 內(nèi)死亡,鹽度3 組12 d 內(nèi)全部死亡,余下2 組15 d 內(nèi)沒有出現(xiàn)全部死亡。B 組0.5、1、2、3、4 和5 鹽度組螠蟶的死亡率開始出現(xiàn)顯著性差異的天數(shù)分別為第4、4、6、7、9、9 d。B 組鹽度5 組為縊蟶在實(shí)驗(yàn)室條件下最終暫養(yǎng)馴化鹽度。顯著性分析表明:該組在8 d 內(nèi)死亡率沒有出現(xiàn)顯著性差異,8 d 內(nèi)日均死亡率≤3.3%,為B 組鹽度范圍內(nèi)的死亡率最穩(wěn)定的系列,說明如果對縊蟶進(jìn)行低鹽度的分級馴化處理,其為合適的對照組濃度。
圖2 經(jīng)馴化的B 組縊蟶組實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig.2 Acclimated group experimental results of razor clam Sinonouacula constricta in Group B
由圖3 可知:C 組7 d 內(nèi)不喂藻組每天的死亡率低于對應(yīng)天數(shù)的喂藻組,第8~11 d 喂藻組的日死亡率低于對應(yīng)天數(shù)的不喂藻組。
圖3 縊蟶投喂藻類實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比Fig.3 Mortality of razor clam Sinonouacula constricta feeding algae and fasting
本實(shí)驗(yàn)還對比鹽度為1、3 和5 時的縊蟶馴化和不馴化兩種處理7 d 內(nèi)的死亡率(圖4)。結(jié)果表明:三組的死亡率差異顯著性(P<0.05),鹽度1 組,未馴化組和馴化組第1 d 的死亡率分別為(46.7±3.8)%和(1.1±1.1)%,死亡率差異明顯(P<0.05)。對比圖4 中三個鹽度縊蟶7 d 內(nèi)的死亡率,也可以直觀地發(fā)現(xiàn),馴化組同一天數(shù)的死亡率小于相同鹽度的未馴化組,說明縊蟶經(jīng)過低鹽馴化,對低鹽環(huán)境的適應(yīng)性有一定提高。但無論低鹽馴化與否,鹽度組≤1 的縊蟶最終死亡率都為100%,該措施不能解決縊蟶在≤1 鹽度水體的生存問題。
圖4 縊蟶馴化與未馴化處理死亡率對比Fig.4 Comparison of mortality between domesticated and undomesticated razor clam Sinonouacula constricta
Castagna 等[10]發(fā)現(xiàn),當(dāng)鹽度過低時,近岸和河口區(qū)的部分雙殼貝類成活率極低,與本研究結(jié)論一致。魏偉等[11]研究發(fā)現(xiàn):在鹽度5 水體嚴(yán)重抑制青蛤(Cyclina sinensis)等3 種雙殼貝類的濾水率。貝類是變滲透壓生物,處于等滲點(diǎn)時,代謝率較低,外界鹽度不斷變化調(diào)節(jié)滲透壓需要消耗能量,代謝率增大[12],進(jìn)一步影響貝類用于攝食的能量分配。低鹽環(huán)境對墨西哥灣扇貝(Argopecten irradians concentricus)稚貝存活、生長、質(zhì)量增長的影響高于高鹽環(huán)境[13],在不適的鹽度下,其圍心腔壓力增大,心跳減慢,對外界的刺激反應(yīng)遲鈍等,幼蟲抵抗力下降,代謝緩慢或停止,易死亡[14]。超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化氫酶(CAT)是反映免疫免疫系統(tǒng)和活性的重要指標(biāo),可作為脅迫狀態(tài)的檢測指標(biāo)[15]。有研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)鹽度驟變時,兩者的活力明顯下降[16,17]。在對菲律賓蛤仔(Ruditapesp hilippenarum)的研究中發(fā)現(xiàn),低鹽度可以誘導(dǎo)碳酸酐酶(CA)活性補(bǔ)償失衡,抑制生理活動[18]。Gagnaire 等[19]報道,鹽度的急劇降低將使長牡蠣(Crassostrea gigas)的主要免疫細(xì)胞血淋巴細(xì)胞大量死亡,喪失了免疫能力。有研究證明:通過梯度降低鹽度的馴化方式,可以減少條紋鋸鮨(Centropristis striata)[20]、魁蚶(Anadara broughtonii)稚貝[21]的應(yīng)激反應(yīng),更有利于應(yīng)對鹽度脅迫??O蟶處于低鹽環(huán)境時,為維持滲透壓平衡,消耗了大部分能量,而用于維持免疫系統(tǒng)的能量相應(yīng)減少,導(dǎo)致免疫力下降,影響生長。嘗試在鹽度5 以下的水體養(yǎng)殖縊蟶,應(yīng)預(yù)先采取低鹽馴化措施,提高其在低鹽度水體的存活率。
由圖3 可知:7 d 內(nèi)在同等條件下不投喂組縊蟶的死亡率均顯著低于投喂組(P<0.05)。貝類攝食時,伴隨著呼吸和排泄代謝活動的增加,縊蟶對氧需求量大,呼吸劇烈,呼吸代謝在能量收支中所占的比例較高[5],同等條件下,前7 d 投喂組縊蟶用于維持免疫系統(tǒng)的能量減少,免疫力下降,死亡率高于不投喂組。隨著實(shí)驗(yàn)時間的推進(jìn),不投喂組縊蟶的能量處于一直消耗的過程,而投喂組因攝食行為導(dǎo)致的新增能量維持生命體征活動,因此第8 d 開始,投喂組死亡率低于不投喂組??梢哉J(rèn)為7 d 內(nèi)不投喂并不會因饑餓而影響縊蟶的死亡率。
當(dāng)對照組在不同天數(shù)之間的死亡率出現(xiàn)顯著性差異時,該實(shí)驗(yàn)便可以停止。A 組和B 組的對照組分別為鹽度15 和鹽度5 時死亡率出現(xiàn)顯著性差異的時間分別為11 d 和9 d,這段時間可作為評價縊蟶在不同鹽度水質(zhì)適應(yīng)性能的依據(jù)。A 組中1、3、5、30、40 鹽度組死亡率均值開始出現(xiàn)顯著性差異的天數(shù)在3~9 d 內(nèi)。呂昊澤[5]研究發(fā)現(xiàn):未馴化的縊蟶7 d 累積死亡率,在鹽度5~30 的水體≤20%,與本實(shí)驗(yàn)A 組對應(yīng)鹽度范圍數(shù)據(jù)一致。因此本文認(rèn)為,未經(jīng)馴化的縊蟶在含鹽水體開展相關(guān)實(shí)驗(yàn),實(shí)施時間應(yīng)設(shè)置為8 d。B 組鹽度0.5、1 兩組進(jìn)行到第7 d 就全部死亡,0.5、1、2、3、4 鹽度組死亡率均值開始出現(xiàn)顯著性差異的范圍在4~9 d 內(nèi)。因此,筆者認(rèn)為經(jīng)過分級低鹽馴化的縊蟶,探討鹽度對其存活的影響實(shí)驗(yàn)觀察時間設(shè)置為7 d 比較合理。
采用機(jī)率單位法,根據(jù)低鹽馴化組第1~4 d 和第1~7 d 的死亡率數(shù)據(jù),分別得到對應(yīng)回歸方程(1)和(2),采用回歸線X2檢驗(yàn)方程符合要求后,再根據(jù)回歸方程分別計(jì)算其半致死濃度[22]。
式中,y 表示概率單位,x 表示概率單位為y 的濃度對數(shù)。當(dāng)y=5 時,計(jì)算半致死濃度LC50,根據(jù)(1)、(2),對應(yīng)LC50計(jì)算值分別為鹽度0.38 和1.65。由圖2 可知,第1~4 d 時真實(shí)的LC50應(yīng)略大于鹽度0.5,計(jì)算值0.38 和真實(shí)值有偏差;第1~7 d 時真實(shí)的LC50在鹽度1~2 之間,計(jì)算值1.65 和真實(shí)值接近。以上方法進(jìn)一步驗(yàn)證了馴化組觀察時間為7 d的合理性。
廣鹽性、廣溫性有一定經(jīng)濟(jì)價值的貝類,有在內(nèi)陸低鹽水域推廣養(yǎng)殖的潛力。本研究主要探討了不同條件下不同鹽度對縊蟶存活的影響,結(jié)果表明,先經(jīng)過分級低鹽馴化可顯著提高縊蟶在低鹽度水體(1<鹽度≤5)的成活率,但該措施不能解決縊蟶在≤1 鹽度水體的生存問題。實(shí)驗(yàn)觀察的合理時間為7 d,實(shí)驗(yàn)期間可不投喂。鑒于不同雙殼貝類的結(jié)構(gòu)、自然生長環(huán)境也有所差異,以上結(jié)論是否對其他雙殼貝類有普遍適用性需要進(jìn)一步探討。
致謝:此論文系第一作者作為第十四屆中組部“西部之光”訪問學(xué)者,在中國水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所訪學(xué)期間的部分研究工作。新疆水產(chǎn)科研所郭焱研究員對本人參與“西部之光”訪學(xué)研究工作給予大力支持,在此致以誠摯的謝意。