应用碳氮稳定同位素比较养殖鲍鱼食性的空间差异

徐 军，王 沈, 黄红霞，姚小燕, 赵康顺, 邱 彬, 戴 明

(1. 中国科学院水生生物研究所，湖北 武汉 430072； 2. 福建省产品质量检验研究院，福建 福州 350002； 3. 福州大学化学学院，福建 福州 350116)



应用碳氮稳定同位素比较养殖鲍鱼食性的空间差异

徐 军1，王 沈1, 黄红霞2，姚小燕1, 赵康顺1, 邱 彬3, 戴 明2

(1. 中国科学院水生生物研究所，湖北 武汉 430072； 2. 福建省产品质量检验研究院，福建 福州 350002； 3. 福州大学化学学院，福建 福州 350116)

选择福建省黄岐半岛的皱纹盘鲍、 南日岛的杂交鲍和古雷半岛的杂交皱纹盘鲍为研究对象，通过分析三个地点的鲍鱼和其可能的食物来源的稳定性碳和氮同位素比率，利用贝叶斯混合模型分别得出三个地点鲍鱼的食性. 研究发现，三地鲍鱼的食性存在差异，黄岐半岛、 南日岛和古雷半岛的鲍鱼的食物来源分别有3, 5和4种，通过比较鲍鱼的食性比例与投饵比例之间的差异，提出应减小龙须菜占比，增大海带占比的建议.

鲍鱼； 稳定性同位素； 食性分析； 养殖

0 引言

鲍鱼是珍贵的海产品，我国是世界上最早食用鲍鱼的国家之一，也是最早开展鲍鱼养殖的国家之一[1]. 我国的鲍鱼养殖研究从上世纪60年代末开始，70年代先后取得杂色鲍和皱纹盘鲍人工育苗成功，同时开展了养殖实验[2]. 2000年以后，我国鲍鱼养殖产量以年均27.6%的速度增长，到2011年产量达到7.68亿t，占世界鲍鱼总产量的88.8%. 其中福建省鲍鱼养殖产业处于连续上升状态，其产值占全国的比重从22.65%快速上升到66.45%[3].

随着鲍鱼养殖业规模的壮大，鲍鱼养殖中的问题也越来越凸显出来, 高密度、 集约化的鲍鱼养殖业产生的养殖废水导致的近岸水域富营养化，制约了水产业的发展[4]； 近年来养殖海藻的价格比鲍鱼大量养殖前高出2～3倍，导致养殖成本大幅上升. 成鲍是杂食性动物，鲍鱼喜欢摄食的藻类是以褐藻为主，如海带、 裙带菜等，兼食绿藻类，如石莼、 刺松藻等[5]. 夏季成鲍养殖饲料供应紧张，但是目前市面上的饲料厂家推出的成鲍配合饲料又未能被广大养殖户接受[2]. 纵观以上问题，深入研究鲍鱼的食性比例显得尤为重要.

研究动物食性的传统胃肠含物分析方法需要样品数量大，分析时间长，且只能反映生物短期内的摄食特征，而稳定性同位素技术是解释生物长时间营养来源的非常有效的手段[6]. 金昌波等[7]利用碳稳定同位素法研究人工饲料对刺参幼参生长的食物贡献率，黄瑶[8]利用碳氮同位素示踪方法，探讨了大型藻类对皱纹盘鲍和刺参的饵料贡献，宋固[9]利用碳氮稳定性同位素技术对千岛湖鲢、 鳙鱼食性做了细致的研究. 消费者体内碳稳定性同位素值δ13C相对于食物的变化在0.1%～0.2%左右，能够追踪消费者的食物来源和初级生产力沿食物链的迁移和转化. 氮稳定性同位素值δ15N从食物到消费者的平均富集程度为0.3%～0.4%，是食物来源的良好示踪指标[10].

应用碳氮稳定同位素技术来研究福建省养殖鲍鱼的摄食习性，通过分析鲍鱼和其可能的食物来源的稳定性碳和氮同位素比率，利用贝叶斯混合模型得出鲍鱼的食性. 从而可以减少饵料的浪费，节约养殖成本； 找到最适合鲍鱼生长的饵料配比，为饵料生产提供指导； 同时可以减轻养殖水域的富营养化和水体污染.

1 材料与方法

1.1 样品采集及预处理

图1 鲍鱼样品采集地点Fig.1 Location of sampling sites where the abalones are collected

2014年分别在福建省连江县黄岐半岛的A点(26.331 005 °N，119.899 776 °E)、 莆田市秀屿区南日岛的B点(25.217 721 °N，119.448 456 °E)和漳州市漳浦县古雷半岛的C点(23.815 699 °N，117.6150 18 °E)3个点位(如图1)采集成熟鲍鱼样品30只，经鉴定3个点位的鲍鱼种类分别为皱纹盘鲍、 杂交鲍、 杂交皱纹盘鲍.

采集的鲍鱼样品立即用清水洗净，放入冰箱内冷冻保存； 同时采取鲍鱼所在水域中的大型藻类(海带、 龙须菜、 石莼等)，分类并用清水洗净后放入冰箱冷冻保存； 用采水器取表层水1～2 L，经筛绢(160 μm)过滤，所得滤液经玻璃纤维滤膜(WhatmanGF/F，直径47 mm，预先在500 ℃马弗炉内灼烧去除碳氮元素)过滤，用过量的1 mol·L-1盐酸酸化去除可能影响δ13C的碳酸钙等碳酸盐，酸化后的滤膜用蒸馏水冲洗去除可能残留的盐酸，所得样品即为水相颗粒有机物(POM)[11]，然后将含有POM的滤膜用铝箔纸包裹，放入聚乙烯封口袋内冷冻保存.

1.2 样品处理

① 切取鲍鱼腹足部肌肉(1 cm×1 cm×1 cm)，与其他所有样品放入烘箱中在60 ℃恒温条件下烘干48 h直至恒重；

② 烘干后的样品都经研磨成粉末后用0.154 mm(100 目)筛绢过筛，然后放入2 mL冻存管中密封干燥保存： 鲍鱼样品用研钵粉碎研磨呈均匀粉末，用0.154 mm(100 目)筛绢过筛，编号并保存待测； 植物样品用震荡研磨器研磨约2 min，得到粉末样品，编号并保存待测； 颗粒有机物(POM)样品从滤膜上刮下，用小号研钵研磨过筛，编号并保存待测.

1.3 稳定性同位素分析

分析所用仪器为CE公司的Carlo Erba NC 2500元素分析仪和Finnigan MAT公司的Delta Plus同位素质谱仪联用仪. 将样品粉末盛入合适的锡杯中，然后经元素分析仪燃烧、 还原、 色谱分馏、 除去水分，最终所得的纯净的CO2和N2气体与气体钢瓶中的参比气体CO2和N2分别送入同位素比值质谱仪上测定，可同时测出δ13C和δ15N值. 测定碳氮稳定同位素的标准物质分别为VPDB(NBS-19方解石)和N2，参比气体分别使用国际上通用的IAEA-USGS24和IAEA-USGS26进行标定. 仪器设定参数如表1.

用分析天平(精度为0.001 mg)称取(1.6±0.2)mg鲍鱼粉末样品，记录质量，将样品加入元素分析仪中，通过元素分析仪和质谱仪联用，得到鲍鱼的δ13C，δ15N值； 大型藻类样品称取(1.8±0.2)mg，悬浮的颗粒有机物称取(20±2)mg，附着藻类和底栖丝状藻类称取(20±2)mg，饲料样品称取(1.8±0.2)mg. 20%的样品被分析两次或两次以上，以此作为重复，样品δ13C和δ15N重复测量的标准偏差为±0.03%. 为了确保仪器分析的一致，每隔5～10个测量后分析一至两个标准物质[12].

表1 分析所用仪器的设定参数

分析测试结果以δ形式表示，定义为：

式中：Rsample为所测得的同位素比值，碳同位素是13C/12C，氮同位素是15N/14N；Rstandard为标准物质(VPDB和N2)的同位素比值.X是13C或15N，δX值用于衡量样品中重同位素的含量，越小表示样品重同位素(13C或15N)含量越低，越大表示样品重同位素(13C或15N)含量越高. 测量结果输入Excel中做ANOVA分析，在R软件中求算出鲍鱼食性比例.

2 结果分析

2.1 稳定同位素特征

通过稳定同位素质谱仪测出黄岐半岛、 南日岛和古雷半岛的鲍鱼和食物源的δ13C和δ15N值，然后求得其平均值与标准差，见表2. 并对黄岐半岛、 南日岛和古雷半岛鲍鱼、 广东龙须菜和海带进行差异性评价，见表3.

表2 鲍鱼和食物源的δ13C和δ15N值比较

通过表3可以看出黄岐半岛和南日岛的广东龙须菜和POM的碳、 氮稳定同位素值无显著差异，南日岛和古雷半岛的海带的氮稳定同位素值、 广东龙须菜的碳稳定同位素值、 POM的碳、 氮稳定同位素值无显著差异，黄岐半岛和古雷半岛的鲍鱼的氮稳定同位素值、 海带和广东龙须菜的碳稳定同位素值、 以及POM的碳、 氮稳定同位素值无显著差异. 喂养饵料中还有本地的龙须菜，其碳稳定同位素值无显著差异.

表3 鲍鱼、 广东龙须菜和海带的差异性评价

注： *有显著差异, **有极显著差异, -无数据; A黄岐半岛, B南日岛, C古雷半岛.

2.2 食性分析

表4 鲍鱼食性比例

通过利用R软件中的SIAR包分析测得的鲍鱼和各种食物的碳、 氮稳定同位素值，分别求得黄岐半岛、 南日岛和古雷半岛的鲍鱼的食性比例(见表4)和食性比例概率箱形图(见图2). 发现3个点位鲍鱼的食性完全不同，其中黄岐半岛的鲍鱼食物来源有3种，按其比例大小排序为： 广东龙须菜

图2 鲍鱼食性比例概率箱形图Fig.2 Box plot of the feeding habits ratio of the abalones

3 讨论

根据贝叶斯混合模型得出三个点位的鲍鱼的食性比例，通过比较发现，黄岐半岛(A)的皱纹盘鲍比较偏爱海带，摄食的POM次之，广东龙须菜最少. 南日岛的杂交鲍食性比较广泛，海带和本地龙须菜占食物的比例差不多，但是较黄岐半岛鲍鱼吃的海带比例要小得多，原因是南日岛海区还有较多的自然生长的本地龙须菜和石莼，这部分食物替代了部分海带的饵料作用[12]. 同时可以看出南日岛的鲍鱼之所以能成为地理标志产品，除了品种的差异，也与其能获取的新鲜食物种类较多有关.

位于最南方的古雷半岛的杂交皱纹盘鲍，广东龙须菜与海带的投饵比例为1∶1，与推算出的广东龙须菜占18.1%、 海带占32.7%不符，得出其广东龙须菜投饵过量，可以适当减少广东龙须菜的投饵，从而控制养殖成本. 而且通过对三个采样地点的鲍鱼食性联合分析发现，相较于其他饵料，鲍鱼更倾向于取食海带. 同样南非的鲍鱼养殖业所用饵料主要是海带[13]，日本、 澳大利亚、 印度、 美国的鲍鱼养殖都同样提到了海带的重要地位. 所以在减少龙须菜投饵比例的同时，适当增大海带的投饵比例. 科学合理的投喂，是促进养殖动物快速生长，提高饲料转化率，降低饲料成本，提高经济效益的关键[14].

在南日岛和古雷半岛的鲍鱼食物中，本地龙须菜和石莼也占了一定的比例，可以看出野生藻类饵料也可以有巨大的作用，所以在鲍鱼养殖海区开展大型藻类的养殖是个值得尝试的方案，尤其是海带的养殖: 一是海带的养殖技术在我国已经十分纯熟，可以源源不断地为鲍鱼提供新鲜的饵料，减少了饵料成本; 二是这样也可以净化周围海水水质[15]，增产减排，让鲍鱼养殖科学发展. 所得出的三种鲍鱼的食性比例也可以为鲍鱼配合饲料厂家优化饲料原料配比提供一定的借鉴与指导.

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(责任编辑： 蒋培玉)

Research on spatial difference of diet of cultured abalone by stable carbon and nitrogen isotope

XU Jun1，WANG Shen1，HUANG Hongxia2，YAO Xiaoyan1，ZHAO Kangshun1，QIU Bing3，DAI Ming2

(1. Institute of Hydrobiology, Chinese Academy Science, Wuhan, Hubei 430072，China; 2. Fujian Inspection and Research Institute for Product Quality, Fuzhou, Fujian 350002，China; 3. College of Chemistry, Fuzhou University, Fuzhou, Fujian 350116，China)

We choose 3 different kinds of abalones which are collected from Huangqi Peninsula, Nanri Island and Gulei Peninsula in Fujian Province, and analyse the stable carbon and nitrogen isotope ratios of them and their food resources.Then we use Bayesian mixture model to get the abalone’s feeding habits. We find that the feeding habits of the 3 kinds of abalones are all different from each other. Their food sources are 3, 5 and 4，respectively. We put forward a proposal that we should decrease the asparagus and increase the kelp in abalone farming.

abalone; stable isotope; diet analysis; aquaculture

10.7631/issn.1000-2243.2017.03.0454

1000-2243(2017)03-0454-05

2016-11-04

戴明(1977-)，博士，高级工程师, 主要从事食品安全检测技术方面的研究, 48030910@qq.com

福建省科技厅重点项目(2013Y6002)

Q178.1

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