生态基挂设密度对草鱼生长性能和血清酶活性的影响

王金林，郁二蒙，李志斐，王广军，余德光，谢 骏

(中国水产科学研究院珠江水产研究所，农业部热带亚热带水产资源利用与养殖重点实验室，广州 510380)

生态基挂设密度对草鱼生长性能和血清酶活性的影响

王金林，郁二蒙，李志斐，王广军，余德光，谢 骏

(中国水产科学研究院珠江水产研究所，农业部热带亚热带水产资源利用与养殖重点实验室，广州 510380)

试验按生态基表面积占水泥池水体表面积比值(比表面积)，设置50%(S-50)、100%(S-100)、150%(S-150)和对照组(无生态基)四个试验组，研究生态基挂设密度对草鱼生长性能和血清酶活性的影响。结果显示，S-100和 S-150处理组草鱼的末重、增重率及特定生长率无显著差异，但均显著高于对照组和S-50组，饲料转化率均显著低于对照组，S-100处理组存活率显著高于其它处理组。S-100组水体COD含量显著低于对照组的，附着生物量(VSS)显著高于其它处理组。S-100与S-150组的过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性均无显著差异，但均显著低于对照组和S-50组。试验组谷草转氨酶活性(AST)显著低于对照组。结果表明，生态基挂设密度影响草鱼的生长及其血清酶活性，挂设密度过高抑制微生物的附着生长，但超过100%的生态基挂设密度在一定程度上可能促进草鱼机体内的活性氧自由基代谢平衡，增强机体的抗氧化能力，促进草鱼生长。在本试验条件下，当挂设生态基的表面积占池塘水体表面积比值(比表面积)100%时，不仅可显著促进草鱼生长，提高养殖产量，降低饵料系数，而且能有效减少生态基使用量，进而降低生产成本。

生态基；草鱼；密度；生长；血清酶活性

Abstract：According to the ratio of substrate surface area and water surface area(specific surface area),the experiment is divided into 50%(S-50),100%(S-100),150%(S-150) and the control group(no substrate).The results showed that the final weight,weight gain rate and specific growth rate ofCtenopharyngodonidellusin S-100 and S-150 group had no significant difference,but were significantly higher than control group and S-50 group.Feed conversion rate were significantly lower than control group,survival rate in S-100 group were significantly higher than other groups.COD in S-100 group was significantly lower than control group,Volatile suspended solids(VSS) is significantly higher than other groups.Catalase(CAT) and superoxide dismutase(SOD) activity in S-100 and S-150 group had no significant difference,but were significantly lower than the control group and S-50 group.Aspertate aminotransferase(AST) activity in treatment groups was significantly lower than control group.The results demonstrated that substrate density influence the growth ofC.idellusand serum enzyme activity,a high density inhibit the growth of microbial adhesion,but more than 100% substrate density may promote the balance of active oxygen free radical metabolism,strengthen the body’s antioxidant ability,promote the growth ofC.idellus.Under this experimental condition,more than 100% substrate density,can not only significantly promote the growth ofC.idellus,improve farming production,but also reduce the bait coefficient,effectively reduce the production cost.

Keywords：substrate;Ctenopharyngodonidellus;density;growth;serum enzyme activity

生态基作为一种微生物膜载体材料，已在水产养殖中较多使用，可以改善养殖水质、提高养殖产量[1-4]。如阿科蔓(AquaMats)生态基，具有较大的比表面积，以利于细菌及藻类的定植和生长[5]，进而通过这些附着生物的代谢作用去除水体中的污染物，净化水质[6]。其次，生态基表面由细菌、真菌、藻类、原生动物、浮游动物、有机碎屑等构成的生物膜能给养殖对象提供额外的食物来源，进而促进养殖对象的生长，提高养殖产量[7-9]。目前，已有部分国内外学者将阿科蔓生态基应用于不同经济鱼类、虾类的养殖中。

我国学者利用阿科蔓生态基养殖凡纳滨对虾(Litopenaeusvannamei)时发现，使用阿科蔓生态基能显著降低养殖水体中的氨氮含量，提高凡纳滨对虾的生长速度并有效降低其饵料系数[6,10]；Bratvold等[11]研究阿科蔓生态基对凡纳滨对虾养殖池塘产量、水质及微生态的影响时发现，生态基池塘与无生态基池塘相比，对虾的生长速度、存活率及产量均表现出明显的优势，同时发现氨氮、磷酸盐含量显著低于对照组，呼吸作用速率、硝化作用速率显著高于对照组。Arndt等在虹鳟(Oncorhynchusmykiss)养殖试验中却发现，阿科蔓生态基只有在养殖中期对虹鳟鳍条的生长有短暂的促进作用[5]。Weerasooriya等在尼罗罗非鱼(Oreochromisniloticus)幼苗养殖过程中应用阿科蔓生态基，也发现生态基并没有促进尼罗罗非鱼幼苗生长及产量的提高[12]。由此可见，阿科蔓生态基在水产养殖中的应用效果也许与养殖品种及规格等因素有关。

本团队前期尝试将阿科蔓生态基应用于草鱼养殖中，结果发现生态基的应用能显著提高草鱼产量，降低饲料系数[13]。然而，迄今为止，大部分学者主要研究生态基在水产养殖中的应用效果及可行性[14-15]，很少研究考虑到载体材料的成本而提出生态基最适挂设密度。Azim等[16]研究了生态基50%和100%(比表面积)放置密度，发现100%效果最优。但是，养殖产量是否随着生态基放置密度的进一步增加(如150%)而不断提高？这一生产性问题至今仍然不知。由此，本研究结合阿科蔓生态基在草鱼养殖中显著应用效果，进一步分析不同生态基悬挂密度(50%、100%、150%)对草鱼生长性能、饲料利用的影响，结合生态基成本和草鱼收获量，评估一个生态基最优放置密度；同时从草鱼血清代谢酶活性、水体细菌总量方面探索生态基促进草鱼生长机制，以期为生态基在草鱼养殖生产中的应用提供科学参考。

1 材料与方法

1.1 试验设计与管理

试验于2015年6月8日-8月8日在珠江水产研究所精准养殖基地进行，为期60 d。试验共使用12个正方形水泥池，规格为2.0 m×2.0 m，养殖水深为1 m。3个试验组按生态基表面积占水池水体表面积比值(比表面积)50%、100%、150%计算(S-50、S-100、S-150)，分别悬挂1、2、3块阿科蔓生态基(每块生态基的表面积为2 m2)，对照组不悬挂生态基，每组均为3个重复。试验期间所有水泥池采用曝气圆盘增氧，不换水并持续对水体溶氧、pH和温度进行检测。试验草鱼体重为(120±7)g，每个水泥池放养50尾鱼，使用粗蛋白含量为30%的某商品饲料投喂，日投喂频率为两次，分别在9:00和16:00，日投喂量为总体重的2%，逐渐增加至总体重的3%。试验使用阿科蔓生态基(AquaMats公司生产)供生物膜形成，垂直悬挂于养殖池中间，底部系坠石，使其完全展开。试验开始前，先用高锰酸钾对所有养殖池进行消毒，然后从附近池塘注水，曝气一星期之后，开始悬挂生态基，生态基悬挂一周之后放养草鱼。

1.2 草鱼生长指标测定

排干池水后，收获草鱼。记录个体重量(Denver-XP-3000;精度= 0.1g)，最终通过每个处理组单个重复的鱼产量总重计算相关生长指标。特定生长率(SGR)、饲料转化率(FCR)、增重率(WGR)和净产量计算如下：

SGR=[(ln最终重量-ln初始重量)×100%]/实验天数

FCR=饲料消耗(干重)/活体增重(湿重)

WGR=(末重-初重)/初重×100%

净产量=收获时的总生物量-放养时的总生物量

1.3 水质指标测定

1.4 草鱼血清酶活性测定

从放养草鱼的第一天开始，每20 d采集草鱼血清样本一次，每个养殖池随机采取3尾草鱼，测定其血清酶活性指标，包括天门冬氨酸转氨酶(AST)，丙氨酸转氨酶(ALT)，苹果酸脱氢酶(MDH)，乳酸脱氢酶(LDH)，超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)。测定均采用南京建成试剂盒。

1.5 水体及生态基总细菌测定

水体及生态基中的总细菌量，从挂设生态基的第十天开始，每10 d测量一次。称重3 g生态基样品，转移到无菌锥形瓶中，用100 mL灭菌去离子水摇床震荡2 h，洗脱生态基载体。然后取1 mL原液用灭菌去离子水稀释至10-3倍(水体直接取1 mL原液用灭菌去离子水稀释至10-3倍)，备用。取0.2 mL稀释液涂布于培养基(牛肉膏胰蛋白胨平板)表面，30 ℃下培养24～48 h。用菌落计数器计数菌落形成单位。最终通过菌液体积和稀释倍数得出总细菌密度。

1.6 附着生物量测定

生态基上附着生物生物量，就其干物质(DM)、灰分(AFDM)而言，每5 d测量一次。在所有悬挂生态基的养殖池中，随机选取三个，并从各个池塘的3个深度(25，50和75 cm以下水面)采集一个2 cm×2 cm的附着生物样品，用来确定总DM和灰分含量。从各个池塘收集的样品，预先称重并贴上铝箔纸，在105 ℃下干燥至恒重(型号UM/ BM100-800)，然后保存在干燥器中，直到称重(BDH100A;精度0.000 1 g)。将每个池塘各个深度采集的干样品混合，转移到马弗炉中，在450 ℃下6 h，称重。测定干物质(DM)和灰分(AFDM)的重量差异。

1.7 数据分析

利用Excel数据处理软件进行数据处理，使用SPSS 18.0软件中的单因素方差分析(ANOVA)和独立样本t检验对数据进行分析；实验数据用平均值±标准差(mean±SD)表示，P<0.05为差异显著。

2 结果

2.1 不同处理组草鱼生长的生长性能

表1 不同处理组草鱼生长指标Tab.1 Growth parameters for gross crop in different treatments

注：表中同一行数据中不同字母上标表示显著性差异(P<0.05)

2.2 不同处理组养殖水质指标

注：表中同一行数据中不同字母上标表示显著性差异(P<0.05)，括号内数据为整个养殖过程中测定的最高值和最低值

2.3 不同处理组养殖水体和生态基总细菌密度

图1(a)所示，在养殖过程的前30 d，对照组、S-50、S-100和S-150处理组水体中的总菌密度呈现逐渐上升的趋势，在第40天有所下降。从第40天开始各处理组的水体总细菌密度保持相对稳定，为7.58×104cfu/mL左右。图1(b)所示，从第20天开始，S-50、S-100和S-150处理组生态基中的总细菌密度增长速度相对较快，在第30天达到最高峰，其中最高的细菌密度出现在S-150处理组，为3.60×107cfu/g。随后总细菌密度快速下降，第40天后保持相对稳定。整个养殖期间，各处理组水体及生态基总细菌密度随时间变化趋势一致，水体总细菌密度始终小于生态基总细菌密度，水体总细菌密度最大值为1.43×105cfu/mL，生态基总细菌密度最小值为1.14×106cfu/g。由于每池生态基挂设量不同，每池生态基上的细菌总量显著不同，随生态基挂设密度增大而增加。

图1 (a)不同处理组养殖水体中总细菌密度的变化趋势(b)不同处理组生态基中总细菌密度的变化趋势Fig.1 (a) The density variation of total bacteria of the water in different treatments(b) The density variation of total bacteria of the substrate in different treatments

2.4 生态基设置密度对附着生物量的影响

表3所示，对附着生物相关指标进行单因素方差分析(ANOVA)，生态基上附着生物干物质(DM)含量，灰分(AFDM)含量和附着生物量(VSS)列于表3。方差分析的结果表明，干物质(DM)在各处理组之间没有显著差异，S-100处理组附着生物量(VSS)显著高于S-150组，灰分(AFDM)含量显著低于S-150组。单位面积干物质(DM)含量及附着生物量(VSS)最高值均出现在S-100处理组中。图2所示，灰分(AFDM)含量随生态基悬挂密度的增大逐渐增加，S-100组附着生物量在前20 d保持稳定增长，S-50和S-150组从第10天开始均保持相对稳定。

表3 不同处理组附着生物量指标Tab.3 Means of periphyton biomass scraped from substrates in different treatments mg/cm-2

注：DM代表干物质，AFDM代表灰分，VSS代表附着生物量，表中同一行数据中不同字母上标表示显著性差异(P<0.05)

图2 (a)不同处理组生态基附着生物干物质含量的变化(b)不同处理组生态基附着生物灰分含量的变化(c) 不同处理组生态基附着生物量的变化Fig.2 (a)Quantity of periphyton biomass dry matter in different treatments(b)Quantity of periphyton biomass ash in different treatments(c) Quantity of periphyton biomass in different treatments

2.5 不同处理组草鱼血清酶活性

智能建筑系统工程施工完成后，应有专业的个人或者团队对工程质量进行验收。目前的情况是，质检部门可以提供专门的检验和验收人员，但是缺少可以对智能系统工程进行验收的专业人员。当完成智能系统的构建后，需要有专业的部门进行检查和接受，并且验收工作应由质检部门、专家和设计部门共同完成，全面核查建设项目的施工质量和各项信息，包括完工图纸、现场施工和各类文件资料等，要及时制止不规范的行为或操作，并提出合理有效的解决措施，秉承认真负责的态度完成验收工作。

图3所示，整个养殖周期内，谷丙转氨酶(ALT)活性在各处理组之间不存在显著差异；谷草转氨酶(AST)活性仅第60天表现为对照组显著高于其它处理组；苹果酸脱氢酶(MDH)活性在第40天及第60天均表现为S-150处理组显著高于其它处理组；超氧化物歧化酶(SOD)活性第60天表现为S-150处理组显著低于对照组，而S-100处理组与其它处理组之间没有显著差异；过氧化氢酶(CAT)活性在第40天及第60天均表现为S-100处理组和S-150处理组显著低于其它处理组，且S-150处理组和S-100处理组而之间没有显著差异。

3 讨论

3.1 生态基挂设密度对养殖水质的影响

图3 不同处理组草鱼血清酶活性变化(a)谷丙转氨酶(b)谷草转氨酶(c)乳酸脱氢酶(d)苹果酸脱氢酶(e)超氧化物歧化酶(f)过氧化氢酶Fig.3 The activity of serum enzyme of grass carp in different treatments(a) serum alanine aminotransferase(b) serum aspartate aminotransferase(c) serum lactate dehydrogenase(d) serum malate dehydrogenase(e) serum superoxide dismutase(f) serum catalase

3.2 生态基挂设密度对草鱼生长性能的影响

本次研究中，S-100和S-150处理组草鱼的末重、增重率及特定生长率均显著高于对照组，说明比表面积值超过100%的生态基挂设量有助于草鱼的生长。Azim等[18]研究附生基质密度对淡水混养池塘产量的影响，依据比表面值计算设置50%，75%和100%三个处理组，所有基质处理组中，野鲮的末重、增重率均高于对照组，且三个基质处理之间存在显著差异，最高净产量出现在S-100处理组中，作者得出的结论是任何覆盖池塘表面积100%的基质密度都会增加池塘产量。本研究在此基础上设置150%处理组，探究超过100%基质密度的生态基挂设量能否进一步促进草鱼生长，研究发现，100%和150%生态基处理组的草鱼产量均显著高于其它组，但该两组之间差异不显著。S-100处理组存活率显著高于其它处理组，饲料转化率显著低于对照组，所以考虑到生态基材料成本、存活率及饵料系数，在本试验条件下比表面积值为100%的生态基挂设量就可达到显著提高草鱼养殖产量的要求。

3.3 生态基挂设密度对总细菌密度及附着生物量的影响

本次研究中，各处理组总细菌密度随时间变化趋势一致，不存在显著差异，水体总细菌密度始终小于生态基总细菌密度，水体总细菌密度最大值为1.43×105cells/mL，生态基总细菌密度最小值为1.14×106cells/g，说明生态基表面生物膜的形成伴随着养殖水体细菌群落向载体的迁移定居，这与夏耘等[13]利用PCR-DGGE技术研究生态基细菌群落结构得出的结果一致。生态基是附着微生物与藻类共同生活的高效载体，通过微生物的吸收和代谢作用控制和减少氨氮化合物在水体中的积累，可以达到净化水质的目的[24]。然而，本研究中试验组养殖水体氨氮含量并没有降低，推测养殖水质氨氮含量可能与生态基上的细菌种类相关，而与细菌数量关联性较小。已有研究报道，各主要理化因子总体上与硝化类细菌的相关性较强[25]。本次研究中，附着生物量(VSS)随生态基悬挂密度的增大呈先升高后降低的趋势，最高值均出现在S-100处理组中，且显著高于S-150处理组，说明生态基悬挂密度过高(150%)不仅不利于微生物的附着生长和资源的优化配置，而且提高生产成本和降低应用收益。

3.4 生态基挂设密度对草鱼血清酶活性的影响

代谢酶如谷草氨酸转氨酶(AST)，谷丙氨酸转氨酶(ALT)，苹果酸脱氢酶(MDH)和乳酸脱氢酶(LDH)是水生生物生理和健康状况的重要指标[26]。在不良环境条件下，鱼类会通过糖异生作用消耗自身蛋白质和脂肪等来满足能量需求。氨基酸是鱼类进行糖异生作用的优先替代物，同时相关酶活性也显著提高[27]。本研究中，第60 天对照组草鱼谷草氨酸转氨酶(AST)活性显著高于试验组，且苹果酸脱氢酶(MDH)活性在养殖第20天、40天、60天呈逐渐下降的趋势，可能是由于对照组草鱼在不良环境条件下,糖异生作用加强,消耗自身的谷草氨酸和苹果酸等产生葡萄糖来对抗不利环境，这与Tejpal等[28]的研究结果一致，说明添加生态基对营造适宜草鱼生长的环境条件具有一定的促进作用。另外，由于谷丙转氨酶(ALT)在各处理组之间并没有显著差异，可能是由于草鱼的糖异生反应优先消耗谷草氨酸来补充能量，谷丙氨酸次之[29]，所以引起生态基对谷丙转氨酶(ALT)活性在各处理组间没有显著差异，具体原因有待进一步研究。

超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)能够帮助控制活性氧自由基[30]，间接反映了机体的抗氧化能力[31]。在正常状态下，所有生物体内一直保持着氧自由基的动态平衡特征，即自由基不断在产生，也不断地被SOD等抗氧化酶清除[32]。如果由于某种原因，使得体内产生的氧自由基过多，或者体内保护、清除和修复能力下降，体内就会出现氧自由基的代谢失衡，从而导致自由基损伤，引起一系列对机体有害的病理、生理反应[33]。本研究的结果显示，对照组和S-50处理组过氧化氢酶(CAT)活性及超氧化物歧化酶(SOD)活性显著高于S-150处理组和S-100处理组，S-150处理组和S-100处理组之间没有显著差异，说明超过100%的生态基挂设密度在一定程度上可能促进草鱼机体内的活性氧自由基代谢平衡，增强机体的抗氧化能力，以致于草鱼机体参与氧化应激的物质和能量减少，用于生长的物质和能量增加，从而导致草鱼生长速度加快[34]。

4 结论

本研究发现，生态基挂设密度影响草鱼的生长及其血清酶活性，挂设密度过高抑制微生物的附着生长，但超过100%的生态基挂设密度在一定程度上可能促进草鱼机体内的活性氧自由基代谢平衡，增强机体的抗氧化能力，促进草鱼生长。在本试验条件下，当挂设生态基的表面积占池塘水体表面积比值(比表面积)100%时，能显著促进草鱼生长，提高养殖产量，降低饵料系数，并能有效减少生态基使用量，从而降低生产成本。

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TheeffectofperiphytonsubstratedensityongrowthofCtenopharyngodonidellusandserumenzymeactivity

WANG Jin-lin，YU Er-meng，LI Zhi-fei，WANG Guang-jun，YU De-guang，XIE Jun

(PearlRiverFisheryResearchInstitute,ChineseAcademyofFisheriesSciences;KeyLaboratoryofTropical&SubtropicalFisheryResourceApplicationandCultivation,MinistryofAgriculture,Guangzhou510380,China)

2017-04-27；

2017-06-05

广东省省级科技计划项目(2016A020210023)；国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-46-17)；广东省自然科学基金项目(2015A030313699)

王金林(1990- )，男，硕士研究生，专业方向为水产动物健康养殖。 E-mail：wangjinlin18@163.com

谢 骏。E-mail：xiejunhy01@126.com

S963.1

A

1000-6907-(2017)05-0093-09