池塘工程化循环水养殖模式下养殖密度对吉富罗非鱼生长及生理指标的影响

王裕玉，徐跑，聂志娟，华忠， 李全杰，邵乃麟，徐钢春

中国水产科学研究院淡水渔业研究中心，农业部淡水渔业和种质资源利用重点实验室，江苏 无锡214081

池塘养殖是淡水养殖的主要方式。2017年我国池塘养殖面积2527.78千公顷，占淡水养殖总面积的47.12%，养殖产量2122.22万吨，占淡水养殖总产量的73.05%[1]，为优化居民膳食结构、调整产业结构、增加渔民收入、保障粮食安全并带动相关产业发展等方面做出了重要贡献。然而，池塘养殖仍以“进水渠+养殖池塘+排水渠”为主要形式[2]，这种养殖模式的发展是以高放养密度、高投喂量、高劳动力成本、高能耗且牺牲环境为代价换来的。养殖尾水造成的环境负荷已成为制约淡水池塘养殖发展的主要瓶颈，此外，还存在抗生素滥用引起细菌耐药性增加、微生物区系遭到破坏和水产品质量安全等问题[3,4]。

池塘工程化循环水养殖是近几年来我国渔业转型升级、创新发展的一种新模式，与传统池塘养殖模式相比，新模式在工艺理念、技术装备和养殖方式等方面都有了重大革新。工程化循环水养殖是指利用占池塘面积2%～5%的水面建设具有气提推水增氧、自动投饵系统和集排污装备的系列水槽作为养殖区进行类似于“工厂化”的高密度养殖，实施智能化在线监测、工业化管理，并对其余95%～98%的水面进行适当改造后作为净化区对养殖尾水进行生物净化处理，能构建良好生境，实现养殖尾水的零排放和综合养殖效益增收的目标。目前有关池塘工程化循环水养殖模式的研究主要集中在系统建设优化、养殖品种筛选等方面，而关于高密度养殖条件下养殖对象生长适应情况及配套技术的研究尚属空白。大量研究表明，养殖密度作为一种胁迫因子，会对鱼类行为、内分泌、生长发育、代谢及免疫力等生理机能产生影响，最终会影响鱼类福利、产量和养殖效益，这主要与拥挤胁迫引发鱼类的应激反应、抗氧化、抗病能力和水质的改变相关[5～8]。因此，研究不同养殖密度条件下鱼类的生理反应机制，有助于在生产实践中掌握适宜的养殖密度，提高养殖效益和环境效益。

吉富罗非鱼“中威1号”是采用被动整合雷达标记(PIT)技术、数量遗传学最佳线性无偏预测(BLUP)分析和家系选育等综合育种新技术，经过多年多代培育而成，具有生长速度快、出肉率高、病害少、易驯化、起捕率高等优点[9]，已成为我国出口创汇的重要水产养殖品种之一，具有很高的经济价值。本研究探讨了池塘工程化循环水养殖模式下不同养殖密度对吉富罗非鱼生长及生理指标的影响，旨在了解吉富罗非鱼在密度胁迫条件下的响应，为工程化循环水养殖技术的推广与示范提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验条件

养殖试验在中国水产科学研究院淡水渔业研究中心扬中基地改性PVC钢架流水槽内进行。流水槽分为气提推水增氧区、养殖区(22m×5m×2.5m，水深2.0m)和集污区。流水槽前端安装气提推水增氧装置；养殖区底部安装增氧设施；集污区设有轨道式吸污装置。采用净化区水下放养白鲢、花鲢和鳜鱼，水上种植水葫芦及吊养珍珠蚌的组合方式进行水质调控。养殖水源为长江水，水质清新、无污染，符合《渔业水质标准》。

1.2 试验设计与养殖管理

试验开始前，将中国水产科学研究院淡水渔业研究中心宜兴养殖基地繁育的吉富罗非鱼“中威1号”苗种暂养于土池中。将体质健康、规格一致的鱼苗(初始平均体质量为6.25g)随机分组。试验设置3 个处理，分别为低密度组(LSD)、中密度组(MSD)和高密度组(HSD)，各密度组的初始放养量分别为10000、20000、30000 尾/槽，初始养殖密度分别为45、90、136尾/m3，每个处理组设2个重复，暂养2d后开始投喂。试验期间，投喂罗非鱼浮性膨化饲料(饲料粗蛋白28%，嘉吉饲料(镇江)有限公司)，饲料粒径根据鱼体生长适时调整。每天投喂3次(6：00、11:00和17：00)，按体质量的2%～5%进行投喂，具体投喂量根据摄食、水温、天气变化等情况调整。投饲时确保饲料不漂出流水槽，每次投饲时长约为30min，以观察上浮抢食鱼数量明显减少时即可。养殖全程净化区不投饲。试验期间，水流速度约为3cm/s，水温24.0～31.8℃，溶解氧3.01～7.18mg/L，pH 7.68～8.27，氨氮0.19～0.86mg/L。试验周期为80d。

1.3 样品采集

分别于试验第20、50、80天取样。每次每槽随机取20尾鱼，首先用200mg/L MS-222将试验鱼麻醉，测量体质量和体长等指标。然后，尾静脉取血，将血液注入到1.5mL离心管中，4℃冰箱中静置4h，4000r/min离心15min，将血清转入离心管中，-80℃保存，待测。采血完成后，迅速解剖，取肝脏等组织，液氮中速冻，转入-80℃保存，用于后续分析。

按照文献[10]的方法计算增重率(WG)、特定生长率(SGR)、肥满度(CF)、肝体指数(HSI)和内脏指数(VSI)。

1.4 样品分析

采用全自动生化分析仪(迈瑞BS-400，深圳)测定血清总蛋白(TP)、总胆固醇(TC)、血糖(Glu)、甘油三酯(TG)、谷草转氨酶(AST)、谷丙转氨酶(ALT)、碱性磷酸酶(ALP)含量等血清生化指标；采取酶联免疫检测法(ELISA)测定血清皮质醇、超氧化物歧化酶(SOD)和溶菌酶含量。

抗氧化指标：测定前，肝脏样品在4℃冰箱中解冻，用预冷的0.86%生理盐水洗涤，擦干表面水分，准确称取肝脏重量，按照重量(g)∶体积(mL)=1∶9的比例加入9倍体积的生理盐水，高速匀浆，匀浆液经离心(4℃，3000r/min，10min)后，取上清液，-80℃保存用于测定肝脏抗氧化酶活性。使用酶标仪(Synergy H1,Bio-Tek，美国)测定总超氧化物歧化酶(T-SOD)、过氧化氢酶(CAT)、总抗氧化能力(T-AOC)活性及丙二醛(MDA)含量等指标。采用考马斯亮蓝法测定肝脏蛋白含量。采用南京建成生物工程研究所的试剂盒进行测定，具体方法参照试剂盒说明书。

1.5 统计分析

采用SAS 9.1.2统计软件对数据进行分析。先作单因素方差分析(ANOVA)，若各处理之间差异显著，再作Duncan’s多重比较，P<0.05表示差异显著。试验结果采用“平均值±标准差”表示。

2 结果与分析

2.1 池塘工程化循环水模式下养殖密度对吉富罗非鱼生长性能和内脏指数的影响

在整个试验周期内，吉富罗非鱼很快即适应了膨化饲料和流水槽环境，具有集群抢食的特点，摄食能力较强，未发生病害和明显死亡。不同养殖密度对吉富罗非鱼生长性能的影响结果见表1。结果表明，试验20d后，各密度组吉富罗非鱼平均体重、增重率(WG)和特定生长率(SGR)差异不显著(P>0.05)；50d后，高密度组平均体重、WG、SGR显著低于低密度组和中密度组(P<0.05)。80d后，低密度组平均体重、WG、SGR显著高于中、高密度组(P<0.05)，而中、高密度组之间差异不显著(P>0.05)。

20d后，各密度组吉富罗非鱼肥满度(CF)差异不显著(P>0.05)；而在50d和80d后，低密度组鱼CF显著高于其他2组P<0.05。50d后，内脏指数(VSI)随着养殖密度增加而显著降低(P<0.05)；而20d和80d后，VSI在各密度组之间差异不显著(P>0.05)。养殖密度对HSI无显著影响。

表1 池塘工程化循环水模式下不同养殖密度下吉富罗非鱼的生长性能和内脏指数

注：同行数据后肩标不同字母表示差异显著(P<0.05)。数据以平均数±标准差表示。表2同。

2.2 池塘工程化循环水模式下养殖密度对吉富罗非鱼血清生化指标的影响

养殖密度对血清ALT、AST、ALP、TC、SOD、皮质醇和溶菌酶含量无显著影响(P>0.05)。20d后，吉富罗非鱼血清TP和TG含量在各组之间差异不显著(P>0.05)；而在50d和80d后，低密度组试验鱼血清TP和TG含量显著高于中、高密度组(P<0.05)。80d后，高密度组试验鱼血清Glu含量显著高于其他密度组(P<0.05)；20d和50d后，各密度组试验鱼Glu含量差异不显著(P>0.05)(表2)。

表2 池塘工程化循环水模式下不同养殖密度下吉富罗非鱼的血清生化指标

2.3 池塘工程化循环水模式下养殖密度对吉富罗非鱼抗氧化指标的影响

表3的结果显示，养殖密度对吉富罗非鱼肝脏CAT、T-SOD、T-AOC活性和MDA含量的影响不显著(P>0.05)。

3 讨论

3.1 养殖密度对吉富罗非鱼生长性能的影响

鱼类的生长受遗传、激素等内源性因素和食物丰度和可消化性、养殖密度、环境条件等外源性因素的影响。当养殖密度适宜时，鱼类健康、生长率和饲料效率高，然而高密度养殖时，鱼类受到许多因素单独或叠加影响生长。鱼类会通过改变一系列内在的生理状态来适应高密度胁迫，但是当胁迫超过其自身调节能力时，鱼类生理功能出现紊乱，最终生长缓慢，甚至患病死亡[7,11～15]。本研究中，吉富罗非鱼很快就适应了膨化饲料和流水槽养殖环境，养殖期间未发生病害和明显死亡。试验的前20d，养殖密度对吉富罗非鱼生长无显著影响，而在养殖后期，高密度养殖组鱼生长显著降低。类似地，Papoutsoglou等[16]对虹鳟(Oncorhynchusmykiss)、Liu等[17]对大菱鲆(Scophthalmusmaximus)和程佳佳等[18]对杂交鲟[Acipenserbaerii(♀)×Acipenserschrenckii(♂)]的研究均发现，养殖初期养殖密度不会影响鱼类的生长、摄食和饲料利用，而在养殖后期高密度组鱼类生长率降低。高养殖密度抑制鱼类生长的原因可归结于以下3点：一是高密度养殖引起的水质恶化，主要是通过鱼类的代谢性排泄导致有机负荷和氨氮过高、溶解氧水平降低，从而损害生长[19,20]，提高水中溶解氧水平可减少高密度养殖对鱼类的负面影响[21]；本研究中，水质参数均在罗非鱼养殖水质推荐值范围内，鱼类没有受到水质的胁迫影响；二是与低摄食量和种群竞争关系加剧有关[22～24]；三是高密度养殖引起应激反应，鱼类需要消耗更多的能量来应对胁迫，以维持正常的生理代谢。与之相反的是，对虹鳟[19]、欧洲鲈鱼(Dicentrarchuslabrax)[25,26]和塞内加尔鳎(Soleasenegalensis)[6,27]的研究发现，养殖密度对其生长和健康无显著影响；还有研究发现，低养殖密度也会对鱼类的生长产生抑制效应[28～30]，这可能与鱼类的集群行为、活动范围大、觅食等活动耗能增多有关[22]。不同研究者得出不同的结论可能与鱼的种类、生长阶段、养殖密度水平、饲料利用率、养殖周期和养殖环境条件的差异有关。

表3 池塘工程化循环水模式下不同养殖密度下吉富罗非鱼的抗氧化指标

3.2 养殖密度对吉富罗非鱼血清生化指标的影响

血液指标与其代谢、营养及健康状况有着密切的联系。当鱼体受到外界因子的影响而发生病理性变化时会在血液指标中表现出来，因此血液指标被广泛地用于评价鱼类的健康、营养和对环境的适应状况，为防治方案提供有价值的信息[31]。本研究中，不同养殖密度组吉富罗非鱼血清皮质醇水平无显著差异，对尼罗非鱼(Oreochromisniloticus)[7]、欧洲鳇(Husohuso)[12]、虹鳟[19,24]、欧洲鲈鱼[30]和塞内加尔鳎[27]的研究中也得到了类似的结果。这些结果表明，鱼类对长期的拥挤胁迫形成了适应，皮质醇水平轻微变化或未发生变化，血清皮质醇可能不适合作为鱼类长期应激的敏感信号[23，24]。相反地，在一些研究中发现，高密度养殖组鱼类血清皮质醇水平明显升高[11,26,32，33]，这是由于拥挤应激会激活下丘脑-垂体-肾间轴(HPI)而产生皮质醇[34]，高皮质醇水平会对生长和免疫反应产生有害影响[5,35]。Millán-Cubillo等[30]和Procarione等[36]研究发现，养殖密度跟血清皮质醇水平呈负相关关系。养殖密度与血清皮质醇的关系存在差异有多方面的原因。例如，当鱼类处于急性应激状态时，禁食组的血清皮质醇含量高于摄食组[26,37]，皮质醇含量可作为鱼类急性应激时的指标。SOD和溶菌酶作为非特异性免疫因子，在鱼类的免疫应答和抗病力方面起着重要作用[38]，鱼类可以通过增加溶菌酶或补体水平、提高免疫水平以应对应激[39，40]。本研究中，血清SOD和溶菌酶含量在各密度组之间无显著差异，表明养殖密度对免疫应答无直接影响。试验前期，未发现养殖密度对血清TP、TC、Glu、TG含量有影响，而在养殖后期，高密度组Glu含量升高、TG含量降低，这与Telli等[7]对罗非鱼、Andrade等[27]对塞内加尔鳎、Naderi等[24]对虹鳟的研究结果相似，这可能是由于鱼类在慢性应激过程中，能够动员糖异生和糖原分解以满足其在拥挤胁迫时对能量需求的增加[41，42]。

3.3 养殖密度对吉富罗非鱼抗氧化酶活性的影响

集约化水产养殖中氧化应激是不可避免的一个问题，当鱼体受到有害刺激时抗氧化系统失衡，导致代谢紊乱，最终会影响鱼类的生长、抗病能力、健康和渔产品品质。在应激条件下，活性氧(ROS)在生物体内产生并迅速积累，过量的ROS会引起基因表达和细胞的氧化还原状态改变，导致抗氧化酶的损失并引发脂质过氧化[27,43]。本研究结果显示，肝脏CAT、T-SOD、T-AOC和MDA水平在不同养殖密度组之间没有差异，这表明高养殖密度不会引起吉富罗非鱼组织氧化损伤和脂质过氧化。类似地，Andrade等[27]在对塞内加尔鳎的研究中也得到了类似的结果。相反地，Liu等[17]对大菱鲆的研究发现，养殖后期高密度组鱼肝脏SOD、CAT和GSH-Px水平明显降低。抗氧化酶活性的降低可能是鱼类对持续拥挤胁迫的一种响应，同时也反映了鱼类抗氧化系统清除有害超氧自由基的能力有限，最终导致氧化损伤[6,27]。

4 结语

综上所述，池塘工程化循环水养殖模式条件下，高养殖密度可影响吉富罗非鱼生长性能，但对其抗氧化活性、某些生理和免疫参数无显著影响，该研究结果有助于监测池塘工程化循环水养殖吉富罗非鱼的生长、健康和福利状况。从生长、福利和经济效益等方面考虑，建议池塘工程化循环水养殖吉富罗非鱼(初始体重6.25g)的密度为90尾/m3。