水色和透明度对循环水养殖凡纳滨对虾生长及生理指标的影响

管崇武，宋红桥，杨 菁，单建军，刘 建

(1 中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所，农业农村部渔业装备与工程技术重点实验室，上海 200092；2 盐城工学院海洋与生物工程学院，江苏 盐城 224002)

凡纳滨对虾(Litopenaeusvannamei)俗称南美白对虾，是目前世界养殖产量最高的三大虾种之一，具有生长快、抗逆性强等优点[1-2]，现已成为中国最重要的对虾养殖品种之一，2018年产量达176.03万t，占全国虾类养殖总产量的43.04%[3]。对虾养殖业的迅速发展也给周围环境带来了较大的负面影响，因此高效可持续的对虾循环水养殖系统已成为当今对虾养殖模式应用研究的重点[4]。该模式下的环境因子对凡纳滨对虾生长和生理影响受到国内外学者的关注，包括温度[5-6]、光照[7-8]、流速[9]、盐度[10-11]、溶氧[12]、养殖密度[13]等方面已有一些研究报道，但对于水色和透明度的研究较少。

目前普遍认为水色是养殖池塘水体中浮游植物状况的反映。因此，现有关于水色和透明度调控方面的研究都是基于室外池塘养殖模式。曲克明等[14]研究认为对虾养殖池塘透明度应维持在40～80 cm是合适的；黄翔鹄[15]认为适宜对虾生长的水色为绿色、黄绿色或浅褐色，透明度一般在30～60 cm为宜。徐实怀等[16]认为透明度应控制在25～40 cm较为合适，并指出良好水色具有增加溶氧、节约饲料、防止对虾起应激反应等作用。在循环水系统中依现在的技术水平，可以满足对虾对溶氧、饲料等方面需求，但在减缓应激、提高养殖福利方面尚有较大提升空间。

阐述了在实验室条件下，通过添加人工食品级色素调节养殖水体的水色和透明度，从养殖福利角度研究不同水色和透明度对凡纳滨对虾的生长和生理应激方面的影响，探讨循环水对虾养殖系统中水色调控手段，以期为对虾循环水养殖系统的技术设计提供理论依据和基础工艺参数。

1 材料与方法

1.1 材料

凡纳滨对虾幼苗购自如东向阳育苗场，试验前先将所需虾苗于水泥池里暂养标粗一个月。正式试验时挑选规格一致的健康对虾，初始平均体质量为(0.56±0.09)g，平均体长为(3.39±0.61)cm，随机分于39套对虾循环水试验系统内，每套系统由养殖池、水泵、过滤棉过滤装置、陶瓷环生物过滤装置等组成，每个养殖池(直径500 mm，高1 200 mm，PE材料)内放置60尾对虾。2018年7—9月，在中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所渔业装备与工程中试基地进行试验。

1.2 试验设计

通过投加柠檬黄、果绿、亮蓝等人工色素将海水调整为黄、绿、蓝3种不同水色，并设置20 cm、40 cm、60 cm和80 cm共4个不同透明度梯度，每个梯度设3个平行，共36个试验组，对照组采用经过滤后透明度在100 cm以上的海水，对照组设置3个平行。试验期间每天定时投喂2次，每隔7 d排换水一次，换水量30%，所换海水均为调节到试验设计要求的海水。

1.3 样品采集与测定方法

透明度采用透明圆盘法，每隔7 d从池里随机捞起20尾对虾进行体长、体质量指标检测，试验结束时每个处理组全部捞出计数称重并统计存活率。试验结束后，每个试验组随机取5尾对虾取其肌肉组织，用剪刀剪碎，准确称重后加入9倍的生理盐水，冰水浴条件下机械匀浆后，以2 500 r/min的转速离心10 min，取上清液分别稀释至所需质量浓度后进行酶活测定。所有超氧化物歧化酶(SOD)活力、过氧化氢酶(CAT)活力、皮质醇(COR)、肾上腺素(E)的测定均采用南京建成生物研究所研制的检测试剂盒，按步骤操作。

1.4 计算公式与数据处理

存活率、增重率和特定生长率分别按下列公式计算：

S=100%×b/a

(1)

G=100%×(B-A)/A

(2)

R=100%×(lnB-lnA)/t

(3)

式中：S—存活率，%；a—初始尾数，ind；b—试验末尾数，ind；G—增重率，%；A—初始均重，g；B—试验末均重，g；R—特定生长率，%/d；t—试验天数，d。

试验数据以平均值±标准差(Mean ±SD)表示，组间比较采用单因素方差分析和LSD检验，数据统计分析与作图使用Excel 2016 和SPSS 13.0软件处理。

2 结果与分析

2.1 不同水色及透明度对对虾生长性能和存活率的影响

由表1可知，在不同水色条件下试验对虾的增重率、特定生长率和存活率均随着透明度的增加而上升，但是各试验组在增重率、特定生长率上与对照组无显著差异(P<0.05)。

表1 水色和透明度对凡纳滨对虾增重率、特定生长率和存活率的影响

注：上述数据为3个平行组的平均值(n=3)，同列数据上标不同小写字母表示差异显著(P<0.05)

其中，绿色水色条件下透明度为60 cm的试验组其增重率和特定生长率最高，黄色的透明度为20 cm试验组的增重率和特定生长率最低，两组间存在显著差异。对照组的存活率显著高于各试验组，各不同水色的试验组对虾存活率随着透明度的增加而上升，透明度值低的试验组与透明度值高的试验组间存活率有显著差异，其中黄色水色透明度为20 cm的试验组存活率最低，仅为(35.00±1.00)%。

2.2 不同水色及透明度对对虾皮质醇和肾上腺素含量的影响

不同水色对对虾肌肉中皮质醇(COR)含量有较大影响(图1)。黄色水色条件下COR含量在不同透明度梯度条件下均高于其他水色试验组和对照组，其中在透明度为80 cm的试验组其COR含量显著高于其他组(P<0.05)。绿色和蓝色试验组随着透明度的上升其COR含量呈下降趋势，但无显著差异。

图1 不同水色及透明度对对虾皮质醇含量的影响

由图2可知，不同水色和透明度条件下对虾肾上腺素(E)含量的变化趋势与COR含量的变化趋势基本一致，各试验组与对照组均无显著差异。其中，绿色和蓝色试验组随着透明度的上升，其E含量呈下降趋势，而黄色试验组则呈上升趋势，在透明度为80 cm时，黄色试验组的E含量显著高于绿色和蓝色试验组(P<0.05)。

2.3 不同水色及透明度对对虾免疫相关酶活性的影响

从图3可以看出，黄色水色试验组随着透明度的增加，对虾的SOD活力呈下降趋势，透明度在40 cm、60 cm和80 cm处理组间SOD活力与透明度为20 cm及对照组有显著差异(P<0.05)。而绿色和蓝色水色在不同透明度条件下各试验组间SOD活力差异不显著差异，且与对照组也无显著差异。

从图4可以看出，水色和透明度对对虾肌肉CAT活力影响较小，各试验组与对照组均无显著差异(P>0.05)。其中，绿色试验组和蓝色试验组随着透明度的增加呈下降趋势，在透明度为80 cm时与20 cm处有显著差异(P<0.05)；而透明度的变化对黄色水色试验组无显著影响。

图2 不同水色及透明度对对虾肾上腺素的影响

图3 不同水色及透明度对对虾SOD活力的影响

图4 不同水色及透明度对对虾CAT活力的影响

3 讨论

3.1 关于“水色”的概念

目前对于对虾养殖池中所谓“水色”基本上是关于室外池塘，主要是指水体中浮游生物的颜色，不同的水色反映水体的营养状况，其调控主要指浮游生物的种类与数量上的调控[17]，这与本研究的水色在概念上有所差异。本研究所指的水色，简单讲就是水体的颜色，是自然光中不同光质穿透水体受水中悬浮物、溶解色素、腐殖质等选择吸收与选择散射的共同作用而呈现不同的颜色[18]。近年来已有大量研究表明，不同的色彩背景下对人的心理、生理及行为都有显著影响[19]，但对水产养殖动物影响的研究还较少。目前关于色彩背景对对虾生长生理影响的研究不多且均集中在不同光色光照的影响，印度明对虾在蓝光环境下运动活跃[20]，日本沼虾在红光环境下摄食活跃[21]，中国明对虾在蓝光下耗氧率提高[22]，凡纳滨对虾在蓝光到绿光周期性变化和规律性变化下可获得最大的特定生长率[23]。本研究从对虾养殖福利角度出发，研究不同水色背景和透明度条件下对对虾生长和生理的影响。

3.2 水色及透明度对对虾生长性能和存活率的影响

本研究中，在绿、蓝、黄三种水色条件下对虾的增重率和特定生长率均与对照组无显著差异，但绿色透明度为60 cm的试验组其增重率和特定生长率显著高于黄色透明度为20 cm的试验组。 有研究表明调控对虾摄食行为的感觉形式主要是嗅觉和味觉，在摄食过程中主要通过嗅觉和振动感受获得食物存在的信号，然后通过嗅觉感受和视觉发现食物[24]，因此，视觉在对虾摄食过程中也起一定作用。陈四清等[25]研究发现中国对虾具有黄光和蓝光两个敏感光谱系反应系统；荣长宽等[26]研究发现对虾对黄色、蓝色饲料摄食率较高，绿色饲料摄食率最差。本研究所使用的饲料接近黄色，这可能导致对虾在黄色水色条件下发现饲料的难度加大，因而是增重率和特定生长率低于绿色水色的原因。

蜕壳期间是甲壳动物生命过程中最为脆弱的时段，蜕壳后不久的软壳阶段极易遭受敌害生物和同类的攻击[27]。有研究报道不同的遮蔽物对克氏原螯虾[28]、中华绒螯蟹[29]等的存活率有显著影响。本研究中水色和透明度对各试验组对虾的存活率有较大影响，但透明度值低的试验组对虾的存活率低于透明度值高的试验组，并未表现出对对虾提供遮蔽减少因蜕壳残食降低存活率的预期效果。其原因可能是由于凡纳滨对虾比较适应高密度养殖，攻击性较弱。本试验的养殖密度为300 ind/m2。张沛东[30]研究指出凡纳滨对虾适宜的养殖密度300～500 ind/m2，养殖密度的变化对凡纳滨对虾的攻击频率无显著变化。欧黄思[31]研究不同光色条件下凡纳滨对虾幼体存活率，结果显示黑暗无光照组存活率最高，其次是绿光，然后是蓝光，最低的是黄光，这与本研究的结果基本一致。

3.3 水色及透明度对对虾生理应激的影响

水产动物体内皮质醇和肾上腺素的质量浓度可以作为衡量水产动物应激强度的指标[32]。处于应激状态下的对虾体内肾上腺素和皮质醇持续升高，通过降低合成代谢，加速分解代谢，调动身体的各器官来应对环境的变化。应激会消耗对虾大量能量，过度的应激反应会引发免疫抑制，破坏虾体的免疫平衡[33]。在本试验中，绿色和蓝色水色在不同透明度条件下，虾体的皮质醇和肾上腺素的质量浓度有不同程度的下降，但相对于对照组在统计分析上没有显著性差异；而在黄色水色条件下则有不同程度的上升，在透明度为80 cm时显著高于其他水色组和对照组，这表明黄色水色会对对虾产生一定的应激反应，而绿色和蓝色水色环境则有助于减缓对虾的应激反应。

超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)是机体内重要的抗氧化酶，二者互相作用可以清除细胞内产生的过量氧自由基，对机体具有重要保护功能，其活性与动物体免疫性能和环境胁迫有关[34]。本试验发现，在绿色和蓝色水色不同透明度条件下各组间SOD活力与对照组均无明显差异，表明在该水色条件下不同透明度对对虾无胁迫影响，这与前述的皮质醇和肾上腺素数据表现相吻合；而黄色水色除了透明度为20 cm的试验组与对照组无显著差异，其他透明度条件下均显著低于对照组，这可能是由于在黄色水色条件胁迫下对虾体内产生大量氧自由基，导致SOD活力受到抑制。CAT可以将过氧化氢还原为水，有效防止生物细胞受到自由基的损伤，本试验中各试验组与对照组均无显著差异，但总体上来看在透明度为20 cm时CAT活力最高，表明适量的降低透明度有助于增强对虾抵抗环境胁迫的能力，提高抗氧化能力。

4 结论

通过人工投加色素对池水的水色和透明度进行调控，检测试验过程中对虾的生长存活和生理应激的变化情况。试验结果表明，在黄色水色条件下对虾的增重率和特定生长率表现不佳，而且对虾体具有一定的应激胁迫，因此，如果是通过人工配置水色，而非因微藻产生的水色，对虾养殖池中不宜为黄色；而绿色和蓝色水色与对照组在生长和生理应激方面并无显著差异，因此在循环水条件下，养殖系统的背景色彩为绿色或蓝色对于对虾养殖不构成影响。

□