异枝江蓠与凡纳滨对虾室内零换水混养

2021-06-12徐日升黄博文陈海昇陈柏安谢恩义

广东海洋大学学报 2021年3期

徐聪，徐日升，黄博文，陈海昇，陈柏安，谢恩义

（广东海洋大学水产学院，广东湛江 524088）

凡纳滨对虾（Litopenaeus vannamei）生长快，个体大，抗逆性强，产量高，是世界养殖产量最高的虾种之一[1-2]。近年来，工业的发展和人口的增加，养殖水体水相不稳定[3-4]、近岸海水富营养化等问题日益突出，极易导致养殖水体恶化，虾病暴发，严重限制我国对虾养殖业的发展。

大型海藻在生长过程中可大量吸收C、N 和P等元素，对维持水环境健康有重要意义[5-6]，将藻类引入水产养殖系统已成为研究热点。岳维忠等[7]研究指出，藻类的引入可净化水体，对防止水体富营养化有一定贡献。孙伟[8]发现，龙须菜（Gracilaria lemaneiformis）对氨氮和亚硝氮吸收率高达86%～98%，对无机磷吸收率可达99%；Samocha 等[6]指出，在IMTA（integrated multi-trophic aquaculture）系统中，克江蓠（Gracilaria tikvahiae）可将部分含氮废物转化成可利用物质，既可增加藻类生物量，亦可净化水质。温珊珊等[9]指出，真江蓠（Gracilaria vermiculophylla）去除氨氮效率高达99.77%。目前，在贝藻、蟹藻、虾藻混养等方面已有较多研究。董贯仓等[10]指出，青蛤（Cyclina sinesis）和菊花心江蓠 (Gracilaria lichevoides) 混养可显著提高对虾养殖中的光能利用率和能量转化效率；赖龙玉等[11]研究发现，在真江蓠与盘鲍（Haliotis discus）的混养体系中，真江蓠对水体有较好净化作用。游翠红等[12]研究认为，细基江蓠（Gracilaria tenuistipitata）可改善半封闭式拟穴青蟹 (Scylla paramamosain)养殖池塘水质，降低水体理化因子恶化的可能性。牛化欣等[13]发现，菊花心江蓠（Gracilaria lichenoides）对中国明对虾（Fenneropenaeus chinensis）的养殖水体有一定净化作用。异枝江蓠（Gracilaria bailinae）隶属于红藻门（Rhodophyta）杉藻目（Gigartinales）江蓠科（Gracilariaceae），在我国主要分布在广东和海南省。目前，学界对异枝江蓠的研究仅有藻体培养条件和培养方法[14-15]，而异枝江蓠在对虾养殖方面的应用还未见报道。本研究在零换水条件下进行虾藻混养实验，探究异枝江蓠和凡纳滨对虾生长的最佳配比以及藻体对-N、-N 和-N 的净化效果，为虾藻混养模式的构建提供参考。

1 材料与方法

1.1 样品采集和预培养

实验用异枝江蓠（图1）采自海南省文昌市冯家湾。异枝江蓠洗净后，于加冰的恒温箱中带回实验室，用高温消毒的海水暂养，每3 d 换水1 次。实验前，将生长良好、藻体干净的江蓠，放入光照培养箱中，预培养3 d，暂养条件[15]为温度26 ℃，照度4 000～ 6 000 lx，盐度28，pH 8.0。凡纳滨对虾购自广东省湛江市东海岛广东海洋大学龙海天养殖基地，虾龄60 d，实验前用消毒自然海水暂养15 d，期间保持水体洁净，每3 d 换水1 次。

1.2 实验设计

2020 年9 月16 日至2020 年10 月6 日，选取色泽鲜艳、表面清洁的藻体，以及规格均匀、生长状态良好的凡纳滨对虾，于室内35 cm×25 cm×20 cm 透明塑料养殖箱中进行混养实验。实验共6 组，每组对虾养殖密度为34 尾/m2，质量密度为（114±5）g/m2，异枝江蓠密度梯度为0（对照）、114、228、456、912 g/m2，自然状态下的暂养藻体为H组。用空调（KFR-72LW，格力电器）保持室内温度恒定，水温（28±1）℃，用日光灯（T5，雷士照明）提供光照，照度（5 000±200）lx，光/暗周期为12hL/12hD。实验过程中不间断充气。在养殖箱上方悬挂24 cm×18 cm 的孔径6.5 μm 塑料网，沉水约3 cm，将江蓠均匀置于网上，对虾置于网下(图1)，使用消毒海水（pH 8.0；盐度30）培养，水体总量为18 L，实验期间除加入因蒸发作用损失的少量水分，所有养殖桶均不换水；对虾每天的投饵率为 (3～ 5) %/d，按初始体质量计算投喂量，饲料购自海大集团。实验开始和结束时测定藻、虾的特定生长率及藻体的叶绿素荧光参数；每5 d 取一次水样，测定水体-N、-N 和-N 浓度。

图1 部分实验组布局Fig.1 Layout of some experimental groups

1.3 指标测定方法

1.3.1特定生长率实验前和虾藻混养20 d 后，各称一次异枝江蓠和凡纳滨对虾鲜品质量，计算特定生长率 (specific growth rate，SGR)。

式中，m0为初始藻（虾）体质量(g)；mt为培养td时藻（虾）体质量 (g)；t为培养时间 (d)。

1.3.2叶绿素荧光参数在实验开始前和开始后分别取出藻体进行暗处理10 min，用叶绿素荧光仪（PAM-2500，WALZ，德国）测定叶绿素荧光参数

1.3.3-N、-N 和-N 的测定参照海洋监测规范（GB17378.4-2007）测定。

1.4 数据处理

数据用SPSS 23 分析，以平均值±标准误表示，并作单因素方差分析和Duncan 多重比较，P＜ 0.05时差异有统计学意义，用Graph Pad Prim7 作图。

2 结果

2.1 不同异枝江蓠混养密度对藻体和对虾生长的影响

由图2 可知，随江蓠混养密度的增大，藻体特定生长率呈先升后降趋势，在456、912 g/m2组达到最大值和最小值（P＜0.05），分别为(1.63±0.04) %/d、(-0.97±0.07) %/d。

图2 不同江蓠混养密度下异枝江蓠的特定生长率Fig.2 Specific growth rate of Gracilaria bailinae at different densities of mixed Gracilaria

由图3 可知，随江蓠混养密度的增大，藻体特定生长率呈先升后降趋势，在456、0 g/m2组达到最大值和最小值（P＜0.05），分别为(1.82±0.21) %/d、(0.51±0.11) %/d。

图3 不同江蓠混养密度下凡纳滨对虾特定生长率的变化Fig.3 Specific growth rate of Litopenaeus vannamei at different densities of mixed Gracilaria

由图4 可知，初始状态藻体（H 组）Fv/Fm显著高于其他处理组[（0.63 ± 0.00）μmol·m-2·s-1]（P＜0.05）；在各处理组中，随藻体密度的增大，藻体Fv/Fm呈先升后降趋势，456 g/m2组最大，为（0.61± 0.00）μmol·m-2·s-1，912 g/m2组最小，为（0.54± 0.00）μmol·m-2·s-1（P＜0.05）。

图4 不同江蓠混养密度下异枝江蓠Fv/FmFig.4 Fv/Fm of Gracilaria bailinae at different densities of mixed Gracilaria

2.2 混养不同密度的异枝江蓠对藻体Fv/Fm 和Y(II)的影响

由图5 可知，各处理组中，随着藻体密度的增大，藻体Y(II)呈先升高后降低趋势，456 g/m2组最大[（0.64 ± 0.00）μmol·m-2·s-1]，与初始状态（H 组）无显著差异（P＞0.05）；912 g/m2最小，为（0.54± 0.01）μmol·m-2·s-1。相比于H 组 [（0.64 ± 0.01）μmol·m-2·s-1]，除456 g/m2组外，其他各组Y(II)均显著降低（P＜0.05）。

图5 不同江蓠混养密度下异枝江蓠Y(II)指标Fig.5 Y(II) of Gracilaria bailinae at different densities of mixed Gracilaria

2.3 不同异枝江蓠混养密度对水体中氮的影响

图6 不同江蓠混养密度下-N 浓度Fig.6 -N concentration at different densities of mixed Gracilaria

图7 不同江蓠混养密度下-N 浓度Fig.7 -N concentration at different densities of mixed Gracilaria

图8 不同江蓠混养密度下-N 浓度Fig.8 -N concentration at different densities of mixed Gracilaria

3 讨论

3.1 混养不同密度的异枝江蓠对藻体和凡纳滨虾生长的影响

虾藻混养属于简单型的二元混养体系，在这个体系中，凡纳滨对虾的摄食与代谢会产生氨、尿素、尿酸、氨基酸等废物[17-18]，增加水体中的营养盐含量；藻体则通过光合作用吸收利用海水中无机碳及N、P 营养盐[19-20]。本研究中，混养不同密度的异枝江蓠，对藻体生长有显著影响。456 g/m2组藻体SGR 显著高于其他组，这是因为456 g/m2组的虾藻密度适宜，水体中的营养盐去除速率和产生速率达到相对稳定状态。912 g/m2组藻体SGR 显著低于其他组（P＜0.05），出现负增长，甚至在10～ 20 d时藻体观察到白化腐烂现象，原因是藻体密度过高会影响藻体对光的吸收，限制藻的光合速率，使藻体无法正常生长。李杰等[18]研究表明，适宜配比的龙须菜和牡蛎（Ostrea gigasThunberg）混养，更有利于混养体系的稳定及混养对象的生长，与本研究结果一致。

本研究中，异枝江蓠与对虾居不同的生态位，在生态功能上可互相补充，适宜的混养密度可促进对虾生长。不少研究亦有类似结果。孙伟等[8]的龙须菜与文蛤（Meretrix meretrix）混养系统中，文蛤软体部干质量增长量较单养系统高；王吉桥等[21]研究表明，混养孔石莼（Ulva pertusavar）可有效提高中国明对虾对饲料的利用率，促进对虾的生长。本研究中，随混养密度增加，对虾SGR 呈先增后降趋势，456 g/m2组显著高于其余处理组，表明混养密度过大，导致水体-N、-N 和NO3--N 等营养盐浓度过高，影响对虾的生长，甚至对虾产生毒害作用[22]。此外，混养密度过大则导致藻体互相遮蔽而无法正常进行光合作用，密度适宜可促进藻体对氮的利用，提高藻体光合速率，实现水体中氮收支相对稳定，间接促进对虾生长。

3.2 混养不同密度的异枝江蓠对藻体叶绿素荧光参数的影响

叶绿素荧光参数是探讨光合作用的指标，可反映环境因子对海藻产生胁迫程度[23-24]，其中Fv/Fm表示光系统II（PSII）最大光化学量子产量[23]。密度过大会影响藻体的光合作用[25]。张捷俊等[26]发现，蛎菜（Ulva conglobata）和铜藻（Sargassum horneri）的群体光合作用均随藻体密度升高而显著下降；李枫等[27]指出，藻的养殖密度过高，会抑制龙须菜的生长速率和群体光合作用能力。本研究表明，456 g/m2组异枝江蓠的Fv/Fm和Y(II)与正常状态下的藻体（H 组）更为接近，表明在此密度下，水体中的营养盐浓度及其他因素对藻体本身的抑制效果最小，藻体不会因为缺乏光照而降低光合速率，因此，藻体生长较佳。

3.3 混养不同密度的异枝江蓠对水体无机氮的影响

混养20 d 后，456 g/m2组-N、-N 和-N 最低，表明456 g/m2组的虾藻比例最适宜。如混养密度过高，则降低水体氮的去除效果。笔者观察到5～ 10 d 时，912 g/m2组藻体已开始白化和腐烂，白化的藻体碎屑可通过筛网沉入水中并腐烂，产生铵态氮和硝态氮等物质，加重水体中的氮负荷，影响藻体对水体的净化作用[34]。此外，藻密度过高，大大增加水体中的悬浮物（包括对虾粪便和残饵）附着于藻体表面的概率，影响藻体的正常光合作用，进一步加剧藻体腐烂及氮的产生。实际生产中，可通过定期用水清洗养殖滤网等物理方法解决藻体腐烂问题。

本研究显示，混养0～ 5 d 时，456 g/m2组-N 和-N 处于下降状态，-N 变化不明显，因此在生产中可将零换水时间设置为5 d，以确保水体相对稳定，实现对虾健康养殖。

综上，与一元养殖系统相比，二元或多元的养殖系统在资源综合利用及可持续发展方面有更大优势。一方面可通过增加食物网的复杂性，提高养殖池塘的稳定性和抗干扰能力，另一方面也可利用代谢产物，创造经济效益。本研究中，异枝江蓠与对虾混养可有效控制水体中-N、-N 和-N 浓度。但养殖过程中，养殖技术至关重要，本研究的混养模拟实验装置较为简单，在实际生产中，考虑到异枝江蓠需要较强光照的特性，可参照室内的模式设计，将异枝江蓠引入到养殖系统中（图9），为对虾养殖户创造更大的经济价值。