生物絮团系统中不同低盐度条件对水质及凡纳滨对虾生理指标的影响

2022-11-25龙丽娜陆诗敏

农学学报 2022年11期

龙丽娜，陆诗敏，刘晃

（中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所，上海 200092）

0 引言

以色列学者Avnimelech[1]于1999年首次提出生物絮团技术(biofloc technology，BFT)，是近来年发展起来的较为先进的水产养殖技术之一。该技术是通过人为添加碳源调节养殖水体中的碳氮比，从而提高水体中异养细菌的数量，利用微生物同化氨氮、亚硝酸氮等无机氮，在调控养殖水质的同时形成可被滤食性养殖对象直接摄食的菌体蛋白，起到调控水质[2-4]、降低饵料系数的作用[5-7]。同时，生物絮团中还含有大量活性物质，如类胡萝卜素和多糖等，能够提高养殖对象的成活率和抗病性[8-10]。

凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)，俗称南美白对虾，是中国养殖面积最广、产量最高的养殖虾类，占中国对虾养殖产量的85%[11-12]。凡纳滨对虾在低盐度条件下养殖是一种趋势，养殖量将在全球范围内继续增长[13]。目前，对不同盐度（尤其低盐度或中等盐度）条件下生物絮团技术的研究较少，且研究主要集中在盐度调节方式对生物絮团形成的影响[14]、不同盐度对循环水养殖系统凡纳滨对虾产量的比较[15]，以及低盐度条件下凡纳滨对虾和银鲫对生物絮团摄食率的影响[16]，而利用生物絮团技术在低盐度条件下对凡纳滨对虾生长和生理健康的研究报道较少。因此，本研究以凡纳滨对虾为实验对象，研究了低盐度条件下生物絮团技术对零交换养殖系统水质调控、对虾生长性能和肌肉成分、抗氧化和消化酶活性的影响，以期为对虾生物絮团养殖水环境低盐度调控提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

实验所用凡纳滨对虾购自海南如意来水产养殖有限公司。实验前将凡纳滨对虾暂养在pH 为7.5±0.7、温度为(28±1)℃、溶氧＞5 mg/L 的水中。每天投喂南美白对虾配合饲料3次。实验于2019年8月在中国水产科学研究院池塘生态工程研究中心开展。

1.2 实验设计和管理

实验共设计3 个盐度，分别为5‰(S5)、10‰(S10)和15‰(S15)，每个处理组均设3个平行组。养殖周期为4 周。实验在零换水生物絮团养殖系统中开展，包括养殖池(70 cm×50 cm×50 cm)，沉淀池和生物膜净化池。通过添加葡萄糖培养生物絮团，调节养殖水体的C/N为12[1]。选取体色正常，健康活泼，且初始体长为(5.06±0.29)cm，初始体重为(0.65±0.13)g 的凡纳滨对虾开展实验。每天投喂凡纳滨对虾配合饲料3次。

1.3 样品的采集与测定

实验期间，每天测定养殖水体的溶解氧、温度、pH和盐度。每周测定1 次养殖水体中总氨氮、亚硝酸氮和硝酸氮的含量。采集100 mL水样并经0.45 μm滤膜抽滤后，按照吴慧芳等[14]介绍的方法进行测定。

养殖实验结束后，禁食24 h后取样，计数并称重。每个养殖池取5只凡纳滨对虾冰浴麻醉后，用1 mL针头插入心脏取血，并注入抗凝管中，上下颠倒混匀后，在4℃下以7000 r/g 的转速离心15 min，取上清液保存于-80℃冰箱，用于抗氧化水平的测定。取血后立即在冰盘上解剖对虾，获得肌肉和肠道组织，置于-80℃冰箱，分别用于测定肌肉成分和消化酶活性。其中，对虾肌肉水分的测定采用105℃干燥恒重法，粗蛋白含量采用凯氏定氮法测定，粗脂肪含量采用索氏抽提法测定，灰分含量采用高温灼烧法测定。抗氧化水平（超氧化物歧化酶、丙二醛、谷胱甘肽过氧化物酶、总一氧化氮合酶和总抗氧化能力）以及消化酶活性（淀粉酶、脂肪酶和胰蛋白酶）的测定均采用南京建成生物工程研究所研制的试剂盒测定。

生长评价指标为存活率、增重率和特定生长率，计算公式分别见(1)～(3)。

1.4 数据处理与分析

本研究采用SPSS 18.0软件进行数据分析，采用单因素方差分析(ANOVA)和Duncan 检验法进行统计分析，以P<0.05作为差异显著水平。实验数据均采用平均值±标准误(mean±SE)表示。运用Excel 2016绘制图表。

2 实验结果

2.1 低盐度对生物絮团养殖系统水质的影响

实验期间不同盐度处理组生物絮团养殖系统的水质指标如表1所示，可以看出各组间养殖水体的温度、溶解氧、总氨氮等水质指标相近，均无显著性差异(P>0.05)。各水质指标均符合对虾养殖的水质标准。

表1 不同低盐度处理组生物絮团养殖系统中的水质指标情况

不同处理组生物絮团养殖系统中总氨氮随时间的动态变化见图1。3 个处理组中总氨氮含量的变化无显著差异(P>0.05)，均呈现先上升后下降的趋势。此外，3个处理组中亚硝酸氮浓度在前2周的波动比较大（图2），其中S15 组的亚硝酸氮浓度较高，随后在第3周和第4 周趋于稳定，S5 组的亚硝酸氮浓度整体偏低。从图3可以看出，3个处理组中硝酸氮的浓度在前2 周呈现快速上升趋势，从第3 周开始，整体呈现平稳状态，没有明显增长。

图1 不同低盐度处理组生物絮团养殖系统中总氨氮的动态变化

图2 不同低盐度处理组生物絮团养殖系统中亚硝酸氮的动态变化

图3 不同低盐度处理组生物絮团养殖系统中硝酸氮的动态变化

2.2 低盐度对生物絮团养殖系统对虾生长的影响

如表2 所示，4 周的养殖实验结束后，不同低盐度处理组生物絮团养殖系统中对虾的终末体重、特定生长率、存活率和增重率等生长指标无明显区别(P>0.05)。

表2 不同低盐度处理组生物絮团养殖系统中对虾的生长情况

2.3 低盐度对生物絮团养殖系统对虾肌肉成分的影响

不同低盐度处理组生物絮团养殖系统中对虾的肌肉成分如表3所示，可以看出S5组、S10组和S15组的肌肉水分、粗蛋白和粗脂肪含量没有明显区别(P>0.05)，但S10 组的灰分含量明显高于S5 组和S15 组(P<0.05)，且S5组和S15组间无显著区别(P>0.05)。

表3 不同低盐度处理组生物絮团养殖系统中对虾的肌肉成分

2.4 低盐度对生物絮团养殖系统对虾消化酶的影响

不同低盐度处理组对生物絮团养殖系统对虾肠道淀粉酶活性的影响如图4 所示，可以看出S5 和S10 处理组对虾肠道的淀粉酶活性显著高于S15 处理组(P<0.05)，分别高出141%和132%，而S5 和S10 处理组间没有明显区别(P>0.05)。此外，各组间对虾肠道的脂肪酶活性没有明显区别(P>0.05)，但S10处理组的酶活高于S5 和S15 处理组（图5）。从图6 可以看出，S5 处理组对虾肠道的胰蛋白酶活性显著高于S10和S15处理组(P<0.05)，分别提高了163%和274%。S10 和S15处理组间没有明显区别(P>0.05)。

图4 不同低盐度处理组生物絮团养殖系统对虾肠道淀粉酶活性的影响

图5 不同低盐度处理组生物絮团养殖系统对虾肠道脂肪酶活性的影响

图6 不同低盐度处理组生物絮团养殖系统对虾肠道胰蛋白酶活性的影响

2.5 低盐度对生物絮团养殖系统对虾抗氧化水平的影响

从表4 可以看出，S5 处理组对虾的超氧化物歧化酶活性显著低于S15 处理组(P<0.05)，但S10 与其他2个盐度组间无明显区别(P>0.05)。丙二醛、谷胱甘肽过氧化物酶和总一氧化氮合酶活性在不同盐度处理组对虾间没有明显区别(P>0.05)。此外，与超氧化物歧化酶活性的结果一致，总抗氧化能力在S5 处理组最低，在S15处理组最高，两者具有显著性差异(P<0.05)。

表4 不同低盐度处理组生物絮团养殖系统对虾血清抗氧化水平

3 讨论

生物絮团在15天左右形成并逐步稳定[17]，可将养殖水体中的氨氮等无机氮转化为有机氮，从而调节养殖系统的水质，这与本次实验中总氨氮浓度在前2 周不断上升，随后逐渐下降的结果一致。张亚卓等[16]对低盐度条件下凡纳滨对虾养殖系统的研究同样发现，随着养殖时间的增加，总氨氮浓度逐渐下降。研究发现，生物絮团养殖水体中硝酸氮的浓度一般呈现增加的趋势[18-19]，这与本实验的结果类似，可能是养殖水体中的硝化细菌将部分有机氮转化为硝酸氮引起的。此外，本研究中的总氨氮、亚硝酸氮等水质指标在3个不同的盐度处理组间没有明显区别，该发现与Maicá等[20]的研究一致。

在生物絮团养殖系统中，Lzquierdo等[21]对凡纳滨对虾和Long等[22]对罗非鱼的研究发现，其粗脂肪含量显著高于对照组，可能是由于该系统中的生物絮团中含有一定量的脂肪[18]。而本实验的结果显示，在3 个不同的低盐度处理条件下，生物絮团养殖系统中凡纳滨对虾的肌肉成分除灰分外，水分、粗蛋白和粗脂肪含量没有显著差异。Maicá 等[20]研究发现在盐度梯度为0、2、4、25 g/L的生物絮团系统中，生物絮团的粗蛋白、粗脂肪没有明显区别，说明在生物絮团养殖系统中设置低盐度环境对絮团的成分影响不显著，这也可能是本实验中不同低盐度处理组未对凡纳滨对虾肌肉粗蛋白和粗脂肪造成明显影响的原因。

消化酶与养殖对象的生长发育密切相关，其活性直接影响到养殖对象的消化能力，从而进一步对饵料利用率产生影响[23]。研究表明，生物絮团中含有淀粉酶、脂肪酶和胰蛋白酶等消化酶[24-25]，可提升养殖对象的消化能力[26]。本研究发现，最低盐度S5处理组的淀粉酶和胰蛋白酶活性最高，且随着盐度升高，其活性逐渐下降，这与秦海鹏等[27]的研究类似。可能是该处理组的凡纳滨对虾为维持渗透压平衡需要消耗更多的能量，因此从养殖系统中摄食较多的生物絮团来获得更高的消化酶活，用于消化食物。

研究表明，生物絮团因富含多种活性物质（类胡萝卜素等），能够提高养殖对象的存活率、抗氧化能力和免疫酶活[10,22]，而盐度会对凡纳滨对虾的生长、存活、渗透压调节、免疫和代谢酶活性等产生直接的影响[28]。本研究发现，生物絮团养殖模式下，5‰盐度处理组(S5)的超氧化物歧化酶活性和总抗氧化能力显著低于15‰盐度处理组(S15)。由此说明，在生物絮团养殖系统中，盐度对凡纳滨对虾的抗氧化水平具有明显影响，这与张开全等[29]的研究发现类似。