凡纳滨对虾感染纤毛虫期间对环境因子的响应

石彭灵,刘兰海,杨品红,徐大建,罗德军

(1.湖南文理学院 湖南省水生动物资源与生态环境工程研究中心,湖南 常德,415000;2.湖南农业大学 动物科学技术学院,湖南 长沙,410128;3.澧县福民水产养殖专业合作社,湖南 常德,415000)

自1998年,海水虾类的养殖技术经过改进,淡化后在内陆淡水水域养殖。近20年,凡纳滨对虾被引入内陆进行淡化养殖的规模越来越大,并逐渐成为内陆水产养殖热点[1-2]。符云等[3]通过对河北、辽宁、浙江、山东、广东、广西等10个省份近两年的凡纳滨对虾的调查,指出淡水养殖凡纳滨对虾虾苗投放量约11亿尾,约占海水投苗量的1/4,产量为3 162 t,占海水养殖的36.5%。但总体来说,内陆地区淡养成功率较低。据报道,2013年在广州番禺地区,凡纳滨对虾养殖成功率仅20%,其余60%亏损[4]。对虾在水体表层出现缓游、群游等异常活动的现象称之为游塘[5]。对虾感染纤毛虫时,因鳃和体表等部位有纤毛虫寄生,呼吸作用受阻,常使游塘现象加重。纤毛虫病是凡纳滨对虾淡水养殖过程中比较常见的寄生虫病,常发生于养殖中后期[6]。当池塘中对虾的游塘数量明显增多,且随机抽取的游塘对虾和饵料台上的对虾表皮粗糙,镜检后有发现鳃部和体表有纤毛虫附着时,认为该池塘对虾感染了纤毛虫。通过前期实践调查与室内预实验发现,淡水养殖的凡纳滨对虾,除了对分子态氨氮、亚硝酸盐等物质耐受力弱,还对物理因子,如pH、溶解氧(DO)、水温(WT)的变化十分敏感,特别是发生纤毛虫病时的对虾。日常监测结果显示,实验期间相关池塘的氨氮在表层和底层的平均浓度为0.13 mg/L和0.17 mg/L,小于0.2 mg/L的危险浓度[7];亚硝酸盐在表层和底层的平均浓度为0.06 mg/L和0.09 mg/L,未达到对对虾造成危害的程度。因此,本文主要探究物理因子pH、DO、WT表底层差异与对虾游塘数量的关系,探明凡纳滨对虾在发生纤毛虫病时对物理因子的敏感程度,以期为对虾淡水养殖过程中的环境控制提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

本实验以常德市西洞庭区凡纳滨对虾养殖基地为实验地点,对每个池塘进行日常监测,在发生纤毛虫感染时开始进行特定指标跟踪检测。2019年8月9日发现有池塘发生纤毛虫感染时开始监测,该阶段对虾体长约为10 cm。在一个池塘在不同的6个地点撒网,对撒网取样本中体色明显异常或活力差的个体发进行检查。这类对虾体表粗糙,长微绒毛状异物,摄食不振,有些出现游塘现象,鳃和体表镜检出纤毛虫纲(Ciliata)中的钟形虫(Vorticella)。将全池有20—30%对虾感染了纤毛虫的池塘定义为纤毛虫发病池塘。选取池塘大小一致(长和宽分别为66 m和50 m,面积约为5亩,水深约1.4 m),对虾密度(约2.7万尾/亩)相近的4个发病池塘(A类池塘)和4个未发病池塘(B类池塘)进行观察。A类池塘编号为1、2、3、4号,B类池塘编号为5、6、7、8号。

1.2 方法

在距离池塘水面距4条边线50 cm处均匀选取6个点,加上长中线上2个点共8个点作为监测区域。从2019年8月9日20点—8月10日8点,使用梅特勒-托利多溶氧仪(SG98,上海)对A类和B类池塘表层水(水面下5 cm)和底层水(距底10 cm)进行4 h一次的pH、DO和WT监测。使用样方法对游塘的对虾数量进行计数。将8个1平方米的铁质样框固定在所选样点中,结合长焦相机拍摄的照片,对每个监测样框内游塘的对虾进行计数,8个样点游塘对虾数量均值作为该池塘单位面积内的游塘对虾数量。8月6日气温35～26℃,晴天,8月7日气温33～25℃,晴天。

1.3 数据处理

1.3.1 T检验

对每个时间段两类池塘表层水的pH、DO、WT和底层水的pH、DO、WT分别进行T检验,两类池塘对虾游塘数量等进行T检验,P＜0.05被认为具有显著性差异。

1.3.2 相关分析

计算两类池塘中对虾游塘数量的对数(lg(N+1))与水环境因子的对数(lg(ΔDO)、lg(ΔpH)和lg(ΔWT))之间的相关系数,并进行分析。

1.3.3 逐步回归分析

分别以两类池塘中(lg(N+1))为因变量,以lg(ΔDO)、lg(ΔpH)和lg(ΔWT)等因子为自变量,进行逐步回归分析,建立回归方程[8-9]。以上计算分析均使用SPSS 19.0软件完成。

2 结果与分析

2.1 物理因子在表层池水和底层池水的差异

对每个时间点两类池塘表底层的物理因子进行T检验,4 h一次的连续监测结果显示,A类和B类池塘表层水和底层水的pH、DO和WT在20点和24点均表现出显著差异(P＜0.01),此时,水体表层pH和DO显著高于底层,水体表层温度显著低于底层; 在凌晨4点仍表现出显著性差异(P＜0.05),早晨8点时表层水和底层水的DO、pH和WT已无显著性差异。DO和pH的表底层差值在晚上8点以后逐渐减小,而WT的底表层差值在晚上12点有增加,这是因为此时池水水温进一步下降,但表层水温下降幅度略大于底层(表1,图1-3)。

表1 A类池塘和B类池塘在不同水层的环境因子均值

2.2 对虾游塘数量

从不同时间段对虾在水面游塘情况(图4)可知,对虾游塘的时间主要集中在凌晨4点之前。20点A类和B类池塘表层分布的对虾数量分别为17±3尾/m2和4±1尾/m2,24点分别为11±3尾/m2和2±1尾/m2;凌晨4点,两类池塘水面上分布的对虾都明显下降,分别为3±2尾/m2和0尾/m2;早晨8点均为0尾/m2。通过T检验,发现在20点和24点,A类池塘中对虾游塘数量显著高于B类池塘(P＜0.05)。

2.3 对虾游塘数量与物理因子的相关分析

对虾游塘数量进行对数转换(Log(N+1)),转换后的对虾数符合正态分布。A类池塘和B类池塘游塘对虾数量的对数与水环境因子表底层差值的对数进行相关分析(表2)。由表2可知,A类池塘对虾游塘数量的对数(lg(NA+1))与lg(ΔpHA)(P=0.002)、lg(ΔDOA)(P=0.007)、lg(ΔWTA)(P=0.018)呈显著正相关。B类池塘对虾游塘数量的对数(lg(NB+1))与lg(ΔpHB)(P=0.006)、lg(ΔDOB)(P=0.023)呈显著正相关,与lg(ΔWTB)无相关关系。

表2 环境因子的对数与lg(N+1)的相关系数

2.4 对虾游塘数量与物理因子的逐步回归分析

根据逐步回归方程的诊断依据,对A类池塘和B类池塘水面对虾分布数量的对数与表底层水环境因子差值的对数进行逐步回归分析,结果见表3。由表3可知,A类池塘对虾游塘数量对数的回归方程有lg(ΔDOA)和lg(ΔpHA)两个因子先后入选;B类池塘对虾游塘数量对数的回归方程仅lg(ΔpHB)一个因子入选。

表3 对虾游塘数量的对数与环境因子的对数的逐步回归方程

3 讨论

凡纳滨对虾属于变温动物,对环境温度的依赖性强。凡纳滨对虾适宜的水温为27～33℃,在适宜温度下可以保持正常的摄食和生长[10]。此外,水温还可以影响水体中溶解氧的浓度,当水温上升时,水体中的溶解氧浓度降低[11]。本研究中的池塘水温在适宜对虾生存的范围内。根据日常监测结果,池塘水体底层与表层水温在白天相差仅0.17℃,而到了傍晚,当太阳的余热逐渐退去,池塘水体底层水与表层水开始出现较大温差(约为0.3℃)。A类池塘的对虾游塘数量的对数与水温差值的对数表现出一定的相关性,说明相对于正常池塘中的对虾,纤毛虫发病池塘中的对虾对该水温差异更为敏感。

养殖水体中pH被看做重要的环境因子,不仅因为pH的过高和过低时,会产生NH3和H2S等有害物质,更重要的是,pH的变化会影响对虾ATP酶活性、SOD等抗胁迫酶活性,进而影响其存活率[12]。对于养殖水体,pH值的日变化最好不要超过0.2,否则养殖对虾会出现明显不适[13]。白天表层水因光合作用旺盛,其pH值大于底层水,夜间表层水因呼吸作用相对较小,其pH值仍大于底层水[14]。凡纳滨对虾适宜的pH值为7.7～8.8,最适pH为8.2[15]。本研究中,池水的pH在对虾适宜的pH范围内。虽然由于增氧机的使用,使得池水表层和底层池水物理因子的差值绝对值不大,但在20点到次日凌晨4点之间,具有显著性差异。夏季DO变化和pH变化比较一致,两个环境因子都随着日出而逐渐上升,日落后开始逐渐降低[13]。相关分析结果显示,两类池塘的对虾游塘数量lg(N+1)均与lg(ΔpH)和lg(ΔDO)相关。说明在炎热夏季,对虾对表底层的DO和pH差异都较为敏感。

对虾的生长和消化酶活性与DO呈正相关,低DO会延长蜕皮周期,增加自残和死亡数量;高DO可以保证对虾顺利蜕皮,个体完整健康,存活率高[16]。但是当池水缺氧时,对虾的氧代谢就会发生改变,进而影响其生长活性[17]。虾塘中的溶解氧有60%被池塘本身消耗,藻类的呼吸和分解消耗30～35%,对虾呼吸仅占5%～10%[18]。虾塘底层的溶解氧至少不能小于4 mg/L,最好大于5 mg/L。本研究中的溶解氧平均浓度能满足对虾的基本需求。A类池塘中,lg(NA+1)与lg(ΔDOA)相关性最高,推测是对虾鳃上附着的纤毛虫阻碍对虾呼吸。对虾通过鳃获得的氧气无法满足自身对氧浓度的需求,使其通过行为调节的方式,纷纷上浮到DO相对较高的表层水面以获得更多维持正常代谢所需的氧气[19]。而B类池塘的相关分析结果中,lg(ΔpHB)与lg(NB+1)的相关性最大,进一步的回归分析中,仅lg(ΔpHB)入选,lg(ΔDOB)未入选,说明对于正常池塘中的对虾来说,其对DO需求的迫切程度低于感染纤毛虫的对虾。

凡纳滨对虾养殖过程中病害发生与水体质量之间存在一定的关联性。不同生理状态的对虾对环境因子的适应与调节能力有差别,同时,不同的水环境在诱发对虾发病时的贡献也具有差异。如,虾虹彩病毒发病组与健康组之间,发病组与带病组之间,水温溶氧等指标据有显著差异[20]。此外,养殖密度影响水体中硝酸盐氮积累与循环,间接影响水质,诱发虾病[21]。分塘,因场地需求进行转移等机械操作在一定程度上也会引起凡纳滨对虾的应激反应,诱发虾病的发生。

基于对虾游塘数量与物理指标的相关性,除了要注意加强对物理指标的日常监测,还要注意物理指标表底层的差异。暴发了纤毛虫病的A类池塘夜间对虾游塘数量显著高于对照组B类池塘,表明纤毛虫病加剧了对虾对环境的不适反应,A类池塘中的对虾对于这种差异更为敏感。对虾淡水养殖过程重在防控,当对虾游塘数量持续上升时,很可能导致形势无法控制。特别是在养殖中后期,对虾容易发病,水质难调控。因此,在对虾养殖过程中应加强对水环境的监测和控制,提前采取适当措施,预防疾病发生和对虾应激十分必要。