温度对两种鲤耗氧率、排氨率及窒息点的影响

李 龑，姜晓娜，葛彦龙，任婉莹，田景文，田立静，李池陶，胡雪松，程 磊，石连玉，贾智英

(1.中国水产科学研究院黑龙江水产研究所，农业农村部淡水水产生物技术与遗传育种重点实验室，哈尔滨 150070；2.大连海洋大学水产与生命学院，辽宁大连 116023)

鲤(Cyprinuscarpio)是目前世界上养殖范围最广、历史最悠久的淡水鱼类，广泛分布于欧亚大陆，在长期的养殖和驯化过程中，选育出了多个品种和品系[1]。松浦鲤(CyprinuscarpioSongpu)和松浦镜鲤(CyprinuscarpioSongpu mirror)是我国两种重要的鲤养殖选育品种。松浦鲤是在鲤种间杂交基础上选育的一个品种，具有生长速度快、越冬成活率高等优点，更适合在北方地区养殖。松浦镜鲤是由德国镜鲤(CyprinuscarpioGerman mirror)选育系培育而来，具有抗寒抗病、成活率高、生长快、产量高、肉质鲜美等优点，适合在全国养殖，是农业农村部“十二五”主推的大宗淡水鱼类新品种。

呼吸与排泄是鱼类代谢活动的重要特征，是抗逆性研究的重要指标，它既能反映鱼类的代谢规律，也能反映环境因子对鱼类生理活动的影响[2]。鱼类耗氧率的测定，不仅在养殖中具有重要的指导意义，而且在抗逆性状研究中也具有重要的应用价值。温度是影响鱼类耗氧率与排氨率的重要因子[3-5]。目前，国内外关于鲤的研究主要集中在健康养殖[6-7]、基因调控[8]、营养饲料[9]、生长发育[10]和病害防治[11]等方面，有关鲤耗氧率、排氨率与窒息点等抗逆性状的研究较少，且已有报道多数研究对象较单一，主要集中于鱼苗、幼鱼等鱼类体质量较小的时期[12-13]，关于体质量较大的时期如2龄鲤的耗氧率、排氨率和窒息点的研究较少。本实验以我国两个主要鲤养殖品种松浦鲤与松浦镜鲤为研究对象，研究不同年龄个体在不同温度下的耗氧率、排氨率以及窒息点，该研究既为两种鲤的养殖生产提供科学依据，也为其种质性能挖掘、保护等方面起到重要支撑作用。

1 材料与方法

1.1 实验材料

本实验所选用的鲤来自黑龙江水产研究所宽甸水产试验站，挑选体质健壮，无伤病的个体，松浦鲤(SP)1龄36尾、2龄24尾，松浦镜鲤(SPJ)1龄36尾、2龄24尾，共120尾。实验前在养殖箱暂养1周，不进行投喂，不断地注入少量新水。测定装置为流水式密闭呼吸室，呼吸室为直径30 cm、高100 cm的有机玻璃圆桶型容器。

1.2 实验方法

1.2.1 溶解氧和氨氮含量的测定

本实验设置15、20、25、30 ℃共4个温度组，每组呼吸室放1龄鲤6尾，每尾平均体质量为(191.08±7.45)g。用自动控温加热棒逐步升高温度，达到预定的实验温度后稳定6 h开始测定溶解氧和氨氮含量。测定溶解氧的时间点为6时、11时、17时、23时，每个时间点连续测定3次，每次分别采集进水口与出水口的水样。溶解氧的含量通过数字溶氧仪测定，氨氮的测定方法采用纳氏试剂比色法。2龄鲤每组呼吸室放3尾，每尾平均体质量为(1 120.67±55.78)g，溶解氧和氨氮含量的测定与1龄实验组一样。4个时间点测定数据的平均值即可代表鲤在该温度下一天的溶解氧与氨氮含量。

1.2.2 窒息点的测定

设置15、25 ℃两个温度组，1龄鲤每组放6尾，温度稳定6 h开始实验。当发现第一尾鱼开始死亡、半数死亡时，立刻采集水样并测定水体溶解氧浓度，以半数死亡时的溶解氧浓度为1龄鲤的窒息点。2龄鲤每组放4尾，窒息点的测定与1龄实验组一样。

1.3 耗氧率与排氨率的计算

耗氧率(DO)与排氨率(N)的计算公式如下：

DO=(DO0-DO1)×V/W

N=(N1-N0)×V/W

其中DO值为两种鲤的耗氧率[mg/(g·h)]，DO0和DO1为进水口和出水口水体溶解氧的浓度(mg/L)；N为两种鲤的排氨率[μg/(g·h)]，N0和N1为进水口和出水口水体氨氮浓度(μg/L)，V为出水口的流速(L/h)，W为两种鲤的体重(g)。

1.4 数据处理

数据以平均值±标准差(mean±SD)表示，所有数据用SPSS18.0软件进行统计分析，结合多重比较法，显著水平为P<0.05。

2 实验结果

2.1 不同温度下两种鲤耗氧率和排氨率的变化

如图1、2所示，在水温15、20、25、30 ℃下，1龄和2龄松浦鲤与松浦镜鲤耗氧率与排氨率随水温的升高而增加，且各组间差异显著，当水温为30 ℃时其耗氧率与排氨率均达到最大值。1龄鲤耗氧率与排氨率在20～25 ℃时增加的速率最快(图1)，2龄鲤的耗氧率随着水温的上升增加速率不断增大(图2)。

图1 不同温度下1龄鲤的耗氧率(左)和排氨率(右)

图2 不同温度下2龄鲤的耗氧率(左)和排氨率(右)

2.2 两种鲤耗氧率与排氨率的昼夜变化

如图3-10所示，在15、20、25、30 ℃水温条件下，1龄鲤的耗氧率和排氨率在11时出现一个峰值，说明1龄鲤在11时左右的时间段里需氧量较大，在20 ℃和30 ℃水温条件下，1龄松浦镜鲤耗氧率与排氨率显著高于1龄松浦鲤耗氧率与排氨率。而2龄鲤昼夜耗氧率差异不显著，但排氨率在11时具有峰值，尤其是在水温25 ℃下的松浦鲤(图9)更为明显，11时的排氨率到达最高点，且差异显著。

图3 15 ℃时1龄鲤耗氧率(左)与排氨率(右)的昼夜变化

图4 20 ℃时1龄鲤耗氧率(左)与排氨率(右)的昼夜变化

图5 25 ℃时1龄鲤耗氧率(左)与排氨率(右)的昼夜变化

图6 30 ℃时1龄鲤耗氧率(左)与排氨率(右)的昼夜变化

图7 15 ℃时2龄鲤耗氧率(左)与排氨率(右)的昼夜变化

图8 20 ℃时2龄鲤耗氧率(左)与排氨率(右)的昼夜变化

图9 25 ℃时2龄鲤耗氧率(左)与排氨率(右)的昼夜变化

2.3 窒息点

在15、25 ℃的水温下，2龄松浦镜鲤的窒息点最低，分别为(0.11±0.01)mg/L和(0.19±0.01)mg/L；1龄松浦鲤的窒息点最高，分别为(0.56±0.02)mg/L和(0.6±0.02)mg/L，且各组间差异显著(图11)。

图10 30 ℃时2龄鲤耗氧率(左)与排氨率(右)的昼夜变化

图11 松浦鲤与松浦镜鲤窒息点与温度的关系

3 讨论

3.1 温度对两种鲤耗氧率和排氨率的影响

鱼类耗氧率的变化受多种因素影响，温度是影响鱼类耗氧率的一个重要因子。鱼类属于变温动物，外界水温的变化往往会引起鱼类体温的变化，新陈代谢的强度也随之变化，而这些变化的程度是由耗氧率直接反映的。在一定温度范围内，水温越高，一般鱼类的耗氧率越高。朱祥宇等[14]报道草鱼的耗氧率随温度上升而显著增加，朱永存等[15]也发现鲈鲤幼鱼的耗氧率随温度的上升而显著增加。但超过一定温度后，过高的温度会抑制鱼类的生理代谢，酶的活性降低，鱼的呼吸频率降低，耗氧率和排氨率也下降。鱼体直接维持生命的组织，如心、脑、肝脏、肾等新陈代谢高于骨骼、脂肪等非直接维持生命的组织，随着水温的升高，直接维持生命的组织活力增强，鱼类的新陈代谢也会增强，耗氧率也随之升高[16]。

本研究表明，松浦鲤与松浦镜鲤的耗氧率与排氨率随温度的上升而增加，且各组间差异显著。这变化规律符合大多数温度对鱼类耗氧率影响的报道[17-18]。尤其是当温度上升至20 ℃以后，1龄鲤的耗氧率上升趋势加快，在25～30 ℃温度区间内1龄鲤耗氧率上升趋势减缓，2龄鲤则随着温度的上升，耗氧率上升趋势不断增大。本研究测得1龄鲤在25～30 ℃的耗氧率是15～20 ℃耗氧率的两倍左右，与杨志强等[19]对锦鲤(Cyprinuscarpio)耗氧率的测定结果一致。1龄松浦镜鲤耗氧率显著高于1龄松浦鲤，说明此阶段1龄松浦镜鲤代谢相比1龄松浦鲤旺盛，但目前并没有关于松浦镜鲤生长速度快于松浦鲤的实验结论，需做进一步研究。体重也是影响鱼类耗氧率与排氨率的重要因素之一。本研究发现1龄鲤的耗氧率与排氨率显著高于2龄鲤，与禾花鲤(Cyprinuscarpio)[20]、大鳞鲃(Luciobarbuscapito)[21]、卷口鱼(Ptychidiojordani)[22]等体质量与呼吸的关系研究结论一致，可能由于1龄鲤正处于快速生长期，代谢速度较快，耗氧率高；或者是直接维持鱼类生命的器官在1龄鲤中所占比重较大，而2龄鲤中非直接维持生命的组织如脂肪所占比重大，所以出现1龄鲤耗氧率与排氨率高于2龄鲤的情况[2,23]。

3.2 两种鲤耗氧率与排氨率的昼夜变化

鱼类耗氧率与排氨率的昼夜变化规律反映了鱼类活动强度的变化。一般认为鱼类活动的昼夜变化主要有3种类型：白天活动性强的鱼类，其白天的耗氧率与排氨率高于夜间[24]；夜晚活动性强的鱼类，其夜晚的耗氧率与排氨率高于白天[25]；昼夜活动差异不明显的鱼类，其耗氧率与排氨率在一天中的变化相对平稳[26]。本实验中，不同温度下两种鲤白天耗氧率与排氨率的均值与夜间耗氧率与排氨率均值差异不显著，属于昼夜活动差别不明显的鱼类，与周天倪等[27]对鲤昼夜耗氧率测定的实验结论一致。1龄鲤的耗氧率与排氨率在11时有峰值，说明1龄鲤在此时对氧气需求量大并且容易饥饿。因此，在人工养殖过程中，中午要勤开增氧机，保持水体溶氧充足，以满足鲤摄食等其他生理活动对氧的需求。而在鱼类运输过程中，应该避开这个时间段，选择耗氧率低的时间段进行运输，有利于对鱼的保护，提高存活率。

有研究报道，鱼类的代谢强度与饥饿时间有着密切的联系[28]，本实验松浦鲤与松浦镜鲤保持了同样的饥饿时间，但饥饿状态对1龄鲤与2龄鲤耗氧率与排氨率的影响程度是否一致需要后续做进一步研究。

3.3 温度对两种鲤窒息点的影响

鱼类窒息点通常被认为是鱼类达到半致死数时水中溶解氧的浓度，该浓度能够直接反映鱼类在低氧水环境中的耐受力，主要与鱼的种类、发育阶段以及呼吸器官的发达程度有关[29-30]。在不同温度的实验组中，随着时间延长，呼吸室内溶解氧逐渐降低，两种鲤在呼吸室内变得躁动不安，频繁游动，呼吸频率加快，大口吞咽，出现浮头等现象。随着溶解氧进一步减少，鱼往往会急速串游，而后慢慢失去平衡，时而停止运动，时而抽搐或侧翻，最后沉入水底，呼吸和活动均停止，窒息死亡。研究报道认为鱼类窒息点与体质量的关系可以分为两种：一种是窒息点随着鱼体质量的增加而上升[31]；一种是窒息点随着鱼体质量的增加而下降[32]。本研究中，松浦镜鲤窒息点显著低于松浦鲤，这可能与松浦镜鲤品种本身抗逆性强的特性有关；两种鲤在15 ℃时的窒息点显著低于在25 ℃时的窒息点，2龄鲤窒息点显著低于1龄鲤窒息点，与乌原鲤(Procyprismerus)[5]、异育银鲫(Carassiusauratusgibelio)[33]等体质量与窒息点的关系研究结论一致，符合第二种规律。分析原因可能是2龄鲤机体发育相对成熟，呼吸器官较发达，对低氧环境的耐受性更强，能够更容易地适应低溶氧的水环境。

4 结论

温度对松浦鲤与松浦镜鲤的耗氧率、排氨率与窒息点影响较大。松浦鲤与松浦镜鲤属于昼夜活动差别不明显的鱼类，松浦镜鲤窒息点低于松浦鲤窒息点，2龄鲤窒息点低于1龄鲤窒息点，符合窒息点随鱼体质量的增加而下降的规律。在1龄时期，松浦镜鲤比松浦鲤代谢旺盛，2龄时期两种鲤之间代谢差异不显著，说明两种鲤在每个阶段的代谢程度有所不同，每个阶段不能相互代替。