王金林，郁二蒙，李志斐，王廣軍，余德光，謝 駿

(中國水產科學研究院珠江水產研究所，農業(yè)部熱帶亞熱帶水產資源利用與養(yǎng)殖重點實驗室，廣州 510380)

生態(tài)基掛設密度對草魚生長性能和血清酶活性的影響

王金林，郁二蒙，李志斐，王廣軍，余德光，謝 駿

(中國水產科學研究院珠江水產研究所，農業(yè)部熱帶亞熱帶水產資源利用與養(yǎng)殖重點實驗室，廣州 510380)

試驗按生態(tài)基表面積占水泥池水體表面積比值(比表面積)，設置50%(S-50)、100%(S-100)、150%(S-150)和對照組(無生態(tài)基)四個試驗組，研究生態(tài)基掛設密度對草魚生長性能和血清酶活性的影響。結果顯示，S-100和 S-150處理組草魚的末重、增重率及特定生長率無顯著差異，但均顯著高于對照組和S-50組，飼料轉化率均顯著低于對照組，S-100處理組存活率顯著高于其它處理組。S-100組水體COD含量顯著低于對照組的，附著生物量(VSS)顯著高于其它處理組。S-100與S-150組的過氧化氫酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性均無顯著差異，但均顯著低于對照組和S-50組。試驗組谷草轉氨酶活性(AST)顯著低于對照組。結果表明，生態(tài)基掛設密度影響草魚的生長及其血清酶活性，掛設密度過高抑制微生物的附著生長，但超過100%的生態(tài)基掛設密度在一定程度上可能促進草魚機體內的活性氧自由基代謝平衡，增強機體的抗氧化能力，促進草魚生長。在本試驗條件下，當掛設生態(tài)基的表面積占池塘水體表面積比值(比表面積)100%時，不僅可顯著促進草魚生長，提高養(yǎng)殖產量，降低餌料系數，而且能有效減少生態(tài)基使用量，進而降低生產成本。

生態(tài)基；草魚；密度；生長；血清酶活性

Abstract：According to the ratio of substrate surface area and water surface area(specific surface area),the experiment is divided into 50%(S-50),100%(S-100),150%(S-150) and the control group(no substrate).The results showed that the final weight,weight gain rate and specific growth rate ofCtenopharyngodonidellusin S-100 and S-150 group had no significant difference,but were significantly higher than control group and S-50 group.Feed conversion rate were significantly lower than control group,survival rate in S-100 group were significantly higher than other groups.COD in S-100 group was significantly lower than control group,Volatile suspended solids(VSS) is significantly higher than other groups.Catalase(CAT) and superoxide dismutase(SOD) activity in S-100 and S-150 group had no significant difference,but were significantly lower than the control group and S-50 group.Aspertate aminotransferase(AST) activity in treatment groups was significantly lower than control group.The results demonstrated that substrate density influence the growth ofC.idellusand serum enzyme activity,a high density inhibit the growth of microbial adhesion,but more than 100% substrate density may promote the balance of active oxygen free radical metabolism,strengthen the body’s antioxidant ability,promote the growth ofC.idellus.Under this experimental condition,more than 100% substrate density,can not only significantly promote the growth ofC.idellus,improve farming production,but also reduce the bait coefficient,effectively reduce the production cost.

Keywords：substrate;Ctenopharyngodonidellus;density;growth;serum enzyme activity

生態(tài)基作為一種微生物膜載體材料，已在水產養(yǎng)殖中較多使用，可以改善養(yǎng)殖水質、提高養(yǎng)殖產量[1-4]。如阿科蔓(AquaMats)生態(tài)基，具有較大的比表面積，以利于細菌及藻類的定植和生長[5]，進而通過這些附著生物的代謝作用去除水體中的污染物，凈化水質[6]。其次，生態(tài)基表面由細菌、真菌、藻類、原生動物、浮游動物、有機碎屑等構成的生物膜能給養(yǎng)殖對象提供額外的食物來源，進而促進養(yǎng)殖對象的生長，提高養(yǎng)殖產量[7-9]。目前，已有部分國內外學者將阿科蔓生態(tài)基應用于不同經濟魚類、蝦類的養(yǎng)殖中。

我國學者利用阿科蔓生態(tài)基養(yǎng)殖凡納濱對蝦(Litopenaeusvannamei)時發(fā)現(xiàn)，使用阿科蔓生態(tài)基能顯著降低養(yǎng)殖水體中的氨氮含量，提高凡納濱對蝦的生長速度并有效降低其餌料系數[6,10]；Bratvold等[11]研究阿科蔓生態(tài)基對凡納濱對蝦養(yǎng)殖池塘產量、水質及微生態(tài)的影響時發(fā)現(xiàn)，生態(tài)基池塘與無生態(tài)基池塘相比，對蝦的生長速度、存活率及產量均表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，同時發(fā)現(xiàn)氨氮、磷酸鹽含量顯著低于對照組，呼吸作用速率、硝化作用速率顯著高于對照組。Arndt等在虹鱒(Oncorhynchusmykiss)養(yǎng)殖試驗中卻發(fā)現(xiàn)，阿科蔓生態(tài)基只有在養(yǎng)殖中期對虹鱒鰭條的生長有短暫的促進作用[5]。Weerasooriya等在尼羅羅非魚(Oreochromisniloticus)幼苗養(yǎng)殖過程中應用阿科蔓生態(tài)基，也發(fā)現(xiàn)生態(tài)基并沒有促進尼羅羅非魚幼苗生長及產量的提高[12]。由此可見，阿科蔓生態(tài)基在水產養(yǎng)殖中的應用效果也許與養(yǎng)殖品種及規(guī)格等因素有關。

本團隊前期嘗試將阿科蔓生態(tài)基應用于草魚養(yǎng)殖中，結果發(fā)現(xiàn)生態(tài)基的應用能顯著提高草魚產量，降低飼料系數[13]。然而，迄今為止，大部分學者主要研究生態(tài)基在水產養(yǎng)殖中的應用效果及可行性[14-15]，很少研究考慮到載體材料的成本而提出生態(tài)基最適掛設密度。Azim等[16]研究了生態(tài)基50%和100%(比表面積)放置密度，發(fā)現(xiàn)100%效果最優(yōu)。但是，養(yǎng)殖產量是否隨著生態(tài)基放置密度的進一步增加(如150%)而不斷提高？這一生產性問題至今仍然不知。由此，本研究結合阿科蔓生態(tài)基在草魚養(yǎng)殖中顯著應用效果，進一步分析不同生態(tài)基懸掛密度(50%、100%、150%)對草魚生長性能、飼料利用的影響，結合生態(tài)基成本和草魚收獲量，評估一個生態(tài)基最優(yōu)放置密度；同時從草魚血清代謝酶活性、水體細菌總量方面探索生態(tài)基促進草魚生長機制，以期為生態(tài)基在草魚養(yǎng)殖生產中的應用提供科學參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設計與管理

試驗于2015年6月8日-8月8日在珠江水產研究所精準養(yǎng)殖基地進行，為期60 d。試驗共使用12個正方形水泥池，規(guī)格為2.0 m×2.0 m，養(yǎng)殖水深為1 m。3個試驗組按生態(tài)基表面積占水池水體表面積比值(比表面積)50%、100%、150%計算(S-50、S-100、S-150)，分別懸掛1、2、3塊阿科蔓生態(tài)基(每塊生態(tài)基的表面積為2 m2)，對照組不懸掛生態(tài)基，每組均為3個重復。試驗期間所有水泥池采用曝氣圓盤增氧，不換水并持續(xù)對水體溶氧、pH和溫度進行檢測。試驗草魚體重為(120±7)g，每個水泥池放養(yǎng)50尾魚，使用粗蛋白含量為30%的某商品飼料投喂，日投喂頻率為兩次，分別在9:00和16:00，日投喂量為總體重的2%，逐漸增加至總體重的3%。試驗使用阿科蔓生態(tài)基(AquaMats公司生產)供生物膜形成，垂直懸掛于養(yǎng)殖池中間，底部系墜石，使其完全展開。試驗開始前，先用高錳酸鉀對所有養(yǎng)殖池進行消毒，然后從附近池塘注水，曝氣一星期之后，開始懸掛生態(tài)基，生態(tài)基懸掛一周之后放養(yǎng)草魚。

1.2 草魚生長指標測定

排干池水后，收獲草魚。記錄個體重量(Denver-XP-3000;精度= 0.1g)，最終通過每個處理組單個重復的魚產量總重計算相關生長指標。特定生長率(SGR)、飼料轉化率(FCR)、增重率(WGR)和凈產量計算如下：

SGR=[(ln最終重量-ln初始重量)×100%]/實驗天數

FCR=飼料消耗(干重)/活體增重(濕重)

WGR=(末重-初重)/初重×100%

凈產量=收獲時的總生物量-放養(yǎng)時的總生物量

1.3 水質指標測定

1.4 草魚血清酶活性測定

從放養(yǎng)草魚的第一天開始，每20 d采集草魚血清樣本一次，每個養(yǎng)殖池隨機采取3尾草魚，測定其血清酶活性指標，包括天門冬氨酸轉氨酶(AST)，丙氨酸轉氨酶(ALT)，蘋果酸脫氫酶(MDH)，乳酸脫氫酶(LDH)，超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化氫酶(CAT)。測定均采用南京建成試劑盒。

1.5 水體及生態(tài)基總細菌測定

水體及生態(tài)基中的總細菌量，從掛設生態(tài)基的第十天開始，每10 d測量一次。稱重3 g生態(tài)基樣品，轉移到無菌錐形瓶中，用100 mL滅菌去離子水搖床震蕩2 h，洗脫生態(tài)基載體。然后取1 mL原液用滅菌去離子水稀釋至10-3倍(水體直接取1 mL原液用滅菌去離子水稀釋至10-3倍)，備用。取0.2 mL稀釋液涂布于培養(yǎng)基(牛肉膏胰蛋白胨平板)表面，30 ℃下培養(yǎng)24～48 h。用菌落計數器計數菌落形成單位。最終通過菌液體積和稀釋倍數得出總細菌密度。

1.6 附著生物量測定

生態(tài)基上附著生物生物量，就其干物質(DM)、灰分(AFDM)而言，每5 d測量一次。在所有懸掛生態(tài)基的養(yǎng)殖池中，隨機選取三個，并從各個池塘的3個深度(25，50和75 cm以下水面)采集一個2 cm×2 cm的附著生物樣品，用來確定總DM和灰分含量。從各個池塘收集的樣品，預先稱重并貼上鋁箔紙，在105 ℃下干燥至恒重(型號UM/ BM100-800)，然后保存在干燥器中，直到稱重(BDH100A;精度0.000 1 g)。將每個池塘各個深度采集的干樣品混合，轉移到馬弗爐中，在450 ℃下6 h，稱重。測定干物質(DM)和灰分(AFDM)的重量差異。

1.7 數據分析

利用Excel數據處理軟件進行數據處理，使用SPSS 18.0軟件中的單因素方差分析(ANOVA)和獨立樣本t檢驗對數據進行分析；實驗數據用平均值±標準差(mean±SD)表示，P<0.05為差異顯著。

2 結果

2.1 不同處理組草魚生長的生長性能

表1 不同處理組草魚生長指標Tab.1 Growth parameters for gross crop in different treatments

注：表中同一行數據中不同字母上標表示顯著性差異(P<0.05)

2.2 不同處理組養(yǎng)殖水質指標

注：表中同一行數據中不同字母上標表示顯著性差異(P<0.05)，括號內數據為整個養(yǎng)殖過程中測定的最高值和最低值

2.3 不同處理組養(yǎng)殖水體和生態(tài)基總細菌密度

圖1(a)所示，在養(yǎng)殖過程的前30 d，對照組、S-50、S-100和S-150處理組水體中的總菌密度呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢，在第40天有所下降。從第40天開始各處理組的水體總細菌密度保持相對穩(wěn)定，為7.58×104cfu/mL左右。圖1(b)所示，從第20天開始，S-50、S-100和S-150處理組生態(tài)基中的總細菌密度增長速度相對較快，在第30天達到最高峰，其中最高的細菌密度出現(xiàn)在S-150處理組，為3.60×107cfu/g。隨后總細菌密度快速下降，第40天后保持相對穩(wěn)定。整個養(yǎng)殖期間，各處理組水體及生態(tài)基總細菌密度隨時間變化趨勢一致，水體總細菌密度始終小于生態(tài)基總細菌密度，水體總細菌密度最大值為1.43×105cfu/mL，生態(tài)基總細菌密度最小值為1.14×106cfu/g。由于每池生態(tài)基掛設量不同，每池生態(tài)基上的細菌總量顯著不同，隨生態(tài)基掛設密度增大而增加。

圖1 (a)不同處理組養(yǎng)殖水體中總細菌密度的變化趨勢(b)不同處理組生態(tài)基中總細菌密度的變化趨勢Fig.1 (a) The density variation of total bacteria of the water in different treatments(b) The density variation of total bacteria of the substrate in different treatments

2.4 生態(tài)基設置密度對附著生物量的影響

表3所示，對附著生物相關指標進行單因素方差分析(ANOVA)，生態(tài)基上附著生物干物質(DM)含量，灰分(AFDM)含量和附著生物量(VSS)列于表3。方差分析的結果表明，干物質(DM)在各處理組之間沒有顯著差異，S-100處理組附著生物量(VSS)顯著高于S-150組，灰分(AFDM)含量顯著低于S-150組。單位面積干物質(DM)含量及附著生物量(VSS)最高值均出現(xiàn)在S-100處理組中。圖2所示，灰分(AFDM)含量隨生態(tài)基懸掛密度的增大逐漸增加，S-100組附著生物量在前20 d保持穩(wěn)定增長，S-50和S-150組從第10天開始均保持相對穩(wěn)定。

表3 不同處理組附著生物量指標Tab.3 Means of periphyton biomass scraped from substrates in different treatments mg/cm-2

注：DM代表干物質，AFDM代表灰分，VSS代表附著生物量，表中同一行數據中不同字母上標表示顯著性差異(P<0.05)

圖2 (a)不同處理組生態(tài)基附著生物干物質含量的變化(b)不同處理組生態(tài)基附著生物灰分含量的變化(c) 不同處理組生態(tài)基附著生物量的變化Fig.2 (a)Quantity of periphyton biomass dry matter in different treatments(b)Quantity of periphyton biomass ash in different treatments(c) Quantity of periphyton biomass in different treatments

2.5 不同處理組草魚血清酶活性

智能建筑系統(tǒng)工程施工完成后，應有專業(yè)的個人或者團隊對工程質量進行驗收。目前的情況是，質檢部門可以提供專門的檢驗和驗收人員，但是缺少可以對智能系統(tǒng)工程進行驗收的專業(yè)人員。當完成智能系統(tǒng)的構建后，需要有專業(yè)的部門進行檢查和接受，并且驗收工作應由質檢部門、專家和設計部門共同完成，全面核查建設項目的施工質量和各項信息，包括完工圖紙、現(xiàn)場施工和各類文件資料等，要及時制止不規(guī)范的行為或操作，并提出合理有效的解決措施，秉承認真負責的態(tài)度完成驗收工作。

圖3所示，整個養(yǎng)殖周期內，谷丙轉氨酶(ALT)活性在各處理組之間不存在顯著差異；谷草轉氨酶(AST)活性僅第60天表現(xiàn)為對照組顯著高于其它處理組；蘋果酸脫氫酶(MDH)活性在第40天及第60天均表現(xiàn)為S-150處理組顯著高于其它處理組；超氧化物歧化酶(SOD)活性第60天表現(xiàn)為S-150處理組顯著低于對照組，而S-100處理組與其它處理組之間沒有顯著差異；過氧化氫酶(CAT)活性在第40天及第60天均表現(xiàn)為S-100處理組和S-150處理組顯著低于其它處理組，且S-150處理組和S-100處理組而之間沒有顯著差異。

3 討論

3.1 生態(tài)基掛設密度對養(yǎng)殖水質的影響

圖3 不同處理組草魚血清酶活性變化(a)谷丙轉氨酶(b)谷草轉氨酶(c)乳酸脫氫酶(d)蘋果酸脫氫酶(e)超氧化物歧化酶(f)過氧化氫酶Fig.3 The activity of serum enzyme of grass carp in different treatments(a) serum alanine aminotransferase(b) serum aspartate aminotransferase(c) serum lactate dehydrogenase(d) serum malate dehydrogenase(e) serum superoxide dismutase(f) serum catalase

3.2 生態(tài)基掛設密度對草魚生長性能的影響

本次研究中，S-100和S-150處理組草魚的末重、增重率及特定生長率均顯著高于對照組，說明比表面積值超過100%的生態(tài)基掛設量有助于草魚的生長。Azim等[18]研究附生基質密度對淡水混養(yǎng)池塘產量的影響，依據比表面值計算設置50%，75%和100%三個處理組，所有基質處理組中，野鯪的末重、增重率均高于對照組，且三個基質處理之間存在顯著差異，最高凈產量出現(xiàn)在S-100處理組中，作者得出的結論是任何覆蓋池塘表面積100%的基質密度都會增加池塘產量。本研究在此基礎上設置150%處理組，探究超過100%基質密度的生態(tài)基掛設量能否進一步促進草魚生長，研究發(fā)現(xiàn)，100%和150%生態(tài)基處理組的草魚產量均顯著高于其它組，但該兩組之間差異不顯著。S-100處理組存活率顯著高于其它處理組，飼料轉化率顯著低于對照組，所以考慮到生態(tài)基材料成本、存活率及餌料系數，在本試驗條件下比表面積值為100%的生態(tài)基掛設量就可達到顯著提高草魚養(yǎng)殖產量的要求。

3.3 生態(tài)基掛設密度對總細菌密度及附著生物量的影響

本次研究中，各處理組總細菌密度隨時間變化趨勢一致，不存在顯著差異，水體總細菌密度始終小于生態(tài)基總細菌密度，水體總細菌密度最大值為1.43×105cells/mL，生態(tài)基總細菌密度最小值為1.14×106cells/g，說明生態(tài)基表面生物膜的形成伴隨著養(yǎng)殖水體細菌群落向載體的遷移定居，這與夏耘等[13]利用PCR-DGGE技術研究生態(tài)基細菌群落結構得出的結果一致。生態(tài)基是附著微生物與藻類共同生活的高效載體，通過微生物的吸收和代謝作用控制和減少氨氮化合物在水體中的積累，可以達到凈化水質的目的[24]。然而，本研究中試驗組養(yǎng)殖水體氨氮含量并沒有降低，推測養(yǎng)殖水質氨氮含量可能與生態(tài)基上的細菌種類相關，而與細菌數量關聯(lián)性較小。已有研究報道，各主要理化因子總體上與硝化類細菌的相關性較強[25]。本次研究中，附著生物量(VSS)隨生態(tài)基懸掛密度的增大呈先升高后降低的趨勢，最高值均出現(xiàn)在S-100處理組中，且顯著高于S-150處理組，說明生態(tài)基懸掛密度過高(150%)不僅不利于微生物的附著生長和資源的優(yōu)化配置，而且提高生產成本和降低應用收益。

3.4 生態(tài)基掛設密度對草魚血清酶活性的影響

代謝酶如谷草氨酸轉氨酶(AST)，谷丙氨酸轉氨酶(ALT)，蘋果酸脫氫酶(MDH)和乳酸脫氫酶(LDH)是水生生物生理和健康狀況的重要指標[26]。在不良環(huán)境條件下，魚類會通過糖異生作用消耗自身蛋白質和脂肪等來滿足能量需求。氨基酸是魚類進行糖異生作用的優(yōu)先替代物，同時相關酶活性也顯著提高[27]。本研究中，第60 天對照組草魚谷草氨酸轉氨酶(AST)活性顯著高于試驗組，且蘋果酸脫氫酶(MDH)活性在養(yǎng)殖第20天、40天、60天呈逐漸下降的趨勢，可能是由于對照組草魚在不良環(huán)境條件下,糖異生作用加強,消耗自身的谷草氨酸和蘋果酸等產生葡萄糖來對抗不利環(huán)境，這與Tejpal等[28]的研究結果一致，說明添加生態(tài)基對營造適宜草魚生長的環(huán)境條件具有一定的促進作用。另外，由于谷丙轉氨酶(ALT)在各處理組之間并沒有顯著差異，可能是由于草魚的糖異生反應優(yōu)先消耗谷草氨酸來補充能量，谷丙氨酸次之[29]，所以引起生態(tài)基對谷丙轉氨酶(ALT)活性在各處理組間沒有顯著差異，具體原因有待進一步研究。

超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化氫酶(CAT)能夠幫助控制活性氧自由基[30]，間接反映了機體的抗氧化能力[31]。在正常狀態(tài)下，所有生物體內一直保持著氧自由基的動態(tài)平衡特征，即自由基不斷在產生，也不斷地被SOD等抗氧化酶清除[32]。如果由于某種原因，使得體內產生的氧自由基過多，或者體內保護、清除和修復能力下降，體內就會出現(xiàn)氧自由基的代謝失衡，從而導致自由基損傷，引起一系列對機體有害的病理、生理反應[33]。本研究的結果顯示，對照組和S-50處理組過氧化氫酶(CAT)活性及超氧化物歧化酶(SOD)活性顯著高于S-150處理組和S-100處理組，S-150處理組和S-100處理組之間沒有顯著差異，說明超過100%的生態(tài)基掛設密度在一定程度上可能促進草魚機體內的活性氧自由基代謝平衡，增強機體的抗氧化能力，以致于草魚機體參與氧化應激的物質和能量減少，用于生長的物質和能量增加，從而導致草魚生長速度加快[34]。

4 結論

本研究發(fā)現(xiàn)，生態(tài)基掛設密度影響草魚的生長及其血清酶活性，掛設密度過高抑制微生物的附著生長，但超過100%的生態(tài)基掛設密度在一定程度上可能促進草魚機體內的活性氧自由基代謝平衡，增強機體的抗氧化能力，促進草魚生長。在本試驗條件下，當掛設生態(tài)基的表面積占池塘水體表面積比值(比表面積)100%時，能顯著促進草魚生長，提高養(yǎng)殖產量，降低餌料系數，并能有效減少生態(tài)基使用量，從而降低生產成本。

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TheeffectofperiphytonsubstratedensityongrowthofCtenopharyngodonidellusandserumenzymeactivity

WANG Jin-lin，YU Er-meng，LI Zhi-fei，WANG Guang-jun，YU De-guang，XIE Jun

(PearlRiverFisheryResearchInstitute,ChineseAcademyofFisheriesSciences;KeyLaboratoryofTropical&SubtropicalFisheryResourceApplicationandCultivation,MinistryofAgriculture,Guangzhou510380,China)

2017-04-27；

2017-06-05

廣東省省級科技計劃項目(2016A020210023)；國家現(xiàn)代農業(yè)產業(yè)技術體系建設專項(CARS-46-17)；廣東省自然科學基金項目(2015A030313699)

王金林(1990- )，男，碩士研究生，專業(yè)方向為水產動物健康養(yǎng)殖。 E-mail：wangjinlin18@163.com

謝 駿。E-mail：xiejunhy01@126.com

S963.1

A

1000-6907-(2017)05-0093-09