Effects of nitrogen, phosphorus and carbon on growth of seven marine microalgae
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摘要: 文章采用批次培养方式研究双胞旋沟藻 (Cochlodinium geminatum)、米氏凯伦藻 (Karenia mikimotoi)、中肋骨条藻 (Skeletonema costatum)、牟氏角毛藻 (Chaetoceros muelleri)、球形棕囊藻 (Phaeocystis globosa)、亚心形扁藻 (Platymonas subcordiformis)和眼点拟微绿球藻 (Nannochloropsis oculata) 在不同碳 (C)、氮 (N)、磷 (P)条件下的生长特性,以期为养殖尾水的原位处理筛选优良藻种 (株)。结果表明,这7种微藻的比生长速率与C、N、P浓度总体呈正相关。相较对照组,C对旋沟藻、骨条藻和拟微绿球藻比生长速率的促进作用分别为35%、19%和19%,P对比生长速率的最大促进作用介于25.01%~446.60%,硝酸盐为16.54%~77.52%,铵盐为15.79%~88.82%,尿素为25.16%~71.43%。7种微藻的最大比生长速率与细胞体积总体呈负相关,棕囊藻的比生长速率最高,拟微绿球藻和扁藻最大比生长速率与其他藻华种相比无显著差别。微藻的氮磷吸收速率随细胞体积增加呈升高趋势,单位氮磷利用效率随细胞体积增加呈降低趋势。培养液中P吸收速率显著高于N,氮磷比均呈升高趋势。眼点拟微绿球藻和亚心形扁藻可用于养殖尾水氮磷的快速去除。Abstract: In order to screen fine algae species (strains) for in situ treatment of aquaculture tail water, we investigated the effects of nitrogen (nitrate, ammonium and urea), phosphorus (phosphate) and carbon (carbonate) on the growth of seven marine microalgae (Cochlodinium geminatum, Karenia mikimotoi, Skeletonema costatum, Chaetoceros muelleri, Phaeocystis globosa, Platymonas subcordiformis, Nannochloropsis oculata) in batch cultures. The results reaveal that the growth rates of microalgae were positively correlated with nutrients concentration. Compared with the control, the enhancements on the specific growth rate were 35%, 19% and 19% in C. geminatum, S. costatum and N. oculata under carbonate treatments. The enchancements on the specific growth rate under phosphate, nitrate, ammonium and urea were 25.01%−446.60%, 16.54%−77.52%, 15.79%−88.82% and 25.16%−71.43%, respectively. In general, the maximal specific growth rates (highest in P. globosa) of seven marine algae under carbon, nitrogen and phosphorus were negatively correlated with cell size, while those of P. subcordiformis and N. oculata were not significantly different with red tide microalgae except P. globosa. The nitrate and phosphate uptake rates were positively correlated with cell size, but the utilization efficiency of nitrogen/phosphorus per cell was negatively correlated with cell size. The N/P ratios in all culture medium increased. The phosphorus uptake rates were higher than nitrogen uptake rates. P. subcordiformis and N. oculata can be used in algal absorption of nitrogen and phosphorus in aquaculture tail water.
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Keywords:
- Red tide algae /
- Bait algae /
- Nutrient /
- Nitrogen/phosphorus uptake /
- Specific growth rate
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四指马鲅 (Elentheronema tetradactylum) 隶属于辐鳍鱼纲、鲻形目、马鲅亚目、马鲅科、四指马鲅属,俗称午鱼、马友,是一种暖温、广盐性鱼类,主要分布于太平洋、印度洋西部以及澳大利亚西海岸,在中国东海、南海均有分布[1-2]。该鱼喜栖于近海、江河入海口,捕食虾类、头足类、端足类以及小型鱼类等,其生长速度快、肉质鲜美、无肋间刺,具有较大的消费市场。四指马鲅野生群体的体延长,侧扁,形态优美,观赏性和经济价值均较高。国内已经实现四指马鲅的全人工规模化繁育技术,推动了其养殖业和科学研究进展。近年来国内外开展了四指马鲅的繁殖、发育和基础生物学[3-7],生长性状与生理变化[8],种群遗传结构[9-10]和养殖技术[11]等方面研究。
采用相关性分析和通径分析等方法可以确定不同养殖环境或不同养殖群体鱼的形态性状对体质量的影响。不同的养殖环境会影响水产养殖动物的形态性状、营养风味、规格均一性等[12-13],也会影响雌雄发育及优良性状的筛选[14-15]。以往研究采用通径分析方法研究了不同养殖环境中的卵形鲳鲹 (Trachinotus ovatus)、褐点石斑鱼 (Epinephelus fuscoguttatus)、花鲈 (Lateolabrax maculatus)、黑鲷 (Sparus macrocephalus)、大泷六线鱼 (Hexagrammos otakii)、尖吻鲈 (Lates calcarifer) 等鱼体形态性状与体质量的相关性[16-21],也有研究比较分析了子代石斑鱼形态性状与亲本之间的相关性[22]。因此,形态性状与体质量的相关性研究可以指导鱼类选育技术和养殖模式优化。四指马鲅属于养殖新品种,对外界声音、光线等环境因子变化应激强烈,并且四指马鲅一直处于快速游泳状态,在不同的养殖环境中会表现出不同的生存和运动状态,单一环境因子对四指马鲅体质量影响的研究尚未见报道。池塘和工厂化养殖模式的单一环境因子存在区别,需要针对两种养殖模式中的综合影响进行研究分析。目前,有关四指马鲅池塘养殖群体和工厂化养殖群体的生长性能、形态性状比较的研究报道较少见。
本研究比较了室内循环水养殖群体和池塘养殖群体四指马鲅的存活、生长情况,并结合不同养殖群体的体质量和形态性状数据,分析了主要形态性状指标对四指马鲅体质量的影响,以及各形态性状指标之间的相关性,并采用逐步回归分析方法建立室内循化水和池塘养殖四指马鲅群体的形态性状指标对体质量的多元回归方程,以期为不同养殖模式或不同养殖环境下四指马鲅生长状况评估提供参考,并为其规模化养殖和选育技术优化提供理论依据。
1. 材料与方法
1.1 实验动物和养殖
实验在南海水产研究所珠海试验基地进行,采用人工繁殖同一批次产卵的四指马鲅鱼苗,平均全长为 (1.23±0.08) cm,平均体质量为 (0.001 4±0.000 2) g。室内循环水养殖实验共用6个养殖桶 (5 m3·个−1),放养密度为180尾·m−3,水体盐度为10~13,pH为7.5~8.1,ρ (溶解氧)≥6.5 mg·L−1。池塘养殖密度为10尾·m−3,池塘面积为1 000 m2,水深1 m,池塘养殖水体盐度为3~11,ρ (溶解氧)≥5.0 mg·L−1。2018年6月放苗至2019年1月养殖实验结束,养殖周期共197 d。养殖实验第一周内投喂鳗鱼粉和丰年虫卵,其他养殖过程投喂高级海水鱼饲料,每天投喂2次,投喂量为鱼体质量的5%~10%。实验结束时,在两种养殖环境中分别选取150尾进行形态性状指标测定,分别在每个养殖桶捕获25尾鱼作为室内循环水养殖样本。
1.2 测量性状与方法
鱼体形态性状指标包括四指马鲅的体质量 (y)、全长 (x1)、叉长 (x2)、体长 (x3)、躯干长 (x4)、尾柄长 (x5)、头长 (x6)、吻长 (x7)、眼径 (x8)、体高 (x9)、尾柄高 (x10)、体宽 (x11) 和眼间距 (x12)。采用电子天平称量鱼体质量,精确到0.01 g;使用游标卡尺测量长度相关指标,精确到0.01 mm。
四指马鲅的成活率、饵料系数和特定生长率的计算公式为:
成活率 (SR)=实验结束时存活数量/实验初始时数量×100%
饲料系数 (FCR)=饲料投喂量/鱼体增质量
特定生长率 (SGR)=(ln终末均质量−ln初始均质量)/天数×100%
1.3 数据统计
运用软件IBM SPSS Statistics 19.0和Excel 2010对四指马鲅的形态性状指标和体质量等数据进行统计分析。采用Excel进行形态性状指标的描述性统计分析,并应用IBM SPSS 19.0对两个养殖群体分别进行独立样本的t检验和Duncan多重比较,通过相关分析确定形态性状指标之间的相关关系,并运用通径分析方法确定各形态性状对四指马鲅体质量的影响。数据分析和统计过程中,每个养殖群体的样本量均为150。
通过逐步回归分析,建立形态性状指标对四指马鲅体质量 (y) 的多元回归方程:y=b0+b1x1+b2x2+b3x3+...+bixi,式中y作为因变量,b0为常数项,bi为因变量xi对自变量的偏回归系数。通过对bi的分子和分母分别除以xi和y的标准差,即xi对y的直接通径系数:Pxi,y=bi×σxi/σy。自变量xi通过xj对因变量y的间接通径系数公式为:Pxi,xj=rij·Pj,y (i≠j),Pj, y为自变量xj对因变量y的直接通径系数,rij为性状xi和xj之间的相关系数。直接决定系数 (dij) 计算公式为:dij=2rijPi,yPj,y,Pi,y为自变量xi对因变量y的直接通径系数,Pj,y为自变量xj对因变量y的直接通径系数,rij为性状xi和xj之间的相关系数。间接决定系数 (di) 计算公式为:di=P2 i,y,Pi,y为自变量xi对因变量y的直接通径系数。数据统计结果以P<0.05为差异显著,P<0.01为差异极显著。
2. 结果
2.1 不同养殖群体的生长性状比较
养殖实验结束时,室内循环水和池塘养殖四指马鲅的成活率分别为51%和55%,特定生长率分别为2.46%和2.16%,饵料系数分别为1.23和1.85,单位面积产量分别为2.34 kg·m−3和0.10 kg·m−3 (表1)。
表 1 两种养殖环境下四指马鲅的生长特性Table 1. Growth performance of E. tetradactylum in two aquaculture systems养殖方式Breeding method 成活率SR/% 饵料系数FCR 特定生长率SGR/% 终末均质量Final average mass/g 单位产量Yield/(kg·m−3) 室内循环水养殖 Indoor circulating aquaculture 51 1.23 2.46 127.64 2.34 池塘养殖 Pond culture 55 1.85 2.16 70.14 0.24 养殖实验结束时,室内循环水养殖的鱼体质量介于71.90~233.21 g,平均质量为127.64 g,体长为 144.73~229.00 mm,平均体长为184.45 mm。室外池塘养殖的鱼体质量介于22.06~287.00 g,平均体质量为70.14 g;体长介于111.20~247.50 mm,平均体长为152.54 mm (表1)。室内循环水养殖与池塘养殖的四指马鲅在体质量以及全长和叉长等12个形态性状指标均呈极显著差异 (P<0.01);室内循环水养殖情况下每月平均增长量为21.27 g,每月体长增长量为30.74 mm。室外池塘养殖四指马鲅体质量平均每月增长11.69 g,体长平均每月增长25.42 mm (表2)。室内循环水养殖和池塘养殖四指马鲅体质量的变异系数分别为26.03%和81.56%,表明室内循环水养殖的四指马鲅体质量的均匀度高于池塘养殖。循环水养殖群体其他性状的平均值均大于池塘养殖群体,可能与鱼体质量有较大关系。池塘养殖的鱼体形态指标变异系数均大于室内循环水养殖,说明池塘养殖环境具有更高的选择潜力。
表 2 两种养殖环境下四指马鲅的主要性状特征Table 2. Charateristics of morphological traits of E. tetradactyuulum cultured in two aquaculture systems养殖方式Breeding method 性状 Trait 体质量y/g 全长x1/mm 叉长x2/mm 体长x3/mm 躯干长x4/mm 尾柄长x5/mm 室内循环水养殖Indoor circulating aquaculture 平均值±标准差 127.64±33.22** 228.78±20.16** 199.96±17.60** 184.45±16.49** 43.09±4.80** 48.41±4.92** 变异系数/% 26.03 8.81 8.80 8.94 11.14 10.17 月平均增长量/g·月−1或mm·月−1 21.27 38.13 33.32 30.74 7.18 8.07 池塘养殖Pond culture 平均值±标准差 70.14±57.20** 194.63±42.96** 167.44±36.78** 152.54±34.12** 34.33±9.28** 38.60±8.27** 变异系数/% 81.56 22.07 21.90 22.37 27.03 21.42 月平均增长量/g·月−1或mm·月−1 11.69 32.44 27.91 25.42 5.72 6.43 养殖方式Breeding method 性状 Trait 头长x6/mm 吻长x7/mm 眼径x8/mm 体高x9/mm 尾柄高x10/mm 体宽x11/mm 眼间距x12/mm 室内循环水养殖Indoor circulating aquaculture 平均值±标准差 48.99±4.06** 7.44±1.10** 10.33±1.16** 49.45±5.26** 22.86±2.37** 24.98±2.99** 15.60±1.82** 变异系数/% 8.29 14.78 11.20 10.64 10.38 11.92 11.68 月平均增长量/g·月−1或mm·月−1 8.17 1.24 1.72 8.24 3.81 4.16 2.60 池塘养殖Pond culture 平均值±标准差 41.15±8.04** 6.82±1.66** 8.57±1.38** 35.78±9.14** 17.67±5.56** 18.07±4.73** 12.84±3.13** 变异系数/% 19.53 24.40 16.10 25.56 31.48 26.19 24.37 月平均增长量/g·月−1或mm·月−1 6.86 1.14 1.43 5.96 2.95 3.01 2.14 注:*. 显著差异(P<0.05);**. 极显著差异(P<0.01),下表同此 Note: y. Body mass; x1. Total length; x2. Fork length; x3. Body length; x4. Stem length; x5. Caudal peduncle length; x6. Head length; x7. Snout length; x8. Eye diameter; x9. Body height; x10. Caudal peduncle height; x11. Body width; x12. Eye distance; *. Significant difference (P<0.05); **. Very significant difference (P<0.01); the same cases in the following tables 2.2 不同养殖群体形态性状之间的相关性分析
所测两个养殖群体四指马鲅的形态性状与体质量均呈正相关,且相关性达到极显著水平 (P<0.01)。池塘养殖群体的各形态性状与体质量的相关系数均大于室内循环水养殖群体形态性状与体质量的相关系数。室内循环水养殖群体的体质量与各形态性状相关关系中,相关程度最大的是叉长,其次是体长、头长、尾柄高、全长、体高、躯干长和体宽,相关程度最小的是吻长;而池塘养殖群体的体质量与形态性状相关性最大的是全长和尾柄高,其次为叉长、体长、体高、躯干长、头长和体宽,相关程度最小的为眼径。两个养殖群体各形态性状之间的相关系数均达到极显著水平 (P<0.01),室内循环水养殖群体各性状之间相关性最大的是体长与叉长,池塘养殖群体的体长与叉长也具有最大的相关性;室内循环水养殖群体形态性状之间相关系数最小的是眼径与吻长,而池塘养殖群体形态性状之间相关系数最小的是体宽与眼径 (表3)。
表 3 不同四指马鲅养殖群体各形态性状间的相关系数Table 3. Correlation coefficients among morphological traits of E. tetradactyuulum cultured in two aquaculture systems群体Population 性状Trait 体质量y 全长x1 叉长x2 体长x3 躯干长x4 尾柄长x5 头长x6 吻长x7 眼径x8 体高x9 尾柄高x10 体宽x11 室内循环水养殖Indoor circulating aquaculture x1 0.846** x2 0.891** 0.937** x3 0.880** 0.930** 0.987** x4 0.770** 0.768** 0.806** 0.824** x5 0.764** 0.753** 0.799** 0.835** 0.781** x6 0.858** 0.877** 0.899** 0.890** 0.748** 0.740** x7 0.531** 0.494** 0.499** 0.471** 0.449** 0.428** 0.595** x8 0.545** 0.626** 0.586** 0.535** 0.521** 0.401** 0.579** 0.338** x9 0.834** 0.707** 0.733** 0.681** 0.591** 0.553** 0.716** 0.518** 0.593** x10 0.847** 0.755** 0.789** 0.777** 0.695** 0.693** 0.803** 0.501** 0.548** 0.839** x11 0.744** 0.628** 0.662** 0.638** 0.659** 0.609** 0.588** 0.445** 0.614** 0.761** 0.705** x12 0.615** 0.596** 0.628** 0.602** 0.595** 0.528** 0.597** 0.341** 0.617** 0.598** 0.658** 0.700** 池塘养殖Pond culture x1 0.975** x2 0.973** 0.998** x3 0.972** 0.998** 0.999** x4 0.955** 0.971** 0.971** 0.972** x5 0.928** 0.960** 0.960** 0.964** 0.927** x6 0.954** 0.983** 0.983** 0.983** 0.949** 0.949** x7 0.900** 0.913** 0.912** 0.908** 0.877** 0.873** 0.896** x8 0.877** 0.898** 0.900** 0.894** 0.871** 0.861** 0.884** 0.871** x9 0.970** 0.977** 0.976** 0.975** 0.945** 0.925** 0.969** 0.884** 0.876** x10 0.975** 0.974** 0.972** 0.972** 0.947** 0.929** 0.958** 0.909** 0.883** 0.970** x11 0.940** 0.943** 0.942** 0.943** 0.919** 0.913** 0.925** 0.865** 0.860** 0.947** 0.940** x12 0.955** 0.969** 0.967** 0.968** 0.941** 0.937** 0.962** 0.877** 0.871** 0.964** 0.968** 0.919** 2.3 不同养殖群体形态性状对体质量的通径分析
室内循环水养殖四指马鲅的所有形态性状中,体长、头长、眼径、体高和体宽等5个形态性状对体质量的通径系数达到极显著水平。从直接作用系数来看,体长 (0.408)>体高 (0.337)>头长 (0.215)>体宽 (0.160)>眼径 (−0.096),表明体长对四指马鲅体质量的直接作用最明显。眼径的直接作用系数为负值,表明眼径对体质量影响为负向作用,但眼径通过体长、体高、头长和体宽对体质量产生的间接作用分别为0.218、0.124、0.200、0.09,其总的间接作用系数达0.64,抵消了负向作用。从间接作用系数来看,头长 (0.642)>眼径 (0.64)>体宽 (0.583)>体高 (0.497)>体长 (0.471) (表4)。
表 4 室内循环水养殖四指马鲅形态性状对体质量的通径分析Table 4. Path analysis of morphological traits to body mass of E. tetradactyuulum in indoor circulating system性状Trait 相关系数Correlation coefficient 直接作用Direct effect 间接作用 Indirect effect 合计 Σ 体长 x3 头长 x6 眼径 x8 体高 x9 体宽 x11 x3 0.880 0.408 0.471 0.191 −0.051 0.229 0.102 x6 0.858 0.215 0.642 0.363 −0.056 0.241 0.094 x8 0.545 −0.096 0.64 0.218 0.124 0.200 0.098 x9 0.834 0.337 0.497 0.278 0.154 −0.057 0.122 x11 0.744 0.160 0.583 0.260 0.126 −0.059 0.256 池塘养殖四指马鲅的所有形态性状中,全长、躯干长、头长、体高和尾柄高5个形态性状对体质量的通径系数达到极显著水平。从直接作用系数来看,全长 (0.417)>尾柄高 (0.391)>体高 (0.268)>躯干长 (0.122)>头长 (−0.206),全长对体质量的直接作用最明显。头长对四指马鲅体质量的直接影响系数为负值,说明头长对体质量影响为负向作用,但头长通过全长、躯干长、体高和尾柄高产生较大的间接影响 (分别为0.410、0.116、0.260、0.375),其间接作用总和达到1.161,完全抵消了其负向作用。就间接作用系数来看,头长 (1.161)>躯干长 (0.833)>体高 (0.701)>尾柄 (0.585)>体宽 (0.559) (表5)。
表 5 池塘养殖四指马鲅形态性状对体质量的通径分析Table 5. Path analysis of morphological traits to body mass of E. tetradactyuulum in pond culture system性状Trait 相关系数Correlation coefficient 直接作用Direct effect 间接作用 Indirect effect 合计 Σ 全长 x1 躯干长 x4 头长 x6 体高 x9 尾柄高 x10 x1 0.975 0.417 0.559 0.118 −0.202 0.262 0.381 x4 0.955 0.122 0.833 0.405 −0.195 0.253 0.370 x6 0.954 −0.206 1.161 0.410 0.116 0.260 0.375 x9 0.970 0.268 0.701 0.407 0.115 −0.200 0.379 x10 0.975 0.391 0.585 0.406 0.116 −0.197 0.260 2.4 不同养殖群体形态性状对体质量的决定作用分析
将四指马鲅的形态性状与体质量的相关系数分成各形态性状直接影响及其通过其他形态性状的间接影响。室内循环水养殖四指马鲅的5个性状的直接决定与间接决定系数总和为1.418 (表6),表明体长、头长、眼径、体高和体宽是影响室内循环水养殖四指马鲅体质量的主要性状,且所选取的这5个性状对体质量的影响存在差异。从直接决定程度看,体宽对体质量的直接决定程度为0.554,高于其他4个性状;从间接决定程度来看,体长、头长的共同影响对体质量的决定程度较高 (0.156)。
表 6 室内循环水养殖四指马鲅形态性状指标对体质量的决定作用系数Table 6. Determinant coefficients of morphological traits to body mass of E. tetradactylum in indoor circulating aquaculture system性状Trait 体长x3 头长x6 眼径x8 体高x9 体宽x11 合计Σ x3 0.166 0.156 −0.042 0.187 0.083 1.418 x6 0.046 −0.024 0.104 0.040 x8 0.009 −0.038 −0.019 x9 0.114 0.082 x11 0.554 池塘养殖四指马鲅的5个形态性状直接决定作用系数与间接决定作用系数的总和为0.968,说明全长、躯干长、头长、体高和尾柄高是影响室外池塘养殖四指马鲅体质量的主要形态性状;全长对四指马鲅体质量的直接决定程度最大 (0.174),其次为尾柄高 (0.153),最小为躯干长 (0.015);从间接决定程度分析,全长和尾柄高共同作用对体质量的决定程度最大 (0.318) (表7)。
表 7 室外池塘养殖四指马鲅形态性状对体质量的决定作用系数Table 7. Determinant coefficients of morphological traits to body mass of E. tetradactylum in aquaculture pond性状Trait 全长x1 躯干长x4 头长x6 体高x9 尾柄高x10 合计Σ x1 0.174 0.099 −0.169 0.218 0.318 0.968 x4 0.015 −0.048 0.062 0.090 x6 0.042 −0.107 −0.154 x9 0.072 0.203 x10 0.153 2.5 多元回归方程的建立
通过多元回归方法,分别建立室内循环水养殖 (ya)、池塘养殖 (yb) 四指马鲅形态性状与鱼体质量的多元回归方程:
$$ \begin{array}{c} {y_{\rm{a}}} = - 231.439 + 0.823{x_3} + 1.756{x_6} - 2.771{x_8}\\ + 2.13{x_9} + 1.788{x_{11}}\\ {y_{\rm{b}}} = - 134.385 + 0.555{x_1} + 0.751{x_4} - 1.467{x_6} \\ + 1.677{x_9} + 4.020{x_{10}} \end{array} $$ 方程式中,y为体质量,x1为全长,x3为体长,x4为躯干长,x6为头长,x8为眼径,x9为体高,x10为尾柄高,x11为体宽。
室内循环水养殖和池塘养殖的多元回归方程的回归关系均达极显著水平 (F=234.27,P=0.000;F=1 051.96,P=0.000),R2分别为0.891和0.968。室内循环水养殖所选的x3、x6、x8、x9、x11对四指马鲅体质量的偏回归系数达到显著或极显著水平 (x3∶t=6.367,P=0.000<0.01;x6∶t=3.211,P=0.002<0.01;x8∶t=−2.575,P=0.011<0.05;x9∶t=6.781,P=0.000<0.01;x11∶t=3.418,P=0.001<0.01);池塘养殖所选的性状x1、x4、x6、x9和x10对四指马鲅体质量的偏回归系数达到极显著水平 (x1∶t=3.538,P=0.001<0.01;x4∶t=2.120,P=0.035<0.05;x6∶t=−2.668,P=0.008<0.01;x9∶t=3.796,P=0.000<0.01;x10∶t=5.979,P=0.000<0.01)。经过分析,实验所得两个回归方程计算出的估测值与观测值无显著差异,表明该多元线性回归方程可以准确反映两种养殖环境下四指马鲅形态性状与体质量之间的相互关系。
3. 讨论
不同养殖环境会影响养殖鱼类的生长性能。不同养殖环境下,养殖水体在水温、溶解氧、水体流速以及饵料等方面均不相同,导致养殖鱼类生长性能出现差异。由于室内工厂化养殖的水温、天然饵料均低于池塘养殖模式,造成室内养殖驼背鲈 (Chromileptes altivelis) 生长速度较慢[23];美济礁内水温较高、病原微生物少、溶解氧含量较高、天然饵料丰富,并且水体流速适合鱼的摄食和消化,因此美济礁网箱养殖的尖吻鲈生长性能高于工厂化养殖[15]。池塘内循环高密度养殖模式下,养殖水体溶解氧充足、投料充分等因素,使大口黑鲈 (Micropterus salmoides) 生长性能明显高于常规池塘养殖[24]。本研究中,室内循环水养殖的四指马鲅生长速度、饵料系数、单位面积产量均高于池塘养殖,并且鱼体规格均匀。室内循环水养殖和池塘养殖环境下四指马鲅体质量的变异系数分别为26.02%和81.56%,表明室内循环水养殖产品规格更加均匀。室内循环水养殖具有可控性强、高密度、易管理,养殖鱼类摄食效率高,生长速度较快,规格均匀等优点[25],而池塘养殖容易受气候及环境因子影响,如溶解氧降低、水温、盐度变化等,养殖鱼体生长也受到一定影响。本实验中,四指马鲅应激性较强,室内循环水养殖系统中稳定的环境因子、足够的饵料等因素减轻了其应激强度,鱼的摄食效率高,可能是室内循环水养殖四指马鲅生长性能较好的主要原因。此外,池塘养殖水体较大并且养殖期间未分池,容易形成比较明显的生长差异。室内循环水养殖模式中四指马鲅的成活率略较低,其主要原因可能是:1) 养殖桶水体较小,四指马鲅的游泳速度快,鱼的吻部与桶壁易发生碰撞而受伤感染;2) 四指马鲅的驯化程度不够高。本实验中采用的四指马鲅为养殖新品种,随着驯化程度的提升,开展室内循环水养殖四指马鲅具有较大的应用前景。
形态性状是生物进化形成的特性,主要由遗传基因决定,同时也受到环境因子的影响而造成形态性状的差异。一般情况下,相同体型的鱼类影响其体质量的主要形态性状具有相似性。侧扁型鱼类 (如卵形鲳鲹) 的体质量主要由体长、体高和体宽决定[26]。圆筒型鱼类,如叉斑狗母鱼 (Synodus macrops) 的体质量主要受体长、体高和体宽的影响[27]。纺锤形鱼类 (如尖吻鲈) 体质量主要受体长 (全长) 和体高的影响[15]。本实验中室内循环水养殖模式下影响四指马鲅体质量的主要形态性状包括叉长、体长、头长、尾柄高、全长、体高、躯干长和体宽,而池塘养殖模式下影响四指马鲅体质量的主要形态性状包括全长、尾柄高、叉长、体长、体高、躯干长、头长和体宽,均包含8个主要的形态指标,而这些形态性状指标与以往研究影响侧扁体型鱼类体质量的形态性状相近。本研究中,两种养殖环境下影响四指马鲅体质量的形态性状指标相关系数和重要性有所不同,表明室内循环水养殖环境和池塘养殖环境在一定程度上造成了四指马鲅在形态性状方面的区别。
采用通径分析方法可以确定影响鱼类体质量的主要形态指标[28],进而分析影响鱼体形态性状的环境因素。同一批鱼苗在不同养殖环境下的形态性状会表现出明显差别,陆基养殖环境中尖吻鲈的体质量主要受全长和体高的影响,而离岸养殖条件下鱼体质量主要受体长、体高和尾柄长的影响,分析其主要原因可能是由于深水网箱内水温较高、水体流动性强,尖吻鲈的躯干和尾部运动量增加,因此深水网箱养殖尖吻鲈的体长、体高和尾柄长是影响体质量的主要形态性状[15]。本研究经过通径分析并确认回归曲线自变量后,发现两种养殖模式下均有5个形态形状对体质量的通径系数显著相关。本研究通径分析发现,影响室内循环水养殖四指马鲅体质量的主要指标为体长、体高、头长和体宽,而影响池塘养殖鱼体质量的主要指标是全长、尾柄高、体长、躯干长。四指马鲅在室内养殖桶中一直处于快速游泳过程,并且连续发生转弯动作,需要头部和尾部转动方向以及提供动力,可能造成头长、尾柄较为发达,成为影响鱼体质量的主要影响因子;而池塘内四指马鲅的游泳范围较广,速度可能更快,不需要经常变动方向,因此头长对体质量的影响系数较小。在不同的养殖环境中,四指马鲅均具有快速游泳的状态,因此叉长、体长、全长均是这两种养殖模式中体质量的主要影响因子。体长、体高和头长是对室内循环水养殖四指马鲅体质量影响的直接作用较大,而全长、尾柄高和体高对池塘养殖四指马鲅体质量的直接影响较大,不同的养殖环境影响了鱼的形态性状,从而对鱼的体型和生长产生影响。本研究发现,不同的养殖环境影响鱼的生物行为和游泳特征,进而对鱼的体型和生长产生影响。
4. 结论
室内循环水系统中水温、盐度等环境因子稳定,并且饵料投喂等均充足,是四指马鲅生长性能优于池塘养殖的主要原因。四指马鲅的游泳速度快,而室内养殖桶水体较小限制了其游泳,鱼的吻部碰撞桶壁后容易受伤感染,这可能与四指马鲅的驯养程度还不够高有关。随着四指马鲅的驯化程度增强,开展室内循环水养殖四指马鲅具有较大的应用前景。本研究两种养殖模式影响四指马鲅体质量的主要形态性状均包括叉长、体长、头长、尾柄高、全长、体高、躯干长和体宽,只是相关系数和重要性略有不同。不同的养殖环境影响鱼的生物行为和游泳特征,进而对鱼的体型和生长产生影响,从而表现出不同作用系数和相关性。结合不同养殖环境中的生长性状表现,可以选择不同的性状指标进行良种选育或者养殖生产。通过多元回归分析,剔除偏回归系数不显著的形态性状指标,分别建立室内循环水养殖、池塘养殖四指马鲅形态性状与鱼体质量的多元回归方程:
$$\begin{array}{c} {y_{\rm{a}}} = - 231.439 + 0.823{x_3} + 1.756{x_6} - 2.771{x_8} \\+ 2.13{x_9} + 1.788{x_{11}}\\ {y_{\rm{b}}}= - 134.385 + 0.555{x_1} + 0.751{x_4} - 1.467{x_6} \\+ 1.677{x_9} ;+ 4.020{x_{10}} \end{array} $$ -
表 1 微藻培养液中氮磷比变化
Table 1 Variations of N/P ratio in culture medium
培养时间/d
Culture time双胞旋沟藻
C. geminatum米氏凯伦藻
K. mikimotoi球形棕囊藻
P. globosa中肋骨条藻
S. costatum牟氏角毛藻
C. mulleri亚心形扁藻
P. subcordiformis眼点拟微绿球藻
N. oculata0 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1.10 1 2.84 4.04 4.12 10.98 6.09 9.88 5.95 3 3.01 4.83 4.97 11.72 7.07 11.60 6.86 5 3.19 5.59 5.52 11.45 7.11 11.81 7.58 7 3.52 6.51 6.92 12.81 8.69 11.68 7.20 9 2.98 6.95 10.20 19.56 9.35 13.73 12.47 -
[1] 张景平, 黄小平, 江志坚, 等. 珠江口海域污染的水质综合污染指数和生物多样性指数评价[J]. 热带海洋学报, 2010, 29(1): 69-76. doi: 10.3969/j.issn.1009-5470.2010.01.011 [2] SHI X Y, LI H M, WANG H. Nutrient structure of the Taiwan Warm Current and estimation of vertical nutrient fluxes in upwelling areas in the East China Sea in summer[J]. J Ocean Univ China, 2014, 13(4): 613-620. doi: 10.1007/s11802-014-2481-0
[3] HUNG J J, HUANG W C, YU C S. Environmental and biogeochemical changes following a decade's reclamation in the Dapeng (Tapong) Bay, southwestern Taiwan[J]. Est Coast Shelf Sci, 2013, 130(SI): 9-20.
[4] 李仕平, 李仙, 张光磊, 等. 东寨港海水增养殖区水质状况及变化趋势研究[J]. 海南师范大学学报(自然科学版), 2017, 30(4): 430-435. [5] HERATH S S, SATOH S. Environmental impact of phosphorus and nitrogen from aquaculture[M]. England: Woodhead Publishing, 2015: 369-386.
[6] EDWARDS P. Aquaculture environment interactions: past, present and likely future trends[J]. Aquaculture, 2015, 447: 2-14. doi: 10.1016/j.aquaculture.2015.02.001
[7] 蒋增杰, 方建光, 毛玉泽, 等. 海水鱼类网箱养殖水域沉积物有机质的来源甄别[J]. 中国水产科学, 2012, 19(2): 348-354. [8] 韩芳, 霍元子, 杜霞, 等. 象山港网箱养殖对水域环境的影响[J]. 上海海洋大学学报, 2012, 21(5): 825-830. [9] 陈一波, 宋国宝, 赵文星, 等. 中国海水养殖污染负荷估算[J]. 海洋环境科学, 2016, 35(1): 1-6, 12. [10] 王申, 高珊珊, 蒋力, 等. 水产养殖系统氮磷营养盐收支及其生态影响研究[J]. 水产学杂志, 2018, 31(5): 50-57. doi: 10.3969/j.issn.1005-3832.2018.05.011 [11] 李金亮, 陈雪芬, 赖秋明, 等. 凡纳滨对虾高位池养殖氮、磷收支研究及养殖效果分析[J]. 南方水产, 2010, 6(5): 13-20. doi: 10.3969/j.issn.1673-2227.2010.05.003 [12] 刘永士, 臧维玲, 侯文杰, 等. 凡纳滨对虾生长及养殖池氮、磷收支随养殖时间的变化[J]. 大连海洋大学学报, 2013, 28(2): 143-147. doi: 10.3969/j.issn.2095-1388.2013.02.006 [13] 夏丽华, 徐珊, 陈智斌, 等. 广东省海岸带海水养殖业污染贡献率研究[J]. 广州大学学报(自然科学版), 2013, 12(5): 80-86. [14] XIE B, YU K J. Shrimp farming in China: operating characteristics, environmental impact and perspectives[J]. Ocean Coast Manage, 2007, 50(7): 538-550. doi: 10.1016/j.ocecoaman.2007.02.006
[15] 朱蓉, 张洪海, 张婧, 等. 不同氮磷比和铁浓度对两种海洋微藻生产二甲基硫和二甲巯基丙酸内盐的实验研究[J]. 中国海洋大学学报 (自然科学版), 2018, 48(12): 62-70. [16] 唐启升, 丁晓明, 刘世禄, 等. 我国水产养殖业绿色、可持续发展保障措施与政策建议[J]. 中国渔业经济, 2014, 32(2): 5-11. doi: 10.3969/j.issn.1009-590X.2014.02.001 [17] MARTINEZ-CORDOVA L R, LÓPEZ-ELÍAS J A, LEYVA-MIRANDA G, et al. Bioremediation and reuse of shrimp aquaculture effluents to farm whiteleg shrimp, Litopenaeus vannamei: a first approach[J]. Aquacult Res, 2011, 42(10): 1415-1423. doi: 10.1111/j.1365-2109.2010.02730.x
[18] AL-HAFEDH Y S, ALAM A, BUSCHMANN A H. Experiments on an integrated aquaculture system (seaweeds and marine fish) on the Red Sea coast of Saudi Arabia: efficiency comparison of two local seaweed species for nutrient biofiltration and production[J]. Rev Aquacult, 2012, 4(1): 21-31. doi: 10.1111/j.1753-5131.2012.01057.x
[19] 刘梅, 原居林, 何海生, 等. 微藻在南美白对虾养殖废水中的生长及净化效果[J]. 应用与环境生物学报, 2018, 249(4): 866-872. [20] 田立丹, 王素英. 常见废水与螺旋藻生长的适配性研究[J]. 水产科学, 2011, 30(6): 325-330. doi: 10.3969/j.issn.1003-1111.2011.06.004 [21] GUILLARD R R L. Culture of phytoplankton for feeding marine invertebrates[M]//SMITH W L, CHANLEY M H. Culture of marine invertebrate animals. New York: Plenum Press, 1975: 26-60.
[22] GUILLARD R L, RYTHER J H. Studies of marine planktonic diatoms. I. Cyclotella nana Hustedt and Detonula confervacea (Cleve) Gran[J]. Can J Microbiol, 1962, 8: 229-239. doi: 10.1139/m62-029
[23] 梁英, 李泽邦, 刘春强, 等. 不同磷源对3种海洋微藻生长和种间竞争的影响[J]. 海洋湖沼通报, 2017(5): 132-140. [24] 俞群娣, 王亚军, 余新威, 等. 微小亚历山大藻(Alexandrium minutum)的氮磷吸收, 生长, 产毒动态变化[J]. 海洋与湖沼, 2018, 49(2): 346-351. [25] 韦桂秋, 王华, 蔡伟叙, 等. 近10年珠江口海域赤潮发生特征及原因初探[J]. 海洋通报, 2012, 31(4): 466-474. [26] 王朝晖, 林朗聪, 康伟, 等. 有毒有害赤潮藻类旋沟藻(Cochlodinium schütt)研究进展[J]. 暨南大学学报(自然科学与医学版), 2011, 32(1): 109-114. doi: 10.3969/j.issn.1000-9965.2011.01.023 [27] WANG B, XIN M, WEI Q, et al. A historical overview of coastal eutrophication in the China Seas[J]. Mar Pollut Bull, 2018, 136: 394-400. doi: 10.1016/j.marpolbul.2018.09.044
[28] RAVEN J A, GIORDANO M, BEARDALL J. Insights into the evolution of CCMs from comparisons with other resource acquisition and assimilation processes[J]. Physiol Plantarum, 2008, 133(1): 4-14. doi: 10.1111/j.1399-3054.2007.01024.x
[29] BENSCHOP J J, BADGER M R, PRICE G D. Characterisation of CO2 and HCO3 − uptake in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC6803[J]. Photosynth Res, 2003, 77(2/3): 117-126. doi: 10.1023/A:1025850230977
[30] FU M Z, WANG Z L, LI Y, et al. Phytoplankton biomass size structure and its regulation in the Southern Yellow Sea (China): seasonal variability[J]. Cont Shelf Res, 2016, 29(18): 2178-2194.
[31] 赵艳芳, 俞志明, 宋秀贤, 等. 不同磷源形态对中肋骨条藻和东海原甲藻生长及磷酸酶活性的影响[J]. 环境科学, 2009, 30(3): 693-699. doi: 10.3321/j.issn:0250-3301.2009.03.012 [32] YAMAGUCHI H, SAKAMOTO S, YAMAGUCHI M. Nutrition and growth kinetics in nitrogen-and phosphorus-limited cultures of the novel red tide flagellate Chattonella ovata (Raphidophyceae)[J]. Harmful Algae, 2008, 7(1): 26-32. doi: 10.1016/j.hal.2007.05.011
[33] 王小冬, 王艳. 赤潮异弯藻和海洋卡盾藻抗氧化酶活性对氮磷比失衡的响应[J]. 海洋环境科学, 2012, 31(3): 337-340. doi: 10.3969/j.issn.1007-6336.2012.03.007 [34] 康燕玉, 梁君荣, 高亚辉, 等. 氮、磷比对两种赤潮藻生长特性的影响及藻间竞争作用[J]. 海洋学报(中文版), 2006, 28(5): 117-122. doi: 10.3321/j.issn:0253-4193.2006.05.015 -
期刊类型引用(23)
1. 冯元泰,史荣君,李俊伟,区又君,齐占会,黄洪辉,贾旭颖. 不同日龄四指马鲅幼鱼肠道结构和菌群组成变化分析. 南方水产科学. 2025(01): 153-163 . 本站查看
2. 吴子宜,赖文杰,邹振江,宋亚康,黄舜梅,汤胜亮,卢丹琪,张勇. 四指马鲅热休克蛋白70基因(HSP70)表达分析. 海南热带海洋学院学报. 2024(02): 1-10+37 . 百度学术
3. 段国庆,周华兴,汪焕,凌俊,胡玉婷,潘庭双,杨敏,邬凌云,江河. 60日龄瓦氏黄颡鱼选育群体形态性状对体重的影响分析. 安徽农业大学学报. 2023(01): 78-85 . 百度学术
4. 江梁正,王珺,区又君,周文礼,温久福,朱长波,李俊伟,陈朝. 2种盐度池塘养殖四指马鲅的肌肉营养组成分析. 中国渔业质量与标准. 2023(02): 11-17 . 百度学术
5. 田田. 人工养殖斑鳜(Siniperca scherzeri)形态性状与体质量的相关性研究. 水产学杂志. 2023(03): 68-74 . 百度学术
6. 陈爱华,董义超,吕曼,李泉城,李蒙,石英,刘明. 墨瑞鳕幼鱼形态性状对体质量通径分析及生长曲线拟合. 淡水渔业. 2023(05): 61-67 . 百度学术
7. 周胜杰,于刚,马振华. 养殖波纹唇鱼雌鱼形态性状对体质量的相关性及通径分析. 海洋科学. 2023(07): 44-52 . 百度学术
8. 余家旺,王耀嵘,林星桦,沈奕君,李广丽,黄洋,朱春华,田昌绪. 12月龄多鳞鱚形态性状对体质量的影响. 广东海洋大学学报. 2022(01): 137-143 . 百度学术
9. 王晓龙,李莉,王雪,菅玉霞,高凤祥,郭文,宋宗诚,岳新璐,胡发文. 6月龄斑头鱼形态性状与体质量的相关性和通径分析. 渔业研究. 2022(01): 52-59 . 百度学术
10. 方伟,陈明强,李有宁,马振华,赵旺,温为庚,邓正华,于刚,王雨. 凸加夫蛤(Gafrarium tumidum)形态性状对体质量性状的相关性及通径分析. 中国渔业质量与标准. 2022(02): 47-53 . 百度学术
11. 袁岩聪,何航,刘瑛,田庆兵,罗辉,章杰. 不同营养型水库对鳙形态性状和风味物质的影响. 淡水渔业. 2022(03): 91-97 . 百度学术
12. 李俊伟,罗志平,区又君,李加儿,胡瑞萍,温久福. 不同规格黄鳍鲷的形态性状与体质量的相关性研究. 生态科学. 2022(04): 9-15 . 百度学术
13. 闫卉果,董智玲,李雨,马婷婷,罗辉,叶华,何文平. 基于通径分析和灰色关联分析岩原鲤形态特征与体质量的关系. 西南大学学报(自然科学版). 2022(05): 74-81 . 百度学术
14. 虞为,林黑着,马振华,吴洽儿,陈雪晴,杨育凯,黄小林,黄忠,赵旺,李涛,周传朋. 4月龄豹纹鳃棘鲈形态性状对体质量的影响分析. 南方水产科学. 2022(06): 146-151 . 本站查看
15. 方伟,周胜杰,赵旺,杨蕊,胡静,于刚,马振华. 黄鳍金枪鱼5月龄幼鱼形态性状对体质量的相关性及通径分析. 南方水产科学. 2021(01): 52-58 . 本站查看
16. 周胜杰,杨蕊,于刚,吴洽儿,马振华. 青干金枪鱼和小头鲔循环水养殖生长研究. 水产科学. 2021(03): 339-346 . 百度学术
17. 吴新燕,梁宏伟,罗相忠,沙航,邹桂伟. 不同月龄长丰鲢形态性状对体质量的影响. 南方水产科学. 2021(03): 62-69 . 本站查看
18. 牟恩镟,申屠琰,熊玉凤,朱卫东,王志铮. 池塘专养模式下中华鳖养成品形态性状对体质量和净体质量的影响效应. 浙江海洋大学学报(自然科学版). 2021(01): 22-28+79 . 百度学术
19. 牛莹月,罗志平,区又君,蓝军南,温久福,李加儿,周慧. 不同盐度对四指马鲅幼鱼存活及鳃组织形态变化的影响. 南方农业学报. 2021(06): 1719-1726 . 百度学术
20. 樊佳佳,马冬梅,朱华平,黄樟翰,黄剑华,李辉安. F_5代禾花鲤形态性状对体质量的影响. 广东农业科学. 2021(08): 124-130 . 百度学术
21. 王雅丽,王语同,孙晶,卢运超,陈天楠,王于众,舒锐,吴丛迪,胡鲲. 可控式集装箱养殖模式对乌鳢营养组成、组织形态及肠道菌群的影响. 海洋渔业. 2021(05): 573-585 . 百度学术
22. 童立豪,谭凡民,罗砚,倪孔平. 红树林人工湿地生态养殖黄鳍鲷形态性状对体质量的影响. 广西科学院学报. 2021(03): 248-255 . 百度学术
23. 蓝军南,区又君,温久福,李俊伟,牛莹月,李加儿. 四指马鲅性逆转过程初步研究. 南方水产科学. 2020(06): 67-74 . 本站查看
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