两种养殖模式中草鱼土腥味特征性物质累积变化

闫莉, 李慷, KAMALAGharti Chetri, 鲁强, 徐岩, 刘如聪, 王桂香, ABDOULGadiri Sow, 刘利平

闫莉, 李慷, KAMALAGharti Chetri, 鲁强, 徐岩, 刘如聪, 王桂香, ABDOULGadiri Sow, 刘利平. 两种养殖模式中草鱼土腥味特征性物质累积变化[J]. 南方水产科学, 2022, 18(3): 147-154. DOI: 10.12131/20210167
引用本文: 闫莉, 李慷, KAMALAGharti Chetri, 鲁强, 徐岩, 刘如聪, 王桂香, ABDOULGadiri Sow, 刘利平. 两种养殖模式中草鱼土腥味特征性物质累积变化[J]. 南方水产科学, 2022, 18(3): 147-154. DOI: 10.12131/20210167
YAN Li, LI Kang, KAMALA Gharti Chetri, LU Qiang, XU Yan, LIU Rucong, WANG Guixiang, ABDOUL Gadiri Sow, LIU Liping. Cumulative changes of off-flavor compounds of grass carp in two culture systems[J]. South China Fisheries Science, 2022, 18(3): 147-154. DOI: 10.12131/20210167
Citation: YAN Li, LI Kang, KAMALA Gharti Chetri, LU Qiang, XU Yan, LIU Rucong, WANG Guixiang, ABDOUL Gadiri Sow, LIU Liping. Cumulative changes of off-flavor compounds of grass carp in two culture systems[J]. South China Fisheries Science, 2022, 18(3): 147-154. DOI: 10.12131/20210167

两种养殖模式中草鱼土腥味特征性物质累积变化

基金项目: 国家重点研发计划项目 (2019YFD0900303);上海市科技兴农技术创新项目 (沪农科创字〔2021〕第3-1号);上海市科技兴农重点攻关项目 (沪农科创字〔2018〕第2-12号)
详细信息
    作者简介:

    闫 莉 (1992—),女,硕士研究生,研究方向为生态养殖。E-mail: 2035670387@qq.com

    通讯作者:

    李 慷 (1985—),男,讲师,博士,从事水产品品质提升和鱼类繁殖生物学研究。E-mail: kli@shou.edu.cn

    刘利平 (1977—),男,教授,博士,从事池塘生态养殖与工程和鱼类繁殖生物学研究。E-mail: lp-liu@shou.edu.cn

  • 中图分类号: S 967.4

Cumulative changes of off-flavor compounds of grass carp in two culture systems

  • 摘要: 为探究养殖模式对草鱼 (Ctenopharyngodon idella) 养殖水体和肌肉中土腥味物质含量的影响,研究了池塘内循环跑道养殖系统 (In-pond raceway system, IPRS) 与传统养殖模式对草鱼中土腥味特征性物质土臭素 (Geosmin, GSM) 和二甲基异莰醇 (2-methylisoborneol, 2-MIB) 累积的影响。通过对不同养殖模式中水体和草鱼肌肉中2-MIB、GSM的动态检测,探究养殖过程中影响土腥味物质累积的因素。结果表明,IPRS水体和鱼肉的2-MIB随养殖时间的延长显著上升,GSM呈现相同的逐步累积趋势,且鱼肉中这2种特征性土腥味物质的变化趋势与水体一致。传统养殖模式下,水体中2-MIB含量逐渐增加,鱼肉中的2-MIB含量在实验末期显著高于实验初期和中期;水体中GSM的变化差异不显著,鱼肉与水体的GSM含量变化趋势一致,但不同时期鱼肉中的GSM含量差异显著 (P<0.05),且实验末期达最大值。相关性分析表明,土腥味物质的累积量与草鱼体质量、体长呈正相关。综上,养殖水体和草鱼肌肉中土腥味物质的累积受养殖模式影响,规格为0.42~1.23 kg的草鱼的土腥味特征性物质累积速率更快。
    Abstract: In order to investigate the influence of culture systems on the accumulation of off-flavor substances in the aquaculture water and grass carp (Ctenopharyngodon idella), we studied the accumulation of geosmin (GSM) and 2-methylisoborneol (2-MIB) in the fish in the in-pond raceway system (IPRS) and the traditional culture system. We dynamicaclly detected the contents of the two compounds in the water and fish muscles in different culture systems and applied the Pearson analysis. The results show that the 2-MIB concentration in the water and fish muscle in the IPRS system increased significantly with the extension of aquaculture time. The GSM concentration also showed a gradual accumulation trend, and the changes in the concentrations of the two compounds in the muscle remained consistent with those in the water. In the traditional pond system, the concentration of 2-MIB gradually increased without significant difference, and the fish muscle had significantly higher concentration at the end of the experiment than at previous stages. The GSM concentration of both pond water and fish muscle first decreased and then increased. Correlation analysis shows that the accumulation of both GSM and 2-MIB was positively correlated with fish body mass and length. In conclusion, the accumulation of off-flavor compounds in pond water and fish muscle is affected by the culture system. Grass carp with body mass of 0.42–1.23 kg accumulates off-flavor compounds faster.
  • 沙埕港(120°10′12″~120°26′15″E、27°08′42″~27°19′30″N)位于闽、浙交界处福鼎市境内,海域总面积87.07 km2,是一个深入内陆的弯曲形狭长港湾,沙埕港周边无大河溪注入,主要入海河流有桐山溪、照澜溪等,港内大部分水深均在10 m以上,最大水深达45 m,是我国天然深水良港之一。泥沙含量高是沙埕港的一大特征[1]

    浮游植物是海洋初级生产力的主要贡献者,是海洋食物网的主要起点[2],它们种类多、分布广、个体小、生命周期短,在食物链中有着高的生态效率,常被称为“海洋的隐形森林”,利用浮游植物将大气中过多的CO2储存在深海的说法并非天方夜谭,海洋隐形森林与全球变暖之间的关系已不容忽视[3-4]。浮游植物容易受环境因子(如营养盐、水温、盐度等理化因子)和生物因子(如摄食、种间竞争等)的影响而导致其数量上的动态变化,其种类组成和数量变动直接或间接地制约着海洋生产力的发展,进一步影响其食物链的上层营养级。某些种类还可以作为海流、水团或赤潮的指示种。

    浮游植物调查研究是海洋生态系中的重要研究内容和生态系统容纳量的重要研究指标,也是水产资源评估的重要依据。伴随着中国近海富营养化问题的加剧,有害赤潮发生的频率和规模呈现明显增加趋势,从20世纪90年代起,中国近海海域赤潮发生的频率开始显著上升,沙埕港附近海域更是我国赤潮的常发区和多发区[5]。历史上关于沙埕港浮游植物的调查研究仅有1960年和1984年2次[6]。文章在2006年4月对沙埕港浮游植物生态调查的基础上,对其种类组成、数量分布、多样性及群落结构进行研究,以期为沙埕港围垦方案的制定及其生态环境保护政策的实施提供理论依据。

    2006年4月在沙埕港布设的20个大面定点调查站位(图 1)使用有机玻璃采水器进行浮游植物样品的分层次采集,视各站位水深依次采集表层、5、10 m和底层水样;同时对各调查站位使用浅水Ⅲ型浮游生物网从底至表作垂直拖网采样。样品立即用5%的福尔马林固定。样品带回实验室进行种类鉴定和计数,分析方法按现行《海洋监测规范》(GB17378.7-1998)[7]进行。

    图  1  沙埕港调查站位图
    Fig. 1  Sampling localities in Shacheng Harbour

    生物多样性是衡量浮游植物生物资源丰富程度和群落结构的客观指标,通常用多样性指数来衡量,它具有最可信的生态学指示作用[8]。文中采用的多样性指数及其计算公式如下:

    $$ \text { Shannon-Wiener 多样性指数 } H^{\prime}=\sum\limits_\limits{i=1}^S P_i \log _2 P_i $$

    式中Pi=ni/N,为第i种在样品中的细胞丰度比率,S为样品中的物种数;

    Pielou物种均匀度指数J=H′/HmaxHmax=log2S

    式中S为样品中的物种数;

    $$ \text { Margalef 物种丰富度指数 } d_{\mathrm{Ma}}=\frac{S-1}{\ln N} $$

    式中S为样品中的物种数,N为样品中的细胞总数;

    $$ \text { Simpson 优势度指数 } D=1-\sum\limits_\limits{i=1}^S P_i^2 $$

    式中Pi=ni/N,为第i种在样品中的细胞丰度比率,S为样品中的物种数;

    $$ \text { 优势度 } Y=\frac{n_i}{N} \times f_i $$

    式中ni为第i种的细胞数,N为全部样品的总细胞数,fi为该种在各样品中出现的频率。

    经初步鉴定,该次调查共出现浮游植物115种(含变种、变型及少数未定种),隶属4门46属,其中硅藻门36属103种,占物种总数的89.57%;甲藻门6属8种,占物种总数的6.96%;蓝藻门3属3种,占物种总数的2.61%;金藻门1属1种,占物种总数的0.87%(表 1)。沙埕港浮游植物主要由硅藻和甲藻组成,硅藻占绝对优势,按照生态性质和分布特点,可划分为以下生态类群:(1)广温广盐种,代表种有中肋骨条藻、奇异菱形藻、佛氏海毛藻、布氏双尾藻等。该类群的种类也是该区的常见种。(2)广温低盐种,如具槽直链藻、夜光藻、尖刺菱形藻、柔弱菱形藻、密联角毛藻等。(3)广温高盐种,如笔尖形根管藻等。(4)暖水性种类,如楔形半盘藻、热带环刺藻、大角管藻等。

    表  1  沙埕港浮游植物种名录
    Table  1  The list of phytoplankton species in Shacheng Harbour
    中文学名
    Chinese name
    拉丁文学名
    Latin name
    中文学名
    Chinese name
    拉丁文学名
    Latin name
    硅藻门 Bacillariophyta 直链藻 Melosira sp.
    厚辐环藻 Actinocyclus crassus 盔状舟形藻 Navicula corymbosa
    波状辐裥藻 Actinoptychus undulatus 舟形藻 Navicula sp.
    三叉辐裥藻 A.trinacriformis 新月菱形藻 Nitzschia closterium
    辐裥藻 Actinoptychus sp. 柔弱菱形藻 N.delicatissima
    双眉藻 Amphora sp. 簇生菱形藻 N.fasciculata
    正盒形藻 Biddulphia biddulphiana 碎片菱形藻 N.frustulum
    横滨盒形藻 B.grundleri 长菱形藻 N.longissima
    中华盒形藻 B.sinensis 弯端长菱形藻 N.longissima var.reversa
    马鞍藻 Campylodiscus sp. 洛氏菱形藻 N.lorenziana
    大角管藻 Cerataulina daemon 钝头菱形藻 N.obtusa
    卡氏角毛藻 Chaetoceros castracanei 钝头菱形藻刀形变种 N.obtusa var.scalpelliformis
    密联角毛藻 C.densus 奇异菱形藻 N.paradoxa
    角毛藻 Chaetoceros sp. 粗点菱形藻 N.punctata
    串珠梯楔形藻 Climacosphenia moniligera 尖刺菱形藻 N.pungens
    卵形藻 Cocconeis sp. 弯菱形藻 N.sigma
    小环毛藻 Corethron hystrix 居间弯菱形藻 N.sigma var. intercedens
    蛇目圆筛藻 Coscinodiscus argus 拟螺形菱形藻 N.sigmoidea
    星脐圆筛藻 C.asteromphalus 菱形藻 Nitzschia sp.
    有翼圆筛藻 C.bipartitus 羽纹藻 Pinnularia sp.
    中心圆筛藻 C.centralis 端尖斜纹藻 Pleurosigma acutum
    整齐圆筛藻 C.concinnus 海洋斜纹藻 P.pelagicum
    琼氏圆筛藻 C. jonesianus 斜纹藻 Pleurosigma sp.
    宽缘翼圆筛藻 C.latimargiatus 柔弱根管藻 Rhizosolenia delicatula
    具边线形圆筛藻 C.marginato-lineatus 刚毛根管藻 R.setigera
    具边圆筛藻 C.marginatus 笔尖形根管藻 R.styliformis
    结节圆筛藻 C.nodulifer 优美旭氏藻矮小变型 S.delicatula f.schröderi
    辐射列圆筛藻 C.radiatus 中肋骨条藻 Skeletonema costatum
    有棘圆筛藻 C.spinosus 热带骨条藻 S.tropicum
    细弱圆筛藻 C.subtilis var.subtilis 华壮双菱藻 Surirella fastuosa
    圆筛藻 Coscinodiscus sp. 芽形双菱藻 S.gemma
    小环藻 Cyclotella spp. 双菱藻 Surirella sp.
    条纹小环藻 C.striata 针杆藻 Synedra sp.
    柱状小环藻 C.stylorum 离心列海链藻 Thalassiosira excentrica
    新月细柱藻 Cylindrotheca gracilis 细长列海链藻 T.leptopus
    桥弯藻 Cymbella sp. 诺氏海链藻 T.nordenskioldii
    蜂腰双壁藻 Diploneis bombus 圆海链藻 T.rotula
    光亮双壁藻 D.nitcscens 海链藻 Thalassiosira sp.
    双壁藻 Diploneis sp. 伏氏海毛藻 Thalassiothrix frauenfeldii
    布氏双尾藻 Ditylum brightwellii 长海毛藻 T.longissima
    太阳双尾藻 D.sol 不规则三角藻 Triceratium dubium
    柔弱井字藻 Eunotogramma debile 蜂窝三角藻 T.favus
    脆杆藻 Fragilaria sp. 三角藻 Triceatium sp.
    热带环刺藻 Gossleriella tropica 卵形褶盘藻 Tryblioptychus cocconeiformis
    海生斑条藻 Grammatophora marina 甲藻门 Pyrrophyta
    斑条藻 Grammatophora sp. 亚历山大藻 Alexandrium sp.
    波罗的海布纹藻 Gyrosigma balticum 三角角藻 Ceratium tripos
    膜质半管藻 Hemiaulus membranacus 裸甲藻 Gymnodinium sp.
    楔形半盘藻 Hemidiscus cuneiformis 夜光藻 Noctiluca scintillans
    环纹劳德藻 Lauderia annulata 海洋原甲藻 Prorocentrum micans
    大洋角管藻 Leptocylindrus danicus 微小原甲藻 P.minimum
    短楔形藻 Licmophora abbreviata 扁形原多甲藻 Protoperidinium depressum
    楔形藻 Licmophora sp. 斯氏扁甲藻 Pyrophacus steinii
    易变石丝藻 Lithodesmium variabile 蓝藻门 Cyanophyta
    嘴状胸膈藻 Mastogloia rostrata 颤藻 Oscillatoria sp.
    胸膈藻 Mastogloia sp. 螺旋藻 Spirulina sp.
    尤氏直链藻 Melosira juergensi 束毛藻 Trichodesmium sp.
    念珠直链藻 M.moniliformis 金藻门 Chrysoghyta
    具槽直链藻 M.sulcata 小等刺硅鞭藻 Dictyocha fibula
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    该次调查的浮游植物第一、二优势种分别为中肋骨条藻和具槽直链藻,前者占细胞总量百分比高达41.17%,优势度和丰度分别为0.247和1 281.72 ind · L-1,后者占细胞总量百分比为14.67%,优势度和丰度分别为0.125和456.71 ind · L-1。另外,琼氏圆筛藻、夜光藻和辐射列圆筛藻等也占有一定优势。中肋骨条藻、具槽直链藻、琼氏圆筛藻、夜光藻和辐射列圆筛藻是该次调查的优势种,均属中国近海赤潮生物种,它们在该次调查中的占优应引起足够的重视,任何浮游植物物种的丰度超过一定阈值都有引发藻华甚至赤潮的危险。

    4月份浮游植物的平均丰度为3 113.24 ind ·L-1,其中硅藻平均丰度为3 086.15 ind · L-1,占总丰度的99.13%;甲藻平均丰度为20.55 ind · L-1,占总丰度的0.66%;蓝藻平均丰度为5.29 ind ·L-1,占总丰度的0.17%,金藻平均丰度为1.56 ind · L-1,占总丰度的0.05%。

    4月份表层、5、10 m、底层浮游植物的平均丰度分别为3.38、3.74、2.65、2.28(×103 ind · L-1)。各水层浮游植物丰度的平面分布如图 2所示。可以看出,浮游植物丰度最高值出现在C11站,其各水层丰度的平均值为12.25×103 ind ·L-1。各水层浮游植物丰度的平面分布大致具有内湾(湾顶至湾中)高于外湾(湾中至湾口)的格局,其中表层和5 m水层更为明显。位于湾口外缘K站位的各水层丰度均值仅为1.48×103 ind · L-1,较湾内其他调查站位偏低。各水层丰度比较,以5 m水层最高,为3.74×103 ind · L-1;底层最低,为2.28×103 ind · L-1

    图  2  沙埕港各水层浮游植物细胞丰度分布图
    a. 表层;b. 5 m水层;c. 10 m水层;d. 底层
    Fig. 2  Horizontal distribution of phytoplankton cell abundance in different water layers in Shacheng Harbour
    a. surface water layer; b. 5 m water layer; c. 10 m water layer; d. bottom water layer

    表 2来看,总体上表层、5 m水层的浮游植物丰度高于10 m水层和底层,但并未发现垂直分布的明显规律。

    表  2  沙埕港浮游植物丰度的垂直分布
    Table  2  Vertical distribution of phytoplankton cell abundance in Shacheng Harbour  ind · L-1
    表层
    surface water layer
    5 m水层
    5 m water layer
    10 m水层
    10 m water layer
    底层
    bottom water layer
    断面sections X±SD n X±SD n X±SD n X±SD n
    C1断面C1 section 6 750.00±7 855.09 3 7 733.33±4 390.43 3 4 675.00±5 055.81 2
    C2断面C2 section 6 600.00±3 451.09 3 2 900.00±200.00 3 3 025.00±1 308.15 2 3 775.00±1 308.15 2
    C3断面C3 section 1 733.33±635.09 3 2 550.00±576.63 3 2 250.00±312.25 3 1 733.33±1 628.91 3
    D断面D section 1 483.33±971.25 3 1 350.00±576.63 3 1 775.00±1 308.15 2 1 525.00±106.07 2
    C4断面C4 section 2 216.67±1 350.31 3 2 116.67±1 563.12 3 1 725.00±1 449.57 2 1 000.00±707.11 2
    F1站F1 section 4 100 1 3 050 1
    F2站F2 section 3 200 1 17 700 1 4 800 1 7 350 1
    F3站F3 section 850 1 2 100 1 1 950 1 700 1
    F4站F4 section 850 1 1 400 1 1 750 1 2 750 1
    K站K section 2 150 1 600 1 2 050 1 1 100 1
    注:n表示调查站位数
    Note:“n” Denotes the number of survey stations.
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    浮游植物的物种多样性对海洋生态系统的能量流动、物质循环和信息传递有着重要影响。物种多样性指数是浮游植物多样性研究的重要手段,也是描述浮游植物群落的有效指标。物种多样性指数的测度方法有多种,使用单纯一种指数来解释浮游植物群落往往具有片面性。这里对多样性指数(H′)、均匀度指数(J)、丰富度指数(dMa)和优势度指数(D)进行综合分析。

    图 3来看,表层各站位的多样性指数、丰富度指数、均匀度指数、优势度指数均值分别为2.631、2.862、0.747、0.268,外湾较内湾的多样性指数和均匀度指数高、优势度指数低,丰富度指数的总体变化趋势不明显。5 m水层多样性指数、丰富度指数、均匀度指数、优势度指数均值分别为2.388、2.789、0.695、0.330,大致有湾中部的多样性指数、丰富度指数、均匀度指数较高,优势度指数较低的特点。上述各种指数在各水层的分布见表 3

    图  3  物种多样性指数的分布
    a. 表层;b. 5 m水层;c. 10 m水层;d. 底层
    Fig. 3  Distribution of species diversity indexes of phytoplankton in Shacheng Harbour
    a. surface water layer; b. 5 m water layer; c. 10 m water layer; d. bottom water layer
    表  3  沙埕港浮游植物物种多样性指数的分布
    Table  3  Distribution of species diversity indexes of phytoplankton in Shacheng Harbour
    多样性指数(H′)
    diversity index
    丰富度指数(dMa)
    richness index
    均匀度指数(J)
    evenness index
    优势度指数(D)
    dominance index
    表层surface water layer 2.631 2.862 0.747 0.268
    5 m水层5 m water layer 2.388 2.789 0.695 0.330
    10 m水层10 m water layer 2.420 2.606 0.740 0.286
    底层bottom water layer 2.496 2.542 0.779 0.270
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    表 3可以看出,表层的多样性指数、丰富度指数和均匀度指数较高,优势度指数较低,初步可判断,表层群落复杂和稳定程度高,其它水层的群落复杂和稳定程度由大到小依次为底层>10 m >5 m。

    将以各站位为样本的生物种类和细胞数量原始矩阵,经过二次方根转换后,求出两两样本间的Bray-Curtis相似性系数,得到浮游植物群落的生物相似性矩阵,在此基础上经过CLUSTER聚类分析和MDS排序分析分别得到浮游植物群落的等级聚类图(图 4)和MDS标序图(图 5)。

    图  4  沙埕港浮游植物聚类分析图
    Fig. 4  Dendrogram of phytoplankton community in Shacheng Harbour
    图  5  沙埕港浮游植物排序分析图
    Fig. 5  MDS ordination of phytoplankton community in Shacheng Harbour

    图 4中以约42%相似度水平线作为分组界线,将浮游植物群落分为Ⅰ组和Ⅱ组2大组群,且Ⅱ组组群内各站位之间的生物组成相似度较Ⅰ组内偏高。

    图 5可知,stress值为0.13(< 0.2),这说明该图在二维空间对样本间相似关系的解释具有一定意义。根据图中各样本间的距离远近,可将其分为Ⅰ、Ⅱ 2组,并且Ⅱ组内各样本间的距离明显小于Ⅰ组,即Ⅱ组内的相似度较高,其结果与聚类分析是完全一致的。

    用于主成分分析的样点数目为20个,涉及环境变量13个,经处理分析得到前5个主成分的特征根、贡献率、累计贡献率及各环境变量在主成分中的因子负荷量(表 4)。

    表  4  环境因子主成分的因子负荷量、特征根与贡献率
    Table  4  Factor loading, eigen value and percent of variance from principal component analysis
    环境变量
    environmental variables
    第一主分量(PC1)
    the first principal
    component
    第二主分量(PC2)
    the second principal
    component
    第三主分量(PC3)
    the third principal
    component
    第四主分量(PC4)
    the fourth principal
    component
    第五主分量(PC5)
    the fifth principal
    component
    水深water depth -0.133 0.489 -0.309 -0.246 -0.187
    透明度transparency 0.228 0.383 -0.144 -0.180 -0.316
    悬浮物suspended sediments -0.246 0.091 -0.402 -0.258 0.510
    酸碱度pH -0.380 0.183 0.118 -0.030 -0.013
    溶解氧(DO) dissolved oxygen -0.383 -0.053 0.118 0.012 0.039
    化学需氧量(COD)
    chemical oxygen demand
    0.315 0.259 -0.278 0.167 -0.089
    亚硝酸盐(NO2) nitrite 0.213 -0.317 -0.402 0.267 -0.016
    硝酸盐(NO3) nitrate 0.380 0.039 0.205 -0.008 0.054
    铵盐(NH3) ammonium 0.155 -0.372 -0.328 -0.432 0.334
    无机磷(IP) inorganic phosphorus 0.241 0.206 0.454 0.083 0.536
    硅酸盐(SiO4) silicate 0.380 -0.114 -0.045 -0.020 -0.089
    总氮(TN) total nitrogen -0.226 -0.413 -0.006 0.138 -0.340
    总磷(TP) total phosphorous 0.114 -0.189 0.313 -0.726 -0.264
    特征根eigen value 5.95 2.39 1.27 1.02 0.80
    贡献率/% percent of variance 45.8 18.4 9.8 7.9 6.2
    累积贡献率/%
    cumulative percent of variance
    45.8 64.2 73.9 81.8 87.9
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    表 4可以看出,前2个主分量保留的信息占总环境信息量的64.2%,其中对第一主分量贡献率较大的有溶解氧(-0.383)、硝酸盐(0.380)、硅酸盐(0.380)和pH(-0.380),它更多的反映了样本间的共同特征,并且硝酸盐和硅酸盐的变化比较一致。对第二主分量中贡献较大的有水深(0.489)和总有机氮(-0.413),它代表了样本间的分辨特征。

    保留前2个主分量的信息对各样点进行环境因子属性排序,得到主成分分析图(图 6)。

    图  6  沙埕港环境指标主成分分析图
    Fig. 6  PCA ordination of the environmental factors in Shacheng Harbour

    图 6并结合表 4可以看出,在排序轴PC1上,从左到右(大致代表由湾口至湾顶方向)分别代表了硝酸盐和硅酸盐的含量逐渐增大,而溶解氧和pH的含量则逐渐减少;在排序轴PC2上,由下至上分别代表了水深逐渐增大,而总有机氮含量则逐渐减少。从上述各环境因子的各站点实测值来看,也确实具有上述变化趋势。

    (1) 浮游植物群落排序和环境因子排序的比较。从图 5图 6的比较分析可以看出,浮游植物群落MDS排序和环境因子PCA排序结果能达到较好的吻合,这说明环境因子与浮游植物群落结构的关系密切。(2)RELATE相关性检验。为了进一步研究环境因子和浮游植物群落结构的相关性,使用PRIMER 5.0软件中的RELATE程序加以检验,RELATE常用以揭示生物相似性矩阵和环境非相似性矩阵之间的相关水平。检验结果表明,浮游植物群落结构和环境因子的相关系数ρ=0.372,显著水平P=0.1%,相关性很显著。(3)BIO-ENV匹配性分析。由表 5可以看出,与浮游植物群落形成较好匹配的环境变量子集有(pH,NH3,SiO4)和(pH,DO,NH3,SiO4),其相关系数分别为0.701和0.694。可见,pH、氨盐(NH3)、硅酸盐(SiO4)和溶解氧(DO)这4个变量能够很好地解释沙埕港浮游植物群落。

    表  5  BIO-ENV匹配分析结果
    Table  5  Results of BIO-ENV correlation analysis
    环境变量个数
    number of environmental variables
    相关系数
    correlation coefficient
    环境变量子集
    environmental variables selections
    3 0.701 pH,NH3,SiO4
    4 0.694 pH,DO,NH3,SiO4
    3 0.692 DO,NH3,SiO4
    2 0.692 NH3,SiO4
    4 0.688 pH,NH3,SiO4,TP
    5 0.684 pH,DO,NH3,SiO4,TP
    2 0.683 pH,SiO4
    4 0.682 DO,NH3,SiO4,TP
    4 0.682 DO,NO2,NH3,SiO4
    3 0.680 NH3,SiO4,TP
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    2006年4月份沙埕港浮游植物的平均丰度为3 113.24 ind · L-1。进入4月,由于东北季风减弱和太阳辐射的增强,沙埕港的水温和盐度都有不同程度的回升,此时出现大角管藻、太阳双尾藻、楔形半盘藻等许多暖水性种类,甚至还出现笔尖形根管藻等外洋性种(广温高盐种),这表明此时沙埕港已开始受外海暖流[9]的影响,随着降雨量的增加以及桐山溪、照澜溪等淡水流入海湾,出现大量的夜光藻等广温低盐性种类。

    各水层浮游植物的平面分布大致呈由内湾高于外湾的格局。该次调查未发现沙埕港浮游植物垂直分布上的明显规律,这可能与沙埕港水体的低透明度、风浪、潮汐等造成的水体扰动以及港湾本身的水深限制等有关,另外,底栖硅藻受水体扰动再悬浮[10]对浮游植物的垂直分布也有很大影响。

    整个沙埕港浮游植物群落以湾中为界分为内湾群落和外湾群落2部分,其中内湾群落中不同地理位置的群落相似度不高,群落异质性较大,外湾群落中不同地理位置的群落相似度较高,群落同质性较高。内、外湾物种多样性指数的分布见表 6

    表  6  物种多样性指数在内、外湾的分布
    Table  6  Distribution of species diversity indexes of the inner and outer bay in Shacheng Harbour
    多样性指数(H′)
    diversity index
    丰富度(dMa)
    richness index
    均匀度(J)
    evenness index
    优势度指数(D)
    dominance index
    内湾outer bay 2.103 2.207 0.720 0.342
    外湾inner bay 1.850 2.631 0.629 0.401
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    表 6可以看出,外湾的多样性指数和均匀度指数低于内湾,而丰富度指数和优势度指数高于内湾,表明内湾的群落结构较外湾复杂。造成内、外湾群落结构差异的原因与沙埕港地形、陆地径流、滩涂养殖、工农业发展等多种环境因素有关,如沙埕港内湾(尤其在湾顶附近区域)有诸多河流入海和广阔的滩涂养殖区,而外湾的滩涂养殖区和径流较少,它们带来大量的营养盐及其他污染物;沙埕港为深入内陆的狭长形港湾,湾口小,水体交换能力弱,上述因素均可能带来沙埕港内、外湾水质的差别,从而导致其群落结构的差异。

    浮游植物中的赤潮种类可作为水环境是否富营养化的良好指示生物。从该次调查来看,根据主要赤潮种(如中肋骨条藻、具槽直链藻、夜光藻、琼氏圆筛藻等)在沙埕港4月份浮游植物中占优且数量较多的特点,认为沙埕港浮游植物的群落结构不太稳定,存在发生赤潮的可能性。近年来沙埕港海域赤潮频发,这是其水体结构受到严重影响的警示,因此,定期开展对浮游植物的监测和对赤潮的预警预报有着十分重要的现实意义。

  • 图  1   二甲基异莰醇和土臭素标准曲线

    Figure  1.   Standard curve of 2-MIB and GSM

    图  2   两种养殖模式下水体和鱼肉中二甲基异莰醇、土臭素含量变化

    Figure  2.   Change of concentrations of 2-MIB and GSM in aquaculture water and fish muscle in different culture systems

    图  3   两种养殖模式水体中土臭素和二甲基异莰醇质量浓度比较

    Figure  3.   Comparison of GSM and 2-MIB concentrations in aquaculture water in two culture systems

    表  1   固相微萃取-气相色谱质谱联用方法的参数检验

    Table  1   Parameter verification of SPME-GC-MS method

    分析物
    Analyte
    保留时间
    Retention time/min
    定量离子质荷比
    Quantification ion pair/(m·z−1)
    线性关系
    Linearity (R)
    二甲基异莰醇 2-MIB 12.59 95 0.998 8
    土臭素 GSM 15.99 112 0.999 6
    分析物
    Analyte
    基质加标 Matrix spike/(μg·L−1)
    0.5 2.0 4.0
    回收率
    Recovery rate/%
    相对标准偏差
    RSD/%
    回收率
    Recovery rate/%
    相对标准偏差
    RSD/%
    回收率
    Recovery rate/%
    相对标准偏差
    RSD/%
    二甲基异莰醇 2-MIB 50.05~67.38 2.82 44.05~74.29 5.73 55.19~70.54 2.11
    土臭素 GSM 45.54~50.20 2.42 40.63~66.89 4.71 57.26~69.45 5.90
    下载: 导出CSV

    表  2   不同养殖模式中草鱼的生长变化

    Table  2   Growth of C. idella in different culture systems

    采样时间
    Sampling time
    池塘内循环流水养殖系统模式 IPRS system
    体质量
    Body mass/kg
    增重率
    WGR/%
    体长
    Body length/cm
    相对体长增长率
    RSGR/%
    第0天 0thday 0.42±0.02c 0.00±0.00c 27.37±1.10c 44.60±10.69
    第33天 33rdday 0.86±0.03b 117.93±16.79a 34.25±0.50b
    第83天 83rdday 1.23±0.08a 33.13±3.98b 39.25±1.99a
    采样时间
    Sampling time
    传统养殖模式 Traditional pond system
    体质量
    Body mass/kg
    增重率
    WGR/%
    体长
    Body length/cm
    相对体长增长率
    RSGR/%
    第0天 0thday 2.72±0.14c 0.00±0.00c 50.13±1.03b 19.44±3.53
    第33天 33rdday 3.28±0.02b 22.34±4.85a 53.05±3.80ab
    第83天 83rdday 3.61±0.15a 9.38±3.05b 58.75±3.77a
    注:不同字母表示差异显著 (P<0.05)。 Note: different superscripts mean significantly differences (P<0.05).
    下载: 导出CSV

    表  3   草鱼体内二甲基异莰醇和土臭素含量与规格的相关性分析

    Table  3   Correlation analysis between concentration of off-flavor compounds and fish sizes

    相关系数
    Correlation coefficient
    池塘内循环流水养殖系统模式
    IPRS system
    传统养殖模式
    Traditional pond aquaculture system
    二甲基异莰醇
    2-MIB
    土臭素
    GSM
    二甲基异莰醇
    2-MIB
    土臭素
    GSM
    体质量 Body mass 0.89** 0.82** 0.42 0.25
    体长 Body length 0.87** 0.71* 0.51 0.32
    注:*. 相关性显著 (P<0.05);**. 相关性极显著 (P<0.01)。 Note: *. Significant correlation (P<0.05); **. Very significant correlation (P<0.01).
    下载: 导出CSV
  • [1] 于洪波. 淡水渔业养殖生产现状问题浅析[J]. 南方农业, 2015, 9(36): 167-167,169.
    [2] 梁敏, 章雪琴. 水产品中大环内酯类药物残留检测技术的研究进展[J]. 食品安全质量检测学报, 2021, 12(2): 595-601.
    [3]

    WHITFIELD F B. Biological origins of off-flavours in fish and crustaceans[J]. Water Sci Technol, 1999, 40(6): 265-272. doi: 10.2166/wst.1999.0308

    [4]

    HANSON T R. Economic impact of off-flavor to the U. S. catfish industry[M]//SCHRADER K, RIMANDO A. Off-flavors in aquaculture. Washington, D.C.: American Chemical Society, 2003: 13-29.

    [5]

    COTSARIS E, BRUCHET A, MALLEVIALLE J, et al. The identification of odorous metabolites produced from algal monocultures[J]. Water Sci Technol, 1995, 31(11): 251-258. doi: 10.2166/wst.1995.0443

    [6] 殷守仁, 徐立蒲. 淡水浮游藻类与鱼体异味关系的初步研究[J]. 大连水产学院学报, 2003, 18(2): 156-157.
    [7]

    HOWGATE P. Tainting of farmed fish by geosmin and 2-methyl-iso-borneol: a review of sensory aspects and of uptake/depuration[J]. Aquaculture, 2004, 234(1/2/3/4): 155-181.

    [8] 王国超, 李来好, 郝淑贤, 等. 水产品腥味物质形成机理及相关检测分析技术的研究进展[J]. 食品工业科技, 2012, 33(5): 401-404,409.
    [9] 杨玉平, 熊光权, 程薇, 等. 水产品异味物质形成机理、检测及去除技术研究进展[J]. 食品科学, 2009, 30(23): 533-538. doi: 10.3321/j.issn:1002-6630.2009.23.119
    [10]

    KIM C, LEE S I, HWANG S, et al. Removal of geosmin and 2-methylisoboneol (2-MIB) by membrane system combined with powdered activated carbon (PAC) for drinking water treatment[J]. J Water Process Engin, 2014, 4: 91-98. doi: 10.1016/j.jwpe.2014.09.006

    [11]

    PERSSON P E. Sensory properties and analysis of two muddy odour compounds, geosmin and 2-methylisoborneol, in water and fish[J]. Water Res, 1980, 14(8): 1113-1118. doi: 10.1016/0043-1354(80)90161-X

    [12]

    ROBERTSON R F, JAUNCEY K, BEVERIDGE M C M, et al. Depuration rates and the sensory threshold concentration of geosmin responsible for earthy-musty taint in rainbow trout, Onchorhynchus mykiss[J]. Aquaculture, 2005, 245(1/2/3/4): 89-99.

    [13] 王赛. 水质、藻类变化对罗非鱼异味产生的影响及异味去除初步探讨[D]. 湛江: 广东海洋大学, 2012: 11-13.
    [14] 周梦海, 李慷, 张文博, 等. 不同养殖模式下罗非鱼养殖水体异味物质的含量及其变化[J]. 上海海洋大学学报, 2016, 25(4): 528-533. doi: 10.12024/jsou.20150401418
    [15] 樊厚瑞. 池塘循环流水养殖模式的发展现状和效益分析[J]. 农村经济与科技, 2019, 30(8): 40-42. doi: 10.3969/j.issn.1007-7103.2019.08.027
    [16] 刘梅, 宓国强, 郭建林, 等. 池塘内循环流水养殖模式对黄颡鱼生长性能、形体指标、血清生化指标及肌肉营养成分的影响[J]. 动物营养学报, 2019, 31(4): 1704-1717.
    [17] 王浩伟. 草鱼池塘循环水养殖系统生态及经济效益分析与评价[D]. 南京: 南京农业大学, 2015: 37-44.
    [18] 王峰, 雷霁霖, 高淳仁, 等. 国内外工厂化循环水养殖研究进展[J]. 中国水产科学, 2013, 20(5): 1100-1111.
    [19] 付湘晋, 党亚丽, 许时婴, 等. 白鲢鱼土霉味物质的检测与脱除[J]. 食品与发酵工业, 2010, 36(8): 152-155.
    [20] 杨玉平, 熊光权, 程薇, 等. 鲢鱼体内挥发性成分测定及其产生机理初探[J]. 农产品加工(创新版), 2010(8): 22-25.
    [21]

    VALLOD D, CRAVEDI J P, HILLENWECK A, et al. Analysis of the off-flavor risk in carp production in ponds in Dombes and Forez (France)[J]. Aquac Int, 2007, 15(3/4): 287-298.

    [22] 顾兆俊, 朱浩, 刘兴国, 等. 去除鱼类土腥昧养殖系统的构建技术研究[J]. 水产养殖, 2014, 35(10): 33-36. doi: 10.3969/j.issn.1004-2091.2014.10.007
    [23] 张凯, 刘利平, 陈桃英, 等. 罗非鱼不同养殖系统对产出效果及异味物质含量的影响[J]. 中国水产科学, 2018, 25(1): 108-115.
    [24] 农业农村部渔业渔政管理局, 全国水产技术推广总站, 中国水产学会. 2019 中国渔业统计年鉴[M]. 北京: 中国农业出版社, 2019: 24-25.
    [25] 国家环保局本书编委会. 水和废水监测分析方法[M]. 北京: 中国环境科学出版社, 1989: 39-40.
    [26] 王国超, 李来好, 郝淑贤, 等. 罗非鱼肉中土臭素和2-甲基异莰醇的测定[J]. 食品科学, 2011, 32(22): 188-191.
    [27]

    IZAGUIRRE G, TAYLOR W D. A guide to geosmin- and MIB-producing cyanobacteria in the United States[J]. Water Sci Technol, 2004, 49(9): 19-24. doi: 10.2166/wst.2004.0524

    [28] 李林. 淡水水体中藻源异味化合物的分布、动态变化与降解研究[D]. 武汉: 中国科学院研究生院 (水生生物研究所), 2005: 50-55.
    [29] 吴添天, 芮明, 朱慧娈, 等. 巢湖蓝藻异味成分分析及影响因素研究[J]. 环境科学与技术, 2015, 38(3): 147-151.
    [30]

    PARINET J, RODRIGUEZ M J, SÉRODES. J Influence of water quality on the presence of off-flavour compounds (geosmin and 2-methylisoborneol)[J]. Water Res, 2010, 44(20): 5847-5856. doi: 10.1016/j.watres.2010.06.070

    [31]

    SCHRADER K K, DAVIDSON J W, SUMMERFELT S T. Evaluation of the impact of nitrate-nitrogen levels in recirculating aquaculture systems on concentrations of the off-flavor compounds geosmin and 2-methylisoborneol in water and rainbow trout (Oncorhynchus mykiss)[J]. Aquac Eng, 2013, 57: 126-130. doi: 10.1016/j.aquaeng.2013.07.002

    [32] 邱东茹, 吴振斌, 况琪军. 不同生活型大型植物对浮游植物群落的影响[J]. 生态学杂志, 1998, 17(6): 22-27. doi: 10.3321/j.issn:1000-4890.1998.06.005
    [33]

    YING P, LEI L, SABINE H, et al. Root exudated algicide of Eichhornia crassipes enhances allelopathic effects of cyanobacteria Microcystis aeruginosa on green algae[J]. Hydrobiologia, 2018, 823(1): 67-77. doi: 10.1007/s10750-018-3696-7

    [34]

    STREIT B. Bioaccumulation of contaminants in fish[J]. Fish Ecotoxicol, 1998, 86(86): 353-387.

    [35]

    SCHRAM E, SCHRAMA J W, KOOTEN T V, et al. Experimental validation of geosmin uptake in rainbow trout, Oncorhynchus mykiss (Waldbaum) suggests biotransformation[J]. Aquac Res, 2017, 42(9): 668-675.

    [36]

    KLEINOW K M, MELANCON M J, LECH J J. Biotransformation and induction: implications for toxicity, bioaccumulation and monitoring of environmental xenobiotics in fish[J]. Environ Health Persp, 1987, 71: 105-119. doi: 10.1289/ehp.8771105

    [37] 徐立蒲, 潘勇, 曹欢, 等. 寡盐水鱼池藻菌土腥异味化合物研究[J]. 生态学报, 2008, 28(10): 5173-5178. doi: 10.3321/j.issn:1000-0933.2008.10.066
    [38]

    WESTERHOFF P, RODRIGUEZ-HERNANDEZ M, BAKER L, et al. Seasonal occurrence and degradation of 2-methylisoborneol in water supply reservoirs[J]. Water Res, 2005, 39(20): 4899-4912. doi: 10.1016/j.watres.2005.06.038

    [39] 宋文华. 养殖密度和温度对草鱼(Ctenopharyngodon idellus)生长和生理生化指标的影响[D]. 青岛: 中国海洋大学, 2012: 28-42.
    [40]

    DIONIGI C P, BETT K L, JOJNSEN P B, et al. Variation in channel catfish Ictalurus punctatus flavor quality and its quality control implications[J]. 1998, 29(2): 140-154.

    [41]

    MARTIN J F. The use of sodium carbonate peroxyhydrate to treat off-flavor in commercial catfish ponds[J]. Water Sci Technol, 1992, 25(2): 315-321. doi: 10.2166/wst.1992.0067

    [42]

    YARNPAKDEE S, BENJAKUL S, PENJAMRAS P, et al. Chemical compositions and muddy flavour/odour of protein hydrolysate from Nile tilapia and broadhead catfish mince and protein isolate[J]. Food Chem, 2014, 142: 210-216. doi: 10.1016/j.foodchem.2013.07.043

    [43] 韩萃, 魏发奕, 李丽, 等. 养殖虹鳟体内土腥味物质分布及其与水质关系的研究[J]. 中国海洋大学学报(自然科学版), 2021, 51(1): 23-30.
推荐阅读
横带髭鲷早期发育阶段消化系统组织学观察
平洪领 et al., 南方水产科学, 2025
红鳍笛鲷幼鱼对不同开孔形状和尺寸人工鱼礁模型的行为偏好探究
江满菊 et al., 南方水产科学, 2024
基于高频水平机械扫描式声呐图像的海水网箱养殖卵形鲳鲹数量估算方法
胡家祯 et al., 南方水产科学, 2024
草鱼subfatin分子鉴定及表达特性分析
杨博雅 et al., 南方水产科学, 2024
基于鱼类生长特征和营养成分视角分析豹纹鳃棘鲈增殖放流水域的适宜性
刘倩 et al., 水产学报, 2025
不同饵料时期加州鲈仔稚鱼肠道微生物物种多样性和相对丰度变化
田璐 et al., 中国水产科学, 2024
Deciphering the gut microbiome of grass carp through multi-omics approach
Li, Ming et al., MICROBIOME, 2024
The role of diet and nutritional interventions for the infant gut microbiome
Catassi, Giulia et al., NUTRIENTS, 2024
Identification of greywater flow characteristics in open channels
WATER CONSERVATION AND MANAGEMENT, 2024
Isolation, identification, and characterization of an aspergillus niger bioflocculant-producing strain using potato starch wastewater as nutrilite and its application
PLOS ONE, 2018
Powered by
图(3)  /  表(3)
计量
  • 文章访问数:  808
  • HTML全文浏览量:  262
  • PDF下载量:  63
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2021-06-03
  • 修回日期:  2021-07-13
  • 录用日期:  2021-08-12
  • 网络出版日期:  2021-09-18
  • 刊出日期:  2022-06-04

目录

/

返回文章
返回