pH、亞硝酸鹽和氨氮對雙齒圍沙蠶耗氧率和排氨率的影響

劉慧玲，郭文浚，譚振華，楊世平，孫成波，吳坤平

（廣東海洋大學水產學院，廣東 湛江 524088）

pH、亞硝酸鹽和氨氮對雙齒圍沙蠶耗氧率和排氨率的影響

劉慧玲，郭文浚，譚振華，楊世平，孫成波，吳坤平

（廣東海洋大學水產學院，廣東 湛江 524088）

在實驗室條件下研究不同pH（5.0、6.0、7.0、8.0、9.0）、亞硝酸鹽濃度（0、0.036、0.357、0.714、1.429mmol/L）和氨氮濃度（0、0.036、0.357、0.714、1.429mmol/L）對雙齒圍沙蠶（Perinereis aibuhitensis）耗氧率和排氨率的影響。結果表明，在不同pH條件下各組雙齒圍沙蠶的耗氧率差異無統計學意義（P ＞ 0.05）；pH為7.0時，沙蠶的排氨率較低（2.37±0.51 μg·g-1·h-1），pH為9.0時，排氨率最低（0.44±0.13 μg·g-1·h-1）（P ＜ 0.05）。隨著亞硝酸鹽氮濃度的升高，其耗氧率僅在0.714mmol/L組升高，與其他各組差異無統計學意義（P ＞ 0.05），而排氨率0.036mmol/L組升高，之后急速下降，1.429mmol/L組最低，差異有統計學意義（P ＜ 0.05）。隨氨氮濃度的增加，雙齒圍沙蠶耗氧率呈下降趨勢，當氨氮濃度0.714～1.429mmol/L時差異有統計學意義（P＜0.05）。

雙齒圍沙蠶；耗氧率；排氨率；pH；亞硝酸鹽；氨氮

雙齒圍沙蠶（Perinereis aibuhitensis）隸屬于環節動物門（Annelida），多毛綱（Polychaeta），游走目（Errantia），沙蠶科（Nereididae），圍沙蠶屬（Perinereis）。其適應能力強，營養價值高［1］。研究發現，沙蠶可以增加對蝦產量［2］，且由于含有豐富的EPA和DHA，可促進對蝦性腺發育，提高受精卵質量［3-4］，因而常用作對蝦飼料。其誘食性較佳，被稱作“萬能釣餌”［1］。據有關資料表明，近年來日本僅休閑垂釣業沙蠶年需求量在3 000 t以上［5］，國際市場供不應求。但由于過度捕撈，沙蠶資源逐漸衰退，難以滿足市場需求。為此，學界開展了沙蠶親體培育、人工育苗和灘涂養殖技術等研究［6-9］。環境因子的變化會影響沙蠶的生理和能量代謝，目前關于環境因子對沙蠶耗氧率和排氨率影響的報道僅見溫度和鹽度方面［10-12］。沙蠶為底棲生物，底泥中有機物的積累會導致底質的pH下降，氨氮和亞硝酸鹽含量增加，進而影響底棲生物的代謝。筆者研究不同 pH、亞硝酸鹽和氨氮濃度對于雙齒圍沙蠶排氨率和耗氧率的影響，為沙蠶的人工養殖和底質調控提供基礎資料。

1 材料與方法

1.1 材料

雙齒圍沙蠶體質量（2.10±0.38）g，取自湛江騰飛實業有限公司的東海島沙蠶養殖基地，挑選健康無損傷個體，帶回實驗室泡沫箱中暫養。暫養和實驗用海水均為過濾后自然海水，pH 8.1，鹽度25，海水中亞硝酸鹽和氨氮均未檢出。暫養期間連續充氧，不投餌，實驗前用過濾海水沖洗沙蠶體表。

1.2 方法

實驗在注滿海水的300mL錐形瓶中進行。設置pH為5.0、6.0、7.0、8.0、9.0等5個pH梯度（用1 mol/L的HCl或NaOH調節），每個梯度設3個平行組和1個空白對照組，每組放入個體規格相近的雙齒圍沙蠶3尾，以未放沙蠶實驗瓶為空白對照組。放入沙蠶后，立即用保鮮膜和橡皮筋將瓶口封緊，持續 4 h，整個過程中不得有氣泡產生，實驗期間水溫 29℃。實驗前稱量沙蠶的質量，測定實驗前后溶氧和氨氮含量。pH值用酸度計測定（上海梅特勒，FE20K），溶氧含量用雷磁 JPSJ-605型溶氧儀測定，氨氮含量用靛酚藍法測定［13］，亞硝酸鹽用鹽酸萘乙二胺法測定［14］。

根據預實驗結果，設置亞硝酸鹽濃度為 0、 0.036、0.357、0.714、1.429mmol/L等5個梯度，以亞硝酸鈉調節。其他操作和方法同pH實驗。

設置氨氮濃度為0、0.036、0.357、0.714、1.429mmol/L等5個梯度，以氯化銨調節。其他操作和方法同pH實驗。

耗氧率R（mg·g-1·h-1）計算公式為

其中，D0為空白對照瓶中水樣的溶解氧（mg/L），Dt為實驗組水樣中的溶解氧（mg/L），V為實驗瓶的體積（L），m為沙蠶的總質量（g），t 為實驗持續時間（h）。

排氨率N（μg·g-1·h-1）計算公式為

其中，Nt為實驗組水體的氨氮質量濃度（mg/L），N0為對照組水體的氨氮質量濃度（mg/L）。

氧氮原子比（nO/ nN）的計算公式：

1.3 統計方法

實驗結果采用 SPSS19.0軟件進行方差分析和Ducan's多重比較，P＜0.05時，差異有統計學意義。

2 結 果

2.1 pH對雙齒圍沙蠶代謝的影響

不同pH條件下沙蠶耗氧率見圖1。圖1表明，在pH為6.0和8.0時，沙蠶耗氧率平均值略高于pH為7.0時，但各組間耗氧率差異無統計學意義（P＞ 0.05）。

圖1 不同pH與雙齒圍沙蠶耗氧率的關系Fig.1 Relationship between oxygen consumption rate of Perinereis aibuhitensis and pH

不同pH條件下沙蠶的耗氧率見圖2。圖2可見，沙蠶的排氨率隨著pH的升高而呈現先下降后上升再下降趨勢。pH為7.0時，沙蠶的排氨率處于一個較低峰值（2.37±0.51 μg·g-1·h-1），在pH為9.0時，排氨率最低（0.44±0.13 μg·g-1·h-1），差異均有統計學意義（P ＜ 0.05）。

圖2 不同pH條件下雙齒圍沙蠶排氨率的關系Fig.2 Relationship between ammonia-N excretion rate of Perinereis aibuhitensis and pH

圖3表明，在pH為5～8時，沙蠶的氧氮比較為穩定，各組差異無統計學意義（P ＞ 0.05），而pH為9時，氧氮比急劇升高，與其他組差異有統計學意義（P ＜ 0.05）。

圖3 不同pH條件下雙齒圍沙蠶氧氮比Fig.3 Ratio of O to N of Perinereis aibuhitensis at different pH

2.2 亞硝酸鹽濃度對雙齒圍沙蠶代謝的影響

沙蠶的耗氧率隨亞硝酸鹽濃度的上升而呈先上升后下降趨勢（圖 4）。在亞硝酸鹽濃度 0.714mmol/L時耗氧率（0.069±0.007 μg·g-1·h-1）高于其他各組（P ＜ 0.05），其他各組間差異無統計學意義（P ＞ 0.05）。

隨著亞硝酸鹽濃度升高，沙蠶的排氨率呈先升高、后下降、再相對平穩、然后又下降的趨勢（圖5）。在亞硝酸鹽濃度為0.036mmol/L時，沙蠶的排氨率升至最高值3.67±1.17 μg·g-1·h-1。亞硝酸鹽濃度為0和0.036mmol/L組的沙蠶排氨率高于其他各組，差異有統計學意義（P ＜ 0.05）。

圖4 不同濃度亞硝酸鹽與雙齒圍沙蠶耗氧率的關系Fig.4 Relationship between oxygen consumption rate of Perinereis aibuhitensis and the concentration of nitrite-N

圖5 不同濃度亞硝酸鹽與雙齒圍沙蠶排氨率的關系Fig.5 Relationship between ammonia-N excretion rate of Perinereis aibuhitensis and the concentration of nitrite-N

不同亞硝酸鹽濃度下沙蠶氧氮比見圖 6。在亞硝酸鹽濃度為0～0.714mmol/L范圍內，沙蠶氧氮比較為穩定，各組間差異無統計學意義（P ＞ 0.05），當亞硝酸鹽濃度為1.429mmol/L時，氧氮比升高，與其他各組差異有統計學意義（P ＜ 0.05）。

圖6 不同濃度亞硝酸鹽條件下雙齒圍沙蠶氧氮比Fig.6 Number ratio of O to N of Perinereis aibuhitensis at different concentration of nitrite-N

2.3 氨氮對雙齒圍沙蠶耗氧率的影響

不同氨氮濃度條件下沙蠶的耗氧率見圖 7。沙蠶耗氧率隨氨氮濃度的升高有降低趨勢，氨氮濃度為0.714mmol/L時，沙蠶耗氧率低于0mmol/L組，差異有統計學意義（P＜0.05）。0.714與1.429組間差異無統計學意義（P ＞ 0.05）。

圖7 不同濃度氨氮與雙齒圍沙蠶耗氧率的關系Fig.7 Relationship between oxygen consumption rate of Perinereis aibuhitensis and different concentration of ammonium-N

3 討 論

3.1 pH對雙齒圍沙蠶代謝的影響

pH值是水生生物養殖環境中非常重要的理化指標之一，pH值變化會直接影響水生生物代謝、生長和存活等。李達［15］研究發現，pH 對雙齒圍沙蠶受精和胚胎發育影響有統計學意義（P ＜ 0.05），pH為 7.5 時受精率和孵化率均最高。Simcic等［16］研究發現，酸性條件會直接影響3種甲殼動物的電子傳遞系統，增加它們的耗氧率。唐保軍等［17］研究 pH對細角螺（Hemifusus ternatanus）耗氧率的影響時發現，pH為8時，細角螺耗氧率最高，pH的升高或降低，細角螺耗氧率均顯著降低。尖紫蛤（Soletellina acuta）［18］和日本沼蝦（Macrobrachium nipponensis）［19］等水生生物有類似結果。Buckingha等［20］在研究田螺（Viviparus contectoides）時發現，其耗氧率在pH為7.1 和8.9 時出現峰值，而在pH繼續降低或升高時，其耗氧率均下降。而本研究結果顯示在pH為5.0～9.0時，雙齒圍沙蠶的耗氧率差異無統計學意義（P ＞ 0.05），可能與實驗時，沙蠶的個體差異有關，具體原因有待進一步探索。

本實驗中，pH對沙蠶排氨率的影響有統計學意義（P ＜ 0.05），在pH 7.0時，排氨率較低，pH為6.0和8.0時，其排氨率明顯升高，說明雙齒圍沙蠶對pH的適應能力較強，可適應pH 6.0～8.0范圍，最適pH可能在7.0左右。祁銘華［21］發現，菲律賓蛤仔在實驗室條件下養殖 60 d時，各組底質pH由7.772分別降為6.663、6.671、6.673、6.671［21］。沙蠶主要生活在有機物豐富的潮間帶灘涂，以有機物、藻類為食［22］，這些區域有機物含量較高，pH值較低，因此，雙齒圍沙蠶的最適pH為7.0左右也反映了其對環境有機物的適應。

3.2 亞硝酸鹽濃度對雙齒圍沙蠶代謝的影響

亞硝酸鹽是水產養殖中一種常見污染物，是糞便和殘餌中蛋白質分解后氨氮的硝化和脫氮作用過程的重要中間產物［23］。養殖環境中亞硝酸鹽含量過高會對養殖的魚、蝦、蟹等產生危害，降低魚類血液輸送氧氣的能力和抗氧化能力［24-26］。本實驗中，雙齒圍沙蠶耗氧率隨著亞硝酸鹽濃度升高而呈先升高后降低趨勢，與亞硝酸鹽對鳊魚（Parabramis pekinensis）耗氧率的影響規律相似［26］。隨著養殖水體亞硝酸鹽濃度升高，魚類表現為活動增加，為抵抗亞硝酸鹽的毒性，降低亞硝酸鹽對機體的危害，魚體需要更多的能量，因而耗氧率增加［27］。隨著亞硝酸鹽濃度的升高，鳊魚和草魚（Ctenopharyngodon idellus）的耗氧率也出現先升高后降低的趨勢［26-27］。本研究發現，在亞硝酸鹽濃度在 0.036～0.357mmol/L時，雙齒圍沙蠶的耗氧率隨著亞硝酸鹽濃度的增加，當亞硝酸鹽濃度為1.429mmol/L時，耗氧率才又開始下降。且排氨率在亞硝酸鹽濃度為0.036～0.357mmol/L時出現顯著下降后，在0.357 ～0.714mmol/L時表現出相對穩定，在濃度為1.429mmol/L時，排氨率又降至最低。當亞硝酸鹽為在0.036～0.714mmol/L的范圍內，雙齒圍沙蠶的氧氮比無明顯差異，而當濃度為1.429mmol/L時，氧氮比急劇升高，說明其能量代謝途徑發生了根本性變化，較難維持機體的正常代謝［17］。

3.3 氨氮濃度對雙齒圍沙蠶代謝的影響

水環境中，由于養殖生物密度過大，以及水生動物的代謝、藻類的衰亡和有機物積累等因素，水體氨氮會增加。其中NH3不帶電荷，易通過細胞膜，對水生生物毒性較大，甚至導致死亡［28］。呂富等［29］研究發現，在相同鹽度下，雙齒圍沙蠶的死亡率隨氨氮濃度升高和作用時間的延長而升高。氨氮對單環刺螠（Urechis unicinctus）、日本沼蝦和河蚌（Anodonta woodiana）耗氧率均會產生影響［30-32］。本研究表明，氨氮濃度為0.714 和1.419mmol/L時，雙齒圍沙蠶耗氧率低于對照組（P ＜ 0.05），這可能與氨氮對沙蠶產生毒性，進而導致其代謝機能減弱有關。

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（責任編輯：劉慶穎）

Effects of pH，Ammonia and Nitrite on Oxygen Consumption and Ammonia Excretion of Perinereis aibuhitensis

LIU Hui-ling，GUO Wen-jun，TAN Zhen-hua，YANG shi-ping，SUN Cheng-bo，WU Kun-ping
（Fisheries College of Guangdong Ocean University，Zhanjiang 524088，China）

Oxygen consumption rate and ammonia excretion rate of Perinereis aibuhitensis at different pH levels（5.0，6.0，7.0，8.0，9.0），nitrite-N concentration（0，0.036，0.357，0.714，1.429mmol/L） and ammonia-N concentration（0，0.036，0.357，0.714，1.429mmol/L） were measured in the laboratory.The results showed that there was no statistically significant differences in oxygen consumption rate（OCR）between groups under the conditions of different pH（P ＞ 0.05），and ammonia excretion rate（AER） of P.aibuhitensis were significantly higher at pH 6.0 and 8.0 than that at pH 7.0，the difference between them were statistically significant（P ＜ 0.05）.With the increase of nitrite-N concentration，the OCR increased when nitrite-N concentration was 0.714mmol/L（P ＜ 0.05），and the difference between the other groups were not statistically significant（P ＞ 0.05），and AER increased in group of 0.036mmol/L（P ＜ 0.05），then decreased rapidly，and reached the minimum in the group of 1.429mmol/L（P ＜ 0.05）.Significant difference in OCR was not found when the ammonia-N concentration ranging from 0 to 0.357mmol/L（P ＞ 0.05），and OCR decreased when ammonia-N concentration changing from 0.714 to 1.419mmol/L（P ＜ 0.05）.

Perinereis aibuhitensis； oxygen consumption rate； ammonia excretion rate； pH； nitrite；ammonia

Q959.192.5

A

1673-9159（2016）03-0052-05

10.3969/j.issn.1673-9159.2016.03.009

2015-11-03

廣東科技計劃項目（2013B020415002）和湛江市科技計劃項目（2013A03021）

劉慧玲（1976-），女，碩士，高級實驗師，研究方向為水產養殖及水產微生物學。

楊世平（1977-），男，博士，副教授，研究方向為蝦蟹類健康養殖及水產微生物學。