碳酸氫鈉對大鱗鲃耗氧率和排氨率的影響

耿龍武，姜海峰，徐偉

（中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黑龍江水產(chǎn)研究所，黑龍江 哈爾濱 150070）

碳酸氫鈉對大鱗鲃耗氧率和排氨率的影響

耿龍武，姜海峰，徐偉

（中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黑龍江水產(chǎn)研究所，黑龍江 哈爾濱 150070）

在水溫（22±0.5）℃和密閉式流水條件下，測定體質(zhì)量（104.68±2.20）g大鱗鲃Barbus capito在不同碳酸氫鈉（NaHCO3）濃度（10 mmol/L、20 mmol/L、30 mmol/L、40 mmol/L和 50mmol/L）下的耗氧率、排氨率和血漿尿素氮濃度。結(jié)果表明：堿度10～30mmol/L組大鱗鲃的耗氧率顯著高于對照組（P＜0.05），但組間無顯著差異（P＞0.05）；堿度40 mmol/L、50mmol/L組的耗氧率極顯著高于其他實(shí)驗(yàn)組（P＜0.01），說明高堿度影響大鱗鲃的生理活動(dòng)，提高新陳代謝水平抵御高堿度脅迫。隨著堿度的上升大鱗鲃的排氨率逐漸降低，堿度30～50mmol/L組的排氨率依次顯著低于對照組（P＜0.05）。大鱗鲃血漿尿素氮濃度隨堿度的升高而逐漸顯著上升（P＜0.05）。本試驗(yàn)表明，大鱗鲃為了應(yīng)對堿度脅迫時(shí)的氨中毒，首先調(diào)節(jié)代謝降低氨的產(chǎn)生量，其次在體內(nèi)將氨代謝合成尿素排出體外。

大鱗鲃；碳酸氫納；耗氧率；排氨率

我國約有0.46億hm2的低洼鹽堿水域資源。這些水體的水生生物資源貧瘠，魚類種類數(shù)量較少，漁業(yè)生產(chǎn)水平較低。“以漁改堿”是開發(fā)利用鹽堿水資源的有效途徑之一，可實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益的統(tǒng)一[1]。鹽堿水資源的主要特點(diǎn)是鹽堿度高、低緩沖能力、缺失某些離子等，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活中難以有效利用。治理鹽堿地和利用鹽堿水資源成為世界性的難題[2]。鹽堿水限定水產(chǎn)動(dòng)物生存、生長的關(guān)鍵因素是堿度[3，4]，堿度也影響呼吸代謝活動(dòng)[5]，目前此類研究較少。因此，研究堿度脅迫下魚類耗氧率和排氨率的變化，有利于了解魚類在高堿度環(huán)境中的代謝，可為鹽堿水域的開發(fā)和利用提供生態(tài)基礎(chǔ)資料。

大鱗鲃Barbus capito屬鯉科Cyprinidae、鲃亞科Barbinae、鲃屬Barbus，原產(chǎn)于烏茲別克斯坦的咸海，具有食性廣、適應(yīng)性強(qiáng)、耐鹽堿等特點(diǎn)[6]，適合在我國的低洼鹽堿水域進(jìn)行增養(yǎng)殖。2003年，黑龍江水產(chǎn)研究所將該魚引入我國，主要研究了繁殖生物學(xué)[7，8]和養(yǎng)殖生物學(xué)[9，10]，堿度對大鱗鲃呼吸代謝的影響尚未見報(bào)道。本文采用NaHCO3溶液模擬鹽堿水中的堿度，研究NaHCO3對大鱗鲃耗氧率和排氨率的影響，以期為在鹽堿水域中開發(fā)利用該魚提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)魚取自黑龍江水產(chǎn)研究所松浦試驗(yàn)場培育的 7月齡魚種，平均體長（22.22±0.67）cm，平均體質(zhì)量（104.68±2.20）g，暫養(yǎng)于 96cm×50cm×60cm的水槽內(nèi)，每天投喂2次，7d后進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)前停食1d。試驗(yàn)用水為曝氣后的自來水，配制堿度溶液的碳酸氫鈉為國產(chǎn)分析純。

1.2 方法

根據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，試驗(yàn)設(shè)置10mmol/L、20mmol/L、30mmol/L、40mmol/L和50mmol/L5個(gè)堿度梯度和一個(gè)淡水對照，每個(gè)梯度設(shè)3個(gè)平行。參照國家標(biāo)準(zhǔn)測定耗氧率和排氨率[11]。呼吸室為自制的有機(jī)玻璃圓桶型容器（直徑24cm、長30cm），圓形蓋的一側(cè)可以打開取放試驗(yàn)魚，蓋的中部有進(jìn)水口，另一側(cè)上部有出水口。呼吸室平放于配好相應(yīng)堿度溶液（250L）的水槽中（96cm×50cm×60cm），在 20W小水泵作用下堿度溶液流經(jīng)呼吸室后返回水槽，形成封閉式流水呼吸室。呼吸室內(nèi)放入6尾魚，測量耗氧率和排氨率。呼吸室外水槽中放入試驗(yàn)魚5尾，用格網(wǎng)與呼吸室隔開，采樣后測定血液尿素氮濃度。正式試驗(yàn)前，魚在呼吸室和水槽中適應(yīng)24h，水溫保持在（22±0.5）℃，待魚處于自然狀態(tài)時(shí)開始計(jì)時(shí)。每隔1h測定1次，連續(xù)測3次，每次分別采集進(jìn)、出水口水樣（2個(gè)平行），采用碘量法[12]測量溶解氧，用水楊酸-次氯酸鹽[13]測定氨氮含量。

1.3 樣品采集和測定

測定耗氧率和排氨率后，從水槽內(nèi)隨機(jī)取3尾魚，用苯氧乙醇麻醉（0.5g/L）。用肝素鈉（0.1mL）潤洗的2.5mL注射器從魚尾靜脈采血1mL，置于1.5mL離心管中4 000r/min常溫離心10min，取上層血漿于-40℃冰箱中保存待測。采用南京建成生物工程研究所的檢測試劑盒測定魚血漿中尿素氮含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

耗氧率 OCR=（O1-O2）×V/W

排氨率 AER=（N1-N2）×V/W

式中：耗氧率（OCR）單位為mg/（g·h），O1和O2為進(jìn)、出水口溶氧量（mg/L），V為單位時(shí)間呼吸室的水流量（L/h），W 為試驗(yàn)魚體質(zhì)量（g）。排氨率（AER）單位為 μg/（g·h），N1和 N2為出、進(jìn)水口氨氮含量（μg/L）。所得數(shù)據(jù)用Excel 2010和SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，組間差異采用Duncan氏多重比較，P＜0.05視為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 NaHCO3堿度對大鱗鲃耗氧率的影響

如圖1所示，隨著堿度濃度的上升，大鱗鲃的耗氧率顯著升高（P＜0.05）。堿度 10～30 mmol/L組耗氧率顯著高于對照組（P＜0.05），但是組間無顯著差異（P＞0.05）；堿度 40 mmol/L、50 mmol/L組耗氧率急劇升高，極顯著高于其他組（P＜0.01）。堿度40 mmol/L 組耗氧率為（0.1233±0.02）mg/（h·g），是對照組耗氧率（0.0823±0.01）的1.5倍，是堿度10～30mmol/L組平均耗氧率（0.0896±0.01）的 1.38倍。堿度50mmol/L組耗氧率為（0.1860±0.02）mg/（h·g），是對照組耗氧率的 2.26倍，是堿度10～30mmol/L組平均耗氧率的2.08倍。

圖1 NaHCO3堿度對大鱗鲃耗氧率的影響Fig.1 The influence of NaHCO3alkalinity on oxygen consumption rate in bulatmai barbell Barbus capito

2.2 NaHCO3堿度對大鱗鲃排氨率的影響

如圖2所示，隨著堿度濃度的上升，大鱗鲃的排氨率逐漸降低。堿度10～20mmol/L組排氨率略低于對照組，但差異不顯著（P＞0.05）。堿度 30～50 mmol/L組排氨率依次顯著低于對照組（P＜0.05）。

圖2 NaHCO3堿度對大鱗鲃排氨率的影響Fig.2 The influence of NaHCO3alkalinity groups on ammonia excretion rate in bulatmai barbell Barbus capito

2.3 NaHCO3堿度對大鱗鲃血漿尿素氮濃度的影響

大鱗鲃血漿尿素氮濃度隨堿度的升高而逐漸上升（圖3）。除了堿度30mmol/L組的尿素氮濃度未顯著高于堿度20 mmol/L組外（P＞0.05），對照組、堿度10～50mmol/L組間尿素氮濃度依次顯著升高（P＜0.05）。堿度50mmol/L組的尿素氮濃度最高，為（1.9600± 0.07）mmol/L。

圖3 NaHCO3堿度對大鱗鲃尿素氮的影響Fig.3 The influence of NaHCO3alkalinity on urea nitrogen level in bulatmai barbell Barbus capito

3 討論

3.1 碳酸氫鈉堿度對大鱗鲃耗氧率的影響

耗氧率在一定程度上反映了生物體內(nèi)糖、脂肪和蛋白質(zhì)等能量物質(zhì)的代謝。研究魚類耗氧率在魚類生理和階段發(fā)育及魚類養(yǎng)殖學(xué)上具有理論和實(shí)踐價(jià)值[14]。魚類除受自身因素（種類、規(guī)格和生理狀態(tài)等）和攝食情況的影響外，多種環(huán)境因子如鹽度、溫度、光照等都影響耗氧率[15]。有關(guān)碳酸鹽堿度對魚類耗氧率影響的研究較少，其變化規(guī)律不同。姚娜等[5]研究發(fā)現(xiàn)，葉爾羌高原鰍Triplophysa yarkandensis的耗氧率隨堿度的增加先升高，而后降低。達(dá)里湖瓦氏雅羅魚Leuciscus waleckii在高堿環(huán)境下耗氧率明顯下降[16]。青海湖裸鯉Gymnocypris przewalskii在堿度脅迫下，耗氧率只有不顯著的小范圍波動(dòng)[17]。劉飛等[18,19]認(rèn)為，魚類耗氧變幅較小時(shí)的溫度范圍內(nèi)，新陳代謝異化作用上升的倍率較少，或者說呼吸作用消耗能量上升的倍率較少，即體內(nèi)儲(chǔ)存能量較多，這有利于魚體生長。裸鯉在鹽堿水中耗氧率變化不顯著時(shí)，對該鹽堿水有較強(qiáng)的耐受能力[17]。達(dá)里湖雅羅魚在適宜堿度范圍內(nèi)，無需提高新陳代謝水平抵御高堿度脅迫[16]。大鱗鲃在堿度10～30mmol/L 下耗氧率無顯著變化（P＞0.05），表明該堿度范圍下大鱗鲃生理代謝活動(dòng)穩(wěn)定。當(dāng)堿度升高到40mmol/L和50mmol/L時(shí)耗氧率急劇上升，說明此堿度影響了大鱗鲃?wù)５纳砘顒?dòng)，以提高新陳代謝水平抵御高堿度脅迫。然而，此生理代謝活動(dòng)的具體途徑還需要進(jìn)一步研究。

3.2 碳酸氫鈉堿度對大鱗鲃排氨策略的影響

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Effects of Carbonate Alkalinity on Oxygen Consumption and Ammonia Excretion in Bulatmai Barbel Barbus capito

GENG Long-wu,JIANG Hai-feng,XU Wei
（Heilongjiang River Fisheries Research Institute，China Academy of Fishery Sciences，Harbin 150070，China）

The oxygen consumption rate,ammonia excretion rate and urea nitrogen content were monitored in bulatmai barbell Barbus capito with body weight of（104.68±2.20）g in closed a water flow respiration chamber exposed to bicarbonate alkalinity of 10 mmol/L,20 mmol/L,30 mmol/L,40 mmol/L and 50 mmol/L at water temperature of（22 ±0.5）℃ to evaluate effects of carbonate alkalinity on oxygen consumption and ammonia excretion in bulatmai barbel.There was significantly higher oxygen consumption rate in bulatmail barbell in group 10～30 mmol/L than that in the control group（P＜0.05）,without significant difference among the other groups（P＞0.05）.The bulatmai barbell in 40 mmol/L and 50 mmol/L groups had significantly higher oxygen consumption rate than the fish in the other experimental groups did （P＜0.01）,showing that the physiological activity was affected by high alkalinity,and that then the metabolism level was improved against high alkalinity stress.The ammonia excretion was found to be decreased gradually withincreaseinalkalinityconcentration,significantlylowerin30～50mmol/Lalkalinitygroupsthanthatinthecontrolgroup（P ＜0.05）.There was increase in urea nitrogen content with increase in alkalinity concentration.It is concluded that bulatmai barbell showed first decrease in ammonia production,followed by in vivo metabolism of ammonia synthesis for urea excreted in order to deal with the ammonia poisoning caused by alkalinity stress.

Barbus capito;carbonate alkalinity;oxygen consumption rate;ammonia excretion rate

S965.199

A

1005-3832（2017）06-0030-04

2017-06-07

“十二五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2012BAD25B09）；中國水產(chǎn)科學(xué)研究院科研基金資助項(xiàng)目（2014A07XK04）；中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)（HSY201403）；哈爾濱市科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目（2012AA6CN037）.

耿龍武（1978-），男，助理研究員，碩士，從事魚類遺傳育種研究.E-mail:lwgeng2004@126.com

徐偉（1970-），男，研究員，碩士，從事魚類育種和繁殖研究.E-mail:xwsc23@tom.com