溫度對兩種鯉耗氧率、排氨率及窒息點的影響

李 龑，姜曉娜，葛彥龍，任婉瑩，田景文，田立靜，李池陶，胡雪松，程 磊，石連玉，賈智英

(1.中國水產科學研究院黑龍江水產研究所，農業農村部淡水水產生物技術與遺傳育種重點實驗室，哈爾濱 150070；2.大連海洋大學水產與生命學院，遼寧大連 116023)

鯉(Cyprinuscarpio)是目前世界上養殖范圍最廣、歷史最悠久的淡水魚類，廣泛分布于歐亞大陸，在長期的養殖和馴化過程中，選育出了多個品種和品系[1]。松浦鯉(CyprinuscarpioSongpu)和松浦鏡鯉(CyprinuscarpioSongpu mirror)是我國兩種重要的鯉養殖選育品種。松浦鯉是在鯉種間雜交基礎上選育的一個品種，具有生長速度快、越冬成活率高等優點，更適合在北方地區養殖。松浦鏡鯉是由德國鏡鯉(CyprinuscarpioGerman mirror)選育系培育而來，具有抗寒抗病、成活率高、生長快、產量高、肉質鮮美等優點，適合在全國養殖，是農業農村部“十二五”主推的大宗淡水魚類新品種。

呼吸與排泄是魚類代謝活動的重要特征，是抗逆性研究的重要指標，它既能反映魚類的代謝規律，也能反映環境因子對魚類生理活動的影響[2]。魚類耗氧率的測定，不僅在養殖中具有重要的指導意義，而且在抗逆性狀研究中也具有重要的應用價值。溫度是影響魚類耗氧率與排氨率的重要因子[3-5]。目前，國內外關于鯉的研究主要集中在健康養殖[6-7]、基因調控[8]、營養飼料[9]、生長發育[10]和病害防治[11]等方面，有關鯉耗氧率、排氨率與窒息點等抗逆性狀的研究較少，且已有報道多數研究對象較單一，主要集中于魚苗、幼魚等魚類體質量較小的時期[12-13]，關于體質量較大的時期如2齡鯉的耗氧率、排氨率和窒息點的研究較少。本實驗以我國兩個主要鯉養殖品種松浦鯉與松浦鏡鯉為研究對象，研究不同年齡個體在不同溫度下的耗氧率、排氨率以及窒息點，該研究既為兩種鯉的養殖生產提供科學依據，也為其種質性能挖掘、保護等方面起到重要支撐作用。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

本實驗所選用的鯉來自黑龍江水產研究所寬甸水產試驗站，挑選體質健壯，無傷病的個體，松浦鯉(SP)1齡36尾、2齡24尾，松浦鏡鯉(SPJ)1齡36尾、2齡24尾，共120尾。實驗前在養殖箱暫養1周，不進行投喂，不斷地注入少量新水。測定裝置為流水式密閉呼吸室，呼吸室為直徑30 cm、高100 cm的有機玻璃圓桶型容器。

1.2 實驗方法

1.2.1 溶解氧和氨氮含量的測定

本實驗設置15、20、25、30 ℃共4個溫度組，每組呼吸室放1齡鯉6尾，每尾平均體質量為(191.08±7.45)g。用自動控溫加熱棒逐步升高溫度，達到預定的實驗溫度后穩定6 h開始測定溶解氧和氨氮含量。測定溶解氧的時間點為6時、11時、17時、23時，每個時間點連續測定3次，每次分別采集進水口與出水口的水樣。溶解氧的含量通過數字溶氧儀測定，氨氮的測定方法采用納氏試劑比色法。2齡鯉每組呼吸室放3尾，每尾平均體質量為(1 120.67±55.78)g，溶解氧和氨氮含量的測定與1齡實驗組一樣。4個時間點測定數據的平均值即可代表鯉在該溫度下一天的溶解氧與氨氮含量。

1.2.2 窒息點的測定

設置15、25 ℃兩個溫度組，1齡鯉每組放6尾，溫度穩定6 h開始實驗。當發現第一尾魚開始死亡、半數死亡時，立刻采集水樣并測定水體溶解氧濃度，以半數死亡時的溶解氧濃度為1齡鯉的窒息點。2齡鯉每組放4尾，窒息點的測定與1齡實驗組一樣。

1.3 耗氧率與排氨率的計算

耗氧率(DO)與排氨率(N)的計算公式如下：

DO=(DO0-DO1)×V/W

N=(N1-N0)×V/W

其中DO值為兩種鯉的耗氧率[mg/(g·h)]，DO0和DO1為進水口和出水口水體溶解氧的濃度(mg/L)；N為兩種鯉的排氨率[μg/(g·h)]，N0和N1為進水口和出水口水體氨氮濃度(μg/L)，V為出水口的流速(L/h)，W為兩種鯉的體重(g)。

1.4 數據處理

數據以平均值±標準差(mean±SD)表示，所有數據用SPSS18.0軟件進行統計分析，結合多重比較法，顯著水平為P<0.05。

2 實驗結果

2.1 不同溫度下兩種鯉耗氧率和排氨率的變化

如圖1、2所示，在水溫15、20、25、30 ℃下，1齡和2齡松浦鯉與松浦鏡鯉耗氧率與排氨率隨水溫的升高而增加，且各組間差異顯著，當水溫為30 ℃時其耗氧率與排氨率均達到最大值。1齡鯉耗氧率與排氨率在20～25 ℃時增加的速率最快(圖1)，2齡鯉的耗氧率隨著水溫的上升增加速率不斷增大(圖2)。

圖1 不同溫度下1齡鯉的耗氧率(左)和排氨率(右)

圖2 不同溫度下2齡鯉的耗氧率(左)和排氨率(右)

2.2 兩種鯉耗氧率與排氨率的晝夜變化

如圖3-10所示，在15、20、25、30 ℃水溫條件下，1齡鯉的耗氧率和排氨率在11時出現一個峰值，說明1齡鯉在11時左右的時間段里需氧量較大，在20 ℃和30 ℃水溫條件下，1齡松浦鏡鯉耗氧率與排氨率顯著高于1齡松浦鯉耗氧率與排氨率。而2齡鯉晝夜耗氧率差異不顯著，但排氨率在11時具有峰值，尤其是在水溫25 ℃下的松浦鯉(圖9)更為明顯，11時的排氨率到達最高點，且差異顯著。

圖3 15 ℃時1齡鯉耗氧率(左)與排氨率(右)的晝夜變化

圖4 20 ℃時1齡鯉耗氧率(左)與排氨率(右)的晝夜變化

圖5 25 ℃時1齡鯉耗氧率(左)與排氨率(右)的晝夜變化

圖6 30 ℃時1齡鯉耗氧率(左)與排氨率(右)的晝夜變化

圖7 15 ℃時2齡鯉耗氧率(左)與排氨率(右)的晝夜變化

圖8 20 ℃時2齡鯉耗氧率(左)與排氨率(右)的晝夜變化

圖9 25 ℃時2齡鯉耗氧率(左)與排氨率(右)的晝夜變化

2.3 窒息點

在15、25 ℃的水溫下，2齡松浦鏡鯉的窒息點最低，分別為(0.11±0.01)mg/L和(0.19±0.01)mg/L；1齡松浦鯉的窒息點最高，分別為(0.56±0.02)mg/L和(0.6±0.02)mg/L，且各組間差異顯著(圖11)。

圖10 30 ℃時2齡鯉耗氧率(左)與排氨率(右)的晝夜變化

圖11 松浦鯉與松浦鏡鯉窒息點與溫度的關系

3 討論

3.1 溫度對兩種鯉耗氧率和排氨率的影響

魚類耗氧率的變化受多種因素影響，溫度是影響魚類耗氧率的一個重要因子。魚類屬于變溫動物，外界水溫的變化往往會引起魚類體溫的變化，新陳代謝的強度也隨之變化，而這些變化的程度是由耗氧率直接反映的。在一定溫度范圍內，水溫越高，一般魚類的耗氧率越高。朱祥宇等[14]報道草魚的耗氧率隨溫度上升而顯著增加，朱永存等[15]也發現鱸鯉幼魚的耗氧率隨溫度的上升而顯著增加。但超過一定溫度后，過高的溫度會抑制魚類的生理代謝，酶的活性降低，魚的呼吸頻率降低，耗氧率和排氨率也下降。魚體直接維持生命的組織，如心、腦、肝臟、腎等新陳代謝高于骨骼、脂肪等非直接維持生命的組織，隨著水溫的升高，直接維持生命的組織活力增強，魚類的新陳代謝也會增強，耗氧率也隨之升高[16]。

本研究表明，松浦鯉與松浦鏡鯉的耗氧率與排氨率隨溫度的上升而增加，且各組間差異顯著。這變化規律符合大多數溫度對魚類耗氧率影響的報道[17-18]。尤其是當溫度上升至20 ℃以后，1齡鯉的耗氧率上升趨勢加快，在25～30 ℃溫度區間內1齡鯉耗氧率上升趨勢減緩，2齡鯉則隨著溫度的上升，耗氧率上升趨勢不斷增大。本研究測得1齡鯉在25～30 ℃的耗氧率是15～20 ℃耗氧率的兩倍左右，與楊志強等[19]對錦鯉(Cyprinuscarpio)耗氧率的測定結果一致。1齡松浦鏡鯉耗氧率顯著高于1齡松浦鯉，說明此階段1齡松浦鏡鯉代謝相比1齡松浦鯉旺盛，但目前并沒有關于松浦鏡鯉生長速度快于松浦鯉的實驗結論，需做進一步研究。體重也是影響魚類耗氧率與排氨率的重要因素之一。本研究發現1齡鯉的耗氧率與排氨率顯著高于2齡鯉，與禾花鯉(Cyprinuscarpio)[20]、大鱗鲃(Luciobarbuscapito)[21]、卷口魚(Ptychidiojordani)[22]等體質量與呼吸的關系研究結論一致，可能由于1齡鯉正處于快速生長期，代謝速度較快，耗氧率高；或者是直接維持魚類生命的器官在1齡鯉中所占比重較大，而2齡鯉中非直接維持生命的組織如脂肪所占比重大，所以出現1齡鯉耗氧率與排氨率高于2齡鯉的情況[2,23]。

3.2 兩種鯉耗氧率與排氨率的晝夜變化

魚類耗氧率與排氨率的晝夜變化規律反映了魚類活動強度的變化。一般認為魚類活動的晝夜變化主要有3種類型：白天活動性強的魚類，其白天的耗氧率與排氨率高于夜間[24]；夜晚活動性強的魚類，其夜晚的耗氧率與排氨率高于白天[25]；晝夜活動差異不明顯的魚類，其耗氧率與排氨率在一天中的變化相對平穩[26]。本實驗中，不同溫度下兩種鯉白天耗氧率與排氨率的均值與夜間耗氧率與排氨率均值差異不顯著，屬于晝夜活動差別不明顯的魚類，與周天倪等[27]對鯉晝夜耗氧率測定的實驗結論一致。1齡鯉的耗氧率與排氨率在11時有峰值，說明1齡鯉在此時對氧氣需求量大并且容易饑餓。因此，在人工養殖過程中，中午要勤開增氧機，保持水體溶氧充足，以滿足鯉攝食等其他生理活動對氧的需求。而在魚類運輸過程中，應該避開這個時間段，選擇耗氧率低的時間段進行運輸，有利于對魚的保護，提高存活率。

有研究報道，魚類的代謝強度與饑餓時間有著密切的聯系[28]，本實驗松浦鯉與松浦鏡鯉保持了同樣的饑餓時間，但饑餓狀態對1齡鯉與2齡鯉耗氧率與排氨率的影響程度是否一致需要后續做進一步研究。

3.3 溫度對兩種鯉窒息點的影響

魚類窒息點通常被認為是魚類達到半致死數時水中溶解氧的濃度，該濃度能夠直接反映魚類在低氧水環境中的耐受力，主要與魚的種類、發育階段以及呼吸器官的發達程度有關[29-30]。在不同溫度的實驗組中，隨著時間延長，呼吸室內溶解氧逐漸降低，兩種鯉在呼吸室內變得躁動不安，頻繁游動，呼吸頻率加快，大口吞咽，出現浮頭等現象。隨著溶解氧進一步減少，魚往往會急速串游，而后慢慢失去平衡，時而停止運動，時而抽搐或側翻，最后沉入水底，呼吸和活動均停止，窒息死亡。研究報道認為魚類窒息點與體質量的關系可以分為兩種：一種是窒息點隨著魚體質量的增加而上升[31]；一種是窒息點隨著魚體質量的增加而下降[32]。本研究中，松浦鏡鯉窒息點顯著低于松浦鯉，這可能與松浦鏡鯉品種本身抗逆性強的特性有關；兩種鯉在15 ℃時的窒息點顯著低于在25 ℃時的窒息點，2齡鯉窒息點顯著低于1齡鯉窒息點，與烏原鯉(Procyprismerus)[5]、異育銀鯽(Carassiusauratusgibelio)[33]等體質量與窒息點的關系研究結論一致，符合第二種規律。分析原因可能是2齡鯉機體發育相對成熟，呼吸器官較發達，對低氧環境的耐受性更強，能夠更容易地適應低溶氧的水環境。

4 結論

溫度對松浦鯉與松浦鏡鯉的耗氧率、排氨率與窒息點影響較大。松浦鯉與松浦鏡鯉屬于晝夜活動差別不明顯的魚類，松浦鏡鯉窒息點低于松浦鯉窒息點，2齡鯉窒息點低于1齡鯉窒息點，符合窒息點隨魚體質量的增加而下降的規律。在1齡時期，松浦鏡鯉比松浦鯉代謝旺盛，2齡時期兩種鯉之間代謝差異不顯著，說明兩種鯉在每個階段的代謝程度有所不同，每個階段不能相互代替。