多因子對斑節對蝦氮磷代謝的影響

孫成波 ，李 婷 ，李義軍 ，，王 平

（1.廣東海洋大學水產學院，廣東湛江 524088；2.廣東高校熱帶無脊椎動物養殖工程研究中心，廣東湛江 524088；3.海南省昌江南疆生物技術有限公司，海南三亞 572000）

斑節對蝦Penaeus monodon俗名草蝦、黑虎蝦、鬼蝦，是個體最大的對蝦品種，廣泛分布于印度洋和西太平洋的大部分海區，中國從南海到東海都有分布，是世界上最主要的養殖對蝦之一，也是我國南方沿海諸省的重要養殖對象[1-2]，其生長快、食性雜、離水耐活力強，售價高，利潤空間大，已日益受到養殖業者的重視。但是對蝦養殖業高速發展的同時，其養殖水體中未被對蝦利用而存留于池塘中的大量富集的氨氮、無機磷、有機質等，造成了池塘和近海水域的富營養化[3]。國內關于這方面的研究有李松青等[4]的攝食對凡納濱對蝦Litopenaeus vannamei氮磷排泄率的影響，宋協法等[5]的溫度和鹽度對凡納濱對蝦氮磷排泄率的影響，王興強[6]的凡納濱對蝦生長和生物能量學的初步研究，劉鵬[7]的溫度和鹽度雙因子交互作用對凡納濱對蝦生長、代謝的影響研究。本文從溫度、體重、鹽度、pH和攝食狀態等多個因子對斑節對蝦N、P排泄率的影響展開研究，探索斑節對蝦的一些重要生理生態學規律，研究斑節對蝦代謝強度的變化，為養殖生產上投餌和水質管理提供依據。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗用斑節對蝦均來源于海南三聯對蝦養殖基地的斑節對蝦池塘，為健康活潑的個體，在設計的溫度、鹽度和pH下馴養5 d，并于實驗前停食2 d。實驗用海水取自三聯基地蓄水池。

1.2 溫度和體重對N、P釋放率的影響

實驗于5 L小桶中進行，每個小桶中各放2尾蝦、1 L海水，實驗溫度設20℃、25℃和30℃3個梯度，體重設3個規格，各溫度體重條件下均設3組平行，同時設置空白實驗對照，實驗在白天持續6 h，實驗過程中使用恒溫電熱棒控制溫度，實驗鹽度為17、pH為8.5。實驗結束后測定水中的無機磷、亞硝酸氮、硝酸氮和氨氨的含量。

1.3 鹽度對N、P釋放率的影響

在鹽度10～31范圍內設置10、17、24、31等4個梯度，用蒸餾水和海鹽加正常海水配制不同鹽度的海水。實驗水溫為25℃、pH為8.5，對蝦平均體重為(6.723±0.035)g，每一鹽度下設置3個重復，實驗持續6 h。

1.4 pH對N、P釋放率的影響

在 pH 為 7.5～9.0 范圍內設置 7.5、8.0、8.5、9.0 等 4 個梯度，用 Na2CO3、NaHCO3、HCl調配不同 pH 值的海水。實驗水溫為25℃、鹽度為17，對蝦平均體重為(6.730±0.032)g，每個pH條件下設置3個重復，實驗持續6 h。

1.5 攝食狀態對N、P釋放率的影響

饑餓2 d后的對蝦投喂配合飼料，停止攝食后立即進入實驗。實驗水溫為25℃、鹽度為17、pH為8.5，對蝦平均體重為(6.719±0.033)g，設置3個重復，實驗持續6 h。

1.6 理化因子的測定

2 結果與分析

2.1 溫度和體重對N、P釋放率的影響

隨溫度的上升，斑節對蝦磷的釋放率降低，亞硝酸氮、氨氮的釋放率有所提高，硝酸氮的釋放率在25℃時最高。經方差分析，在20～30℃范圍內，溫度對斑節對蝦磷、亞硝酸氮的釋放率影響顯著(P＜0.05)，對硝酸氮、氨氮的釋放率影響極顯著(P＜0.01)，見表1。

隨體重的增加，斑節對蝦磷、硝酸氮的釋放率下降，而亞硝酸氮、氨氮的釋放率上升。經方差分析，體重對磷、亞硝酸氮、硝酸氮、氨氮的釋放率影響極顯著(P＜0.01)，見表1。

表1 不同溫度下不同體重的斑節對蝦N、P的釋放率變化Tab.1 The changes of N,P release rates in P.monodon at different temperatures and weights

2.2 鹽度對N、P釋放率的影響

隨鹽度的增加，斑節對蝦磷、亞硝酸氮的釋放率提高，而硝酸氮、氨氮的釋放率均降低。經方差分析，鹽度對磷、亞硝酸氮釋放率的影響顯著(P＜0.05)，對硝酸氮、氨氮釋放率的影響極顯著(P＜0.01)，見表2。

表2 不同鹽度條件下斑節對蝦N、P的釋放率變化Tab.2 The changes of N,P release rates in P.monodon at different salinity

2.3 pH對N、P釋放率的影響

隨pH的增加，斑節對蝦磷的釋放率明顯下降，亞硝酸氮、氨氮的釋放率在pH為8.5時達到最大，后又呈下降趨勢，硝酸氮的釋放率在pH為8.0時達到最小，后又呈上升趨勢。經方差分析，pH對磷、亞硝酸氮、硝酸氮、氨氮釋放率的影響均極顯著(P＜0.01)，見表3。

表3 不同pH值條件下斑節對蝦N、P的釋放率變化Tab.3 The changes of N,P release rates in P.monodon at different pH

2.4 攝食狀態對N、P釋放率的影響

攝食狀態對斑節對蝦的代謝有明顯的影響。攝食組的磷、亞硝酸氮、硝酸氮和氨氮釋放率均極顯著大于饑餓組(P<0.01)。攝食配合飼料，飽食狀態下磷、亞硝酸氮、硝酸氮、氨氮的釋放率比饑餓狀態下分別提高了143.07%、420.0%、78.55%、71.74%見表4。

表4 不同攝食狀態下斑節對蝦N、P的釋放率變化Tab.4 The changes of N,P release rates in P.monodon under feeding and fasting

3 討論

3.1 溫度和體重與氮磷釋放率的關系

隨溫度的上升，斑節對蝦亞硝酸氮、硝酸氮、氨氮的釋放率均有所提高，這說明隨著溫度的升高，對蝦同其他變溫動物一樣，組織器官的活動性提高，體內的各種生化反應速度加快，致使呼吸和代謝加快，對能量的消耗增大，這與其他學者的研究結果相似[9-11]，但其對磷的釋放率下降，這與其他蝦類磷的代謝情況是相反的，其原因還無法解釋，有待深入探討。

隨著體重的增加，斑節對蝦磷、硝酸氮的釋放率極顯著下降。而其亞硝酸氮、氨氮的釋放率是與體質量呈正相關的，這與林小濤等[12]在羅氏沼蝦Macrobrachium rosenbergii親蝦的能量代謝研究過程中，發現羅氏沼蝦的NH3-N排泄率與體質量呈曲線負相關的結果是不同的。這可能是因為隨著斑節對蝦體重的增長，其攝食量與能量代謝均大于其他對蝦。

3.2 鹽度對氮磷釋放的影響

當外界鹽度發生變化時，對蝦通過改變代謝狀況，借助于離子調節和細胞內游離氨基酸庫的啟動或關閉，調節體內的滲透濃度，實現有機體與海水之間的水交換以及細胞和組織之間的水分平衡，以適應不同的鹽度環境[13-14]。Dallavia[15]曾報道小長臂蝦Dalaemonetees antennarius在體液達到等滲點時，其耗氧率最小，此時代謝所需要的能量也是最少的。對蝦在不同鹽度下的耗氧率和排氨率也與其對該鹽度的適應情況有關[15-16]。施正峰等[17]也證明淡水生活的日本沼蝦Macrobrachium niponense在鹽度3時其代謝和排泄耗能最少，因而有利于提高攝食能量的利用率。

本實驗在鹽度10～31范圍內進行，隨著鹽度的升高無機磷、亞硝酸氮的釋放量增大。這是由于斑節對蝦對鹽度的適應范圍為5～25，且越接近10生長越快，故當對蝦處于最適鹽度范圍時能量消耗減少，攝入能量的利用率提高，無機磷、亞硝酸氮的釋放量少。

氨氮釋放率隨鹽度的改變說明蛋白質的代謝情況。CHEN等[18-19]和LEI等[20]報道日本囊對蝦Marsupenaeus japonicus、中國對蝦Fenneropenaeus chinensis和斑節對蝦在5～35的鹽度范圍內，排氨率隨鹽度下降而增大，并認為由于外界環境滲透壓的減少，導致蝦體內自由氨基酸的濃度提高。SPAARGAREN[21]提出在低鹽環境下，日本囊對蝦滲透液的NH4+濃度隨著尿素產物的增加而升高，NH4+主要是替代堿離子Na+和K+，董雙林等[16]也報道過日本沼蝦存在著離子泵作用。CHEN等[19]證實中國對蝦(0.76±0.05)g在鹽度15～30之間的尿素排泄量隨鹽度的升高而增大。本實驗斑節對蝦在鹽度10～31范圍內氨氮釋放率隨鹽度的下降而增加，表明蛋白質的代謝強度隨鹽度的下降而增大。這說明斑節對蝦可能具有上述的離子調節機制。

3.3 pH對氮磷釋放的影響

蝦池水正常pH范圍為7.5～8.5，最理想范圍為8.0～8.6。當pH過高時，蝦體氨氮代謝增加，會使水中的氨氮量增加，使水體惡化，不利于蝦體生長。而當pH過低時，蝦體血液中pH也會下降，血液中氧的分壓降低，造成運輸氧氣的蛋白質功能障礙，使蝦組織細胞內缺氧，造成蝦的呼吸困難，吃食量減少，嚴重時引起死亡，還會引起硫化氫含量增加。同時，pH的高低與氮磷的排泄也存在一定的聯系。

由表3可知，隨著pH的增加，斑節對蝦磷的釋放率明顯下降，亞硝酸氮、氨氮的釋放率在pH為8.5時達到最大，后又呈下降趨勢，硝酸氮的釋放率在pH為8.0時達到最小，后又呈上升趨勢。目前關于pH對氮磷釋放的作用機制的研究較少，還有待進一步的研究探討。

3.4 攝食狀態對氮磷釋放的影響

攝食水平是影響蝦類生長和能量收支的一個重要因素。攝食引起的代謝增加稱為特殊動力作用，也稱為體增熱，表現為體熱的增加，是在攝入的食物轉化為體內可利用的能源物質過程中的能量消耗。由于特殊動力作用主要是蛋白質代謝引起的，食物中的蛋白質含量對體增熱具有相當大的影響，攝食高蛋白質食物的代謝率大于攝食低蛋白質食物的代謝率。NELSON等研究表明羅氏沼蝦稚蝦有特殊動力作用，認為攝食顫蚓后的代謝率比標準代謝率增加39.4%，攝食2種配合飼料的代謝率比標準代謝率分別增大了19.7%和7.1%。張碩等[23]認為中國對蝦攝食沙蠶和配合飼料的耗氧率比饑餓狀態時分別增大8.319%和2.913%，而排氨率分別增大131.8%和93.6%，明顯看出排氨率的增加大于耗氧率的變化，反映出中國對蝦的特殊動力作用主要是蛋白質代謝造成的，而且動物餌料的特殊動力作用大于配合飼料。

本實驗研究發現，攝食狀態斑節對蝦的氮磷代謝極顯著大于饑餓組(P<0.01)。攝食組的斑節對蝦在攝食后氮磷釋放率明顯提高，這一增加的部分稱外源氮、磷排泄率，外源氮、磷排泄率主要受到食物的營養組成、日糧水平和投飼方式等的影響。李松青等[4]在研究攝食對凡納濱對蝦耗氧率和氮、磷排泄率的影響時，發現凡納濱對蝦攝食后的氮排泄率平均升高40%以上。吳立新等[24]在研究饑餓和再投喂對日本囊對蝦代謝率的影響時，發現日本囊對蝦在饑餓時，完全靠消耗自身的蛋白質來維持生命，其代謝降低。這些結論均與本實驗研究結果相符。

[1]BENZIE J A H.Population genetic structure in penaeid prawns[J].Aquac Res,2000,31:95-119.

[2]鐘振如,李輝權,張月平,等.南海西北部水域斑節對蝦資源的調查研究[J].熱帶海洋,1999,18(3):58-65.

[3]王清印.對蝦養殖與近岸水環境保護問題[J].國外水產,1994(3):1-4.

[4]李松青,林小濤,李卓佳,等.攝食對凡納濱對蝦耗氧率和氮、磷排泄率的影響[J].熱帶海洋報,2006,25(2):44-48.

[5]宋協法,劉 鵬,葛長字.溫度、鹽度交互作用對凡納濱對蝦耗氧和氨氮、磷排泄的影響[J].漁業現代化,2009(2):24-32.

[6]王興強.凡納濱對蝦生長和生物能量學的初步研究[D].青島:中國海洋大學,2004.

[7]劉 鵬.溫度和鹽度雙因子交互作用對凡納濱對蝦生長、代謝的影響研究[D].青島:中國海洋大學,2009.

[8]雷衍之,楊 鳳.化學實驗[M].北京:中國農業出版社,2004:152-194.

[9]董雙林,堵南山,賴 偉.日本沼蝦生理生態學研究Ⅰ.溫度和體重對其代謝的影響[J].海洋與湖沼,1994,25(3):233-237.

[10]周洪琪.中國對蝦親蝦的能量代謝研究[J].水產學報,1990,14(2):114-119.

[11]董雙林,堵南山,賴 偉.日本沼蝦生理生態學研究Π.溫度和體重對能量收支的影響[J].1994,25(3):238-242.

[12]林小濤,頡曉勇,鐘金香,等.羅氏沼蝦親蝦的能量代謝[J].中山大學學報:自然科學版,2000,39(zl):248-254.

[13]MANTEL L H,FARMER L L.Osmotic and Ionic Regulation[M]//MANTEL L H.The biology of crustacean:vol.5.New York,London:Academic Press,1983:53-161.

[14]維諾格拉多夫M E.海洋生物結構:第一卷）[M].李世珍,楊德漸,譯.北京:海洋出版社,1985:23-34.

[15]DALLA V.Salinity response in brick is water populations of the freshwater shrimp Palaem onetes antennarius.Ⅰ.Oxygen consumption[J].Comp Biochem Physiol,1987,87A(2):471-478.

[16]董雙林,堵南山,賴 偉.日本沼蝦生理生態學研究-pH,Ca2+和NaCl對耗氧率和氨排泄的影響[M]//中國動物學會成立60周年論文集.北京:中國科學技術出版社,1994:176-182.

[17]施正峰,梅志平,羅其智.日本沼蝦能量收支和利用效率的初步研究[J].水產學報,1994,18(3):191-197.

[18]CHEN J C,LIN C Y.Response of oxygen consumption,Ammonia-N excretion and Urea-N excretion of Penaeus chinensis exposed to ambient at different salinity and pH levels[J].Aquaculture,1995,136(3/4):243-255.

[19]CHEN J C,NAN F H.Oxygen consumption and ammonia N excretion of Penaeus chinensis juveniles at different salinity levels(Decapod,Penaeidae)[J].J Crusta Biol,1995,15(3):434-443.

[20]LEI C H,HISEH L Y,CHEN C K.Effects of salinity on the oxygen consumption and ammnia-N excretion of young juvenijes of the grass shrimp Penaeus monodon Fabricius[J].Bull Inst Zool Academic Sinica,1989,28:245-256.

[21]SPAARGAREN D H,RICHARD P,CECCALDI H J.Excretion of nitrogenous products by Penaeus japonnicus Bate in relation to enviromental osmotic conditons[J].Comp Biochem Physiol,1982,72A:673-678.

[22]NELSON S G,KNIGHT A W,LI H W.The metabolic cost of food utilization and ammonia producton by juvenile Macrobrachium rosenberg(Crucea:Palaemonidae)[J].Comp Biochem Physiol,1977,57A:67-72.

[23]張 碩,董雙林,王 芳.中國對蝦生物能量學研究I-溫度、體重、鹽度和攝食狀態對耗氧率和排氨率的影響[J].青島海洋大學學報,1998,28(2):223-227.

[24]吳立新,劉 瑜,王 欣,等.饑餓和再投喂對日本囊對蝦代謝率的影響[J].大連水產學院學報,2007,22(2):109-112.