运输密度对兴凯湖翘嘴鲌水箱水质的影响

刘 炜，周国勤，裴雪莹，茆健强，陈树桥，张雷鸣，石晓兰

（南京市水产科学研究所，南京 210019）

0 引言

兴凯湖翘嘴鲌（Culter albarnus），俗称“兴凯湖大白鱼”，属鲤科（Cyprinidae）,鲌亚科（Culterinae）,鲌属（Culter），与绥芬河的滩头鱼、乌苏里江的大马哈鱼并称为“边塞三珍”[1]。其因肉质细嫩洁白，营养价值高，味道鲜美等优点深受消费者喜爱，是中国四大淡水鱼类之一[2]。兴凯湖翘嘴鲌受兴凯湖独特的地理和气候条件影响形成了独立的地理种群，与太湖、长江等南方水系的翘嘴鲌有很大的差异[3]。南方水系的翘嘴鲌较为活泼，在水中游动速度迅猛且擅长跳跃，产黏性卵，胸、腹、臀、尾各鳍呈红色或淡红色，而兴凯湖翘嘴鲌不擅跳跃，产半漂浮性卵，无黏性，各鳍呈黑色。近年来，由于兴凯湖自然环境变化和人为等因素的影响，野生翘嘴鲌资源锐减，人工养殖翘嘴鲌比例不断升高，现已成为鸡西市的特色渔业支柱产业[4]。南京秣陵生态农业有限公司和南京市水产科学研究所分别从兴凯湖引进翘嘴鲌，开展翘嘴鲌鱼苗、鱼种的生产试验，目前已实现了规模化人工繁殖及南京市试点养殖推广工作，该品种极具养殖前景[5]。

活鱼运输是鱼类引种、移殖和供应等过程的必要环节，同时市售的鲜活翘嘴鲌营养价值和口感都优于冷冻鱼，因此活鱼的有效输送是供应鲜活产品的前提保障[6]。常见的活鱼运输方式主要分为带水运输和无水保活运输。其中，带水运输包括氧气袋和水箱运输，水箱运输有可操作性强、成活率高和鱼体规格适用广等优点，被广泛应用于各个运输环节。水环境是鱼类生存的必需环境，当水环境中的胁迫因子引起的鱼类应激反应超过鱼体本身耐受时，可引起鱼类应激死亡。鱼类运输过程集合了密度变化、温度变化、溶氧变化、水体震荡、水质恶化等胁迫因子，易使鱼类在运输过程中受到应激死亡[7]。因此，探究运输过程中鱼类密度和水质对成活率的影响，选择合适的运输密度和运输方式，有助于降低鱼的运输应激反应，提高运输效率。关于鱼类水箱运输，国内外已有很多学者开展了相关方面的研究，大部分研究主要集中在运输设备装置优化和对运输中水质的控制方面。施永海[8]通过水箱运输美洲鲥鱼（Alosa sapidissima）时发现提高水体盐度和麻醉剂处理均可提高运输效率；周传朋[9]发现抗应激剂可以有效缓解对团头鲂（Megalobrama amblycephala）在长途运输过程中产生的应激；张琴星[10]比较了水箱运输和氧气袋运输对多鳞四指马鲅（Eleutheronema rhadinum）幼鱼成活率的影响，发现短途运输采用水箱运输效率更高；张荣平[11]改良了传统河鲀（Tetraodontidae）水箱运输装置，可以有效增加运输过程中河鲀的成活率。此外，胡培培[12]和赵忠波[13]发现氧气袋运输方式会影响翘嘴鲌皮质醇水平及水质中氨氮、游离CO2、溶氧量和pH水平，而MS-222能显著降低翘嘴鲌应激水平及代谢强度。目前有关翘嘴鲌运输方式的报道多集中在氧气袋运输，但对兴凯湖翘嘴鲌水箱充氧运输方式研究较少。因此，本实验模拟了水箱运输的方式，研究不同密度条件下，兴凯湖翘嘴鲌运输水箱内水体主要水质参数的变化规律，以及对兴凯湖翘嘴鲌成活率的影响，以期寻找合理的运输密度，为翘嘴鲌的实际安全运输提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

兴凯湖翘嘴鲌幼鱼取自南京市水产科学研究所周岗基地。实验开始前暂养于具有生物过滤装置的循环水养殖系统玻璃缸（规格为1.4 m×1.2 m×0.45 m）中，该循环水养殖系统有提供溶解氧、调节水温等功能。暂养期间每天喂食两次（上午9:00，下午5:00），暂养30天后开始实验，试验前禁食24 h。所有试验均在南京市水产科学研究所禄口基地进行，试验时间为2020年9—11月。

1.2 氨氮和亚硝酸盐安全浓度测定

选取无病健康、规格统一的兴凯湖翘嘴鲌幼鱼（1.40±0.25 g/尾，8.20±0.50 cm/尾）随机放入39个水循环养殖玻璃缸中，每个玻璃缸20尾。取其中18个玻璃缸做氨氮安全浓度测试，实验设置6个氨氮浓度梯度（0、13.65、17.75、23.08、30、39 mg/L），每组3个平行，试验开始后观察兴凯湖翘嘴鲌的存活情况并及时捞出死鱼，记录24、48、72、96 h的存活情况。试验过程中禁止喂食，每24 h更换试验液。死鱼的判断标准为呼吸停止及对外界刺激无反应。取剩余21个循环缸用以测试亚硝酸盐安全浓度值，设置7个浓度梯度（0、0.1、0.13、0.17、0.22、0.28、0.37 mg/L），每组3个平行，其余实验步骤和氨氮安全浓度测试方法一致。

1.3 翘嘴鲌幼鱼运输实验

选取无病健康、规格统一的兴凯湖翘嘴鲌幼鱼随机放入18个活鱼运输塑料桶（17 cm×22.5 cm×10 cm）中，每桶加入充分曝气水4 L，实验分为6组，每组3个平行，密度分别为20、40、60、80、100、120 g/L，利用恒温振荡器模拟实际运输条件，摇床速度设定为65 rpm，温度设定为24℃，期间一直保持充氧状态（DO=5.5±0.5 mg/L）。在模拟运输开始的0、2、4、6、8、10 h对水箱内水质进行测量，实验结果重复3次。

1.4 样品采集与分析

试验期间，每隔2 h从摇床内取水样，水质pH用便携式溶氧仪（美国YSI556）测定；氨氮浓度用氨氮测定仪（Hi96715，HANNA，意大利）测定；pH用多功能水质测定仪（multi340i，WTW，德国）测定；亚硝酸盐浓度参照标准GB/T 7493—1987；统计每个时间点各个组的死亡数。

1.5 数据处理与参数计算

利用Probit法对实验数据进行统计分析，得出24、48、72和96 h累计死亡率（y）与不同质量浓度（x）的线性回归方程，以及对应的半致死质量浓度（LC50）和95%的置信区间。安全质量浓度（Sc）通过经验公式换算得出，见公式（1）[14]。

式中，Sc为安全浓度，mg/L。

实验结果数据以平均值±标准差表示，利用SPSS 19.0统计软件进行单因素分析（two-way ANOVA analysis）以及Duncan多重比较，显著性水平设定为P＜0.05。

2 结果与分析

2.1 不同浓度氨氮和亚硝酸盐对兴凯湖翘嘴鲌的急性毒性实验

氨氮对翘嘴鲌的急性毒性实验结果见表1。结果显示当氨氮的浓度为0 mg/L时，96 h的翘嘴鲌累计死亡率为0%。当氨氮浓度为30 mg/L时，24 h翘嘴鲌死亡率约为60%，72 h的累计死亡率达到100%。当氨氮浓度为39 mg/L时，48 h的累计死亡率已达到97%，72 h的累计死亡率达到100%。氨氮浓度越大，翘嘴鲌死亡率越高，并随着实验时间的延长，死亡率显著增加（P＜0.05）（表1）。

表1 不同浓度氨氮对翘嘴鲌死亡率的影响 %

亚硝酸盐对翘嘴鲌的急性毒性实验结果见表2。当亚硝酸盐浓度为0 mg/L，96 h的翘嘴鲌累计死亡率为0%。当亚硝酸盐浓度为0.1 mg/L时，48 h检测到死亡率为10%～20%。当亚硝酸盐浓度为0.37 mg/L，72 h检测到累计死亡率到达100%。兴凯湖翘嘴鲌死亡率随着水体亚硝酸盐浓度和实验时间的增加呈现显著上升趋势（P＜0.05）（表2）。

表2 不同浓度亚硝酸盐对翘嘴鲌死亡率的影响 %

通过Probit法分析得出氨氮和亚硝酸盐对兴凯湖翘嘴鲌半致死浓度和安全浓度（表3）。氨氮对兴凯湖翘嘴鲌的48 h-LC50和96 h-LC50值分别为22.66 mg/L和16.70 mg/L，安全浓度为1.67 mg/L。亚硝酸盐对兴凯湖翘嘴鲌的48 h-LC50和96 h-LC50值分别为0.18 mg/L和0.12 mg/L，安全浓度为0.01 mg/L。

表3 氨氮和亚硝酸盐的半致死浓度和安全浓度 mg/L

2.2 运输过程中各密度组翘嘴鲌的成活率变化规律

运输开始时各个密度组的成活率均为100%。随着运输时间的增加，20 g/L和40 g/L组的成活率无改变，10 h的成活率均达到100%。60 g/L、80 g/L、100 g/L和120 g/L组的成活率随着时间增加显著降低（P＜0.05），且120 g/L组在模拟运输10 h的成活率最低为0%（表4）。

表4 不同密度翘嘴鲌运输胁迫后的成活率 %

2.3 运输过程中各密度组水体pH值的变化规律

在模拟运输开始前，加入保活箱内水为pH 7.5。随着运输时间的增加，20 g/L组的pH值与0 h相比无显著变化，其他5个组的pH值均呈现不同程度的下降，且与密度呈相关性，高密度组的下降程度大于低密度组。80、100、和120 g/L组的pH值下降较为显著（P＜0.05），运输 8 h时 120 g/L 组的 pH 值最低到达6.58±0.11（表5）。

表5 不同密度兴凯湖翘嘴鲌运输后pH值的变化

2.4 运输过程中各密度组水体氨氮浓度的变化规律

运输开始0 h各个组的氨氮含量极低，均不超过0.05 mg/L。随着运输时间的增加，6个组的氨氮浓度均显著增加（P＜0.05），且高密度组的升高程度大于低密度组。运输8 h时120 g/L组的氨氮浓度最高到达15.02±2.02 mg/L，运输10 h时80 g/L、100 g/L的氨氮浓度到达峰值，分别是17.13±1.48 mg/L和17.31±1.14 mg/L（表6）。

表6 不同密度翘嘴鲌运输后氨氮浓度的变化 mg/L

2.5 运输过程中各密度组水体亚硝酸盐浓度的变化规律

运输开始0 h各个组的氨氮含量极低，均不超过0.03 mg/L，随着运输时间的增加，6个组的亚硝酸盐浓度均显著增加（P＜0.05），高密度组的增加速度大于低密度组。20 g/L、40 g/L和60 g/L组亚硝酸盐浓度增加较缓慢，10 h时40 g/L和60 g/L组无显著性差异。除120 g/L以外的组均在10 h到达峰值，8 h时120 g/L组的亚硝酸盐浓度到达峰值1.26±0.06 mg/L（表7）。

表7 不同密度翘嘴鲌运输胁迫后亚硝酸盐的浓度变化 mg/L

3 讨论

3.1 不同浓度氨氮和亚硝酸盐对兴凯湖翘嘴鲌幼鱼的影响

实验过程中观察到兴凯湖翘嘴鲌幼鱼对氨氮的反应较敏感，氨氮浓度高的组较低浓度组反应更剧烈。氨氮浓度大于13.65 mg/L的组20 min左右开始出现剧烈游动、烦躁不安的症状，随着实验时间延长，翘嘴鲌幼鱼身体逐渐失去平衡，鳃盖微张死亡。郑乐云[15]认为不同鱼类对氨氮毒性反应大致相似，幼鱼的毒性反应剧烈程度高于成鱼。本实验结果测得氨氮对兴凯湖翘嘴鲌幼鱼的96 h-LC50为16.71 mg/L，高于大弹涂鱼（Boleophthalmus pecinirostris）幼鱼的8.99 mg/L且远低于黄颡鱼（Pseudobugrus fucridraco）106.69 mg/L 和大口黑鲈（Micropterus salmoides）幼鱼 63.34 mg/L[16-18]，这可能是鱼的种类、不同地理种群的习性不同导致的。

在实验过程中发现兴凯湖翘嘴鲌幼鱼对亚硝酸盐的反应较敏感，当亚硝酸盐浓度高于0.28 mg/L，处理1 h左右幼鱼开始出现游动迟缓且观察到浮头现象，死亡时鱼鳃呈现深红色。本实验测得亚硝酸盐对兴凯湖翘嘴鲌的48 h-LC50和96 h-LC50值分别为0.18 mg/L和0.12 mg/L，安全浓度为0.01 mg/L。龚全[19]测得岩原鲤（Procypris rabaudi）的96 h-LC50值为1.06 mg/L；徐勇[20]测得半滑舌鳎（Cynoglossus semilaevis）的 96 h-LC50值为41.66 mg/L；魏东[21]测得长尾墨金丝神仙鱼（Pterophyllum scalare）幼鱼的 96 h-LC50为 48.90 mg/L。通过比较发现，兴凯湖翘嘴鲌幼鱼对亚硝酸盐浓度的耐受程度相对较低，更易受到亚硝酸盐毒性的影响。

3.2 运输时间和密度对水体pH值的影响

运输是渔业增养殖生产过程中重要的环节之一，无论是苗种还是商品鱼都需要安全高效的运输。提高成活率、降低运输成本是鱼类运输的关键问题，而制约运输效率的主要因素有运输密度、运输时间和水质等。水体是鱼类进行气体交换和离子交换的主要媒介，同时也是鱼体代谢产物的净化剂，水质是否优良是鱼类能否健康生存的必须条件[22]。水质是影响鱼类运输效率、成活率的关键因素。运输水体通常具有体积小，运输密度大的特点，因此活鱼运输的水质变化较为明显。本实验结果显示，6组不同密度的兴凯湖翘嘴鲌水箱内水体pH值随着运输时间增加均逐渐降低，其原因可能是运输过程中代谢产物和排泄物累积，呼吸排出的CO2溶于水致使水体pH值降低。D Moran[23]认为CO2易溶于水，很容易在鱼类的鳃等组织中扩散，引起血浆酸化，血液的携氧能力和血红蛋白对氧气的亲和力降低，最终导致鱼类的死亡。郭丰红[24]认为水体的pH值偏高时水体氨氮毒性增强，pH值偏低时水体亚硝酸盐、硫化氢毒性增强。这可能是兴凯湖翘嘴鲌运输过程中成活率降低的原因之一，且随着运输时间增加，高密度组的pH值降低速率高于低密度组，这与李佩[25]和胡培培[12]的实验结果相似，高密度运输严重影响鱼的成活率。

3.3 运输时间和密度对水体氨氮浓度的影响

淡水鱼类的排泄物主要是尿素、尿酸和氨，其中氨主要以NH3和NH4+两种形式存在于运输水体中[26]。鱼类对氨氮的毒性比较敏感，当水体中的氨氮含量过高，特别是非离子氨含量过高时对鱼体的损伤较为严重，因脂溶性和缺乏电荷的性质使其很容易扩散到鳃膜[27-28]。据报道，高浓度氨氮会破坏Na+/K+-ATP酶蛋白结构而影响渗透压调节，导致鱼类鳃结构异化、细胞膜的稳定性和酶催化作用受损等[29,30]。丁炜东等[31]发现在48.65 mg/L氨氮的胁迫下，翘嘴鲌Na+/K+-ATP酶活力呈现先升高后下降的趋势。运输实验结果显示，随着运输时间的增加，6个组的氨氮浓度均增加，高密度组的升高程度显著大于低密度组，且高密度组的成活率显著小于低密度组，这与胡培培[12]的实验结果相似。综上推测，低密度运输有助于维持较低的氨氮含量，提高兴凯湖翘嘴鲌幼鱼运输成活率。

3.4 运输时间和密度对水体亚硝酸盐浓度的影响

亚硝酸盐是氨氧化生成硝酸盐过程中的一种重要中间产物。当水体中亚硝酸盐含量长期超过0.15 mg/L以上，或短期在0.30 mg/L以上即对鱼类造成较严重危害。亚硝酸盐对鱼类产生危害的主要原因是NO2-相对于Cl-更容易被鱼鳃吸收进入血液，从而将血红蛋白氧化成高铁血红蛋白[反应为4Hb（Fe2+）O2+4NO2-+4H+=4Hb（Fe3+）+4NO3-+O2+2H2O）]，失去和氧结合的能力，使血液输送氧气的能力大大下降，严重则导致鱼类窒息死亡[32]。凶猛性鱼类如翘嘴鲌需氧量比较高，所以相较于温顺的鱼类可能更易受高浓度的高铁血红蛋白影响。此外，水体pH值也会影响亚硝酸盐的毒性，主要是因为pH值能够影响亚硝酸盐在水中的解离状况，当pH＜7时，结合亚硝酸离子的氢离子会增加，因此形成亚硝酸分子的比例也会增加[17]。运输实验结果显示，随着运输时间的增加，6个密度组的亚硝酸盐浓度均增加，高密度组的亚硝酸盐增长速度大于低密度组，且高密度组的成活率不断下降，这与草鱼（Ctenopharyngodon idella）[33]和 中 华 鲟 （Acipenser sinensis）[34]的实验结果相似，运输8 h后水质的亚硝酸盐浓度显著升高。综上推测密度和时间双因素带来的氨氮和亚硝酸盐浓度上升可能是导致运输过程中翘嘴鲌成活率下降的主要原因。

运输是水产养殖业中重要的环节，探索科学高效的运输方法是水产养殖健康发展的需要。水箱运输是鱼类活水运输的重要形式之一，通过测量兴凯湖翘嘴鲌氨氮和亚硝酸盐的安全浓度值及探索水箱充氧运输胁迫对兴凯湖翘嘴鲌幼鱼水箱内主要水质参数的影响，可以为今后在实际生产中监控水质及选择翘嘴鲌运输的最适密度提供数据和理论支撑。在实际生产中若要长时间安全运输，需要对水质进行严格把控，可以通过向运输水体中添加缓冲剂和氨还原剂等，调节水体pH值，降低氨累积[35]。此外，对鱼体进行麻醉或降低运输温度可以有效减少翘嘴鲌新陈代谢，从而降低水质污染速度。但这些措施尚存在一定的不稳定性，根据鱼的种类和规格选择适合的运输密度、方式、水质、麻醉剂等都需要被准确评估。

4 结论

本研究结果发现，氨氮对兴凯湖翘嘴鲌幼鱼的安全浓度为1.67 mg/L，亚硝酸盐对兴凯湖翘嘴鲌的安全浓度为0.01 mg/L，当水质中氨氮和亚硝酸浓度高于测量的安全浓度值则严重影响翘嘴鲌幼鱼的成活率。运输实验结果显示随着运输时间延长，水体pH显著下降，氨氮和亚硝酸盐浓度显著上升且远超过安全浓度。兴凯湖翘嘴鲌高密度组（80、100、120 g/L）运输10 h的成活率显著小于低密度组（20、40 、60 g/L），因此在本实验条件下，选择60 g/L的运输密度能够有效减缓水质恶化速度，提高运输效率。