王壽兵 ，蔡楨杰 ，劉興國 ，姜釔如 ，隗琪

（1.復(fù)旦大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系，上海 200433；2.中國水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)機(jī)械儀器研究所，上海 200092）

草魚（Ctenopharyngodon idella），為鯉科（Cyprinidae）、雅羅魚亞科（Leuciscinae）、草魚屬（Ctenopharyngodon）魚類，養(yǎng)殖產(chǎn)量目前位居我國“四大家魚”之首，養(yǎng)殖區(qū)域廣泛分布于廣東、廣西、湖北、江蘇等省份，發(fā)展?jié)摿薮骩1]。與諸多高等脊椎動(dòng)物相比，草魚對于生存的水環(huán)境依賴性更強(qiáng)，并且由于草魚體中的調(diào)節(jié)和適應(yīng)系統(tǒng)均不發(fā)達(dá)，水體中諸多元素的變化均會(huì)引起草魚體中不同程度的生理變化。而在影響水環(huán)境水體生產(chǎn)力的諸多因子中，pH 值是重要因子之一。pH 值過高時(shí)，養(yǎng)殖水體中的離子銨轉(zhuǎn)化成非離子氨的程度增加，毒性也相應(yīng)增強(qiáng)，容易造成草魚呼吸障礙，對魚有強(qiáng)烈的腐蝕性，使魚體及魚鰓損傷嚴(yán)重；生物的活性及其對有機(jī)物的降解亦會(huì)遭到過高pH 值的影響，進(jìn)而影響到養(yǎng)殖水體中物質(zhì)的循環(huán)再利用[2]。pH 值過低時(shí)，會(huì)使草魚血液中pH 值下降，引起酸中毒，造成草魚的多種酶功能及血紅蛋白等運(yùn)輸氧的功能發(fā)生障礙，即使池塘中溶解氧含量充足，也會(huì)出現(xiàn)浮頭等缺氧癥狀。

目前國內(nèi)外已有較多關(guān)于pH 值對草魚生理生態(tài)影響的研究報(bào)道，但受研究對象個(gè)體大小、試驗(yàn)方法和水質(zhì)條件等各種因素差異的影響，研究結(jié)論并不一致，尤其是不同pH 值條件對草魚的生態(tài)適宜度尚不明確?，F(xiàn)在收集整理了國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，分析確定了草魚養(yǎng)殖池塘pH 值生態(tài)適宜度評價(jià)基準(zhǔn)，擬更好地指導(dǎo)我國廣大養(yǎng)殖戶開展池塘pH 值安全管理和生態(tài)適宜度調(diào)節(jié)，促進(jìn)草魚的健康生長。

1 收集文獻(xiàn)

利用 Web of Science、Scopus、中國知網(wǎng)－中國學(xué)術(shù)期刊庫、中國博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)庫，分別以“pH 值”“酸堿度”及其英文“potential of hydrogen”和拉丁文“pondus Hydrogenii”“草魚”及其英文名“grass carp”和拉丁學(xué)名“Ctenopharyngodon idella”等為檢索詞進(jìn)行全文檢索，逐條篩選出涉及pH 值對草魚生理生態(tài)影響的研究論文，然后根據(jù)這些論文并跟蹤后附相關(guān)參考文獻(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，按pH 值高低順序列表，顯示不同pH 值下草魚的主要生理生態(tài)表現(xiàn)。以此數(shù)據(jù)作為研究確定不同生態(tài)適宜度評價(jià)基準(zhǔn)的科學(xué)依據(jù)。

為了方便廣大養(yǎng)殖戶更好地判別和應(yīng)用，對生態(tài)適宜度等級，不按傳統(tǒng)方式分級為高、中、低或優(yōu)、良、中、差等，而根據(jù)pH 值對草魚生長和生存的適宜度高低，將適宜度劃分為5 個(gè)等級期，分別稱為最適期、正常期、影響期、危險(xiǎn)期和死亡期。對應(yīng)的評價(jià)基準(zhǔn)（或閾值）分別稱為最適期基準(zhǔn)、正常期基準(zhǔn)、影響期基準(zhǔn)、危險(xiǎn)期基準(zhǔn)和死亡期基準(zhǔn)。每個(gè)適宜度等級期含義及賦分規(guī)定如下：

（1）最適期：草魚處于理論上最為理想的pH 值狀態(tài)，各項(xiàng)常規(guī)生理指標(biāo)均不受pH 值脅迫。評分為3.00 分。

（2）正常期：從最適宜狀態(tài)到可檢測到的不良影響（如生長明顯放緩）開始出現(xiàn)的時(shí)期。評分為3.00~2.00 分。

（3）影響期：從不良影響（包括生理指標(biāo)）開始出現(xiàn)到死亡威脅（如浮頭、失去平衡）開始出現(xiàn)的時(shí)期。評分為2.00~1.00 分。

（4）危險(xiǎn)期：從對草魚開始產(chǎn)生死亡威脅至有個(gè)別魚體開始出現(xiàn)死亡的時(shí)期。評分為1.00~0.00 分。

（5）死亡期：草魚開始死亡之后至可能引起大部分死亡的時(shí)期。評分為0.00 分。

每個(gè)生態(tài)適宜度等級期，pH 值基準(zhǔn)根據(jù)文獻(xiàn)挖掘數(shù)據(jù)排序結(jié)果，綜合考慮試驗(yàn)對象和條件等多種因素后確定。具體生態(tài)適宜度評分，采用隸屬度函數(shù)法進(jìn)行計(jì)算，除最適期和死亡期外，其余3 個(gè)時(shí)期隸屬度函數(shù)采用線性方程進(jìn)行擬合構(gòu)建，即認(rèn)為該時(shí)期內(nèi)的適宜度分值（S）與其pH 值之間呈一元線性回歸關(guān)系，且其分值范圍的上限和下限，分別對應(yīng)該時(shí)期評價(jià)基準(zhǔn)上限和下限。采用最小二乘法得到以適宜度分值為因變量，pH 值為自變量的線性方程，即評分的具體計(jì)算公式。根據(jù)上述定義，生態(tài)適宜度評分要在2.00 分以上才會(huì)對草魚生長無不良影響。

2 匯總與分析

2.1 生態(tài)適宜度評價(jià)基準(zhǔn)

2.1.1 危險(xiǎn)期和死亡期基準(zhǔn)

不同pH 值下草魚生理生態(tài)影響研究結(jié)果匯總見表1。

表1 不同pH 值下草魚生理生態(tài)影響研究結(jié)果匯總

池塘pH 值過高或過低，都會(huì)危害草魚的生存，甚至導(dǎo)致其死亡，因此危險(xiǎn)期和死亡期pH 值基準(zhǔn)均應(yīng)包括低值或高值。張禮善等[4]的研究表明，體質(zhì)量 0.75~1.40 g 的草魚，當(dāng) pH 值低至 4.0，4.2 和 4.4時(shí)，分別在1.5，11.5 和17 h 后開始出現(xiàn)死亡，并分別于4~12，25~40 和20~36 h 內(nèi)出現(xiàn)大量死亡，最終存活率分別為0，25%和85%；而當(dāng)pH 值升高至4.6 時(shí)，持續(xù)72 h，未出現(xiàn)任何失?；虿B(tài)現(xiàn)象。由此可以初步判斷，pH 值＜4.4 時(shí)，將會(huì)對該大小規(guī)格的草魚產(chǎn)生致死作用，而在4.6 以上，則在短期內(nèi)是相對安全的。而李辛夫等[5]的研究結(jié)果稍有差異，體長（2.43±0.11）cm 草魚的半致死 pH 值為 4.76，而不影響存活的pH 值下限為5.5。余日清等[6]的研究表明，體質(zhì)量 275~555 g 的草魚在 pH 值＜5.6 時(shí)，咳嗽次數(shù)和呼吸頻率都有明顯提高；在pH 值為5.0~6.0 時(shí)，血液中HCO3-濃度變幅大，但pH 值變化較小。而pH 值繼續(xù)降至5.0 以下時(shí)，72 h 后雖未出現(xiàn)死亡現(xiàn)象，但草魚血液中的氧分壓已顯著下降[3]。另外，文獻(xiàn)[7]發(fā)現(xiàn)，體質(zhì)量72.0 g 的草魚，在pH 值為6.0~7.0 時(shí)，雖然白細(xì)胞吞噬活性略有降低，但差異不顯著。基于上述研究結(jié)果，將草魚養(yǎng)殖池塘水體pH 值5.0 和5.6，分別確定為低pH 值下死亡期和危險(xiǎn)期閾值，即死亡期基準(zhǔn)為pH 值＜5.0，危險(xiǎn)期基準(zhǔn)為5.0~5.6。

張禮善等[4]研究表明，體質(zhì)量1.88~2.29 g 的草魚，當(dāng)pH 值升至10.6 和10.4 時(shí)，分別在2.73 和32.92 h 后開始出現(xiàn)了死亡現(xiàn)象，并分別于6~9 h 和33~55 h 內(nèi)出現(xiàn)大量死亡，最終存活率分別為0 和77%；而當(dāng)pH 值降至10.2 時(shí)，持續(xù)72 h 未出現(xiàn)任何失?；虿B(tài)現(xiàn)象。由此可以初步判斷，pH 值為10.4~10.6，將會(huì)對該大小規(guī)格的草魚產(chǎn)生致死作用，而在10.2 以下，則在短期內(nèi)是安全的。基于此，將pH 值10.5 確定為草魚死亡期上限閾值。程星紅[9]的研究發(fā)現(xiàn)，在pH 值＞9.0 時(shí)，草魚種出現(xiàn)大量死亡的現(xiàn)象；而陸忠康[8]發(fā)現(xiàn)，pH 值 9.0~9.5 對小魚苗無重要影響，只對初次攝食魚苗較敏感?；诖?，現(xiàn)將pH 值9.5 確定為草魚危險(xiǎn)期上限閾值。

2.1.2 影響期、正常期和最適期基準(zhǔn)

陸忠康[8]認(rèn)為，草魚理想pH 值為6.9~9.0；而董天紅等[7]的研究表明，體質(zhì)量為72.0 g 的草魚，當(dāng)pH 值為7.5 時(shí)，其免疫系統(tǒng)活性最佳，生存率提高；當(dāng)pH 值在7.5~8.0 時(shí)，白細(xì)胞對菌體吞噬力顯著提高；而當(dāng)pH 值升高至8.0 以上時(shí)，白細(xì)胞吞噬指數(shù)開始降低?；谏鲜鲅芯?，本文將最適期pH 值基準(zhǔn)確定為7.5~8.0.

董天紅等[7]的研究表明，體質(zhì)量為72.0 g 的草魚，當(dāng)pH 值為6.0~7.0 時(shí)，白細(xì)胞吞噬活性有所降低，但差異不顯著。而根據(jù)《漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 11067—89），漁業(yè)養(yǎng)殖水體中淡水環(huán)境pH 值應(yīng)當(dāng)為6.5~8.5?；诖?，本文將正常期pH 值基準(zhǔn)值確定為6.5~7.5 和8.0~8.5。而根據(jù)前文確定的危險(xiǎn)期基準(zhǔn)值，可相應(yīng)得到影響期pH 值基準(zhǔn)值分別為 5.6~6.5 和 8.5~9.5。

2.2 生態(tài)適宜度評分公式

根據(jù)2.1 節(jié)得到的生態(tài)適宜度各期評價(jià)基準(zhǔn)，利用前述方法，計(jì)算得到不同pH 值下生態(tài)適宜度評分計(jì)算公式：

式中：S——生態(tài)適宜度評價(jià)得分；

[pH]——規(guī)定時(shí)段和位點(diǎn)的池塘pH 監(jiān)測值。

3 實(shí)例分析

李瑞嬌等[10]監(jiān)測了湖北省公安縣崇湖漁場某主養(yǎng)草魚池塘（配套養(yǎng)殖鰱、鳙，人工配合飼料為主，輔以黑麥草和蘇丹草）5—10 月pH 值，其最大值平均為8.73，最小值平均為7.70，根據(jù)本文確定的生態(tài)適宜度評價(jià)基準(zhǔn)，分別屬于影響期和最適期，生態(tài)適宜度得分分別為1.77 分（低于2.00 分）和3.00 分，表明該魚塘pH 值在高值區(qū)會(huì)對草魚生長產(chǎn)生一定的影響。

張燕萍等[11]監(jiān)測了鄱陽湖地區(qū)典型山塘、精養(yǎng)和魚菜共生3 種草魚池塘4—11 月份pH 值，每種草魚池塘平均值分別為6.82，7.83 和7.28，按本文確定的評價(jià)基準(zhǔn)，分別屬于正常期、最適期和正常期，得分分別為 2.32，3.00 和 2.78 分。從 pH 值平均值看，3 種養(yǎng)殖模式都可滿足要求，適宜度大小排序?yàn)椋壕B(yǎng)魚塘、魚菜共生、普通山塘。而監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，精養(yǎng)和魚菜共生2 種模式的pH 值最大值分別為9.94 和9.82[11]，均屬于危險(xiǎn)期，生態(tài)適宜度評分分別為0.56 和0.68 分，雖然魚菜共生模式得分稍高，但二者均＜1 分，表明需要對這2 種模式中出現(xiàn)的極端pH 值予以密切關(guān)注并采取相應(yīng)減緩措施，否則會(huì)對養(yǎng)殖對象生命產(chǎn)生威脅。

4 討論

養(yǎng)殖池塘pH 值受多種因素的影響，總的來說可分為人為因素和自然因素。人為因素如用漂白粉對池塘進(jìn)行消毒，可使養(yǎng)殖水體pH 值增高[9]。自然因素主要來自3 個(gè)方面：一是池塘中浮游植物和水草的光合作用過程可吸收CO2從而影響水體的pH值。尤其是在夏季高溫時(shí)期光合作用強(qiáng)度大幅升高，水體中CO2被快速消耗，會(huì)造成水體pH 值在一定范圍內(nèi)上升；二是水溫變化。水溫升高后CO2在水中的溶解度降低，同時(shí)伴隨著光合作用的增強(qiáng)，水體表面層的CO2濃度會(huì)降低，引起pH 值的小幅上升；而在下層水和深層水中，溫度的提高會(huì)加快有機(jī)物的分解速度，而由于深層水中CO2無法進(jìn)行有效的交換，使得CO2大量積聚，水體的pH 值也會(huì)隨之降低；三是水生生物的呼吸活動(dòng)。水體中各種動(dòng)植物的呼吸作用會(huì)造成CO2的積累，進(jìn)而pH 值下降?？傊靥林蠧O2濃度的增加和減少是pH 值變化最為直接的因素。一般而言，隨著水體中CO2總量的增加，pH 值也會(huì)隨之下降；反之亦然[12]。

池塘中pH 值存在時(shí)、空分異特征。在高溫季節(jié)，池塘pH 值常具明顯垂直分層和日變化。在白天正午前后，上層水由于光合作用和溫度等因素的影響，其pH 值總體上均顯著高于底層水。而在清晨時(shí)期，其pH 值則很低；下層水和底層水一般無明顯pH 值日變化。而草魚在養(yǎng)殖水體中的活動(dòng)空間主要在中、下層水。因此在確定pH 值對于草魚生長影響程度時(shí)，只需要考慮水體中、下層水pH值范圍即可。

5 結(jié)論

將草魚養(yǎng)殖池塘pH 值的生態(tài)適宜度從最不適宜到最適宜分為5 個(gè)時(shí)期，即死亡期、危險(xiǎn)期、影響期、正常期和最適期，系統(tǒng)收集并整理了國內(nèi)外有關(guān)pH 值對草魚生理生態(tài)影響研究結(jié)果，在此基礎(chǔ)上，通過比較分析并遵循審慎原則，確定了各適宜度等級期pH 值基準(zhǔn)：死亡期＜5.0 或≥10.5、危險(xiǎn)期 5.0~5.6 或 9.5~10.5、影響期 5.6~6.5 或 8.5~9.5、正常期 6.5~7.5 或 8.0~8.5 和最適期 7.5~8.0。養(yǎng)殖戶發(fā)現(xiàn)池塘pH 值處于危險(xiǎn)期或死亡期，應(yīng)及時(shí)采取補(bǔ)救措施，防止出現(xiàn)死亡現(xiàn)象的發(fā)生；處于影響期，則需密切關(guān)注未來天氣變化，防范天氣劇變帶來的風(fēng)險(xiǎn)。