湯保貴 周 暉 趙力強 伍栩民 彭梓峰 鐘培貴 于 鴿

(1. 廣東海洋大學(xué)水產(chǎn)學(xué)院, 湛江 524088; 2. 湛江海思特水產(chǎn)科技有限公司, 湛江 524099;3. 湛江恒興養(yǎng)殖技術(shù)服務(wù)有限公司, 湛江 524094)

在海水養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)中, 貝類養(yǎng)殖不僅能凈化養(yǎng)殖水體, 更能高效利用水體中的碳酸氫根(HC), 促進沿海生態(tài)系統(tǒng)對大氣CO2的吸收, 產(chǎn)生顯著的“碳中和”效應(yīng)[1]。經(jīng)測算, 海水貝類養(yǎng)殖所形成的直接碳匯量是海藻養(yǎng)殖碳匯量的1.5倍, 而牡蠣又是海水貝類養(yǎng)殖碳匯量最大的品種[2]。中國牡蠣產(chǎn)量從2000年的329.20×107kg增加到2020年的542.46×107kg, 約占全球牡蠣產(chǎn)量的90%; 目前我國牡蠣產(chǎn)量約占貝類總產(chǎn)量的35%, 海水養(yǎng)殖總產(chǎn)量的25%[3]。因此, 牡蠣養(yǎng)殖碳匯是我國最有效的生物固碳方式之一, 具有巨大的市場化、產(chǎn)業(yè)化的潛力。但是, 隨著近年來我國沿海區(qū)域城市化、工業(yè)化及港口建設(shè)的迅速發(fā)展, 各地圍填海建設(shè)不斷增加, 很多原來廣泛開展貝類養(yǎng)殖的海灣及河口都被大量擠占, 導(dǎo)致可供貝類養(yǎng)殖的近海水域明顯減少[4]。因此, 未來貝類養(yǎng)殖有向魚塭和池塘轉(zhuǎn)移的趨勢,特別是與蝦、蟹、刺參養(yǎng)殖相結(jié)合, 構(gòu)建多營養(yǎng)層次綜合養(yǎng)殖體系[5]。

香港牡蠣(Crassostrea hongkongensis), 又稱香港巨牡蠣, 廣泛分布于我國南方沿海地區(qū), 是廣東和廣西貝類養(yǎng)殖的主要品種[6]。香港牡蠣在上市前會在秋冬季遷移到高鹽海區(qū)快速育肥, 以獲得適宜市場銷售的肥蠔[7]。有關(guān)香港牡蠣育肥的研究報道較少, 而且這些研究通常是對比不同育肥方式[7,8]或者不同海域[9]的育肥效果, 沒有分析香港牡蠣在異地基圍育肥時, 生長及形態(tài)、體成分等參數(shù)變化的相關(guān)性。當(dāng)香港牡蠣從廣西自然海域轉(zhuǎn)移到廣東魚蝦混養(yǎng)基圍進行異地育肥時, 生存環(huán)境會發(fā)生改變, 其身體成分也可能在短時間內(nèi)發(fā)生顯著的變化, 讓研究者可以更容易觀察到牡蠣生長和體成分變化之間的關(guān)系。本研究在秋季對基圍中育肥的香港牡蠣進行連續(xù)樣品采集, 研究育肥時間對牡蠣形態(tài)指標(biāo)、生長指標(biāo)、體成分及碳氮穩(wěn)定同位素值的影響, 分析了這些參數(shù)變化的相關(guān)性, 為深入研究牡蠣對池塘綜合養(yǎng)殖生態(tài)系統(tǒng)中碳、氮元素的利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 牡蠣樣品采集

2021年11月24日, 來源于廣西欽州茅尾海, 初始體質(zhì)量(68.00±25.75) g的香港牡蠣(已養(yǎng)殖25個月)運送到湛江市麻章區(qū)湖光鎮(zhèn)赤懺村, 在湛江海思特水產(chǎn)科技有限公司基地的魚蝦混養(yǎng)基圍中進行浮筏育肥?；鶉娣e14.5 ha, 放置7 m×7 m的浮筏15個, 每個浮筏掛牡蠣約500串, 育肥區(qū)域水深1.3—1.5 m, 配備21臺增氧機, 育肥期間基圍水溫24—31℃, 鹽度21—23, 通過增氧維持水體溶氧>5 mg/L。在育肥0、8d、16d和44d時采集牡蠣樣品, 在基圍左、中、右3個位點分別選取1個浮筏, 每個浮筏分別采集左、中、右3個位置的樣品, 每個位置隨機采集牡蠣一串, 從每一串中隨機選取3個牡蠣樣品;樣品用于生長參數(shù)及穩(wěn)定同位素測定。在0和44d采樣時額外從每個浮筏采集樣品用于軟體組織粗成分測定。

1.2 牡蠣樣品生長指標(biāo)及粗成分測定

去掉表面污物及其他附著物后, 用游標(biāo)卡尺測量牡蠣樣品的殼長、殼寬、殼高(精確度0.01 mm)。測量形態(tài)指標(biāo)后的牡蠣用解剖刀開殼取完整軟體組織, 瀝干水分, 用電子天平測量殼質(zhì)量和軟體組織質(zhì)量(濕重, 精確度0.01 g), 計算出肉率、特定生長率, 以及單位體重碳含量。牡蠣軟體組織在烘箱中105℃烘干至恒質(zhì)量, 軟組織的粗蛋白采用凱氏定氮法測量, 粗脂肪采用氯仿-甲醇抽提法測量, 灰分采用550℃馬弗爐灰化法測量[10]。

1.3 牡蠣樣品碳、氮穩(wěn)定同位素測定

軟體組織: 真空冷凍干燥48h后研磨, 貯存于離心管中, 放在干燥器內(nèi)直至分析。在廣東海洋大學(xué)水產(chǎn)科學(xué)與技術(shù)國家級實驗教學(xué)示范中心, 以元素分析儀(EA Isolink CNHO)與同位素質(zhì)譜儀(DELTA V Advantage)聯(lián)用(EA-IRMS), 進行碳、氮穩(wěn)定同位素分析和碳氮含量測定。

牡蠣殼: 用刷子清洗干凈殼表層, 然后用超純水反復(fù)清洗, 冷凍干燥48h后, 利用超微粉碎機將其粉碎, 收集貯存于離心管中, 放在干燥器內(nèi)直至分析。稱取質(zhì)量(0.60±0.05) mg牡蠣殼樣品放入12 mL的樣品瓶(Labco)中, 擰緊瓶蓋, 按順序放入恒溫樣品盤上。固定吹氣針, 設(shè)定自動進樣器工作程序, 依次對樣品瓶進行長達5min的He氣排空處理, 向經(jīng)過排空處理后的樣品瓶中加入8滴無水磷酸, 置于干式恒溫器上70℃加熱1h。以多用途在線氣體制備和導(dǎo)入裝置(GasBench-Ⅱ)與同位素質(zhì)譜儀(DELTA V Advantage)聯(lián)用(GasBench- IRMS),測定同位素分餾平衡后, CO2中碳的穩(wěn)定同位素比值和碳含量。

測定的碳、氮穩(wěn)定同位素值分別以國際通用的標(biāo)準物質(zhì)維也納箭石化石(PeeDee)的碳和大氣氮作為參考標(biāo)準, 測量結(jié)果以δ13C值和δ15N值(‰)形式來表示[11]:

式中,X為13C或者15N,Rsample為樣本的同位素比值,Rstandard為參考標(biāo)準樣品的同位素比值。為保證試驗結(jié)果的準確性和儀器的穩(wěn)定性, 每測定10個軟組織樣品后加測一個標(biāo)準樣品(usgs88), 在所測牡蠣殼樣品前后各加入兩個碳酸鹽標(biāo)樣。標(biāo)樣測定的精密度為δ13C值0.10‰,δ15N值0.15‰。

1.4 參數(shù)計算

式中,Wa為軟體組織濕重(g);Wb為牡蠣總濕重(g)。

式中,Mt(g)為牡蠣平均終末體質(zhì)量或軟體組織質(zhì)量(濕重),M0(g)為牡蠣初始平均體質(zhì)量或軟體組織質(zhì)量(濕重)。

式中,Wc為1 kg牡蠣中殼的濕重(g/kg),Wd為1 kg牡蠣中軟體組織的濕重(g/kg),Cc為殼的碳含量(%),Ca為軟體組織的碳含量(%)。

1.5 實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

實驗數(shù)據(jù)用SPSS19.0進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析, 在多個樣本的觀察值服從正態(tài)分布, 各組間方差平齊的情況下用單因素方差分析,P<0.05表示差異顯著。若樣品數(shù)據(jù)方差不齊, 則用非參數(shù)統(tǒng)計中的Kruskal-Wallis檢驗。采用Pearson相關(guān)性分析香港牡蠣各項指標(biāo)的相關(guān)性, 如P<0.05則顯著相關(guān),P<0.01則極顯著相關(guān)。

2 結(jié)果

2.1 牡蠣短期育肥對其軟體組織粗成分(濕重)的影響

如表1所示, 育肥44d的牡蠣水分含量無顯著變化(P>0.05), 粗蛋白含量顯著下降(P<0.05), 粗脂肪含量則顯著上升(P<0.05), 灰分含量顯著下降。育肥44d時, 浮筏內(nèi)部和外側(cè)(左右側(cè))樣品的粗成分差異不顯著(P>0.05)。

表1 育肥時間對香港牡蠣軟體組織粗成分(濕重)的影響Tab. 1 The effect of fattening time on the coarse composition(wet mass) of the soft body of C. hongkongensis

2.2 短期育肥過程中牡蠣形態(tài)指標(biāo)和生長指標(biāo)變化

如表2所示, 隨育肥時間的延長, 香港牡蠣殼長、殼寬無顯著變化(P>0.05), 育肥44d樣品的殼高顯著大于初始樣品(P<0.05); 平均體質(zhì)量逐漸上升,但育肥44d的樣品與初始樣品并無顯著差異(P>0.05);軟體組織質(zhì)量和出肉率也逐漸上升, 育肥16d時就已經(jīng)顯著高于初始樣品, 育肥44d又再顯著上升(P<0.05)。

表2 育肥時間對香港牡蠣形態(tài)指標(biāo)和生長指標(biāo)的影響Tab. 2 Effects of fattening time on morphological and growthindexes of C. hongkongensis (n=27)

2.3 育肥過程中香港牡蠣碳、氮穩(wěn)定同位素值及碳、氮含量的變化

如表3所示, 牡蠣軟體組織δ15N值和δ13C值隨著育肥時間的延長持續(xù)下降; 8d樣品的δ13C值和16d樣品的δ15N值就顯著低于初始樣品(P<0.05)。牡蠣軟體組織的N%和C%同樣隨育肥時間的延長而降低, 育肥8d樣品的N%和C%就顯著低于初始樣品(P<0.05), 此后N%持續(xù)顯著下降, 而C%變化則不顯著(P>0.05)。貝殼δ13C值變化比較緩慢, 44d樣品δ13C值才顯著低于初始樣品(P<0.05)。貝殼C%逐漸下降, 16d樣品C%顯著低于初始樣品, 但44d樣品C%又顯著上升(P<0.05), 與8d樣品無顯著差異(P>0.05), 但仍顯著小于初始樣品(P<0.05)。

表3 育肥時間對香港牡蠣δ15N和δ13C值及碳、氮含量的影響Tab. 3 Effects of fattening time on δ15N and δ13C value and carbon and nitrogen contents in C. hongkongensis (dry weight,n=27)

2.4 基圍育肥香港牡蠣的特定生長率和育肥前后碳含量變化

利用表2數(shù)據(jù), 根據(jù)方程3計算出牡蠣在育肥過程中體質(zhì)量和軟體組織質(zhì)量的特定生長率分別是0.53和1.64%/d。根據(jù)方程4計算出育肥前后香港牡蠣的碳含量分別為(143.51±4.51)和(125.83±1.32) g/kg, 差異顯著(P<0.05)。

2.5 育肥過程中采集牡蠣樣品的各項指標(biāo)相關(guān)性分析

如表4所示, 在育肥過程中牡蠣的殼長、殼寬、殼高和體質(zhì)量與貝殼及軟體組織δ15N、δ13C值及碳氮含量無顯著相關(guān)(P>0.05); 出肉率與軟體質(zhì)量極顯著正相關(guān)(P<0.01), 與貝殼δ13C、軟體δ15N、δ13C 、N%及C%極顯著負相關(guān)(P<0.01); 軟體質(zhì)量則與貝殼及軟體的C%無顯著相關(guān)(P>0.05), 和殼寬顯著正相關(guān), 與殼長、殼高、體質(zhì)量及出肉率極顯著正相關(guān)(P<0.01), 與貝殼δ13C、軟體δ15N、δ13C 和N%體質(zhì)量極顯著負相關(guān)(P<0.01); 貝殼C%與軟體N%及C%顯著正相關(guān)(P<0.05), 與軟體δ15N極顯著正相關(guān)(P<0.01); 而軟體C%則與出肉率極顯著負相關(guān)(P<0.01), 與貝殼C%和軟體δ13C顯著正相關(guān)(P<0.05), 與軟體δ15N和軟體N%極顯著正相關(guān)(P<0.01)。

表4 采集的香港牡蠣性狀相關(guān)分析Tab. 4 The correlation analysis for traits of sampled C. hongkongensis

3 討論

3.1 香港牡蠣在魚蝦混養(yǎng)基圍育肥的效果

牡蠣育肥方式主要有海區(qū)育肥和池塘育肥, 其中海區(qū)育肥是比較常用的育肥方式; 嚴雪瑜等[9]就報道了大風(fēng)江和欽州港海域育肥的香港牡蠣分別在營養(yǎng)價值和風(fēng)味口感上各具特色。但是, 在海區(qū)育肥的牡蠣死亡率較高, 若遇到臺風(fēng)更有可能遭受嚴重損失, 因此不少研究者開始探索牡蠣池塘育肥技術(shù), 賈真等[7]的研究就發(fā)現(xiàn)池塘育肥比外海育肥效果更好。本項目采用的是魚蝦混養(yǎng)基圍育肥方式, 從表2中出肉率這個育肥關(guān)鍵指標(biāo)的迅速提升,以及軟體組織較高的特定生長率, 可以看出這種育肥模式可以取得良好的效果。

3.2 香港牡蠣軟體組織粗成分的時空差異比較

林海生等[12]對中國沿海主要牡蠣養(yǎng)殖品種的營養(yǎng)品質(zhì)進行了比較分析, 發(fā)現(xiàn)不同養(yǎng)殖海域及不同品種牡蠣的粗蛋白、脂肪、灰分含量均具有顯著差異, 廣西欽州香港牡蠣灰分含量最高(2.69%),而廣東湛江香港牡蠣中灰分含量最低(0.11%); 欽州香港牡蠣的蛋白含量(9.10%)也顯著高于湛江香港牡蠣(8.40%)。本研究的結(jié)果就展示了廣西欽州香港牡蠣轉(zhuǎn)移到廣東湛江育肥44d之后, 蛋白質(zhì)和灰分含量顯著降低的變化趨勢(P<0.05)。林海生等[12]測定的廣西欽州香港牡蠣和廣東湛江香港牡蠣脂肪含量都較低(0.32%和0.30%), 明顯小于本研究育肥前后的測定結(jié)果(1.55%和2.03%), 這主要是采樣時間不同造成的。林海生等[12]采樣時間是4—5月,香港牡蠣處于性腺分化和成熟期; 而本研究采樣時間是11月至次年1月, 此時香港牡蠣處于性腺發(fā)育的休止期[13], 軟體組織正在積蓄營養(yǎng)物質(zhì)以備來年性腺發(fā)育。

沈永龍[14]研究發(fā)現(xiàn)鹽度對瘤背石磺(Onchidium struma)體組成有顯著的影響, 原因是貝類會通過調(diào)整生理代謝和能量分配來適應(yīng)鹽度的變化。丁丹勇等[6]也推測, 湛江東海島、湛江官渡、陽江陽西、廣西欽州養(yǎng)殖的香港牡蠣的一般營養(yǎng)成分和氨基酸的組成與含量之所以存在顯著差異, 可能與不同養(yǎng)殖區(qū)海水的鹽度差異有關(guān)。嚴雪瑜等[9]也報道了欽州灣不同育肥海區(qū)養(yǎng)殖香港牡蠣的常規(guī)營養(yǎng)成分含量存在一定的差異, 認為這可能與不同海域的海水理化環(huán)境存在差異有關(guān)。本研究也發(fā)現(xiàn),來源于欽州茅尾海的香港牡蠣在湛江市麻章區(qū)湖光鎮(zhèn)的基圍中育肥44d后, 除水分含量之外, 粗蛋白、粗脂肪和灰分含量都發(fā)生了顯著變化(P<0.05)。在本研究中, 香港牡蠣育肥基圍的鹽度為21—23,而廣西欽州市茅尾海牡蠣養(yǎng)殖海區(qū)秋季的鹽度變化幅度為17—19, 育肥海區(qū)較高的鹽度可能是香港牡蠣育肥44d后體成分發(fā)生變化的重要原因之一。

賈真等[7]研究發(fā)現(xiàn), 經(jīng)過50d的池塘育肥, 2齡香港牡蠣的殼高、體質(zhì)量和蛋白含量均顯著升高, 而殼長、殼寬、軟體質(zhì)量和出肉率無顯著變化; 本研究的結(jié)果則顯示, 經(jīng)過44d的基圍育肥, 2齡香港牡蠣的殼高、軟體組織質(zhì)量、出肉率和脂肪含量顯著升高(P<0.05), 而殼長、殼寬、體質(zhì)量和水分含量無顯著變化(P>0.05), 蛋白和灰分含量顯著降低(P<0.05)。研究結(jié)果差異的主要原因可能是育肥時間[15](6—7月性腺成熟期和11至次年1月性腺發(fā)育休止期)和育肥區(qū)域(欽州和湛江)不同。

3.3 異地育肥對香港牡蠣δ15N和δ13C值的影響

研究綜述發(fā)現(xiàn), 消費者的δ13C值比它們的食物高1‰左右, 而δ15N高3.4‰左右; 因此δ13C常被用于研究消費者的食物來源, 而δ15N則被用于計算消費者的營養(yǎng)級[16]。Post等[17]的研究發(fā)現(xiàn), 濾食性的貝類可以為估算湖泊等水域生態(tài)系統(tǒng)的中上層食物網(wǎng)研究提供良好的同位素基線, 但是不同生態(tài)系統(tǒng)的碳、氮穩(wěn)定同位素基礎(chǔ)水平可能存在差異顯著,如果沒有確定適當(dāng)?shù)耐凰鼗€, 僅憑消費者的碳、氮同位素特征通常不足以推斷其營養(yǎng)位置或碳源[18]。本研究的結(jié)果表明, 與香港牡蠣原來生活的廣西茅尾海區(qū)相比, 湛江基圍碳、氮穩(wěn)定同位素基線水平較低, 這可能是因為基圍受到了飼料投喂的影響。育肥過程中基圍所用飼料的δ13C和δ15N值分別是(-23.46±0.14)‰和(2.71±0.14)‰, 與文獻報道的牡蠣潛在天然食物源相比[19]處于較低水平。

Zhou等[20]研究發(fā)現(xiàn), 養(yǎng)殖生物在食物改變之后, 其δ15N和δ13C值的變化速度體現(xiàn)了養(yǎng)殖生物的碳氮元素周轉(zhuǎn)速度, 能夠反映機體代謝和生長情況,可以作為養(yǎng)殖生物是否能夠高效利用新食物的重要指標(biāo)。在本研究中, 經(jīng)過44d的育肥之后, 香港牡蠣軟體組織的δ15N值、δ13C值及貝殼的δ13C值都顯著下降(P<0.05), 特別是軟體組織的δ15N值和δ13C值在育肥16d之后就與初始樣品有了顯著差異(P<0.05),這表明香港牡蠣能夠迅速利用育肥基圍中豐富的食物資源, 使自己的軟體組織迅速生長, 從而改變了軟體組織的δ15N和δ13C值。

以本研究結(jié)果為基礎(chǔ), 下一步可以利用穩(wěn)定同位素技術(shù)確定牡蠣在基圍育肥時各食物源對其生長的貢獻率[21,22], 并以牡蠣為基線生物評估魚-蝦-貝多營養(yǎng)層次綜合養(yǎng)殖系統(tǒng)的食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)。此外,本研究的結(jié)果還顯示, 香港牡蠣體成分和碳、氮穩(wěn)定同位素特征很容易受到短期育肥的影響, 在采用無機元素和碳、氮穩(wěn)定同位素作為香港牡蠣產(chǎn)地溯源依據(jù)時[23,24], 必須考慮到異地育肥的干擾。

3.4 育肥過程中與出牡蠣肉率、軟體組織質(zhì)量及碳含量相關(guān)的指標(biāo)

查明育肥過程中牡蠣各項指標(biāo)的相關(guān)性, 特別是確定與出肉率、軟體組織質(zhì)量等育肥關(guān)鍵參數(shù)顯著相關(guān)的指標(biāo), 對于進一步優(yōu)化育肥技術(shù)具有重要意義。表4顯示, 在育肥過程中出肉率與軟體質(zhì)量極顯著正相關(guān)(P<0.01), 與貝殼δ13C、軟體δ15N、δ13C 、N%及C%都極顯著負相關(guān)(P<0.01), 而與殼長、殼寬、殼高和體質(zhì)量等指標(biāo)沒有顯著相關(guān)(P>0.05); 這說明在本次育肥過程中, 雖然牡蠣的整體形態(tài)和質(zhì)量沒有顯著增大(P>0.05), 但軟體組織則有顯著增長(P<0.05), 進而引起軟體δ15N、δ13C、N%及C%顯著下降(P<0.05)。與牡蠣的生長和形態(tài)指標(biāo)相比, 軟體δ15N、δ13C、N%及C%等指標(biāo)的標(biāo)準偏差更小(表2和表3), 監(jiān)測這些指標(biāo)的變化可以更好地確定育肥牡蠣是否適應(yīng)育肥環(huán)境, 能否獲得充足的食物從而快速生長。

牡蠣的直接碳匯量取決于牡蠣貝殼及軟體組織中的碳含量[25], 由表4分析結(jié)果可以看出, 在育肥過程中牡蠣貝殼C%與軟體N%及C%顯著正相關(guān)(P<0.05), 與軟體δ15N極顯著正相關(guān)(P<0.01); 而軟體C%則與出肉率極顯著負相關(guān)(P<0.01), 與貝殼C%和軟體δ13C顯著正相關(guān)(P<0.05), 與軟體δ15N和軟體N%極顯著正相關(guān)(P<0.01)。這些相關(guān)性表明,育肥牡蠣的快速生長會導(dǎo)致香港牡蠣的單位體重碳含量在短期內(nèi)顯著下降(P<0.05), 與育肥前后香港牡蠣每千克體重碳含量的比較結(jié)果一致。另外值得注意的是, 本研究測定的香港牡蠣貝殼碳含量(12.23%—14.69%)高于褶牡蠣(Ostrea plicatula)[26]貝殼碳含量(11.4%—11.6%), 表明香港牡蠣貝殼具有更高的碳匯能力。