光环境因子对循环水养殖系统大西洋鲑生长及性腺发育的影响研究

【摘要】光照是工业化循环水养殖系统中影响大西洋鲑生长及性腺发育的重要环境因子，全面了解光环境因子与大西洋鲑之间的相互作用，对于大西洋鲑的生产实践具有重要的指导意义。本论文结合养殖工程学、生理生态学、超声诊断学和半导体照明等学科，构建了大西洋鲑早期性别和发育阶段鉴别技术方法，查明了工业化循环水养殖生产系统中大西洋鲑生长性能及性腺发育的变化规律，系统地研究了光环境因子对循环水养殖系统大西洋鲑生长及性腺发育的影响效应。主要研究结论如下：（1）采用超声成像技术，探讨了大西洋鲑早期性别及发育期鉴别方法研究。研究结果表明：利用超声成像技术鉴别雌鱼的准确率较雄鱼高，其中鉴定雌鱼的准确率为93%，鉴定雄鱼的准确率为81%。根据大西洋鲑性腺发育的状况，每尾鱼超声波检测的时间约为35s。大西洋鲑Ⅲ期卵巢的超声波图像呈小三角形，结构紧密；Ⅳ、Ⅴ期卵巢的超声波图像呈白色亮点的圆形颗粒结构。而Ⅳ、Ⅴ期精巢的超声波图像则呈不规则黑影，但Ⅱ、Ⅲ期精巢的超声波图像无明显的判别特征，这两个时期的精巢需要排除Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ期卵巢及Ⅳ、Ⅴ期精巢来确定。超声成像技术鉴别Ⅲ期、Ⅳ期卵巢的准确率分别为87%、92%，对Ⅴ期卵巢鉴别的准确率达到100%。超声波技术鉴定Ⅱ期精巢的准确率仅为64%，对Ⅲ期、Ⅳ期精巢鉴别的准确率分别为71%、86%，精巢发育至Ⅴ期时的准确率为84%。超声波技术鉴定早期性腺（Ⅱ～Ⅲ期）发育的准确率较低，为75%；对晚期性腺（Ⅳ～Ⅴ期）发育鉴定的准确率较高，为89%。（2）在大西洋鲑工业化循环水养殖生产系统中，连续12个月，跟踪监测了初始体重分别为160.85±41.48g、418.00±92.29g两批降海大西洋鲑（smolts）生长及性腺发育规律。监测结果表明：2011年9月和2012年1月降海的雌、雄大西洋鲑体重和体长生长速度差异均不显著，但雄鱼生长速度整体上大于雌鱼；上述两批次的雌、雄鱼体质量体长拟合函数关系式W=aLb中b值均大于3.0，显示工业化循环水养殖生产系统中雌、雄大西洋鲑体重生长大于体长生长。雌、雄大西洋鲑各生长阶段的体质量特定生长率、相对增重、肥满度、体质量变异系数及生长激素的变化趋势基本一致，即各生长指标呈现变化幅度不同的波浪式规律。在循环水养殖生产系统中，雌性大西洋鲑卵巢启动时间是在降海后的第9-10个月，卵巢发育较快个体的体重范围为596～2755g；雄性大西洋鲑精巢启动时间是在降海后的第6-9个月，精巢发育较快个体的体重范围为274～2880g。两批次雌、雄大西洋鲑雌二醇激素（E2）浓度水平随时间的变化均呈现先降低后升高再降低的趋势，且雌、雄鱼E2含量均无显著差异(p>0.05)。2011年9月、2012年1月降海的大西洋鲑分别在降海后第13、第8个月前睾酮(T)浓度水平变化趋势大体一致；2011年9月降海的大西洋鲑雌、雄鱼T含量均出现先升高后降低的趋势，2012年1月降海的雌、雄个体的T含量均呈现不规则的“W”式变化；上述两批次雄鱼T含量分别在第14、10个月达到最高值（即3.27、1.43ng.ml-1），且此时两批次雄鱼T水平均显著高于雌性鱼（p<0.05）。（3）以初始体重为（850.97±82.77）g的大西洋鲑为研究对象，运用正交实验方法，持续7个月，探讨了不同光谱成分（550nm，A1；455，A2；625，A3）、光周期（LD24:0，B1；LD12:12，B2；LD8:16，B3）和光强（0.88W.m-2，C1；4.55W.m-2，C2；8.60W.m-2，C3）对工业化循环水养殖系统大西洋鲑生长及性腺发育的影响。研究结果表明：在工业化循环水养殖系统中，光谱成分、光周期和光强对大西洋鲑生长、摄食影响不明显，625nm、LD12:12、8.60W.m-2是本实验条件下较为适宜的光照条件。雄、雌大西洋鲑分别在550nm、LD24:0、4.55W.m-2及550nm、LD24:0、0.88W.m-2的条件下性腺发育最快。大西洋鲑在性腺发育过程中，光周期是光环境参数中的重要因子。光周期对大西洋鲑性腺指数、睾酮激素、夜间血浆褪黑激素及雌性大西洋鲑雌二醇激素具有显著或极显著影响；光周期对雄性大西洋鲑雌二醇激素的影响不显著，光谱成分、光强对大西洋鲑性腺指数、夜间褪黑激素及睾酮和雌二醇激素均无显著的影响。（4）选取初始体重为（1071.70±155.54）g的大西洋鲑600尾，随机分为6组：24L-8L组的初始光周期LD24:0、每日缩短5min，8L-24L组的初始光周期LD8:24、每日增加5min，24L:0D组为光周期LD24:0，18L:6D组为光周期LD18:6，12L:12D组为光周期LD12:12，8L:16D组为光周期LD8:16，每组2个重复，每个重复50尾鱼，研究了不同光周期水平对循环水养殖系统大西洋鲑生长及性腺发育的影响，实验周期7个月。研究表明，实验结束时不同光周期水平对大西洋鲑成活率、体质量变异系数、肥满度、体质量特定生长率、体长特定生长率、相对增重和日增重的影响差异不显著（p>0.05）。各光周期组大西洋鲑摄食率、饲料转化效率和饲料系数的变化范围分别为0.40～0.51%/d、78.09～89.28%和1.12～1.28，光周期12L:12D组饲料系数较低，摄食率和饲料转化效率较高。各实验组白天大西洋鲑血浆褪黑激素含量无显著性差异（p>0.05），24L:0D组夜间鱼的血浆褪黑激素含量均显著低于夜间其他各实验组（p<0.05），各组由低到高依次为：24L:0D<8L-24L<24L-8L<12L:12D<18L:6D<8L:16D。8L:16D组和12L:12D组可延缓雌、雄大西洋鲑性腺发育，而24L:0D组、8L-24L组和24L-8L组均可不同程度地加快雌、雄鱼的性腺发育。上述研究成果可以为人工光照调控工业化循环水养殖大西洋鲑性腺发育提供理论依据，并将促进大西洋鲑工业化循环水养殖产业的健康发展。
【作者】仇登高；
【导师】刘鹰；
【作者基本信息】中国科学院研究生院（海洋研究所），海洋生态学，2014，博士
【关键词】大西洋鲑；循环水养殖；超声成像技术；光环境因子；生长性能；性腺发育；

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