响应曲面法优化温度和盐度对华贵栉孔扇贝幼虫生长的影响

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摘要 采用中心复合设计（Central Composite Design，CCD）的试验设计法研究了温度和盐度2个环境因子对华贵栉孔扇贝幼虫生长的影响。同时采用响应曲面分析法及基于响应曲面基础之上的满意度函数法确立了生长的二次回归方程，同时进行优化处理得到温度与盐度的最佳组合。结果表明，在华贵栉孔扇贝幼虫生长过程中温度与盐度在一定的范围内的互作效应不显著，其中温度效应较为明显。温度对壳长瞬时生长影响的一次项效应和二次项效应均达到显著水平（P

关键词 华贵栉孔扇贝；温度；盐度；生长；响应曲面

中图分类号 S917.4 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）15-0266-02

Modeling Influence of Temperature and Salinity on Growth Rate of Larva in Noble Scallop，Chlamys nobilis（Reeve） by Response Surface Methodology（RSM）

LI Wei-dong 1 LV Wen-gang 2 * HUANG Min 1 WANG Rong-xia 1 WANG Hui 3

（1 Tropical Marine Products Fine Breed Center，Hainan Academy of Ocean and Fisheries Sciences，Haikou Hainan 570100； 2 College of Ocean and Earth Sciences，Xiamen University； 3 Huaiyin Normal University）

Abstract In this study，the combined effects of temperature and salinity on the instantaneous growth rate（IGR） of larva in noble scallop，Chlamys nobilis，was evaluated using the central composite orthogonal quadratic design and the response surface methodology. The results showed that the linear effects of temperature on IGR was statistically highly significant（P

Key words Chlamys nobilis；temperature；salinity；growth；RSM

温度和盐度是影响贝类生长最为重要的环境因子，尤其是在胚胎发育和幼虫期其影响效应最为显著。Kinne[1]阐述在研究生态因子对贝类生长影响效应时，温度和盐度是2个极为重要的因子，不但因为温度和盐度是影响大多数水生生物的显著因子，而且该2个因子比其他环境因子更易操控。环境因子对贝类幼虫生长的影响研究多集中在单因素方面[2-4]，其中温度、盐度2个因子单独效应的研究中，贝体耐温性与耐盐性方面有较多的报道[5-6]，这些研究多体现了温度或盐度对贝类幼虫生长的单独制约效应。对贝类幼虫生长的多因素综合影响效应研究少见报道[7]。Robert等[8]研究4种温度梯度和4种盐度梯度对投喂饥饿状态下的牡蛎幼虫发育的影响效应。Tettelbach和Rhodes[9]采用完全因子组合设计研究了6种温度梯度和6种盐度梯度对海湾扇贝胚胎发育和幼虫生长的综合影响效应。众多研究多采用完全或不完全因子组合设计对综合效应进行评估。

作为中国海水养殖主要贝类之一的华贵栉孔扇贝，其苗种生产主要受盐度和温度的影响，分别影响育苗场等的选择和采苗等时间，且这些影响因子主要在稚贝期对其生长影响较大[10-11]，罕见幼虫期的研究[12]。因此，本试验利用研究不同温度和盐度的互作情况，分析华贵栉孔扇贝幼虫生长情况，以期为华贵栉孔扇贝人工育苗工作提供一定的理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验用亲贝取自三亚意源养殖有限公司扇贝苗种场，为人工养殖的2龄华贵栉孔扇贝。在实验室条件（温度为 24～26 ℃，盐度为 29‰～31‰）下暂养7 d后用阴干刺激的方法诱导成熟亲贝产卵。在水温（25±1）℃，盐度为30‰±1‰的条件下进行胚胎及幼虫培育，当培育的幼体壳长达到100～110 μm时，选取健康、活力好的幼体进行试验。

1.2 试验设计

采用中心复合试验设计（CCC）方法研究盐度和温度2个因子对华贵栉孔扇贝幼虫生长的影响情况。试验中，盐度的范围取20‰～36‰，温度范围取18～34 ℃。中心复合设计的中心点、因子、轴点均为4个（表1）。重复1次，上限编码值、中心组合编码值、下限编码值分别为1、0、-1。

1.3 试验方法

1.3.1 幼虫的选取及培育。取同一批幼虫群体中一定数量壳高100～110 μm的幼虫，发育时期为胚胎发育至直线铰合期。将幼虫放入温度盐度渐变的水体积为100 L的白色培养箱内培养，各组合密度均匀一致。水体藻细胞密度保持200～2 000 ind/mL以上，饵料以小球藻和亚心型扁藻为主。在20 d试验周期内，水体每3 d等温度盐度全换1次，同时对壳长生长情况进行测量，记录数据。准备5 cm×30 cm的聚丙乙烯塑料板为附着板，当幼体生长出现眼点的个体数达30%进行投放。

1.3.2 温度盐度调控。使用维度控制仪（ZUOFEI，A2）控制水温最低18 ℃，最高34 ℃；通过调配自来水、天然海水和海水晶的比例控制盐度在20‰～36‰之间。

1.3.3 生长数据测定。在试验条件达到要求后，每3 d对不同组合壳长生长进行统计。采用五点取样法取样，即每个试验组内的5个不同部位取样，每个部位取样2 mL，共取样10 mL幼虫数量，然后再用甲醛固定幼虫，并在有标尺的显微镜下测量幼虫壳长生长情况。计算壳长瞬时生长率（IGR）。

1.4 数据处理与统计分析

应用SAS 8.2统计软件对使用所得数据进行分析。三维的响应曲面图和相应的等高线图用来分析温度盐度对幼虫生长的影响效应。

2 结果与分析

2.1 回归方程的建立与显著性分析

不同温度和盐度对华贵栉孔扇贝影响统计结果见表1。利用这些结果对数据进行了二次多元回归分析，以期对华贵栉孔扇贝的壳长瞬时生长率进行预测，根据实际值得到最终方程形式：

log10（IGR_SL20+0.10）=-22.523 5+1.040 6T+0.743 9S-0.002 3TS-0.020 4T2-0.011 5S2

通过F测验等方法，对方程拟合度进行检查，各回归方程及方程中的系数显著性检验见表2、表3。

方差分析结果表明，二次多项模型P

2.2 瞬时生长率响应曲面分析与优化

为评价试验中各因素对华贵栉孔扇贝瞬时生长率的影响效应，依据模型方程制作出响应曲面及等高线图（图1）。从图1a可以看出，当温度处于22～34 ℃、盐度处于25.5‰～36.0‰范围内时，2个因素互作效应不显著（P>0.05）。当温度在18～26 ℃之间变化时，瞬时生长率随着温度的上升而逐渐上升，但当温度超过26 ℃，瞬时生长率随温度升高而降低。在曲面图上很明显反映出盐度变化对瞬时生长率的影响，在最高点的后端瞬时生长率随盐度的增加而降低，在最高点的前端随着盐度的降低，瞬时生长率同时降低。从图1b可以看出，曲面存在1个峰值，说明温度、盐度存在最优的组合，对华贵栉孔扇贝幼虫瞬时生长率有显著影响。

温度、盐度2个因子对瞬时生长率的影响单独优化结果是温度25.33 ℃、盐度29.42‰，处于此条件下的瞬时生长率为7.91%，优化响应预测（95%置信区间）的瞬时生长率为7.91%（0～9.24%），其结果的满意度为85.57%。

3 讨论

Kinne[1]研究结果表明在华贵栉孔扇贝幼体生长的环境因素中，温度和盐度的影响效应较大，Tetelbach[13]、Schlieper[14]等的研究也表明温度的效应要大于盐度效应，这与本研究的结果一致。另外，通过实验也发现，华贵栉孔扇贝幼体生长有最适温度区间，在这一区间内，随着温度的上升，幼体生长也变快，但是出了这一范围，生长速度与温度呈反比关系，这一最适温度范围为22～26 ℃。在这一温度范围内，盐度为26‰～29‰时，随着盐度的上升，幼体生长变快，呈正相关关系，如果盐度小于25.5‰对时华贵栉孔扇贝幼体生长的抑制作用要大于盐度高于32.5‰对华贵栉孔扇贝幼体生长的影响，这可能是盐度的降低使贝体血液的免疫功能降低，这一研究结果与前人研究相似[15-16]。

另外，从本研究的生长模型方程可以看出，华贵栉孔扇贝幼体生长要求的温度和盐度都有最适范围，这一结论也与前人报道一致[17]，但盐度和温度是否存在互作关系，目前尚存在争论，这可能是因为试验贝的种类不一样，贝的种类不同对环境的适应性有一定的差距，所适应温度、盐度的范围不同，即使是相同一种贝类，由于所处环境条件的不同也会（下转第270页）

有不同的适应性[18]。本试验中盐度和温度不存在互作关系。

4 参考文献

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