韓莎, 胡煒, 李成林*, 趙斌, 姚琳琳, 王琦, 孫永軍, 鞠文明

(1.山東省海洋生物研究院, 山東省海水健康養(yǎng)殖工程技術(shù)研究中心, 青島市海洋生物種質(zhì)資源挖掘與利用工程實(shí)驗(yàn)室, 山東 青島 266104; 2.好當(dāng)家集團(tuán)有限公司, 山東 威海 264300)

自20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著刺參育苗技術(shù)的突破，我國(guó)刺參養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)迅速崛起，養(yǎng)殖規(guī)模不斷拓展，目前刺參養(yǎng)殖已成為我國(guó)當(dāng)前海水養(yǎng)殖的支柱產(chǎn)業(yè)[1]。當(dāng)前我國(guó)刺參工廠化養(yǎng)殖存在養(yǎng)殖密度過(guò)高、過(guò)量投喂、飼料穩(wěn)定性差、投喂策略基于養(yǎng)殖生產(chǎn)者的經(jīng)驗(yàn)等問(wèn)題[2-3]，成為制約刺參工廠化養(yǎng)殖降本增效、綠色發(fā)展的因素。在工廠化養(yǎng)殖條件下，當(dāng)餌料營(yíng)養(yǎng)完全滿足刺參生長(zhǎng)和代謝的需求時(shí)，科學(xué)管理生產(chǎn)是提高養(yǎng)殖效益至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，而投喂策略是工廠化養(yǎng)殖管理的核心之一[4]。合理的投喂策略不僅可以促進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)發(fā)育和提高飼料轉(zhuǎn)化利用，而且還可以降低養(yǎng)殖成本，改善養(yǎng)殖水體環(huán)境，這既是水生動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)的一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容，也是推進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)高效健康發(fā)展的研發(fā)方向。因此，建立科學(xué)合理的投喂策略對(duì)于刺參工廠化養(yǎng)殖的綠色發(fā)展至關(guān)重要，具有非常重要的經(jīng)濟(jì)意義和生態(tài)意義。

目前，已有學(xué)者從刺參攝食行為學(xué)、生理學(xué)、營(yíng)養(yǎng)與飼料學(xué)、飼料加工工藝學(xué)出發(fā)，研究環(huán)境因子[5-8]、餌料種類[9-13]及加工工藝[14]等對(duì)刺參攝食與生長(zhǎng)的影響，但有關(guān)投喂模式的研究甚少，僅集中在投喂水平[15-16]和投喂頻率[17]等方面，目前在刺參工廠化養(yǎng)殖過(guò)程中大多投喂過(guò)量，不僅浪費(fèi)餌料,而且對(duì)水體污染特別大，如何科學(xué)投喂是亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。基于環(huán)保和成本節(jié)約的出發(fā)點(diǎn)，本研究旨在探明能夠促進(jìn)刺參生長(zhǎng)、提高飼料轉(zhuǎn)化和節(jié)約勞動(dòng)力的投喂模式，通過(guò)研究不同投喂頻率和投喂水平對(duì)刺參的攝食、生長(zhǎng)和消化酶活性的影響，以期優(yōu)化投喂模式，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)投喂，為刺參工廠化養(yǎng)殖科學(xué)管理和高效健康發(fā)展提供技術(shù)指導(dǎo)和理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用刺參(Apostichopusjaponicus)取自山東省海洋生物研究院種質(zhì)資源研究中心育種實(shí)驗(yàn)室，平均體重為(3.41±0.05) g，投喂飼料為商品配合飼料。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以投喂頻率1 d·次-1連續(xù)投喂為對(duì)照組(C0)，2 d·次-1間歇投喂為試驗(yàn)組(I)，試驗(yàn)組根據(jù)不同投喂水平設(shè)計(jì)4個(gè)處理組，投喂水平分別為C0組投喂量的125%(I1)、150%(I2)、175%(I3)和200%(I4)。對(duì)照組投喂配合飼料為刺參體重的3%，同時(shí)搭配3倍比例的天然餌料干海泥混合投喂[16]。

試驗(yàn)刺參飼養(yǎng)在0.2 m3水體的玻璃鋼槽中，每槽放置刺參30頭，每組均設(shè)3個(gè)重復(fù)，每日16:00投喂飼料。試驗(yàn)海水鹽度31.2±0.4，水溫14.6～17.3 ℃，pH 8.2～8.3，DO≥6.3 mg·L-1，24 h微量充氣，每日換水量為1/3，6 d全量換水1次。試驗(yàn)共持續(xù)進(jìn)行30 d。

1.3 檢測(cè)指標(biāo)及測(cè)定方法

試驗(yàn)開(kāi)始前稱量刺參初始體重W0(g)，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)稱量其最終體重Wt(g)，試驗(yàn)期間觀測(cè)并記錄刺參存活情況，每10 d稱量體重1次，計(jì)算各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)。稱重時(shí)，先將刺參取出，吸干體表水分后，用YP6220B電子分析天平(力辰科技)稱量。存活率(survival rate, SR)、特定生長(zhǎng)率(specific growth rate, SGR)、增重率(weight gain rate, WGR)、攝食率(feeding rate, FR)和飼料轉(zhuǎn)化率(food conversion efficiency, FCE)，采用以下公式計(jì)算。

SR=Nt/N0×100%

SGR(%·d-1)=(lnWt-lnW0)/t×100%

WGR=(Wt-W0)/W0×100%

FR=2F/[t(Wt+W0)]×100%

FCE= (Wt-W0)/F×100%

式中，N0為試驗(yàn)初始個(gè)體數(shù)；Nt為試驗(yàn)終末存活個(gè)體數(shù)；W0為刺參初始體重(g)；Wt為刺參最終體重(g)；t為試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間(d)；F為飼料總攝入量(g)。

每10 d采集刺參消化道1次，用于消化酶活性的測(cè)定，每個(gè)處理取3頭刺參，將其置于滅菌玻璃培養(yǎng)皿中，沿腹部剪開(kāi)后取出消化道，剔除呼吸樹(shù)，用超純水沖洗干凈，置于玻璃勻漿器中，加入10倍體積預(yù)冷的生理鹽水，于4 ℃條件下1 000 r·min-1離心15 min后取上清液，分裝后保存于-80 ℃冰箱內(nèi)。蛋白酶和淀粉酶等消化酶指標(biāo)均采用南京建成生物工程研究所研制的蛋白酶測(cè)定試劑盒(A080-1-1)和淀粉酶測(cè)定試劑盒(C016-1-1)測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

采用SPSS 18.0和Microsoft Office Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。

2 結(jié)果

2.1 間歇投喂模式對(duì)刺參攝食和飼料轉(zhuǎn)化的影響

不同投喂處理的刺參攝食率和飼料轉(zhuǎn)化率結(jié)果見(jiàn)圖1，可見(jiàn)，間歇投喂模式下，隨著投喂水平的增加，各處理刺參的攝食率(FR)逐漸升高，而飼料轉(zhuǎn)化率(FCE)呈現(xiàn)先下降后升高的變化趨勢(shì)。I4處理的刺參FR最大，為4.78%，且顯著高于對(duì)照(C0)處理(P<0.05)，其次為I3處理，I1處理的FR最低，為3.25%，顯著低于C0處理(P<0.05)。刺參FCE在I4處理達(dá)到最大，為25.05%，其次為I1處理，兩個(gè)處理均與C0處理無(wú)顯著差異(P>0.05)，I2處理的刺參FCE最低，為21.66%，顯著低于C0處理(P<0.05)。結(jié)果表明，200%間歇投喂處理的刺參攝食率顯著高于100%連續(xù)投喂處理；而200%和125%間歇投喂處理的刺參飼料轉(zhuǎn)化率與100%連續(xù)投喂處理間無(wú)顯著差異。

2.2 間歇投喂模式對(duì)刺參存活和生長(zhǎng)的影響

不同投喂處理的刺參存活率和增重率結(jié)果見(jiàn)表1，可見(jiàn)，間歇投喂模式對(duì)刺參存活率無(wú)顯著影響(P>0.05)，各試驗(yàn)組刺參存活率均為100%。刺參終末體重隨著投喂水平的增加而遞增，但與對(duì)照組無(wú)顯著差異(P>0.05)；投喂水平對(duì)刺參增重率有顯著影響(P<0.05)，I1、I2處理的刺參增重率均顯著低于對(duì)照組 (P<0.05)，I3處理與對(duì)照組無(wú)顯著差異(P>0.05)，而I4處理的刺參增重率顯著高于對(duì)照組(P<0.05)，為43.77%。

表1 不同投喂處理的刺參存活率和增重率Table 1 Survival rate and weight gain rate of A. japonicas in different feeding treatments

特定生長(zhǎng)率(SGR)用于表征單位時(shí)間內(nèi)刺參體重的變化。從圖2可以看到，間歇投喂模式對(duì)刺參SGR有顯著影響(P<0.05)。各組刺參養(yǎng)殖10、20 d的SGR變化規(guī)律相同，均隨著投喂水平的增加呈現(xiàn)先下降后上升的變化趨勢(shì)。各組刺參養(yǎng)殖10 d的SGR均顯著低于對(duì)照組(P<0.05)，以I1處理最高，為1.88 %·d-1， I4處理次之，為1.83 %·d-1。養(yǎng)殖20 d時(shí)，I3 和 I4處理的刺參SGR與對(duì)照組無(wú)顯著性差異(P>0.05)，而I1和I2處理顯著低于對(duì)照組，以I2處理最低，為0.85 %·d-1；養(yǎng)殖30 d時(shí)，刺參SGR隨著投喂水平的增加而逐漸升高，但與對(duì)照組均無(wú)顯著差異(P>0.05)，以I1處理刺參SGR最低，為0.78 %·d-1，而I4處理最高，為1.21 %·d-1，高于對(duì)照組(1.08 %·d-1)。

2.3 間歇投喂模式對(duì)刺參消化酶活性的影響

不同投喂處理的刺參消化酶活性結(jié)果見(jiàn)圖3，可見(jiàn)，間歇投喂模式對(duì)刺參蛋白酶活性有顯著影響(P<0.05)。各試驗(yàn)組刺參蛋白酶活性隨著時(shí)間的增加呈現(xiàn)遞減趨勢(shì)，當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行至第10 d時(shí)，各組刺參蛋白酶活性均顯著低于對(duì)照組(P<0.05)，且隨著投喂水平的增加呈現(xiàn)先遞減后增加的變化趨勢(shì)。I1處理刺參的蛋白酶活性最高，為15.27 U·mg-1prot，其次為I4處理，為14.36 U·mg-1prot；當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行至第20 d時(shí)，刺參蛋白酶活性隨著投喂水平的增加仍呈現(xiàn)先遞減后遞增的變化趨勢(shì)，以I4處理的刺參蛋白酶活性最高，為13.70 U·mg-1prot，除此處理組外均顯著低于對(duì)照組(P<0.05)，以I3處理最低，為11.37 U·mg-1prot；當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行至第30 d時(shí)，各組刺參蛋白酶活性隨著投喂水平的增加而升高，I1、I2處理的蛋白酶活性顯著低于對(duì)照組(P<0.05)，而I3、I4處理活性分別為11.35、12.94 U·mg-1prot，與對(duì)照組無(wú)顯著差異(P>0.05)。

各試驗(yàn)組的刺參蛋白酶活性均隨著時(shí)間的增加呈現(xiàn)先遞減后增加的變化趨勢(shì)，但是均沒(méi)有顯著性差異 (P>0.05)。當(dāng)試驗(yàn)進(jìn)行至第30 d時(shí)，I4處理的淀粉酶活性高于C0處理，為0.97 U·mg-1prot。

3 討論

3.1 間歇投喂模式對(duì)刺參攝食的影響

攝食是水產(chǎn)動(dòng)物獲得自身發(fā)育所需物質(zhì)和能量的重要條件，不同投喂模式會(huì)影響水產(chǎn)動(dòng)物的攝食行為[18]，適當(dāng)改變投喂頻率和投喂水平，會(huì)增加其攝食行為而加速生長(zhǎng)發(fā)育。投喂頻率和投喂水平是影響水產(chǎn)動(dòng)物攝食和生長(zhǎng)的最主要因素[19-20]，對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)及飼料利用效率的影響最為顯著，且因種類[21-22]、生長(zhǎng)階段[23-24]和飼料性質(zhì)差別而異。本研究中，刺參攝食率隨著投喂水平的增加而上升，但飼料轉(zhuǎn)化率則呈現(xiàn)先下降后升高的變化趨勢(shì)，其中200%間歇投喂處理的刺參攝食率顯著高于100%連續(xù)投喂處理，而飼料轉(zhuǎn)化率無(wú)顯著差異。這表明間歇投喂模式下，當(dāng)投喂量相同時(shí)，因投喂頻率不同造成的刺參食欲變化足以引起刺參攝食的顯著變化。有研究發(fā)現(xiàn)，有些魚(yú)類的生長(zhǎng)隨著投喂頻率的增加而加快并不是因?yàn)轱暳限D(zhuǎn)化效率的提高，而是與攝食率的改變密切相關(guān)[25-26]。推測(cè)本研究中，隨著投喂延遲刺參的生長(zhǎng)性能增加，與攝食率的改變密切相關(guān)的。

3.2 間歇投喂模式對(duì)刺參生長(zhǎng)的影響

影響水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)的因素有許多[6,27]，在生態(tài)因子滿足的適宜養(yǎng)殖條件下，外因是食物的可獲得性，內(nèi)因是其對(duì)能量的處理及轉(zhuǎn)化能力。本研究表明，間歇投喂模式能夠?qū)Υ虆⑸L(zhǎng)產(chǎn)生顯著影響，且對(duì)刺參特定生長(zhǎng)率的影響表現(xiàn)出明顯的投喂時(shí)間效應(yīng)，而刺參增重率與投喂水平呈正相關(guān)，這與王藝超等[16]研究結(jié)果基本一致。在低于對(duì)照組的125%～150%投喂水平下，刺參經(jīng)過(guò)投喂前期的適應(yīng)后，SGR指標(biāo)由下降轉(zhuǎn)為逐漸接近于對(duì)照組水平，但增重率卻不能進(jìn)一步提高，原因在于125%組和150%組攝食率均顯著低于對(duì)照組，但研究發(fā)現(xiàn)125%組刺參飼料轉(zhuǎn)化率與對(duì)照組差異不顯著，而150%組飼料轉(zhuǎn)化率顯著低于對(duì)照組，分析認(rèn)為刺參會(huì)通過(guò)提高攝食率和飼料轉(zhuǎn)化率來(lái)增加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的攝入和消化利用，但同時(shí)隨著刺參攝食活動(dòng)增強(qiáng)，攝食能量消耗也逐漸增加，因此飼料轉(zhuǎn)化率在一定程度上會(huì)降低。當(dāng)投喂水平繼續(xù)增加，可以發(fā)現(xiàn)175%組刺參攝食率和飼料轉(zhuǎn)化率均接近于對(duì)照組，200%組刺參SGR和增重率均達(dá)到最佳，且高于對(duì)照組，這表明間歇投喂模式下適當(dāng)減少投喂量仍能夠滿足刺參生長(zhǎng)的需求，而且延長(zhǎng)投喂時(shí)間在一定程度上還可以提高刺參的生長(zhǎng)性能和飼料轉(zhuǎn)化率，這一觀點(diǎn)與肖善勢(shì)等[28]研究投喂方式對(duì)凡納濱對(duì)蝦的影響得到的結(jié)論相似，即在有限的人力、物力下盡量延長(zhǎng)投餌時(shí)間，可以提高餌料利用率，降低養(yǎng)殖成本。

3.3 間歇投喂模式對(duì)刺參消化酶活性的影響

消化酶是反映水產(chǎn)動(dòng)物生理狀態(tài)和對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力的重要指標(biāo)之一，消化酶活性的變化能夠反映水產(chǎn)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)生理的變化，與水產(chǎn)動(dòng)物的生長(zhǎng)發(fā)育有著密切聯(lián)系[29]。研究發(fā)現(xiàn)，投喂模式能夠顯著影響刺參蛋白酶活性，本研究結(jié)果與王藝超等[16]和劉康等[30]研究結(jié)果相似，而投喂模式對(duì)淀粉酶活性影響不明顯，這與雜交魴[31]淀粉酶活性不受投喂頻率影響相似。本研究選擇的研究對(duì)象為小規(guī)格刺參，對(duì)蛋白質(zhì)的需求量較大，其蛋白酶活性變化與投喂水平相關(guān)，且存在時(shí)間效應(yīng)變化。分析認(rèn)為，刺參攝食率的提高可能與蛋白酶的分泌相關(guān)，在低投喂水平時(shí)，蛋白酶的分泌及其活性的提高有助于刺參提高攝食率，從而刺激機(jī)體攝入更多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)飼料的消化吸收來(lái)滿足生長(zhǎng)的需求，而隨著刺參攝食活動(dòng)的增強(qiáng)和攝食量的增加，蛋白酶活性逐漸隨投喂水平的提高而增大。高鵬程等[32]研究發(fā)現(xiàn)，在投喂水平不足的情況下刺參腸道淀粉酶活性較高，以便能夠更好地利用食物來(lái)滿足自身生長(zhǎng)以及能量消耗，這與本研究結(jié)果不同，原因可能與在不同投喂模式下刺參腸道消化酶之間存在相互影響。有研究認(rèn)為，水產(chǎn)動(dòng)物攝食頻率受到胃腸排空速率的影響，食欲的恢復(fù)也與其密切相關(guān)[24,33]，投喂頻率越大，胃排空速率越快，導(dǎo)致腸胃負(fù)擔(dān)增加，機(jī)體的消化效率降低，從而導(dǎo)致消化酶活性下降。劉立明等[7]研究表明，刺參消化道在12～15 ℃，排空時(shí)間最長(zhǎng)，刺參處于最佳生理狀態(tài)，攝食量大，消化酶活性高，對(duì)食物消化較為充分。因此，本研究投喂模式能夠在一定程度上契合刺參的最佳攝食生理狀態(tài)。由此可見(jiàn)，投喂水平至關(guān)重要，以175%組刺參的攝食率和蛋白酶活性接近于對(duì)照組，而以200%組達(dá)到最佳。

本研究結(jié)果表明，當(dāng)投喂量能夠滿足刺參生長(zhǎng)需求時(shí)，限量投喂能夠激發(fā)刺參優(yōu)先保障生長(zhǎng)能量供應(yīng)，且對(duì)投喂水平做出積極的能量分配響應(yīng)，投喂頻率的降低不會(huì)影響刺參生長(zhǎng)，在一定程度上還會(huì)促進(jìn)其生長(zhǎng)，攝食量的增加是重要原因?；谟欣诖虆⑸L(zhǎng)和提高飼料轉(zhuǎn)化利用等目的，認(rèn)為在刺參工廠化養(yǎng)殖過(guò)程中，尤其大規(guī)格幼參養(yǎng)殖時(shí)，建議采用2 d·次-1的投喂頻率、175%～200%投喂水平，可以滿足刺參正常生長(zhǎng)發(fā)育的營(yíng)養(yǎng)需求，并且能夠達(dá)到很好的生長(zhǎng)效果。由此可見(jiàn)，該投喂模式不僅能夠改善刺參的生長(zhǎng)性能，促進(jìn)刺參的生長(zhǎng)，還可以簡(jiǎn)化生產(chǎn)管理，降低生產(chǎn)成本，從而為進(jìn)一步推進(jìn)刺參工廠化養(yǎng)殖高效健康發(fā)展提供可靠的理論依據(jù)和可行的實(shí)踐指導(dǎo)。