不同形狀的附著基對(duì)仿刺參幼參生長(zhǎng)的影響

王吉橋，張凱，徐振祥，姜玉聲，叢文虎，張劍誠(chéng)，張玉滿(mǎn)

(1.大連海洋大學(xué) 農(nóng)業(yè)部北方海水增養(yǎng)殖重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連116023;2.大連金砣水產(chǎn)食品有限公司，遼寧 大連116400;3.大連棒槌島海產(chǎn)有限公司，遼寧 大連116000;4.遼寧每日農(nóng)業(yè)集團(tuán)有限公司，遼寧 盤(pán)錦124000)

仿刺參Apostichopus japonicus Selenka 具有極高的食用和藥用價(jià)值，素有“海洋瑰寶”之稱(chēng)，是中國(guó)北方沿海地區(qū)的養(yǎng)殖熱點(diǎn)［1-4］。擴(kuò)大仿刺參養(yǎng)殖規(guī)模、降低生產(chǎn)成本、提高養(yǎng)殖效益，是仿刺參養(yǎng)殖面臨的重大課題［5-7］。在自然海域，仿刺參一般棲息在底棲生物比較豐富的基質(zhì)上［8］。該基質(zhì)不僅為其提供避護(hù)所，免受敵害生物的侵害，還為其提供天然餌料和還原場(chǎng)所。為了模擬仿刺參生活的天然環(huán)境，提高養(yǎng)殖密度和效果，在仿刺參養(yǎng)殖池塘或圍堰中都放置了不同類(lèi)型的附著基。

國(guó)內(nèi)外有關(guān)附著基的材料和形狀對(duì)仿刺參養(yǎng)殖效果的影響已有一些研究［9-11］，有關(guān)附著基材料、形狀對(duì)仿刺參行為和聚集效果影響的研究較多［12-15］。由于缺乏可靠的科學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐，目前在仿刺參養(yǎng)殖中主要靠經(jīng)驗(yàn)選擇附著基，石頭、瓦片、塑料等許多無(wú)毒和廉價(jià)的物質(zhì)都用作附著基。附著基的放置方式也是五花八門(mén)，具有很大的盲目性和隨意性，養(yǎng)殖效果波動(dòng)性很大，極不穩(wěn)定，致使養(yǎng)殖產(chǎn)量不高、養(yǎng)殖效益低下。本研究中，作者采用實(shí)驗(yàn)生態(tài)學(xué)方法，比較了清洗和不清洗處理?xiàng)l件下3種不同形狀附著基對(duì)仿刺參幼參生長(zhǎng)和成活的影響，以探索更加有效的附著基類(lèi)型和延長(zhǎng)附著基使用壽命和效果的管理方法，為提高仿刺參養(yǎng)殖效益提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)用仿刺參幼參采自大連金砣水產(chǎn)食品有限公司育苗廠，初始體質(zhì)量為(0.5 ±0.2)g。試驗(yàn)容器為放置了不同形狀附著基的塑料水槽(45 cm×31 cm×30 cm)。

試驗(yàn)用附著基的制作:水泥和沙子的比例為1∶ 2.5混勻，加入適量水，混合后澆注在3種形狀的模子中，待水泥固定后取下模子，放在通風(fēng)處曝曬。待其徹底干燥，制成A、B、C 3種類(lèi)型的附著基(圖1)，然后放入海水中浸泡20 d，待水的pH 值穩(wěn)定在8.5 左右時(shí)用于飼養(yǎng)試驗(yàn)［16-17］。

A 類(lèi)附著基為中空型，長(zhǎng)、寬、高分別為10.0、10.0、10.0 cm;夾層1 大小為10.0 cm×8.5 cm×2.0 cm，夾層2 大小為10.0 cm ×3.5 cm ×1.5cm，夾層3大小為10.0cm×1.5cm×1.0 cm。B 類(lèi)附著基為樓層型，由3 塊平板和6 個(gè)板條組成，平板長(zhǎng)、寬、厚分別為15.0、15.0、1.5 cm，中孔大小為3.5 cm×3.5 cm×1.5 cm，板條長(zhǎng)、寬、高分別為15.0、2.0、2.0 cm。C 類(lèi)附著基為井字型，長(zhǎng)、寬、高分別為10.0、10.0、10.0 cm，此附著基為立方體，中空部分為2.5 cm ×2.5 cm ×10.0 cm、2.0 cm×2.0 cm×10.0 cm和1.5 cm×2.0 cm×10.0 cm。不同類(lèi)型附著基的內(nèi)部空間和表面積及其比例如表1所示。

圖1 中空型、樓層型、井字型附著基Fig.1 Three types of shelter:hollow cubic type(A)，storied building type(B)，and # -shaped type(C)

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)共設(shè)6 組，其中3 個(gè)試驗(yàn)組塑料水槽(容水40 L)中分別放置A、B、C 3種類(lèi)型的附著基，在試驗(yàn)過(guò)程中附著基不清洗，記為A、B、C 組;另外3 個(gè)試驗(yàn)組塑料水槽中分別放置A、B、C 3種類(lèi)型的附著基，但在試驗(yàn)過(guò)程中每周清洗一次附著基，記為A1、B1、C1 組，每組均設(shè)3 個(gè)重復(fù)。仿刺參暫養(yǎng)兩周后，挑選270 頭規(guī)格整齊、體色鮮亮、體質(zhì)健壯的仿刺參幼參，每箱放入15 頭幼參。

表1 不同類(lèi)型附著基的內(nèi)部空間和表面積及其比例Tab.1 The inner space and surface area of various shaped shelters

1.2.2 飼養(yǎng)管理 試驗(yàn)期間，投喂自制的配合飼料，其配方為(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%):魚(yú)粉11.0，蝦糠5.0，海泥40.0，貝殼粉5.0，大豆蛋白7.0，黃原膠0.2，酵母1.0，礦物素0.8，南瓜粉3.75，木瓜粉3.75，紅薯粉3.75，馬鈴薯粉3.75，芋頭粉10.0，紅棗粉2.0，山藥粉3.0。飼料含粗蛋白質(zhì)18.7%，粗脂肪1.61%，粗灰分54.29%。

混合植物粉在120 ℃的高壓鍋內(nèi)糊化15 min，烘干、研磨、粉碎。飼料中所有原料均經(jīng)100 目篩絹過(guò)濾，混合均勻，制成粉狀混合物。

試驗(yàn)水槽內(nèi)24 h 充氣，水溫為9.0 ～16.0 ℃，鹽度為31.0 ～32.0，pH 為8.5 左右。試驗(yàn)期間，自然光照，每隔1天換水2/3。在換水當(dāng)天17:00投喂，開(kāi)始時(shí)投喂量為仿刺參體質(zhì)量的2.0%，隨著仿刺參的生長(zhǎng)，投喂量逐漸增大，略過(guò)量投喂。投喂時(shí)將餌料均勻涂在波紋板上，待餌料干燥后放入水槽中，將充氣石壓在板下，涂抹飼料面朝上。每周對(duì)A1、B1、C1 組中的附著基進(jìn)行清洗并用少量高錳酸鉀浸泡12 h，清洗干凈后放回水槽中。試驗(yàn)共進(jìn)行80 d。

1.2.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法 每隔20 d 稱(chēng)量一次各箱中仿刺參的總質(zhì)量，稱(chēng)重前停喂一天。根據(jù)下式計(jì)算特定增長(zhǎng)率(SGR):

其中:Wf為終末體質(zhì)量(g);W0為初始體質(zhì)量(g);t 為飼養(yǎng)時(shí)間(d)。

試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，每組隨機(jī)取15 頭仿刺參，置于冰盤(pán)內(nèi)，抽取體腔液，于-20 ℃下保存，用于測(cè)定體腔液中的酶活力;用生理鹽水清洗腸內(nèi)含物后研磨離心，取上清液，將每個(gè)平行組中5 頭參的腸道樣品置于-20 ℃下保存，用于測(cè)定消化酶的活性;每組留約30 g 體壁用于測(cè)定體壁成分。用南京建成生物工程研究所生產(chǎn)的試劑盒測(cè)定體腔液中的超氧化物歧化酶(SOD)、溶菌酶(LSZ)和酸性磷酸酶(ACP)的活性。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均以平均值± S.E.表示，用SPSS 16.0 軟件進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)、方差分析和LSD 多重比較，顯著性水平設(shè)為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 附著基形狀及其處理方式對(duì)仿刺參生長(zhǎng)和成活率的影響

2.1.1 附著基形狀、清洗對(duì)仿刺參生長(zhǎng)的方差分析 從表2可見(jiàn):附著基形狀對(duì)仿刺參特定生長(zhǎng)率無(wú)顯著性影響(P ＞0.05);是否清洗對(duì)仿刺參特定生長(zhǎng)率有極顯著性影響(P＜0.01);附著基形狀與是否清洗的交互作用對(duì)仿刺參特定生長(zhǎng)率有顯著性影響(P＜0.05)。

表2 仿刺參特定生長(zhǎng)率的方差分析Tab.2 Variance analysis of the specific growth rate in the sea cucumber

2.1.2 清洗附著基對(duì)仿刺參生長(zhǎng)的影響在清洗和不清洗條件下，仿刺參的特定生長(zhǎng)率分別為(0.677 ±0.048)、(0.432 ±0.048)% /d，經(jīng)LSD分析表明，兩種條件下仿刺參的特定生長(zhǎng)率有顯著性差異(P＜0.05)。

2.1.3 附著基形狀與附著基清洗的交互作用對(duì)仿刺參生長(zhǎng)的影響 從表3可見(jiàn):清洗的樓層型附著基組(B1)仿刺參的特定生長(zhǎng)率最高，其次為清洗的井字型附著基組(C1);不清洗的樓層型附著基組(B)仿刺參的特定生長(zhǎng)率最低，且與B1 組有顯著性差異(P＜0.05)。

表3 是否清洗與附著基形狀的相互作用對(duì)仿刺參生長(zhǎng)的影響Tab.3 The effect of interaction between cleaning shelters or not and the shelter types on the growth of sea cucumber

2.2 各試驗(yàn)組仿刺參特定生長(zhǎng)率的周期變化

在4 個(gè)飼養(yǎng)階段，各組仿刺參的生長(zhǎng)速度呈最低—較高—最高—次高的變化趨勢(shì)，但各階段的生長(zhǎng)速度不同。從圖2可見(jiàn):試驗(yàn)初期(0 ～20 d)，仿刺參的生長(zhǎng)速度不快，B1 組仿刺參特定生長(zhǎng)率最高;在第二階段(20 ～40 d)，仿刺參生長(zhǎng)速度加快，其中B1組仿刺參的特定生長(zhǎng)率依然最高，但各組間無(wú)顯著性差異(P ＞0.05);在第三階段(40～60 d)，仿刺參生長(zhǎng)速度最快，各組仿刺參的特定生長(zhǎng)率均達(dá)到最大值，其中B1 組仿刺參的特定生長(zhǎng)率最高(1.65% /d)，且相同形狀附著基的清洗組均高于不清洗組，但僅B1 組與B 組有顯著性差異(P＜0.05);第四階段(60 ～80 d)，仿刺參生長(zhǎng)速度降低，但各組間均無(wú)顯著性差異(P ＞0.05)。

在4 個(gè)飼養(yǎng)階段，放置A、B、C 型附著基的組中仿刺參的特定生長(zhǎng)率分別為0.03 ～1.41、0.22 ～1.65、0.14 ～1.60% /d，平均值分別為0.64、0.78、0.67% /d;放置B 型附著基的組中仿刺參的特定生長(zhǎng)率始終高而穩(wěn)，尤其是飼養(yǎng)40 d后，分 別 比 A、C型附著基組高21.88%、16.42%。綜上所述，在放置相同形狀附著基的清洗和不清洗組中，仿刺參特定生長(zhǎng)率差異最大的是B 型附著基(圖2)。

圖2 試驗(yàn)4 個(gè)階段仿刺參的特定生長(zhǎng)率Fig.2 The SGR of the sea cucumber in the tanks with various shelters during the experiment

圖3 各組水體中和COD 含量的變化Fig.3 The changes in ammonia，nitrite，and COD levels in different experimental groups

2.3 附著基形狀及其處理方式對(duì)水質(zhì)的影響

2.3.3 COD 含量的變化在整個(gè)試驗(yàn)期間，各試驗(yàn)組水中COD 含量均隨飼養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增加。從圖3可見(jiàn):放置相同附著基的清洗組水中COD 含量均低于不清洗組，清洗組COD 最高含量出現(xiàn)的時(shí)間比不清洗組至少晚一周;B 組水中COD含量12 月22日達(dá)最高值，而B(niǎo)1 組水中COD 含量1 月11日才達(dá)最高值，之后又降低到與其余各組相似的水平。

2.4 附著基形狀及其處理方式對(duì)仿刺參體腔液中3種免疫酶的活性

從表4可見(jiàn):不清洗附著基組仿刺參體腔液中SOD 活性比清洗組平均高32.28%，且同一形狀的清洗組與不清洗組間有顯著和極顯著性差異(P＜0.05、P＜0.01);不清洗附著基組中仿刺參體腔液中ACP和LSZ 活性分別比清洗組平均高9.17%和5.71%，但各組間均無(wú)顯著性差異(P ＞0.05)。

表4 各試驗(yàn)組仿刺參體腔液中SOD、ACP、LSZ 的酶活性Tab.4 Activities of several immune enzymes in coelomic fluids of the sea cucumber cultured in the tanks with various shelters，some of which are washed once a week U/mL

3 討論

3.1 附著基的結(jié)構(gòu)對(duì)仿刺參生長(zhǎng)的影響

附著基是仿刺參養(yǎng)殖的重要設(shè)施，附著基的材質(zhì)、形狀、顏色和放置等均影響仿刺參的附著、生長(zhǎng)和存活。附著基對(duì)海參生長(zhǎng)和存活影響方面的研究比較少，大部分研究集中在海參的聚集率上［18-20］。崔勇等［14］的試驗(yàn)證實(shí)，仿刺參多聚集在水泥附著基的表面和大理石附著基的基底部。張俊波等［15］發(fā)現(xiàn)，黏土材料礁體對(duì)仿刺參的聚集率顯著高于水泥材料和PVC 塑料管;仿刺參在PVC 箱形和豎形附著基中行為不穩(wěn)定，大多處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，而在水泥和黏土材料的附著基上行為穩(wěn)定。Dong等［12］也認(rèn)為PVC 塑料管附著基聚參的效果顯著低于瓦片。張俊波等［15］認(rèn)為，仿刺參對(duì)附著基的選擇主要與附著基材料表面的粗糙度有關(guān)。Benha?m等［21］發(fā)現(xiàn)，在池中放置粗糙表面的附著物能降低北極紅點(diǎn)鮭Salvelinus alpinus L.的同類(lèi)相殘，大幅度提高魚(yú)苗的成活率。目前，許多生產(chǎn)單位采用塑料網(wǎng)片附著基養(yǎng)殖仿刺參的效果不佳和不穩(wěn)定，很可能與附著基表面的粗糙度不高以及在水中的穩(wěn)定性不強(qiáng)有關(guān)。

秦傳新等［9］在面積為3 hm2、平均水深為1.8 m 的池塘中設(shè)置了8 m×8 m×2 m 的圍隔，內(nèi)放石頭、瓦片、塑料管、空心磚和水泥管等附著基。205 d 的刺參飼養(yǎng)結(jié)果表明，瓦片和空心磚附著基上仿刺參的終體質(zhì)量和平均增重率顯著高于其他各組，產(chǎn)量最高。這可能與附著基的空間大、陰影面積較大有關(guān)。本試驗(yàn)中，B 類(lèi)樓層型附著基的體積與水體積之比(9.36%)、附著基內(nèi)部空間體積與附著基體積之比(52.25%)也最高，符合仿刺參的底棲附著生活習(xí)慣，放置這種形狀附著基的水槽中仿刺參幼參前20 ～40 d 的特定生長(zhǎng)率較高，尤其是放置這種附著基而又定期清洗附著基時(shí)，仿刺參始終生長(zhǎng)最快。這表明內(nèi)部空間比較大的附著基可為仿刺參提供三方面的優(yōu)勢(shì):一是生活空間寬闊，調(diào)整生態(tài)位的自由度高;二是可選擇的光照度和光強(qiáng)度比較大，使生活更舒適;三是餌料和物質(zhì)還原相互轉(zhuǎn)化的時(shí)空幅度大，仿刺參的生長(zhǎng)速度較快。附著基的體積與水體積的最適比例、附著基內(nèi)部空間體積與附著基體積的最適比例，尚需進(jìn)一步研究。

3.2 附著基的功能對(duì)仿刺參生長(zhǎng)的影響

在本試驗(yàn)的4 個(gè)飼養(yǎng)階段中，各組仿刺參幼參的生長(zhǎng)速度呈最低—較高—最高—次高的變化趨勢(shì)，而其水體中的含量也相應(yīng)地呈最高—較低—最低—次低的變化趨勢(shì);在本試驗(yàn)中，放置相同形狀附著基的清洗組水中N和COD 含量低于不清洗組(圖3)。其主要原因可能與附著基的生態(tài)功能及其功能的相互轉(zhuǎn)化有關(guān)。在自然界，附著基不僅是仿刺參生長(zhǎng)、避敵和存活的棲息場(chǎng)所，而且也是天然餌料的培養(yǎng)場(chǎng)所以及廢棄、代謝物氧化還原的場(chǎng)所，即“一基三場(chǎng)”。附著基作為生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，其能量、物質(zhì)和信息轉(zhuǎn)化的生態(tài)功能通過(guò)上述“一基三場(chǎng)”作用的轉(zhuǎn)化來(lái)實(shí)現(xiàn)。這三者的作用相輔相成，互相轉(zhuǎn)化。在試驗(yàn)初期，附著基是海參的棲息地，為海參提供避光、躲避和安歇的場(chǎng)所。隨著附著基上各種生物(藻類(lèi)和菌類(lèi)等)的生長(zhǎng)和有機(jī)碎屑的沉積，附著基成為海參餌料的產(chǎn)地，為海參提供餌料，此時(shí)附著基環(huán)境良好，氧化還原過(guò)程順暢，促進(jìn)了海參的生長(zhǎng)。本試驗(yàn)的前40 d，仿刺參生長(zhǎng)速度明顯加快，快于未放附著基水槽中仿刺參的生長(zhǎng)，尤其是定期清洗附著基的組中，水中和COD等含量相對(duì)較低，有利于仿刺參的生長(zhǎng)。隨著仿刺參的生長(zhǎng)和附著基的生物種群演替，飼養(yǎng)后期代謝廢物和殘餌積累，不清洗的附著基環(huán)境惡化，氧化還原能力降低，影響了海參的攝食和生長(zhǎng)，而每周清洗附著基的水槽中-N和COD等含量相對(duì)較低，有利于仿刺參的生長(zhǎng)。這可能就是飼養(yǎng)后期，放置相同形狀附著基的清洗組中仿刺參生長(zhǎng)速度快于不清洗組的原因。

仿刺參育苗生產(chǎn)中定期倒苗、沖片、刷池，其生物學(xué)實(shí)質(zhì)就是調(diào)整水質(zhì)和附著基的“一基三場(chǎng)”作用，使仿刺參附著基的棲息場(chǎng)、天然餌料培養(yǎng)場(chǎng)和廢棄、代謝物氧化還原場(chǎng)的作用始終處在平衡而有利于仿刺參生長(zhǎng)的狀態(tài)。在高密度外源營(yíng)養(yǎng)為主的異養(yǎng)型仿刺參精養(yǎng)生態(tài)系統(tǒng)中，附著基的氧化還原作用不足是制約仿刺參生長(zhǎng)和病害頻發(fā)的主要原因之一，因此，要提高仿刺參養(yǎng)殖的效益，關(guān)鍵是促進(jìn)氧化還原作用。目前生產(chǎn)上解決這個(gè)問(wèn)題的主要措施就是定期倒池、分苗和近來(lái)興起的添加外源氧化還原者(如添加微生態(tài)制劑和有益藻類(lèi)等)。定期倒池、分苗的關(guān)鍵問(wèn)題之一是倒苗的頻率。它隨仿刺參的發(fā)育階段(大小)、水質(zhì)優(yōu)劣和投喂強(qiáng)度等因素而變化，是飼養(yǎng)管理的關(guān)鍵技術(shù)之一。采用添加外源氧化還原者來(lái)保持附著基“一基三場(chǎng)”作用的平衡需深入研究。

本試驗(yàn)中，放置相同形狀附著基的定期清洗組中仿刺參體腔液中SOD 活性低于不清洗組，但特定生長(zhǎng)率卻高于不清洗組，即仿刺參體腔液中超氧化物歧化酶的活性與生長(zhǎng)相反。例如，飼養(yǎng)在放置A、C 型附著基而不清洗的水槽中的仿刺參其體腔液中SOD 的活性低于放置B 型附著基水槽中的仿刺參(表4)，而仿刺參的特定生長(zhǎng)率卻較高。這可能與SOD 的生物學(xué)功能和代謝特點(diǎn)有關(guān)。SOD是專(zhuān)一性的氧自由基清除劑，可以防御超氧陰離子的毒性，維持細(xì)胞的正常生理代謝，對(duì)機(jī)體具有保護(hù)作用，可以抗衰老，提高機(jī)體對(duì)多種疾病的抵抗力，增強(qiáng)機(jī)體對(duì)外界環(huán)境的適應(yīng)力。本試驗(yàn)中測(cè)得的仿刺參體腔液中SOD 活性是機(jī)體抗應(yīng)激反應(yīng)過(guò)程中SOD 產(chǎn)生與消耗相平衡的最終結(jié)果，并非活性越高，機(jī)體的免疫功能就越高［22］。相反，低活性時(shí)很可能是機(jī)體的免疫功能較強(qiáng)之時(shí)。仿刺參體腔液中SOD 活性低時(shí)特定生長(zhǎng)率較高可能與此有關(guān)。

本試驗(yàn)中，仿刺參體腔液中ACP和LSZ 活性與仿刺參的特殊增重率相一致，即ACP和LSZ 活性高時(shí)，仿刺參的特殊增重率也高，反之亦然。這可能由于ACP是調(diào)控蛋白質(zhì)等物質(zhì)代謝、促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收的酶，其含量高有利于仿刺參的生長(zhǎng)。LSZ是免疫反應(yīng)中消化“異物”的關(guān)鍵酶類(lèi)之一［23-24］。因此，LSZ 活性與“異物”的數(shù)量有關(guān)，“異物”的量越少，LSZ 活性越低。定期清洗的組中仿刺參體腔液中LYS 的活性低，表明免疫反應(yīng)中“異物”的量少，即應(yīng)激或敵害少，而有利于仿刺參的生長(zhǎng)。這可能就是仿刺參的生長(zhǎng)與體腔液中ACP和LSZ 的活性相一致的原因，即ACP和LSZ 活性高時(shí)仿刺參的生長(zhǎng)速度較快。但這一假說(shuō)還需試驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)。

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