瓜爾豆膠作為飼料添加劑在推水養(yǎng)殖模式下氮磷收支

沈欽一， 陳 燕， 趙 琳， 黃 文， 李 森

（1.北京市水產(chǎn)技術(shù)推廣站，北京大興 100176；2.北京理工大學(xué)，北京海淀 100081）

在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，氮（N）、磷（P）是重要的營養(yǎng)元素，而造成水體污染的也正是這些元素。根據(jù)已有報道研究，絕大部分養(yǎng)殖90%的營養(yǎng)物質(zhì)來自于飼料投入，而投入的氮、磷中，僅有20%～30%的N和10%～13%的P以收獲物的形式產(chǎn)出，其余均以不同形態(tài)留在養(yǎng)殖水體中，長期大量積累超出水體自身凈化能力便會造成水體富營養(yǎng)化，使環(huán)境惡化，同時也影響?zhàn)B殖動物的健康。

本試驗所采用的飼料添加劑為瓜爾豆膠，其原料為瓜爾豆，生長在巴基斯坦、印度、美國南部，主要用作食品添加劑如冰激凌、面包、面條等。瓜爾膠在工業(yè)上廣泛用作增稠劑、穩(wěn)定劑、乳化劑，以前主要應(yīng)用于石油開采和食品加工中，目前已逐步拓展到精細(xì)化工、造紙、紡織以及醫(yī)藥領(lǐng)域。

本試驗對比了在推水設(shè)備中瓜爾豆膠飼料與普通飼料喂養(yǎng)大鱗鲅，對其生長情況、氮磷收支及飼料對腸道的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗池塘和養(yǎng)殖管理 選擇北京通州某養(yǎng)殖場進(jìn)行試驗，在兩個推水系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)殖，2個池塘面積分別為120 m3和187.5 m3。大鱗鲃平均初始體重約為180 g，放養(yǎng)密度每個推水系統(tǒng)8000尾。養(yǎng)殖周期為120 d。2個推水系統(tǒng)分別投喂普通飼料（PT）與添加量0.3%的瓜爾豆膠飼料（DJ）。兩種飼料主要營養(yǎng)指標(biāo)見表1。每日投喂3次，堅持“四定”原則投餌。投餌量根據(jù)天氣、水溫、魚的攝食狀況確定，10月中旬收獲。整個養(yǎng)殖期間，不換水，根據(jù)水深加注新水并記錄水量。

表1 兩種飼料主要營養(yǎng)指標(biāo)

1.2 樣品采集及其測定 養(yǎng)殖初始和結(jié)束分別采集池塘水樣、沉積物、魚體、飼料、補水、排放水。其中魚種和成魚分別采集20尾，排放水每半個月采集1次，每次采集間隔10 s共3次。沉積物、飼料和魚體于65℃烘干，研細(xì)過60目分樣篩，低溫保存待測，再分別測定其總氮（TN）和總磷（TP）含量。

在整個養(yǎng)殖周期結(jié)束后，分別選取不同飼料投喂大鱗鲃10尾進(jìn)行腸道切片觀察。從魚體內(nèi)小心將腸道取出，并用生理鹽水反復(fù)沖洗干凈，選取腸中段浸泡在4%多聚甲醛中24 h后進(jìn)行組織切片。將取3 mm厚腸道，放入模子中，用75%～100%的酒精、乙醇二甲苯、二甲苯進(jìn)行脫水、透明處理之后65℃浸蠟。切面向下包埋至蠟塊冷卻后從模具中取出。進(jìn)行4 μm切片，而后將組織黏粘于載玻片之上。65℃烤箱1 h后進(jìn)行HE染色，染色后可觀察到細(xì)胞胞質(zhì)、紅細(xì)胞、肌肉組織、嗜伊紅顆粒、結(jié)締組織等被染成不同程度紅色或粉色，與藍(lán)色的細(xì)胞核形成鮮明的對比。

1.3 計算方法

1.3.1 試驗指標(biāo)

增重率/%=[（Wt-W0）/W0]×100；

餌料系數(shù)/%=[C/（Wt-W0）]×100；

特定生長率/%=[（lnWt-lnW0）/t]×100；

成活率/%=（St/S0）×100；

式中：其中t為試驗天數(shù)，d；W0為試驗魚的初始體重，g；Wt為t時間內(nèi)試驗魚的終末體重，g；W 為試驗魚體重，g；C為飼料投喂量，kg；St為 t時間后成活尾數(shù)，尾；S0為初始總尾數(shù)，尾。

1.3.2 數(shù)據(jù)分析 用SPSS 19.0軟件對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，單因子方差分析（ANOVA），多重比較采用Duncan's檢驗方法，以P＜0.05為顯著差異，P＜0.01為極顯著差異。

1.3.3 氮和磷收支計算 采用物料平衡原理計算不同養(yǎng)殖模式池塘、收支，計算方程如下：

（1） N（P）input=Win+Ss+F；

（2） N（P）output=Wout+Sh+O；

（3） O=N（P）input-Wout-Sh-E；

式中：Win為通過池塘進(jìn)水帶入的 N、P，kg/hm2；Ss為通過苗種帶入的 N、P，kg/hm2；F 為通過餌料帶入的 N、P，kg/hm2；Wout為通過排水帶出的 N、P，kg/hm2，是隨養(yǎng)殖期排水排出N、P和隨收獲期排水排出N、P之和；Sh為通過漁獲物帶出的N、P，kg/hm2；O 為通過其他途徑輸出的 N、P，kg/hm2，如底泥沉積、滲漏、揮發(fā)等。

2 結(jié)果及分析

2.1 產(chǎn)量及生長指標(biāo)比較 試驗時間共計120 d，其中PT組捕獲大鱗鲃6500 kg，平均規(guī)格812.5 g/尾，平均成活率98.1%，平均餌料系數(shù)1.67。特定生長率1.05。DJ組大鱗鲃產(chǎn)量6800 kg，平均規(guī)格850 g/尾，成活率97.8%，平均餌料系數(shù)1.58。特定生長率1.1。從表2數(shù)據(jù)可以看出，兩種飼料飼喂的試驗魚在生長上無顯著差異（P＞0.05）。

表2 兩種飼料投喂大鱗鲃的生長情況

2.2 兩種飼料養(yǎng)殖氮、磷收支 兩個池塘投入和產(chǎn)出各組分總量及其各氮、磷含量見表3和表4，N、P占比例見圖1.其中PT組整個養(yǎng)殖周期N輸入總量為377.6 kg。主要輸入途徑是通過飼料攜帶，為286.88 kg，占總輸入N的76%。通過魚輸入的N為87.0 kg，占總輸入的23%，其他的水體交換輸入N最少約為3.7 kg，占總輸入的1%左右。DJ組整個養(yǎng)殖周期N輸入總量為393.4 kg。主要輸入途徑是通過飼料攜帶，為290.94 kg，占總輸入N的74%。通過魚輸入的N為96.8 kg，占總輸入的25%，其他的水體交換輸入N最少約為5.7 kg，占總輸入的1%左右。

表3 兩個池塘系統(tǒng)中投入各組分總量及其各氮、磷含量

表4 兩個池塘系統(tǒng)中產(chǎn)出各組分總量及其各氮、磷含量

圖1 兩個池塘系統(tǒng)中產(chǎn)出各組分氮、磷含量

在N輸出方面，其中PT組整個養(yǎng)殖周期N輸出總量為351.12 kg。通過漁獲物攜帶輸出的N為162.24 kg，占總輸出N的46%。通過排水輸出的N為141.5 kg，占總輸入的40%，通過其他途徑輸出的N約為47.38 kg，占總輸入的14%左右。DJ組整個養(yǎng)殖周期N輸入總量為377.64 kg。通過漁獲物攜帶輸出的N為179.52 kg，占總輸出N的48%。通過排水輸出的N為189.57 kg，占總輸入的50%，通過其他途徑輸出的N約為8.53 kg，占總輸入的2%左右。

PT組整個養(yǎng)殖周期P輸入總量為84.7 kg。飼料攜帶仍是主要輸入途徑為74.25 kg，占總輸入P的88%。通過魚輸入的P為8.38 kg，占總輸入的10%，其他的水體交換輸入P最少約為2.07 kg，占總輸入的2%左右。DJ組整個養(yǎng)殖周期P輸入總量為86.41 kg。主要輸入途徑是通過飼料攜帶，為75.81 kg，占總輸入P的88%。通過魚輸入的P為7.36 kg，占總輸入的8%，其他的水體交換輸入P最少約為3.24 kg，占總輸入的4%左右。

在P輸出方面，其中PT組整個養(yǎng)殖周期P輸出總量為78.78 kg。通過漁獲物攜帶輸出的P為15.73 kg，占總輸出P的20%。通過排水輸出的P為47.35 kg，占總輸出的60%，通過其他途徑輸出的P約為15.7 kg，占總輸入的20%左右。DJ組整個養(yǎng)殖周期P輸入總量為82.96 kg。通過漁獲物攜帶輸出的P為15.91 kg，占總輸出P的19%。通過排水輸出的P為63.13 kg，占總輸入的76%，通過其他途徑輸出的P約為3.91 kg，占總輸出的5%左右。

2.3 添加瓜爾豆膠對大鱗鲃腸道情況的影響兩種飼料投喂的腸道組織切片分別見圖2和圖3，通過觀察飼料對腸道的損傷情況，可以看出，喂食兩種飼料的魚腸道均呈現(xiàn)完好狀態(tài)，前腸絨毛形狀完整，整齊地伸入腸腔內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)絨毛破損，腫脹，脫落，表皮細(xì)胞水腫充血等癥狀。

圖2 PT腸道切片

圖3 DJ腸道切片

3 討論

3.1 瓜爾豆膠飼料對大鱗鲃生長性能的影響在本試驗中利用瓜爾豆膠的特性在推水設(shè)備里進(jìn)行喂養(yǎng)，在本研究中，與普通飼料相比添加瓜爾豆膠飼料所投喂的大鱗鲃的增重、餌料系數(shù)并沒有明顯差異，普通飼料投喂增重率351.4%，餌料系數(shù)1.67，瓜爾豆膠飼料投喂增重率372.2%，餌料系數(shù)1.58，在成活率方面瓜爾豆膠飼料所投喂的略低于普通飼料，這是由于在試驗初期魚腸道不能很好適應(yīng)瓜爾豆膠飼料導(dǎo)致部分魚出現(xiàn)腸炎等癥狀，隨著時間的推移該癥狀消退。所以在達(dá)到同樣生長情況下，添加瓜爾豆膠不會影響魚類正常生長。

3.2 氮、磷收支的比較

3.2.1 養(yǎng)殖池塘的氮磷輸入 在池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)中，氮、磷輸入主要來源包括飼料、肥料、養(yǎng)殖水體、養(yǎng)殖生物、降雨等。本試驗過程于在推水設(shè)備中完成，未使用肥料，PT和DJ池塘氮、磷輸入的形式有飼料、苗種、水體交換（包括進(jìn)水、降雨）等，其飼料分別占N輸入的74%和76%，來源于飼料輸入的P均為88%。以往結(jié)果研究表明飼料是養(yǎng)殖系統(tǒng)氮、磷輸入的主要形式。對低密度養(yǎng)殖（6尾/m2）的半咸水魚和高密度養(yǎng)殖（10尾/m2）的海水魚的研究結(jié)果表明，由飼料輸入的氮、磷比例分別為 88%和 75%與 99%和 94%（Krom和 Neori，1989）。在普通土池塘中由飼料輸入的氮、磷分別占池塘氮、磷輸入總量84.3%～92.7%和81.9%～90.8%（Daniels和 Boyd，1989）。本研究中 PT 和 DJ中飼料對氮、磷輸入的比例均與上述養(yǎng)魚池塘研究結(jié)果相似。

一般情況下，放養(yǎng)動物輸入的氮、磷占池塘氮、磷總輸入的比例因放養(yǎng)動物種類和放養(yǎng)規(guī)格不同而存在差異。本試驗中，PT和DJ池塘來源于魚苗輸入的N均占總輸入23%，P均占池塘磷總輸入的25%。

楊逸萍等（1999）報道，在斑節(jié)對蝦的養(yǎng)殖中，注水輸入氮占池塘總氮輸入的5%～7%。Christopher Jackson等（2003）的研究也表明進(jìn)水中的總氮水平很低，只占池塘總輸入的5%。本試驗水體交換的氮磷占池塘氮磷總輸入的比例相對較小，PT和DJ進(jìn)水輸入的N、P均分別占池塘氮磷總輸入的1%左右。由于在推水系統(tǒng)中養(yǎng)殖池中的水與外塘不斷循環(huán)，水體經(jīng)外塘代謝后進(jìn)入養(yǎng)殖池，故而在進(jìn)水中輸入的N、P含量較低。

3.2.2 養(yǎng)殖池塘的氮磷輸出 本研究中，兩個池塘的氮、磷輸出主要包括商品魚、吸排污和其他形式輸出三部分，其他形式中包括底泥氮、磷沉積、水體交換和滲漏等途徑輸出。對于PT池塘的氮、磷輸出來說，商品魚輸出的氮、磷所占比例最大，分別為46.0%和20.0%；其次是吸排污輸出的氮、磷，分別為 40.0%和60.0%，其他輸出分別為14.0%和20.0%。而DJ池塘的氮、磷輸出情況卻有所不同，吸排污的氮、磷所占比例最大，分別為50.0%和76.0%；其次是商品魚輸出的氮、磷，分別為48.0%和19.0%，其他輸出為2%和5%。對比兩池塘的氮、磷輸出差異，在漁獲物上面差異不大，最主要的區(qū)別在于吸排污。而在養(yǎng)殖過程中對水體污染也主要來源是殘餌及排泄物。其浸泡液中氮、磷含量與飼料溶失率呈正相關(guān)性（劉旭東2009）。由于在飼料中添加了瓜爾豆膠明顯增強了魚類糞便的顆粒穩(wěn)定性和機(jī)械強度，便于糞便及殘餌的清理，在吸排污過程中可以將更多排泄物吸出。Alexan-der Brinker（2007）的研究表明不同質(zhì)量和劑量的瓜爾膠作為魚飼料黏合劑對魚類排泄物穩(wěn)定性的影響亦有不同，其中高等黏度的瓜爾膠效率較高。 通過測定排污口水中氮、磷含量，PT中氮濃度為141.50 g，磷濃度為47.35 g；DJ中氮濃度為189.57 g，磷濃度為63.13 g，差異顯著（P＜0.05）。一些研究者卻認(rèn)為輸入氮的大部分是以排水的形式釋放到環(huán)境中。如Daniels和Boyd（1989）報道，換排水氮、磷輸出分別占氮、磷總輸出的24.8%和4.92%。但本研究中，推水設(shè)備吸排污將大部分殘餌料、排泄物吸出使得排放到水體中的氮磷占氮、磷總輸出的比例相對較小，PT中氮濃度為 141.50 g，磷濃度為 47.35 g；DJ中氮濃度為189.57 g，磷濃度為 63.13 g，差異顯著（P ＜ 0.05）。由于瓜爾豆膠增強了排泄物及飼料的水穩(wěn)定性，使得排放到環(huán)境中的氮、磷含量有差異。

3.3 對腸道細(xì)胞損傷的比較 瓜爾豆膠飼料主要成分也是瓜爾豆的豆粕，而豆粕中由于含有皂苷、非淀粉多糖等抗?fàn)I養(yǎng)因子，在當(dāng)做飼料使用的過程中會對魚類消化道產(chǎn)生不良影響。如：飼料中的非淀粉多糖不僅能夠結(jié)合膽汁酸阻塞微絨毛，損傷腸道，而且還能夠增加營養(yǎng)物質(zhì)的黏稠性，進(jìn)而降低魚類對營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收（張帆 等 ，2012；Leenhouwers 等 ，2010；Storebakken等，1998）。

目前，關(guān)于豆粕替代魚粉引起魚類腸道組織結(jié)構(gòu)改變已有很多相關(guān)研究，如當(dāng)豆粕替代量超過45%時，能夠引起大黃魚 （Pseudosciaena crocea）腸壁變薄，腸絨毛嚴(yán)重破損（張偉等，2010）。用添加30%豆粕的飼料飼喂異育銀鯽（Caraddius auratus gibelio）3周后發(fā)現(xiàn)，其腸黏膜上皮細(xì)胞受損，黏膜皺襞間質(zhì)變寬（宋文新，2009）。用發(fā)酵豆粕替代魚粉飼喂黑鯛（Sparus macrocephalus）時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)替代量為 40%和 50%時，其中腸壁破損，腸絨毛出現(xiàn)大量脫落并且減少，50%替代組幼魚中腸黏膜層和腸壁連接變得開始疏松 （姚迪翡，2013）。而在本研究中通過腸道切片可以觀察出，投喂瓜爾豆膠飼料對大鱗鲃的腸道并無損傷，而根據(jù)文獻(xiàn)所述，這有可能是所添加豆類替代物（瓜爾豆膠）含量較少，并未達(dá)到引起腸道組織結(jié)構(gòu)改變的替代比例所導(dǎo)致。

4 結(jié)論

本試驗采用添加0.3%瓜爾豆膠飼料與普通飼料喂養(yǎng)大鱗鲃，以增重率和餌料系數(shù)作為生長評定，以腸道切片有無損害，養(yǎng)殖周期氮磷排放作為評定指標(biāo)。結(jié)果表明，添加瓜爾豆膠后增重和餌料系數(shù)上沒有明顯差異（P＞0.05）。 喂食兩種飼料的魚腸道均呈現(xiàn)完好狀態(tài)，前腸絨毛形狀完整，整齊地伸入腸腔內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)絨毛破損、腫脹、脫落、表皮細(xì)胞水腫充血等癥狀。通過測定排污口水中氮、磷含量，PT中氮濃度為141.50 g，磷濃度為47.35 g；DJ中氮濃度為 189.57 g，磷濃度為 63.13 g，差異顯著（P ＜ 0.05）。