飼料添加活性污泥對刺參生長、攝食及代謝的影響

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(1.大連市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展服務(wù)中心大連市水產(chǎn)研究所，遼寧 大連 116085；2.大連匯新鈦設(shè)備開發(fā)有限公司，遼寧 大連 116039；3.近海(大連)生態(tài)發(fā)展有限公司，遼寧 大連 116085)

刺參(Apostichopusjaponicus)屬棘皮動(dòng)物門(Echinodemata)、海參綱(Holothuroidea)、刺參科(Stichopodidae)，在自然條件下分布于我國黃渤海水域。刺參營養(yǎng)豐富，富含多糖和不飽和脂肪酸等活性物質(zhì)，具有很高的醫(yī)用價(jià)值和營養(yǎng)保健作用。隨著上世紀(jì)九十年代刺參養(yǎng)殖業(yè)的蓬勃發(fā)展，蛋白質(zhì)飼料供應(yīng)面臨著新的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)刺參配合飼料的蛋白質(zhì)來源主要以魚粉、大豆粉、蝦粉、豆粕等為主[1-3]，近年來飼料價(jià)格逐年攀升導(dǎo)致刺參養(yǎng)殖成本增加，同時(shí)刺參飼料行業(yè)管理混亂，飼料營養(yǎng)配比不科學(xué)、飼料質(zhì)量低下等問題嚴(yán)重制約了刺參養(yǎng)殖經(jīng)濟(jì)效益[4-5]。本試驗(yàn)中的活性污泥是工廠化魚類養(yǎng)殖的殘餌和代謝物經(jīng)生物包細(xì)菌降解處理的固體代謝物，含有大量微生物蛋白和多種營養(yǎng)物質(zhì)，其營養(yǎng)成分可以作為潛在的蛋白質(zhì)飼料替代來源[6-8]。本試驗(yàn)在飼料中添加不同劑量的活性污泥，研究其對刺參生長、攝食、耗氧率、排氨率的影響，為養(yǎng)殖代謝物二次開發(fā)利用，提高資源利用效率提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)刺參來源

試驗(yàn)刺參取自大連金州三十里堡養(yǎng)殖場，平均體重為(0.97±0.09)g，挑選大小相似的健康個(gè)體進(jìn)行分組試驗(yàn)。

1.2 日常飼養(yǎng)與管理

養(yǎng)殖槽規(guī)格為50 cm×40 cm×80 cm，槽內(nèi)弱充氣。海水取自大連黑石礁海域經(jīng)過沙濾沉淀處理，槽內(nèi)養(yǎng)殖水溫14±1 ℃，pH 7.9～8.4，鹽度30‰～32‰。每天早晨按照刺參體重的8%投喂飼料，投喂前清除糞便和殘餌并全量換水。養(yǎng)殖室內(nèi)避光處理，白天光照小于600 lx。

1.3 活性污泥來源和飼料設(shè)計(jì)

污泥和活性污泥取自全封閉循環(huán)水養(yǎng)殖大菱鲆的固體廢物。其中污泥為集污槽中直接收集的大菱鲆糞便和殘餌顆粒物等，活性污泥為大菱鲆養(yǎng)殖中的代謝物和殘餌經(jīng)過生物包中微生物降解后的脫落固體物。試驗(yàn)飼料的主要成分為海參商品飼料、污泥和活性污泥，在試驗(yàn)飼料中適量添加魚粉和沸石粉，使各組飼料營養(yǎng)成分盡量一致。A組為對照組，B組為污泥試驗(yàn)組，C組、D組、E組、F組為活性污泥試驗(yàn)組，按照活性污泥在飼料中所占比例設(shè)置試驗(yàn)梯度。各組飼料適量添加黏合劑并涂在波紋板上投喂，可以減少飼料在水中的溶失，便于研究海參的攝食情況。各組飼料的配比如表1。

表1 試驗(yàn)飼料配方和成分分析(%)

1.4 樣品測定與分析方法

1.4.1 刺參生長指標(biāo) 在試驗(yàn)開始和第30 d、第60 d時(shí)對刺參體重稱重。稱量前停食48 h，稱量時(shí)將刺參放在干凈光滑的瓷盤上靜置待其自然舒展。用吸水紙吸附體表水分至微干。用解剖工具取出刺參內(nèi)臟器官后，用電子分析天平分別対刺參體重、體壁、內(nèi)臟重進(jìn)行稱重，計(jì)算試驗(yàn)刺參增重率(WGR)、日增重(WGPD)、特定生長率(SGR)、臟壁比(R)。計(jì)算公式如下：

增重率WGR(%)=(Wt-W0)/W0×100

日增重WGPD(g/d)=(Wt-W0)/T

特定生長率SGR(%)=[lnWt-lnW0]/W0×100

臟壁比R=Wv/Wb

式中，Wt為刺參平均終重(g)，W0為刺參平均初重(g)，T為飼養(yǎng)時(shí)間(d)，Wv為刺參內(nèi)臟重量(g)，Wb為刺參體壁重量(g)。

1.4.2 攝食率及飼料轉(zhuǎn)化率 投喂前對飼料板稱重，每天換水時(shí)將飼料板取出與收集的糞便烘干稱重。通過計(jì)算飼料板上的重量差值和飼料板上飼料的回收率進(jìn)行校正，計(jì)算刺參的攝食量和攝食率。飼料回收率的測定是將飼料板放置加滿海水的空白槽24 h后稱重計(jì)算飼料回收量與投入量的比值?；厥盏募S便和各組投喂飼料采用灰分法測定有機(jī)質(zhì)的含量。以15 d為周期計(jì)算60 d內(nèi)各組刺參的攝食率(IR)、排糞率(FPR)、飼料轉(zhuǎn)化率(FCR)和刺參對有機(jī)質(zhì)的同化率(AE)。計(jì)算公式如下：

攝食量C(g)=W1-(W2/Rf)

攝食率IR(g/g·d)=C/(Wt×T)

排糞率FPR(g/g·d)=F/(Wt×T)

飼料轉(zhuǎn)化率FCR(%)=(Wt-W0)/TF×100

同化效率AE(%)=(1-e/f)/(1-e)×100

式中，W1為飼料投入量(g)，W2為飼料回收量(g)，Rf為飼料回收率(%),Wt為刺參平均終重(g)，W0為刺參平均初重(g)，C為攝食量(g)，F(xiàn)為排糞量(g)，T為飼養(yǎng)時(shí)間(d),TF為總投餌量(g)，e為刺參糞便有機(jī)質(zhì)含量，f為飼料有機(jī)質(zhì)含量。

1.4.3 刺參耗氧率和排氨率 試驗(yàn)第30 d和60 d對各組刺參進(jìn)行耗氧率和排氨率試驗(yàn)，試驗(yàn)前停食48 h。試驗(yàn)采用靜水密閉法，每組設(shè)三個(gè)500 mL塑料瓶呼吸室作為重復(fù)，每個(gè)塑料瓶放置4頭刺參并設(shè)三個(gè)重復(fù)，另取新鮮海水注滿塑料瓶作對照組，各組用塑料薄膜密封4 h后抽取水樣。溶解氧和氨氮分別采用碘量法和次溴酸鹽氧化法進(jìn)行測定。

耗氧率的計(jì)算公式:RO2=[(D1-D2)×V]/(T×W)。

其中RO2為耗氧率[mg/(g·h)]。D1為試驗(yàn)開始呼吸室溶解氧含量(mg/L)，D2為試驗(yàn)結(jié)束呼吸室溶解氧含量(mg/L)，V為呼吸室內(nèi)水體的體積(L)，T為試驗(yàn)時(shí)間(h)，W為呼吸瓶內(nèi)刺參濕重(g)。

氨氮排泄率的計(jì)算公式:RTNH3=[(N2-N1)×V]/(T×W)。

其中RTNH3為氨氮排泄率[μg/(g·h)]。N1為試驗(yàn)開始呼吸室內(nèi)氨氮含量(μg/L)，N2為試驗(yàn)結(jié)束呼吸室內(nèi)氨氮含量(μg/L)，V為呼吸室內(nèi)水體的體積(L)，T為試驗(yàn)時(shí)間(h)，W為呼吸瓶刺參濕重(g)。

1.4.4 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)用SPSS13.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，組間均值差異性比較采用Duncan多重檢驗(yàn)，以P<0.05為顯著性差異。

2 結(jié)果分析

2.1 活性污泥飼料對刺參生長的影響

表2 30 d和60 d不同飼料組刺參生長情況

注：同行中標(biāo)有不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，標(biāo)有相同小寫字母者表示組間無顯著性差異(P>0.05)。

表2分別顯示試驗(yàn)第30 d和第60 d各組刺參的增重率、日增重、特定生長率和臟壁比。在前30 d添加20%、30%活性污泥組和商品飼料組刺參增重率和特定生長率最高，三組之間差異不顯著(P>0.05)。投喂污泥組和添加50%活性污泥組增重率和特定生長率最低，兩組之間差異不顯著(P>0.05)，但與F組、E組和A組差異顯著(P<0.05)；E組和F組的臟壁比最低，B組臟壁比值最高，另外A、B、C、D四組之間差異不顯著(P>0.05)。

在后30 d添加30%和20%活性污泥組的刺參增重率顯著高于其它四組(P<0.05)，兩組之間差異不顯著(P>0.05)。A組、D組、C組次之，三組間差異不顯著(P>0.05)。投喂污泥組增重率最低；投喂20%和30%活性污泥刺參日增重率最高，與其它四組均差異顯著(P<0.05)。投喂污泥組特定生長率最低，與其他組相比差異顯著(P<0.05)；投喂20%和30%活性污泥組刺參臟壁比最低，與其它四組均差異顯著(P<0.05)。C、A、B三組臟壁比最高，三組間差異不顯著(P>0.05)。

2.2 活性污泥飼料對刺參攝食影響

表3 四個(gè)周期(60 d)不同飼料組刺參攝食率、排糞率、飼料轉(zhuǎn)化率、同化效率

注：同行中標(biāo)有不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，標(biāo)有相同小寫字母者表示組間無顯著性差異(P>0.05)。

表3為各組刺參在4個(gè)周期(15 d為一個(gè)周期)對不同飼料的攝食率、排糞率、飼料轉(zhuǎn)化率和對飼料有機(jī)質(zhì)的同化效率。第一周期投喂商品飼料組和添加30%活性污泥組刺參攝食率最高，兩組之間差異不顯著(P>0.05)，投喂污泥組刺參攝食率最低，與其他五組刺參相比差異顯著(P<0.05)；添加50%活性污泥組和添加40%活性污泥組排糞率最高，兩組之間差異不顯著。B組排糞率最低，與其他五組差異均顯著(P<0.05)；第一周期污泥組刺參飼料轉(zhuǎn)化率最高；在試驗(yàn)前15 d對照組刺參對飼料有機(jī)物的同化效率顯著高于其他五個(gè)組，各組之間均差異顯著(P<0.05)。第二周期對照組刺參攝食率最高并與其它組差異顯著(P<0.05)，污泥組刺參攝食率最低，與前15 d結(jié)果相似；投喂20%、30%活性污泥和對照組刺參排糞率最高，三組之間差異不顯著(P>0.05)，污泥組刺參排糞率最低，與其他五組差異顯著(P<0.05)；B、F、E組飼料轉(zhuǎn)化率最高，三組之間差異不顯著(P>0.05)。50%活性污泥組刺參飼料轉(zhuǎn)化率最低；對照組刺參對飼料有機(jī)質(zhì)的同化效率最高，與其它五組差異均顯著(P<0.05)。第三周期各組刺參的攝食率均比前30 d明顯提高，其中20%活性污泥組刺參攝食率最高，污泥組最低，各組之間均差異顯著(P<0.05)；E組和F組排糞率最高，兩組差異不顯著(P>0.05)，D組排糞率最低；F、E組飼料轉(zhuǎn)化率最高，C組最低；F組刺參有機(jī)質(zhì)同化效率最高，B組同化效率最低。第四周期添加活性污泥的各組刺參攝食率和對照組沒有顯著差異(P>0.05)，污泥組刺參攝食率最低，與其它組差異顯著(P<0.05)；C組排糞率最高，與其他各組差異顯著(P<0.05)；投喂20%和30%活性污泥組刺參飼料轉(zhuǎn)化率最高，與對照組相比差異顯著(P<0.05)，C組飼料轉(zhuǎn)化率最低；F組和E組刺參同化效率最高，污泥組同化效率最低并與其它五組差異顯著(P<0.05)。

2.3 活性污泥飼料對刺參代謝的影響

圖1顯示在第30 d投喂20%、30%活性污泥組和對照組刺參耗氧率最高，達(dá)到0.038～0.041 mg/g·h，三組之間差異不顯著(P>0.05)。污泥組刺參耗氧率最低(0.026 mg/g·h)，與其他五個(gè)組差異顯著(P<0.05)。在第60 d對照組刺參耗氧率最高，達(dá)到0.033 mg/g·h。而投喂污泥組刺參最低(0.017 mg/g·h)。投喂50%、40%和30%活性污泥組刺參耗氧率差異不顯著，在0.025～0.027 mg/g·h之間。各組刺參在第30 d耗氧率均比第60 d高。

圖1 不同飼料組的刺參耗氧率

圖2顯示在第30 d投喂20%、30%和對照組刺參排氨率最高，達(dá)到5.52～5.89 μg/g·h，三組之間差異不顯著(P>0.05)。污泥組排氨率最低(3.57 μg/g·h)，與其它五個(gè)組差異均顯著(P<0.05)。第60 d 20%活性污泥組刺參排氨率(4.08 μg/g·h)最高，對照組(3.79 μg/g·h)次之，兩個(gè)組之間差異顯著(P<0.05)，污泥組排氨率最低(1.94 μg/g·h)。各組刺參在養(yǎng)殖60 d排氨率均比30 d低。

圖2 不同飼料組的刺參排氨率

3 討論

3.1 飼料對刺參生長和攝食的影響

水產(chǎn)動(dòng)物通過對飼料各種營養(yǎng)物質(zhì)的攝取，滿足自身生長、發(fā)育、代謝的需求[9-11]。試驗(yàn)中刺參的生長指標(biāo)與攝食效率、飼料轉(zhuǎn)化率和同化效率有一定關(guān)系。前30 d各組刺參生長指標(biāo)總體較低，各組刺參的攝食率、排糞率也不高，可能是刺參適應(yīng)新的養(yǎng)殖環(huán)境和飼料。在后30 d添加20%、30%的活性污泥飼料的刺參優(yōu)于投喂商品飼料刺參，特定生長率和增重率最高。同時(shí)兩組刺參攝食率和排糞率也較好，尤其是添加20%的活性污泥組對飼料有機(jī)質(zhì)的同化效率最高。臟壁比的高低代表刺參體壁的增長對有效生長結(jié)果的影響，添加20%、30%的活性污泥飼料刺參臟壁比在試驗(yàn)中最低，反映出這兩組刺參有效生長較其它組刺參快。近年來根據(jù)刺參底棲腐屑型食性的特點(diǎn)與其它生物混養(yǎng)研究具有重要的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。在混養(yǎng)模式中海參可以攝食魚類、蝦類、貝類等養(yǎng)殖產(chǎn)生的有機(jī)碎屑和代謝產(chǎn)物，提高氮、磷利用效率[12-13]。王吉橋[14]等研究顯示刺參與蝦夷馬糞海膽混養(yǎng)比同密度單養(yǎng)養(yǎng)殖效率高。謝雙如[15]在福建進(jìn)行仿刺參與日本對蝦、花蛤池塘生態(tài)混養(yǎng)取得了良好的養(yǎng)殖效益。滕煒鳴[16]等混養(yǎng)研究顯示紅鰭東方鲀的代謝產(chǎn)物可以豐富刺參餌料，促進(jìn)刺參生長。本試驗(yàn)投喂經(jīng)過生物包細(xì)菌處理過的活性污泥能夠促進(jìn)刺參生長和攝食，今后針對刺參不同生長階段生理消化的特點(diǎn)，更加高效地利用活性污泥尚需進(jìn)一步的研究。

3.2 飼料對刺參生理代謝的影響

呼吸和排泄是動(dòng)物基本的生理活動(dòng)。水產(chǎn)動(dòng)物進(jìn)行能量代謝會(huì)消耗氧氣和體內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)，餌料經(jīng)過刺參體內(nèi)分解后產(chǎn)生排泄物并排入水中，在刺參的排泄物中氨氮約占70%[17]，因此耗氧率和排氨率能夠反映動(dòng)物攝食、吸收、排泄等能量活動(dòng)的情況。試驗(yàn)第30 d投喂海參商品配合飼料和投喂20%、30%活性污泥組刺參耗氧率和排氨率較高，而在第60 d投喂20%活性污泥的刺參排氨率最高，刺參生理代謝能力最強(qiáng)。各組刺參耗氧率和排氨率差異可能與各組飼料蛋白含量有關(guān)。朱偉[18]等研究表明稚參飼料中最適粗蛋白含量為18.21%～24.18%，本試驗(yàn)在刺參商品飼料中添加污泥和活性污泥，各組試驗(yàn)飼料粗蛋白含量在19.54%～26.1%之間，粗蛋白含量比較適合刺參的生長。同時(shí)在最適粗蛋白含量范圍內(nèi)，較低的蛋白水平飼料下幼刺參體內(nèi)生理活動(dòng)較強(qiáng)，與于建華[19]等研究的結(jié)果基本一致?；钚晕勰嘟?jīng)流化床處理后含有硝化細(xì)菌等益生菌，益生菌對刺參代謝具有一定的促進(jìn)作用。付鑫[20]等研究表明投喂益生菌能夠促進(jìn)刺參生長，提高代謝能力?；钚晕勰嘀械囊嫔鷮τ状虆⒋x的作用機(jī)制有待進(jìn)一步深入研究。