飽食投喂頻率對子二代中華鱘稚魚生長及胃腸排空的影響

管 敏,張德志,饒 軍,唐大明,汪成燕,王 龍

(中國長江三峽集團(tuán)有限公司中華鱘研究所，三峽工程魚類資源保護(hù)湖北省重點實驗室，湖北宜昌 443100)

中華鱘(Acipensersinensis)為大型溯河產(chǎn)卵洄游性魚類，屬國家一級重點保護(hù)動物。近年來，國內(nèi)在中華鱘物種保護(hù)研究方面做了大量工作。1983年，野生中華鱘的人工繁殖技術(shù)獲得突破，并形成一定數(shù)量的子一代中華鱘群體[1]； 2009年子一代中華鱘的人工繁殖技術(shù)取得成功，雖然獲得了初具數(shù)量規(guī)模的子二代中華鱘群體[2]，但其苗種培育技術(shù)仍未完全成熟，特別是苗種培育效果較差。一方面，這可能與子二代中華鱘的種質(zhì)存在一定程度退化有關(guān)[3-4]；另一方面，也與子二代中華鱘苗種培育的養(yǎng)殖管理有關(guān)。投喂頻率是魚類養(yǎng)殖管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，它可以影響魚的攝食節(jié)律[5]、攝食率[6-7]、餌料轉(zhuǎn)化效率[7]、消化酶活性[6]和生理生化指標(biāo)[8]等，從而對魚苗的生長和存活產(chǎn)生顯著影響。因此，確定子二代中華鱘早期生長階段的最佳投喂頻率可為其苗種培育提供重要的理論指導(dǎo)，對中華鱘物種保護(hù)具有非常重要的實際意義。

魚類的排空率是指魚類攝食后食物從消化道排出的速率[9]，主要包括胃排空率、腸排空率和消化道排空率[10]。目前，通過魚類胃排空和食欲恢復(fù)關(guān)系估計出最佳投喂頻率，是確定魚類最適投喂頻率的一種方法，但該方法基于一個前提，即實驗魚的胃排空率不受實驗前養(yǎng)殖投喂頻率的影響。然而研究表明，魚類的排空率除了會受魚種類、體質(zhì)量、水溫、饑餓、餌料性質(zhì)、攝食水平和生理狀況等因素的影響[11-12]，可能還會受到投喂頻率的影響[12]。關(guān)于投喂頻率是否會影響魚類的排空率，國外學(xué)者的研究結(jié)論并不一致，有研究認(rèn)為魚類胃排空率與投喂頻率呈顯著正相關(guān)[13-15]，而另一些研究則認(rèn)為增加投喂頻率對魚類胃排空率的影響不大[16]，甚至還會降低胃排空速率[17]。目前，國內(nèi)對這方面的研究報道較少，而關(guān)于飽食投喂頻率對中華鱘稚魚生長及胃腸排空影響的研究更是未見報道。因此，本實驗在2、3和4次/d的投喂頻率下，對子二代中華鱘稚魚生長特性及胃腸排空特征進(jìn)行研究，旨在為子二代中華鱘的苗種培育提供重要的理論指導(dǎo)，也為魚類排空率影響因素的深入研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗于2018年1月在中國長江三峽集團(tuán)公司中華鱘研究所開展，實驗魚為2017年秋季人工繁殖所得的子二代中華鱘。隨機挑選規(guī)格一致、體質(zhì)健康的實驗魚450 尾，初始體質(zhì)量為(0.15±0.02)g，初始體長為(3.47±0.05)cm。

1.2 實驗方法

1.2.1 飽食投喂頻率對子二代中華鱘稚魚生長性能的影響實驗

實驗在9個長塑料箱(長80 cm×寬50 cm×高40 cm)中進(jìn)行，設(shè)3個投喂頻率組(2、3和4次/d)，每個投喂頻率組設(shè)3個平行組，每個平行組50 尾。實驗開始前進(jìn)行預(yù)實驗，以確定實驗魚達(dá)到飽食狀態(tài)所需要的進(jìn)食時間，通常進(jìn)食時間在40 min以內(nèi)。實驗過程中，飽食投喂水蚯蚓，并在投喂40 min后清除殘餌；具體投喂時間：2次/d組為9∶00和21∶00，3次/d組為9∶00、15∶00和21∶00，4次/d組為9∶00、13∶00、17∶00和21∶00。實驗持續(xù)40 d，水溫用加熱棒控制在(18.0±0.5)℃，溶氧在6.0 mg/L以上。在實驗開始和結(jié)束時，測量所有實驗魚的體長和體質(zhì)量。

1.2.2 飽食投喂頻率對子二代中華鱘稚魚胃腸排空特征的影響實驗

將實驗1.2.1結(jié)束時的實驗魚用于本實驗。在每個投喂頻率組(2、3和4次/d)中，隨機挑選規(guī)格一致、體質(zhì)健康的實驗魚130 尾，共390 尾。實驗開始前首先進(jìn)行預(yù)實驗，以確定實驗魚達(dá)到飽食狀態(tài)所需要的進(jìn)食時間及胃、腸內(nèi)容物全部排出的時間，預(yù)實驗結(jié)果表明，2、3和4次/d組實驗魚飽食進(jìn)食時間均在40 min以內(nèi)，飽食24 h后實驗魚的胃、腸內(nèi)已基本排空，因此認(rèn)定不同投喂頻率組實驗魚的胃、腸排空時間應(yīng)該在24 h之內(nèi)。

實驗開始前，實驗魚停食饑餓1 d，使其胃、腸排空。實驗開始時，對實驗魚過量投喂餌料，充分?jǐn)z食40 min后清除殘餌，并將此時計為0 h，然后，在每個投喂頻率組中隨機取出10 尾作為分析餌料攝入量用。取樣時間設(shè)定在攝食后0、2、4、6、8、10、12、14、16、20、24 h，每個投喂頻率組每次隨機取10 尾。使用麻醉劑MS-222對實驗魚進(jìn)行深度麻醉，避免解剖時實驗魚胃腸蠕動對結(jié)果造成偏差。具體取樣方法參照張濤等[18]的方法，并對實驗魚的內(nèi)臟團(tuán)和肝臟進(jìn)行稱重。

1.3 實驗指標(biāo)

計算成活率(SR)、攝食率(FR)、增重率(WGR)、特定生長率(SGR)、肥滿度(CF)、肝體比(HSI)、臟體比(VSI)、變異系數(shù)(C·V)，計算公式為：

SR=100%Nf/Ni

FR=100%F/Wb

WGR=100%(Wt-W0)/W0

SGR=100%(lnWt-lnW0)/t

CF=100%Wb/L3

HSI=100%Wh/Wb

VSI=100%We/Wb

C·V=100%(SD/MN)

式中，Nf為終末魚尾數(shù)；Ni為初始魚尾數(shù)；Wt為終末體質(zhì)量(g)；W0為初始體質(zhì)量(g)；t為實驗天數(shù)(d)；Wb為每尾魚體質(zhì)量(g)；L1和L0為實驗魚的終末和初始體長(cm)；Wh為肝臟重量(g)；We為內(nèi)臟團(tuán)重(g)；F為餌料攝入量(g)；SD為標(biāo)準(zhǔn)差；MN為平均值。

1.3 數(shù)學(xué)模型

選用目前排空率研究中最常用的3種數(shù)學(xué)模型——線性模型、指數(shù)模型和平方根模型分別擬合胃、腸內(nèi)容物比率的變化規(guī)律[19]：

線性模型：Y=A-Bt

指數(shù)模型：Y=Ae-Bt

平方根模型：Y0.5=A-Bt

式中，Y為胃、腸內(nèi)容物比率(%)，B為瞬時胃、腸排空率(%·h-1)，t為攝食后時間(h)，A為常數(shù)。

通過比較各擬合模型的相關(guān)系數(shù)(R2)、殘差平方和(RSS)及殘差的標(biāo)準(zhǔn)差(SDR)來選擇子二代中華鱘稚魚的最佳胃、腸排空模型。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

用Excel對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和常規(guī)計算，結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(Mean ±SD)表示；用SPSS16.0對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析(One-way ANOVA)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合獲得相關(guān)參數(shù)，P<0.05為差異顯著。

2 結(jié)果

2.1 飽食投喂頻率對子二代中華鱘稚魚生長性能的影響

由表1可知，不同飽食投喂頻率組實驗魚的成活率均為100%。隨著飽食投喂頻率的增加，實驗魚的攝食率顯著降低；其增重率、特定生長率、肝體比和臟體比均呈先升高后降低的趨勢，但無顯著性差異；飽食投喂頻率對實驗魚的肥滿度也未產(chǎn)生顯著影響。

表1 飽食投喂頻率對子二代中華鱘稚魚生長指標(biāo)的影響

飽食投喂頻率對實驗魚的生長離散程度產(chǎn)生了顯著影響(表1、2)。飽食投喂頻率的增加，顯著降低了實驗魚體長和體質(zhì)量的變異系數(shù)；2、3和4次/d組實驗魚體長的眾數(shù)區(qū)間分別為6.50～7.00、7.00～7.50和7.00～7.50 cm，其頻率分別為37.78%、40.00%和37.04%；體質(zhì)量的眾數(shù)區(qū)間分別為1.86～2.36、2.36～2.86和2.36～2.86 g，其頻率分別為38.52%、37.78%和34.81%。

表2 飽食投喂頻率對子二代中華鱘稚魚生長離散的影響

2.2 飽食投喂頻率對子二代中華鱘稚魚胃、腸排空特征的影響

在不同飽食投喂頻率組中，胃內(nèi)容物比率隨時間的增加均呈顯著減少的變化特征(圖1-3所示)，即先快速下降后趨于平緩，再迅速降低，逐漸降至0；胃排空速率由大到小依次為4、3和2次/d組。

在2次/d組中，實驗魚在飽食后0～4 h，胃內(nèi)容物比率急劇下降，4 h時胃內(nèi)容物比率降至3.13%，下降53.62%；在4～6 h時，胃內(nèi)容物比率下降平緩，至14 h時，胃內(nèi)容物已排空80.52%；在14～20 h時，胃內(nèi)容比率又迅速下降，至24 h時，胃內(nèi)容物已基本排空。3次/d組中，實驗魚在飽食后0～6 h，胃內(nèi)容物比率急劇下降，6 h時胃內(nèi)容物比率下降67.08%，降至1.91%；在6～14 h時，胃內(nèi)容物比率下降平緩，至14 h時，胃內(nèi)容物已排空77.36%；在14～20 h時，胃內(nèi)容比率又迅速下降，20 h時胃內(nèi)容物已基本排空。4次/d組中，實驗魚在飽食后0～4 h，胃內(nèi)容物比率急劇下降，4 h時胃內(nèi)容物比率降低67.37%，降至1.57%；在4～8 h時，胃內(nèi)容物比率下降平緩，8 h時胃內(nèi)容物比率降低77.37%，降至1.09%；在8～10 h時，胃內(nèi)容物比率又迅速下降；16 h時，胃內(nèi)容物已基本排空。

如圖1～3所示，在不同飽食投喂頻率組中，腸內(nèi)容物比率隨時間的增加均呈先升高后降低的變化特征，腸內(nèi)容物比率達(dá)到最大值的先后順序依次為4、3和2次/d組。在2次/d組中，腸內(nèi)容物比率在0～10 h持續(xù)增大，10 h時達(dá)到最大值2.06%；隨后腸內(nèi)容物比率持續(xù)下降，于24 h時達(dá)到最小值。3次/d組中，腸內(nèi)容物比率在0～8 h不斷增加，8 h時達(dá)到最大值2.44%；之后持續(xù)下降，并于24 h時達(dá)到最小值。4次/d組中，腸內(nèi)容物比率在0～6 h持續(xù)增大，6 h時達(dá)到最大值2.20%，24 h時達(dá)到最小值。

圖1 2次/d組子二代中華鱘稚魚攝食后胃、腸內(nèi)容物比率的變化Fig.1 Post-prandial digesta ratios of stomach and bowel of juvenile F2 Chinese sturgeon in 2 times/day group圖柱上方不同小寫字母表示不同時間胃內(nèi)容物比率差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示不同時間腸內(nèi)容物比率差異顯著(P<0.05)(下同)。

圖2 3次/d組子二代中華鱘稚魚攝食后胃、腸內(nèi)容物比率的變化Fig.2 Post-prandial digesta ratios of stomach and bowel of juvenile F2 Chinese sturgeon in 3 times/day group

圖3 4次/d組子二代中華鱘稚魚攝食后胃、腸內(nèi)容物比率的變化Fig.3 Post-prandial digesta ratios of stomach and bowel of juvenile F2 Chinese sturgeon in 4 times/day group

2.2 在不同飽食投喂頻率條件下子二代中華鱘稚魚胃、腸排空的最優(yōu)模型

由表3可知，以線性、指數(shù)和平方根模型分別擬合2、3和4次/d組實驗魚的胃排空數(shù)據(jù)，均有較高的擬合度。綜合R2、RSS和SDR的結(jié)果，平方根模型較其他兩種模型更適于定量描述2、3次/d組實驗魚的胃排空特征，其方程分別為Y0.5=2.253-0.077t和Y0.5=2.12-0.081t，其胃排空率分別為0.077%/h和0.081%/h，50%胃排空時間分別為5.41 h和5.17 h，80%胃排空時間分別為14.17 h和12.89 h，99%胃排空時間分別為25.89 h和23.20 h；而適于定量描述4次/d組實驗魚胃排空特征的是指數(shù)模型，其方程為Y=5.001e-0.225t，胃排空率為0.225%/h，50%、80%和99%胃排空時間分別為3.25、7.33和20.64 h。

表3 不同投喂頻率組子二代中華鱘稚魚胃排空擬合模型比較

由表4可知，以線性、指數(shù)和平方根模型分別擬合2、3和4次/d組實驗魚的腸排空數(shù)據(jù)(t≥0)，擬合度非常低。2、3次/d組的相關(guān)系數(shù)R2均小于0.4，4次/d組的相關(guān)系數(shù)R2均小于0.65。所以，線性、指數(shù)和平方根模型均不適于擬合實驗魚在飽食0 h后的腸排空數(shù)據(jù)。

表4 不同投喂頻率組子二代中華鱘稚魚腸排空擬合模型比較(t≥0)

由圖1～3可知，子二代中華鱘稚魚腸內(nèi)容物比率隨時間的變化趨勢為先升高后降低。當(dāng)t≥T時(T為腸內(nèi)容物比率達(dá)到最大值的時間)，實驗魚的腸排空數(shù)據(jù)可用線性、指數(shù)和平方根模型進(jìn)行擬合(表5所示)。綜合R2、RSS和SDR的結(jié)果，適于定量描述2、3和4次/d組實驗魚腸排空特征的模型分別為平方根模型(Y0.5=1.904-0.056t，t≥10)、指數(shù)模型(Y=3.383e-0.076t，t≥8)和指數(shù)模型(Y=3.090e-0.077t，t≥6)，腸排空率分別為0.056%·h-1、0.076%·h-1和0.077%·h-1，其50%腸排空時間分別為15.88、13.42和12.28 h，80%腸排空時間分別為22.54、25.48和24.18 h。

表5 不同投喂頻率組子二代中華鱘稚魚腸排空擬合模型比較(t≥T)

注：T為腸內(nèi)容物比率達(dá)到最大值的時間

3 討論

3.1 飽食投喂頻率對子二代中華鱘稚魚生長性能的影響

投喂頻率是魚類養(yǎng)殖管理的主要環(huán)節(jié)之一，也是影響魚類攝食和生長的重要因素。研究表明，投喂頻率的增加會顯著提高魚類的生長性能，如尼羅系吉富羅非魚(Oreochromisniloticus)幼魚[20]、雜交太陽魚(hybrid sunfish)[21]、南方鲇(Silurusmeridionalis)[7]、瓦氏黃顙魚(Pelteobagrusvachelli)幼魚[22]，而本研究結(jié)果卻得出不同的結(jié)論，這可能與魚的種類、規(guī)格及餌料性質(zhì)等因素有關(guān)[21]。本研究中，隨著飽食投喂頻率的增加，實驗魚的攝食率顯著降低；其增重率、特定生長率、肝體比和臟體比均呈先升高后降低的趨勢，但無顯著性差異。這與馮健等[23]對太平洋鮭(Oncorhynchusspp.)及孫曉峰等[20]對尼羅系吉富羅非魚的研究結(jié)果基本相同。

養(yǎng)殖魚類生長離散的發(fā)生與養(yǎng)殖密度、攝食量密切相關(guān)，較高的養(yǎng)殖密度容易使魚群內(nèi)部產(chǎn)生大小等級差異，大個體魚的存在會抑制小個體魚的攝食行為，降低小個體魚的攝食量，從而導(dǎo)致魚群個體差異逐漸增大[24]。本研究表明，飽食投喂頻率對魚類生長離散的發(fā)生也會產(chǎn)生顯著影響。隨著飽食投喂頻率的增加，實驗魚體長和體質(zhì)量的變異系數(shù)顯著降低 ，這說明增加飽食投喂頻率會顯著降低子二代中華鱘個體稚魚生長的離散程度，使養(yǎng)殖苗種達(dá)到更統(tǒng)一的規(guī)格。其原因可能為，增加飽食投喂頻率可使不同大小的個體獲取食物的機率和獲取量大大增加，從而有效減少了魚群生長離散的發(fā)生。這與雜交太陽魚[21]和許氏平鮋(Sebastesschlegelii)幼魚[25]的研究結(jié)果相同。但也有研究認(rèn)為，飽食投喂頻率對實驗魚生長離散影響不明顯，這可能與魚的種類和規(guī)格有關(guān)[26-27]。綜合生長指標(biāo)和生長離散程度，建議中華鱘稚魚階段的投喂頻率為3次/d。

3.2 飽食投喂頻率對子二代中華鱘稚魚胃、腸排空特征的影響

魚類的胃排空主要包括先快后慢(如玉筋魚Ammodytespersonatus[10])、直線下降(如美國紅魚Sciaenopsocellatus[28])和先慢后快再慢(如日本黃姑魚Nibeajaponica[29])等3種方式[12]，一般選用線性、指數(shù)和平方根模型對胃排空數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。本研究結(jié)果顯示，子二代中華鱘稚魚的胃排空方式未受飽食投喂頻率的影響，為先快后慢再快的方式。這不同于上述3種胃排空方式，其原因可能與實驗魚的種類和餌料性質(zhì)有關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)，實驗魚的胃排空速率隨飽食投喂頻率的增加而增大，2、3和4次/d組實驗魚的胃排空速率依次為0.077%·h-1、0.081%·h-1和0.225%/h，其80%胃排空時間分別為14.17、12.89和7.33 h。這與Rosch[30]和Hofer等[13]的研究結(jié)論相一致，即攝食頻率越高，胃排空率越快。

目前，關(guān)于魚類胃排空的研究較多，而對于魚類腸排空特征的研究報道較少。董桂芳等[31]研究發(fā)現(xiàn)，斑點叉尾鮰(Ictaluruspunctatus)和雜交鱘(AcipenserbaeriBrandt×Acipensergueldenstaedtii)在攝食后腸內(nèi)容物均呈先升高后降低的趨勢，斑點叉尾鮰在攝食9 h后腸內(nèi)含物達(dá)到最大值，24 h時全腸內(nèi)含物降至最低，而雜交鱘在攝食7 h后腸內(nèi)含物達(dá)到最大值，并保持穩(wěn)定至13 h，24 h時全腸內(nèi)含物降至最低；韓冬[32]在研究長吻鮠(Leiocassislongirostris)胃腸排空特征時發(fā)現(xiàn)，長吻鮠也在攝食7～9 h后腸內(nèi)含物達(dá)到最大，隨后逐漸降低，與本研究結(jié)果相似。本研究還發(fā)現(xiàn)，在不同飽食投喂頻率組中，實驗魚腸內(nèi)容物比率隨時間的增加均呈先升后降的趨勢，這表明飽食投喂頻率對子二代中華鱘稚魚的腸排空特征未產(chǎn)生顯著影響；實驗結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，飽食投喂頻率對實驗魚腸內(nèi)容物比率達(dá)到最大值的時間產(chǎn)生了顯著影響，2、3和4次/d組實驗魚腸內(nèi)容物比率達(dá)到最大值的時間分別是10、8和6 h，這說明飽食投喂頻率越高，腸內(nèi)容物比率達(dá)到最大值的時間越短。

3.3 在不同飽食投喂頻率條件下子二代中華鱘稚魚胃、腸排空的最優(yōu)模型

目前，關(guān)于魚類在不同投喂頻率條件下的最優(yōu)胃排空模型的研究報道較少。孫曉峰等[20]和覃志彪等[22]分別研究了投喂頻率對尼羅系吉富羅非魚幼魚和瓦氏黃顙魚胃排空速率的影響，但并未得出不同投喂頻率下實驗魚的最適胃排空模型。本研究中，2、3和4次/d組胃排空最優(yōu)模型依次為平方根模型(Y0.5=2.253-0.077t)、平方根模型(Y0.5=2.12-0.081t)和指數(shù)模型(Y=5.001e-0.225t)，這表明在不同飽食投喂頻率條件下，子二代中華鱘稚魚的最優(yōu)胃排空模型也不相同。

現(xiàn)階段，關(guān)于魚類腸排空模型的研究更是鮮有報道。劉勇等[33]在研究溫度對玉筋魚攝食排空率影響時，用指數(shù)模型擬合了不同溫度條件下玉筋魚消化道的排空率；李秀明等[34]利用線性、指數(shù)和平方根模型對有氧運動條件下中華倒刺鲃(Spinibarbussinensis)的腸排空數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合，發(fā)現(xiàn)有氧運動訓(xùn)練未對實驗魚的腸排空特征及最優(yōu)模型的選擇產(chǎn)生顯著影響，這與本研究結(jié)果不同。本研究發(fā)現(xiàn)3種模型均不適合擬合實驗魚腸排空過程的全部數(shù)據(jù)，一方面，這與魚類腸排空和胃排空特征存在較大差別有關(guān)，3種模型能較好地擬合胃排空模型，是由于胃內(nèi)容比率隨時間變化逐漸減小，其最大值為0 h時，而腸排空特征則為先升后降，其最大值在0 h后；另一方面，這還與有胃魚和無胃魚的腸排空特征存在較大區(qū)別有關(guān)，中華倒刺鲃(無胃魚)的腸內(nèi)容物比率隨時間的增加而逐漸下降，這與有胃魚的胃排空特征完全一致，故其腸排空特征可用3種模型進(jìn)行擬合；而子二代中華鱘為有胃魚，腸內(nèi)容物比率隨時間的增加呈先升后降的趨勢，故不能用3種模型進(jìn)行擬合。

本研究還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)腸內(nèi)容物比率達(dá)到最大值后，其腸排空數(shù)據(jù)可用3種模型進(jìn)行擬合，適于定量描述2、3和4次/d組實驗魚腸排空特征的模型分別為平方根模型(Y0.5=1.904-0.056t，t≥10)、指數(shù)模型(Y=3.383e-0.076t，t≥8)和指數(shù)模型(Y=3.090e-0.077t，t≥6)，腸排空率分別為0.056%·h-1、0.076%·h-1和0.077%·h-1，這說明在不同飽食投喂頻率條件下，子二代中華鱘稚魚腸排空最適模型也不相同，此外，飽食投喂頻率還顯著影響其腸排空率，即投喂頻率越高，腸排空的速率也越快。