LED照明對蝦生長性能、水質(zhì)及營養(yǎng)動態(tài)的影響

祁化成，李長根

（鹽城生物工程高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇鹽城 224051）

集約化、循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)可全年用于室內(nèi)蝦養(yǎng)殖，這可能為新鮮、本地和穩(wěn)定蝦生產(chǎn)提供大量的市場。以生物絮凝系統(tǒng)為基礎(chǔ)的循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)依賴于微生物積累，在水柱中充當(dāng)生物過濾器。生物絮凝顆粒通過微生物排泄自然形成，含有大量微生物，這些顆粒通過曝氣混合在水柱中（Avnimelech，2009）。清水循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)是室內(nèi)蝦生產(chǎn)的另一種選擇，它們需要更多的過濾，包括強(qiáng)固相去除和外部生物過濾，因為營養(yǎng)物質(zhì)是通過生物膜顆粒循環(huán)利用的，所以生物膜顆粒系統(tǒng)可以提高蝦的產(chǎn)量。此外，清水循環(huán)系統(tǒng)的啟動和運營成本更高（楊菁等，2017）?；旌涎h(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)是結(jié)合生物絮凝體和清水系統(tǒng)的改善系統(tǒng)，它可以利用兩種系統(tǒng)的優(yōu)勢，為蝦提供補充營養(yǎng)，包括外部生物過濾以穩(wěn)定水質(zhì)（張宇雷等，2012）。由于光合微生物要生長，暴露在陽光下的蝦養(yǎng)殖系統(tǒng)可能比低光照水平的室內(nèi)系統(tǒng)表現(xiàn)更好（Coyle等，2011）。在室外或溫室系統(tǒng)中的藻類還可以將蝦的廢物轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)、脂肪酸和其他生物活性化合物，這些化合物可以被蝦利用，從而促進(jìn)生長并降低成本。本研究旨在評估蝦室內(nèi)循環(huán)養(yǎng)殖系統(tǒng)補充LED照明對水質(zhì)、蝦生產(chǎn)、組織或生物絮體穩(wěn)定同性位素和脂肪酸動態(tài)分布的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計 試驗選擇12個1 m3帶有沉降室和外部生物過濾器的圓形容器，隨機(jī)分為3組，3種LED照明處理分別是24 h/d照明（T1組）、照明12 h/d（T2組）和無LED照明（T3組）。每個容器飼養(yǎng)280只平均初始體重約為1.2 g的蝦，試驗共進(jìn)行12周。

1.2 水質(zhì)分析 每天測定2次溶解氧、pH、溫度和鹽度。如果pH降至7.9以下，則使用小蘇打來提高pH（Zhang等，2017）。每周測定總氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽、渾濁度、總懸浮物和揮發(fā)性懸浮物含量（Ray等，2010）。

1.3 動物試驗 試驗12周結(jié)束后對蝦進(jìn)行稱重，計算增重、存活率和特定生長率（增重/初重×100）。參考Fry（2006）的研究方法對蝦組織和微生物絮體進(jìn)行穩(wěn)定性同位素（C13和N15）標(biāo)記并分析豐度，參考樓喬明等（2011）的研究方法測定脂肪酸組成。

1.4 統(tǒng)計分析 所有數(shù)據(jù)均采用SPSS軟件單因素方差分析，用Tukey's法進(jìn)行多重比較，P＜0.05表示具有顯著差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 LED照明對蝦養(yǎng)殖水質(zhì)參數(shù)的影響 由表1可知，水體溫度、溶解氧、鹽度、總氨氮、亞硝酸鹽在不同系統(tǒng)間差異不顯著（P＞0.05）。T1組硝酸鹽濃度（63.7 mg/L）顯著低于T2（80.9 mg/L）和T3組（87.0 mg/L）（P＜0.05）。同時T1組渾濁度較T2和T3組分別降低30.68%和37.38%（P＜0.05）。T3組總懸浮物含量較T1和T2組顯著提高144.51%和79.8%（P＜0.05），而T3組揮發(fā)性懸浮物含量顯著提高130.35%和174.61%（P＜0.05），小蘇打添加量分別顯著提高64.04%和30.38%（P＜0.05）。

表1 試驗處理水質(zhì)參數(shù)

2.2 LED照明對蝦產(chǎn)量指標(biāo)的影響 由表2可知，T1組每立方產(chǎn)蝦量較T2和T3組分別顯著提高34.41%和47.42%（P＜0.05），同時料重比顯著降低22.22%和33.33%（P＜0.05）。T3組增重較T1和T2組分別顯著降低了15.79%和20%（P＜0.05），特定生長率分別顯著降低5.88%和8.57%（P＜0.05）。T2組存活率較T1組顯著降低22.81%（P＜0.05），T2和T3組蝦存活率之間無顯著差異（P＞0.05）。

表2 LED照明對蝦產(chǎn)量指標(biāo)的影響

2.3 LED照明對各處理組生物絮體和蝦營養(yǎng)指標(biāo)的影響 由表3可知，LED照明處理對生物絮體水分、粗脂肪和粗灰分含量的影響無顯著差異（P＞0.05）。T1組生物絮體較T2和T3組粗蛋白質(zhì)水平分別提高26.09%和45%（P＜0.05），而粗纖維分別顯著提高58.33%和111.11%（P＜0.05）。各處理組蝦的組織粗蛋白質(zhì)、水分、粗脂肪、粗纖維和粗灰分含量無顯著差異（P＞0.05）。

表3 LED照明對各處理組生物絮體和蝦營養(yǎng)指標(biāo)的影響

2.4 LED照明對各處理組下組織脂肪酸含量的影響 由表4可知，各處理對蝦組織大部分脂肪酸的組成影響無顯著差異（P＞0.05），但T1組C18：0脂肪酸含量較T2和T3組分別顯著降低 0.90% 和 1.20%（P＜ 0.05），T3組 C18：2n-6和C18：3n-3脂肪酸含量較T2和T1組分別顯著降低4.49%和4.53%、12.58%和6.38%（P＜0.05），而C22：6n-3脂肪酸分別顯著提高8.51%和6.07%（P＜0.05）。

表4 LED照明對各處理組蝦組織脂肪酸含量的影響%

2.5 LED照明對各處理組蝦組織和生物絮體同位素標(biāo)記物水平的影響 由表5可知，LED照明對蝦組織C13和N15同位素豐度無顯著影響（P＞0.05）。T1組生物絮體N15豐度較T2和T3組分別顯著提高9.03%和5.96%（P＜0.05），而T1組C13豐度較T2組顯著降低7.17%（P＜0.05）。

表5 LED照明對蝦和生物絮體同位素標(biāo)記物水平的影響

3 討論

補光對水質(zhì)、蝦生產(chǎn)、蝦營養(yǎng)價值和生物絮體養(yǎng)分有顯著影響。水質(zhì)的一些差異可能與補充照明系統(tǒng)中藻類生長增加有關(guān)。補光處理組pH越高，硝酸鹽濃度越低，說明藻類的豐度越高。藻類光合作用降低了水中二氧化碳含量，減少了碳酸含量，增加了pH。由于添加碳酸氫鹽是基于pH測量的，在補充光照處理中，隨著pH的升高，碳酸氫鹽的使用量也相應(yīng)減少。除了水質(zhì)數(shù)據(jù)外，本研究收集的一些營養(yǎng)和同位素標(biāo)記數(shù)據(jù)可能表明補光處理有更豐富的藻類。補充光照處理組蝦組織的C18和n-3不飽和脂肪酸水平顯著升高，表明藻類對生物膜營養(yǎng)貢獻(xiàn)的更大（Anand等，2014）。

LED照明處理組渾濁度、總懸浮物和揮發(fā)性懸浮物含量顯著降低，作者推測可能是由于蝦對生物絮體顆粒的消耗增加，反映了LED照明系統(tǒng)蝦的生產(chǎn)提高，這與Baloi等（2013）的研究結(jié)果一致。此外，蝦對藻類的消耗增加會增加消化酶活性，這可能是補充光照系統(tǒng)中生長速度加快的原因。增加光照對生物絮體的改變可能會影響沉降室去除生物絮體的速率。雖然該指標(biāo)沒有被量化，但可以注意到，與無光照系統(tǒng)相比，全天LED照明系統(tǒng)沉降室排出的固體量減少。

不同處理的蝦組織脂肪酸分布也表明蝦對生物絮體的消耗和補充光照對生物絮體組成的改變。無光照補充組蝦組織DHA所占比例增加，可能表明生物絮體中細(xì)菌的豐度高于藻類，同時也與該組日糧中DHA占比較高有關(guān)。本研究使用LED燈是為植物生長而設(shè)計的，由紅光和藍(lán)光組成。Wang等（2003）發(fā)現(xiàn)，藍(lán)光增加了蝦的采食量，但也增加了能量消耗，降低了整體生長速度。雖然數(shù)據(jù)表明，在補充光照處理中，蝦生長速度的提高與藻類豐度的明顯增加相對應(yīng)，但與熒光處理相比，光處理的存活率明顯降低。在研究過程中作者注意到，當(dāng)燈光打開或關(guān)閉時，蝦會有大量跳躍行為。當(dāng)LED和頭頂熒光燈開關(guān)時，所有處理組都可以觀察到這種行為，但在12 h的LED照明系統(tǒng)中這種行為最為明顯，可能是由于LED的強(qiáng)度與建筑物的熒光燈相比，光線和陰影的快速波動，甲殼類動物表現(xiàn)出飛行反應(yīng)（Liden和Herberholz，2008）。

4 結(jié)論

在蝦養(yǎng)殖生產(chǎn)中，全天LED照明較無光系統(tǒng)蝦產(chǎn)量提高了48%，較半天LED照明系統(tǒng)提高33%，同時也改善了水質(zhì)。