仿刺參飼用海泥資源質(zhì)量評(píng)價(jià)的初步研究

宮 魁 王寶杰 劉 梅 蔣克勇 孫姝娟 邱楚雯 孟曉林 王 雷

(1.中國科學(xué)院海洋研究所，山東青島 266071；2.中國科學(xué)院研究生院，北京 100049)

目前在仿刺參育保苗生產(chǎn)中，大多是利用人工飼料或藻粉等搭配一定比例海泥作為仿刺參的飼料。海泥在仿刺參養(yǎng)殖中起著極其重要的作用。一般認(rèn)為海泥中含有大量的有益藻類，如硅藻門的舟形藻等，還含有大量礦物質(zhì)、腐殖質(zhì)，這些物質(zhì)都是仿刺參生長的良好餌料，此外，海泥還有增粗刺參腸道、促進(jìn)餌料吸收、防止刺參拖便的功效，在刺參人工養(yǎng)殖中不可或缺（魏國重，2011）。隨著仿刺參養(yǎng)殖業(yè)集約化程度的不斷提高，仿刺參飼用海泥需求量迅速增加，但受資源、環(huán)境等因素的限制，其質(zhì)量良莠不齊。更有甚者，有些市售海泥直接挖取在形態(tài)上相似的各種泥土，其中藻類、原生動(dòng)物、橈足類、細(xì)菌類等含量極少，所以其配制出的飼料效果不夠理想（袁成玉，2005）。目前仿刺參生產(chǎn)大多應(yīng)用新鮮海泥直接投喂，新鮮海泥雖然使用效果較好，但其規(guī)?；a(chǎn)受限，產(chǎn)量不能滿足生產(chǎn)的需求；另外，使用新鮮海泥帶入有害病原菌的隱患較大，并且長期盲目開采海泥也會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。海泥開始成為限制海參苗種與養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)發(fā)展的潛在因素。隨著國家對(duì)環(huán)境保護(hù)的力度加大，傳統(tǒng)對(duì)自然海域海泥盜挖破壞式開采必將終止。選擇合適的海域，利用廢棄沉積物資源，規(guī)模化開發(fā)微粉海泥、兼顧環(huán)境保護(hù)是發(fā)展仿刺參健康養(yǎng)殖的必由之路。

本研究以青島某鹽場沉淀物為研究對(duì)象，測定海泥中總碳、總氮、C/N、有機(jī)物及6種培養(yǎng)微生物菌群的變化，通過與多種市售海泥及其他海區(qū)的海泥比較，探討開發(fā)鹽場廢棄沉積物的可行性，旨在保護(hù)海域生態(tài)環(huán)境，為開發(fā)潛在仿刺參飼用海泥資源提供參考，促進(jìn)仿刺參產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)樣品

采集青島某鹽場沉積區(qū)域海泥。市售海泥樣品分別取自山東榮成、乳山、即墨等地的飼料廠（均為超微粉碎，200目）；其它對(duì)照海泥取自山東長島縣的南長山、大黑山、小黑山等地（均為曝曬所得曬干海泥）。樣品采集及處理均根據(jù)GB/T 12763.6—2007《海洋調(diào)查規(guī)范》進(jìn)行。本研究樣品編號(hào)如表1所示。

表1 海泥樣品編號(hào)

1.2 微生物采用平板計(jì)數(shù)法

培養(yǎng)溫度28℃，異養(yǎng)菌、弧菌、大腸桿菌、芽孢菌培養(yǎng)24 h計(jì)數(shù)，乳酸菌、酵母培養(yǎng)72 h計(jì)數(shù)；試驗(yàn)所用MRS培養(yǎng)基、麥康凱瓊脂、平板計(jì)數(shù)瓊脂、TCBS瓊脂、高鹽察氏瓊脂均購自北京陸橋技術(shù)有限公司，2216E瓊脂購于青島海博生物技術(shù)有限公司。

1.3 總碳和總氮的測定

將柱狀樣沉積物樣品取適量放入燒杯中，加入適量濃度為1 mol/l的稀鹽酸反應(yīng)24 h，除去碳酸鹽。然后反復(fù)用蒸餾水沖洗樣品至pH值為中性，而后將樣品烘干、研磨、100目過篩，取1 g左右，用元素分析儀(Vario MACRO型)測定總碳和總氮含量，并且計(jì)算總碳與總氮的比值(C/N)。

1.4 有機(jī)質(zhì)含量的測定采用灼燒法進(jìn)行

將烘干的樣品研磨后，稱取2～3 g于已烘干的陶瓷坩堝中，置于550℃馬福爐中灼燒5 h，取出冷卻，再次稱量，求前后的差值，即為有機(jī)質(zhì)質(zhì)量。有機(jī)質(zhì)含量以有機(jī)質(zhì)質(zhì)量占干樣品的百分?jǐn)?shù)來表示。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 16.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，LSD多重比較，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 海泥中總碳含量、總氮含量及C/N值（見圖1）

圖1 不同海域海泥及市售干粉海泥總碳、總氮及C/N比

圖1所示為各組海泥的總碳與總氮含量占海泥干重的比例及C/N比值。1#、2#、3#海泥總碳、總氮占干重比例相近，C/N比值相差不多；4#海泥總碳與總氮遠(yuǎn)超其他各組；長島海域7#、8#、9#海泥C/N較高，其中7#與9#海泥C/N遠(yuǎn)超其余各組；各組海泥C/N均大于8。

2.2 海泥中有機(jī)質(zhì)含量（見圖2）

圖2 不同海域海泥及市售干粉海泥有機(jī)質(zhì)含量

圖2所示為各組海泥中有機(jī)質(zhì)含量占海泥干重的比例。1#、2#、3#海泥有機(jī)質(zhì)含量有一定差距；但與市售海泥及長島海域海泥比較，僅低于4#海泥，高于其他各組。

2.3 鹽場不同取樣點(diǎn)、不同取樣斷面的微生物數(shù)量比較（見表2）

表2所示為青島某鹽場的不同取樣點(diǎn)、不同取樣斷面的微生物數(shù)量比較。結(jié)果表明，異養(yǎng)菌、弧菌、大腸桿菌、乳酸菌、芽孢菌與酵母菌落并未隨著深度的增加而出現(xiàn)規(guī)律性變化。

表2 青島某鹽場不同取樣點(diǎn)、不同取樣斷面的微生物數(shù)量（cfu/g干海泥）

2.4 不同工藝處理的海泥與市售干粉海泥細(xì)菌數(shù)量比較（見表3）

表3所示為不同工藝處理的鹽場海泥與市售干粉海泥細(xì)菌數(shù)量比較，經(jīng)過干粉處理后的13#海泥，其有益菌乳酸菌、芽孢菌與酵母平板計(jì)數(shù)結(jié)果顯著高于市售海泥（除6#海泥的乳酸菌）。

表3 不同工藝處理鹽場海泥與市售干粉海泥細(xì)菌比較（cfu/g干海泥）

3 討論

仿刺參屬于雜食性底棲棘皮動(dòng)物，在自然海域環(huán)境中，以沉積物中的有機(jī)物為營養(yǎng)，主要包括混在泥沙中的底棲硅藻、藍(lán)藻、細(xì)菌、原生動(dòng)物及動(dòng)、植物的有機(jī)碎屑等（周瑋，2008）。刺參科刺參屬的種類對(duì)食物的選擇更傾向于有機(jī)物含量高的顆粒和沉積物（王吉橋，2008）。因此，衡量海泥質(zhì)量，有機(jī)質(zhì)含量應(yīng)該是重要指標(biāo)。投喂仿刺參所用海泥有機(jī)質(zhì)含量越高，表明其在仿刺參養(yǎng)殖中價(jià)值越大。在所取海泥樣品中，市售4#海泥有機(jī)質(zhì)含量最高，據(jù)了解，其來源于海帶養(yǎng)殖區(qū)浮泥，故其有機(jī)質(zhì)含量高，但其產(chǎn)量有限，不能量化生產(chǎn)。青島某鹽場海泥（1#、2#、3#）的有機(jī)質(zhì)含量均高于市售（5#、6#）干粉海泥、長島海域海泥（7#、8#、9#）及青島市南區(qū)海域海泥（10#）有機(jī)質(zhì)含量。目前，上述市售海泥與長島海域海泥都有比較好的養(yǎng)殖效果，并且獲得了認(rèn)可。從有機(jī)質(zhì)含量考慮，青島某鹽場海泥具有較高的開發(fā)價(jià)值。沿海灘涂沉積物有機(jī)質(zhì)主要來源于陸生植物、海洋水生植物和浮游藻類。依據(jù)沉積物有機(jī)質(zhì)C/N可以大體判斷有機(jī)質(zhì)的來源是海洋自生還是外源輸入。藻類有機(jī)質(zhì)中富含大量的蛋白質(zhì)，纖維素的含量較低，其C/N在3～8之間；而脈管類陸生高等植物富含纖維素，蛋白質(zhì)含量低，其C/N約為20，甚至更高。沉積物中有機(jī)質(zhì)的C/N大于8，常常被認(rèn)為是受到兩種物源的影響，沉積物中陸源有機(jī)質(zhì)所占的比例越高，C/N就越大（倪兆奎，2011）。試驗(yàn)中所測各組海泥C/N均高于8，表明其有機(jī)質(zhì)來源廣泛；長島海域7#、8#、9#海泥有機(jī)質(zhì)由C/N分析其主要來源于陸生高等植物；青島某鹽場海泥、市售海泥及青島海域海泥C/N相近，較長島海域海泥C/N值低，表明其有機(jī)質(zhì)有更多部分來源海洋自生。值得注意的是，同一海區(qū)相同斷面有機(jī)質(zhì)含量并不均一，已有研究發(fā)現(xiàn)，海洋初級(jí)生產(chǎn)力、底棲生物活動(dòng)、沉積物的懸浮和再沉降等對(duì)表層沉積物有機(jī)質(zhì)分布產(chǎn)生一定的影響（Mayer，1994）。在開發(fā)鹽場海泥過程中，需對(duì)相關(guān)區(qū)域有機(jī)質(zhì)含量進(jìn)行檢測，避免開發(fā)有機(jī)質(zhì)含量過低的海泥。

研究發(fā)現(xiàn)，仿刺參消化管內(nèi)容物中以顆粒大小不同的沙、泥、礫、貝殼片等為主體，其中不僅含有大量硅藻、海藻碎片、螺類及雙殼類的幼貝、橈足類、蝦蟹類的脫皮殼、大葉藻等，還含有眾多的原生動(dòng)物和細(xì)菌；有資料證明，微生物是仿刺參的重要餌料（唐黎，2007）。飼料原料中的微生物群落特征是預(yù)防養(yǎng)殖動(dòng)物疾病，維護(hù)水環(huán)境質(zhì)量的重要指標(biāo)。已有研究表明，養(yǎng)殖水體與飼料中細(xì)菌數(shù)量與水產(chǎn)動(dòng)物疾病的發(fā)生有一定聯(lián)系。此外，水體中的某些細(xì)菌種類還被作為有益微生物廣泛用于水產(chǎn)養(yǎng)殖中，并且取得了較好的效果。研究海泥中細(xì)菌組成與分布規(guī)律，對(duì)飼用海泥的開發(fā)應(yīng)用具有重要意義。自然海域中，仿刺參在攝食過程會(huì)將生物和沉積物一并吞入，海泥中微生物不可避免地會(huì)進(jìn)入仿刺參消化道內(nèi)，對(duì)仿刺參機(jī)體產(chǎn)生影響。異養(yǎng)菌作為分解者能降解各種類型有機(jī)物，其本身又是其他水生動(dòng)物的營養(yǎng)源，在生態(tài)系統(tǒng)中占重要位置。同時(shí)，大部分條件致病菌都是異養(yǎng)菌，目前異養(yǎng)菌在水體中的數(shù)量分布，密切地影響水質(zhì)的好壞和水生動(dòng)物的健康，已成為養(yǎng)殖水體最常用檢測指標(biāo)之一。而腸道及養(yǎng)殖環(huán)境中異養(yǎng)菌細(xì)菌數(shù)量增多，會(huì)導(dǎo)致養(yǎng)殖生物易得病，這也是養(yǎng)殖高峰季節(jié)最易發(fā)生水產(chǎn)病害的主要原因。因此，監(jiān)控海泥中異養(yǎng)菌菌落數(shù)量，對(duì)控制仿刺參疾病的爆發(fā)具有一定意義。值得注意的是，經(jīng)過曬干（12#）和干粉處理（13#）的青島某鹽場海泥異養(yǎng)菌總量顯著高于市售海泥，其對(duì)仿刺參的影響尚未可知，需要在后續(xù)養(yǎng)殖試驗(yàn)過程中予以關(guān)注?；【呛Ｑ笾凶畛Ｒ姷募?xì)菌類群之一。由于弧菌中的一些種類是水產(chǎn)養(yǎng)殖生物的條件致病菌，弧菌大量增殖會(huì)引發(fā)養(yǎng)殖生物患病、死亡。因此，在飼用海泥中監(jiān)測弧菌等條件致病菌的生態(tài)分布，可預(yù)防水產(chǎn)病害的發(fā)生。大腸桿菌群是水產(chǎn)養(yǎng)殖動(dòng)物致病菌，其指數(shù)和總量也是有關(guān)部門對(duì)養(yǎng)殖動(dòng)物安全、養(yǎng)殖海域環(huán)境狀況評(píng)估及污染情況評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。監(jiān)控飼用海泥中大腸桿菌的菌落變化，不僅有利于控制養(yǎng)殖仿刺參疾病的爆發(fā)，還可防止養(yǎng)殖環(huán)境與商品參大腸桿菌超標(biāo)。通過對(duì)鹽場沉積海泥弧菌與大腸桿菌檢測發(fā)現(xiàn)，不同取樣點(diǎn)菌落會(huì)出現(xiàn)差異，相同取樣點(diǎn)不同取樣深度菌落也會(huì)出現(xiàn)差異。因此，需要在開發(fā)過程中，嚴(yán)格檢測上述有害菌群，防止開采有害菌群嚴(yán)重超標(biāo)的海泥區(qū)域。乳酸菌、芽孢菌與酵母均是非常重要的益生菌，目前都已在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中有所應(yīng)用。大量研究發(fā)現(xiàn)，上述三類有益菌不僅改善養(yǎng)殖水域環(huán)境，還可以增強(qiáng)養(yǎng)殖對(duì)象的機(jī)體免疫力，減少病害的發(fā)生。本研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過干粉處理（13#）的青島某鹽場沉積海泥乳酸菌、芽孢菌與酵母均顯著高于市售海泥產(chǎn)品（除6#海泥的乳酸菌），由此推測該海域情況良好，受污染程度較小，故有益菌菌落高于市售海泥。在污染物質(zhì)含量少，有益菌含量高的海域開采飼用海泥，會(huì)有更為良好的養(yǎng)殖效果。

除營養(yǎng)指標(biāo)外，飼用海泥的安全性至關(guān)重要，將影響到產(chǎn)品本身的安全性以及水產(chǎn)品安全等。根據(jù)近幾年青島市海洋與漁業(yè)局發(fā)布的《青島市海洋環(huán)境公報(bào)》，對(duì)膠州灣的沉積物狀況等進(jìn)行了全面分析，主要結(jié)論如下：膠州灣沉積物質(zhì)量總體良好，除個(gè)別站位石油類含量超第一類海洋沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)外（符合第二類標(biāo)準(zhǔn)），其余指標(biāo)均符合第一類海洋沉積物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)對(duì)養(yǎng)殖貝類的監(jiān)測結(jié)果，貝類體內(nèi)總汞、鉛、鎘、石油烴和“六六六”的殘留水平均符合第一類海洋生物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，說明膠州灣底質(zhì)對(duì)養(yǎng)殖生物和食用安全性是有保障的。膠州灣沉積物就其安全性而言，是可靠的，故本研究未對(duì)海泥有機(jī)烴及重金屬含量進(jìn)行探討。

4 結(jié)論

文中對(duì)青島某鹽場沉積海泥的總氮、總碳、有機(jī)質(zhì)含量進(jìn)行了測定，同時(shí)對(duì)其異養(yǎng)菌群、弧菌、大腸桿菌、乳酸菌、芽孢菌、酵母菌群進(jìn)行初步調(diào)查，通過與市售海泥及長島海域海泥的比較，對(duì)總氮、總碳、有機(jī)質(zhì)含量及微生物群影響海泥質(zhì)量的程度作出初步評(píng)價(jià)。初步研究認(rèn)為，青島某鹽場沉積海泥，在總氮、總碳及有機(jī)質(zhì)指標(biāo)顯著高于部分市售海泥；經(jīng)過適當(dāng)加工處理的海泥，其部分微生物指標(biāo)與市售海泥有所差異，其有益菌顯著高于市售海泥。綜上所述，該沉積海泥具有應(yīng)用于仿刺參飼料的潛在價(jià)值，但具體養(yǎng)殖效果，有待試驗(yàn)證實(shí)。