間歇投喂模式對刺參攝食、生長和消化酶活性的影響

韓莎, 胡煒, 李成林*, 趙斌, 姚琳琳, 王琦, 孫永軍, 鞠文明

(1.山東省海洋生物研究院, 山東省海水健康養(yǎng)殖工程技術研究中心, 青島市海洋生物種質資源挖掘與利用工程實驗室, 山東 青島 266104; 2.好當家集團有限公司, 山東 威海 264300)

自20世紀80年代以來，隨著刺參育苗技術的突破，我國刺參養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)迅速崛起，養(yǎng)殖規(guī)模不斷拓展，目前刺參養(yǎng)殖已成為我國當前海水養(yǎng)殖的支柱產(chǎn)業(yè)[1]。當前我國刺參工廠化養(yǎng)殖存在養(yǎng)殖密度過高、過量投喂、飼料穩(wěn)定性差、投喂策略基于養(yǎng)殖生產(chǎn)者的經(jīng)驗等問題[2-3]，成為制約刺參工廠化養(yǎng)殖降本增效、綠色發(fā)展的因素。在工廠化養(yǎng)殖條件下，當餌料營養(yǎng)完全滿足刺參生長和代謝的需求時，科學管理生產(chǎn)是提高養(yǎng)殖效益至關重要的環(huán)節(jié)，而投喂策略是工廠化養(yǎng)殖管理的核心之一[4]。合理的投喂策略不僅可以促進水產(chǎn)動物生長發(fā)育和提高飼料轉化利用，而且還可以降低養(yǎng)殖成本，改善養(yǎng)殖水體環(huán)境，這既是水生動物營養(yǎng)學的一個重要研究內(nèi)容，也是推進水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)高效健康發(fā)展的研發(fā)方向。因此，建立科學合理的投喂策略對于刺參工廠化養(yǎng)殖的綠色發(fā)展至關重要，具有非常重要的經(jīng)濟意義和生態(tài)意義。

目前，已有學者從刺參攝食行為學、生理學、營養(yǎng)與飼料學、飼料加工工藝學出發(fā)，研究環(huán)境因子[5-8]、餌料種類[9-13]及加工工藝[14]等對刺參攝食與生長的影響，但有關投喂模式的研究甚少，僅集中在投喂水平[15-16]和投喂頻率[17]等方面，目前在刺參工廠化養(yǎng)殖過程中大多投喂過量，不僅浪費餌料,而且對水體污染特別大，如何科學投喂是亟待解決的關鍵問題之一?；诃h(huán)保和成本節(jié)約的出發(fā)點，本研究旨在探明能夠促進刺參生長、提高飼料轉化和節(jié)約勞動力的投喂模式，通過研究不同投喂頻率和投喂水平對刺參的攝食、生長和消化酶活性的影響，以期優(yōu)化投喂模式，實現(xiàn)精準投喂，為刺參工廠化養(yǎng)殖科學管理和高效健康發(fā)展提供技術指導和理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗用刺參(Apostichopusjaponicus)取自山東省海洋生物研究院種質資源研究中心育種實驗室，平均體重為(3.41±0.05) g，投喂飼料為商品配合飼料。

1.2 試驗設計

以投喂頻率1 d·次-1連續(xù)投喂為對照組(C0)，2 d·次-1間歇投喂為試驗組(I)，試驗組根據(jù)不同投喂水平設計4個處理組，投喂水平分別為C0組投喂量的125%(I1)、150%(I2)、175%(I3)和200%(I4)。對照組投喂配合飼料為刺參體重的3%，同時搭配3倍比例的天然餌料干海泥混合投喂[16]。

試驗刺參飼養(yǎng)在0.2 m3水體的玻璃鋼槽中，每槽放置刺參30頭，每組均設3個重復，每日16:00投喂飼料。試驗海水鹽度31.2±0.4，水溫14.6～17.3 ℃，pH 8.2～8.3，DO≥6.3 mg·L-1，24 h微量充氣，每日換水量為1/3，6 d全量換水1次。試驗共持續(xù)進行30 d。

1.3 檢測指標及測定方法

試驗開始前稱量刺參初始體重W0(g)，試驗結束時稱量其最終體重Wt(g)，試驗期間觀測并記錄刺參存活情況，每10 d稱量體重1次，計算各項生長指標。稱重時，先將刺參取出，吸干體表水分后，用YP6220B電子分析天平(力辰科技)稱量。存活率(survival rate, SR)、特定生長率(specific growth rate, SGR)、增重率(weight gain rate, WGR)、攝食率(feeding rate, FR)和飼料轉化率(food conversion efficiency, FCE)，采用以下公式計算。

SR=Nt/N0×100%

SGR(%·d-1)=(lnWt-lnW0)/t×100%

WGR=(Wt-W0)/W0×100%

FR=2F/[t(Wt+W0)]×100%

FCE= (Wt-W0)/F×100%

式中，N0為試驗初始個體數(shù)；Nt為試驗終末存活個體數(shù)；W0為刺參初始體重(g)；Wt為刺參最終體重(g)；t為試驗持續(xù)時間(d)；F為飼料總攝入量(g)。

每10 d采集刺參消化道1次，用于消化酶活性的測定，每個處理取3頭刺參，將其置于滅菌玻璃培養(yǎng)皿中，沿腹部剪開后取出消化道，剔除呼吸樹，用超純水沖洗干凈，置于玻璃勻漿器中，加入10倍體積預冷的生理鹽水，于4 ℃條件下1 000 r·min-1離心15 min后取上清液，分裝后保存于-80 ℃冰箱內(nèi)。蛋白酶和淀粉酶等消化酶指標均采用南京建成生物工程研究所研制的蛋白酶測定試劑盒(A080-1-1)和淀粉酶測定試劑盒(C016-1-1)測定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

采用SPSS 18.0和Microsoft Office Excel 2010軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析。

2 結果

2.1 間歇投喂模式對刺參攝食和飼料轉化的影響

不同投喂處理的刺參攝食率和飼料轉化率結果見圖1，可見，間歇投喂模式下，隨著投喂水平的增加，各處理刺參的攝食率(FR)逐漸升高，而飼料轉化率(FCE)呈現(xiàn)先下降后升高的變化趨勢。I4處理的刺參FR最大，為4.78%，且顯著高于對照(C0)處理(P<0.05)，其次為I3處理，I1處理的FR最低，為3.25%，顯著低于C0處理(P<0.05)。刺參FCE在I4處理達到最大，為25.05%，其次為I1處理，兩個處理均與C0處理無顯著差異(P>0.05)，I2處理的刺參FCE最低，為21.66%，顯著低于C0處理(P<0.05)。結果表明，200%間歇投喂處理的刺參攝食率顯著高于100%連續(xù)投喂處理；而200%和125%間歇投喂處理的刺參飼料轉化率與100%連續(xù)投喂處理間無顯著差異。

2.2 間歇投喂模式對刺參存活和生長的影響

不同投喂處理的刺參存活率和增重率結果見表1，可見，間歇投喂模式對刺參存活率無顯著影響(P>0.05)，各試驗組刺參存活率均為100%。刺參終末體重隨著投喂水平的增加而遞增，但與對照組無顯著差異(P>0.05)；投喂水平對刺參增重率有顯著影響(P<0.05)，I1、I2處理的刺參增重率均顯著低于對照組 (P<0.05)，I3處理與對照組無顯著差異(P>0.05)，而I4處理的刺參增重率顯著高于對照組(P<0.05)，為43.77%。

表1 不同投喂處理的刺參存活率和增重率Table 1 Survival rate and weight gain rate of A. japonicas in different feeding treatments

特定生長率(SGR)用于表征單位時間內(nèi)刺參體重的變化。從圖2可以看到，間歇投喂模式對刺參SGR有顯著影響(P<0.05)。各組刺參養(yǎng)殖10、20 d的SGR變化規(guī)律相同，均隨著投喂水平的增加呈現(xiàn)先下降后上升的變化趨勢。各組刺參養(yǎng)殖10 d的SGR均顯著低于對照組(P<0.05)，以I1處理最高，為1.88 %·d-1， I4處理次之，為1.83 %·d-1。養(yǎng)殖20 d時，I3 和 I4處理的刺參SGR與對照組無顯著性差異(P>0.05)，而I1和I2處理顯著低于對照組，以I2處理最低，為0.85 %·d-1；養(yǎng)殖30 d時，刺參SGR隨著投喂水平的增加而逐漸升高，但與對照組均無顯著差異(P>0.05)，以I1處理刺參SGR最低，為0.78 %·d-1，而I4處理最高，為1.21 %·d-1，高于對照組(1.08 %·d-1)。

2.3 間歇投喂模式對刺參消化酶活性的影響

不同投喂處理的刺參消化酶活性結果見圖3，可見，間歇投喂模式對刺參蛋白酶活性有顯著影響(P<0.05)。各試驗組刺參蛋白酶活性隨著時間的增加呈現(xiàn)遞減趨勢，當試驗進行至第10 d時，各組刺參蛋白酶活性均顯著低于對照組(P<0.05)，且隨著投喂水平的增加呈現(xiàn)先遞減后增加的變化趨勢。I1處理刺參的蛋白酶活性最高，為15.27 U·mg-1prot，其次為I4處理，為14.36 U·mg-1prot；當試驗進行至第20 d時，刺參蛋白酶活性隨著投喂水平的增加仍呈現(xiàn)先遞減后遞增的變化趨勢，以I4處理的刺參蛋白酶活性最高，為13.70 U·mg-1prot，除此處理組外均顯著低于對照組(P<0.05)，以I3處理最低，為11.37 U·mg-1prot；當試驗進行至第30 d時，各組刺參蛋白酶活性隨著投喂水平的增加而升高，I1、I2處理的蛋白酶活性顯著低于對照組(P<0.05)，而I3、I4處理活性分別為11.35、12.94 U·mg-1prot，與對照組無顯著差異(P>0.05)。

各試驗組的刺參蛋白酶活性均隨著時間的增加呈現(xiàn)先遞減后增加的變化趨勢，但是均沒有顯著性差異 (P>0.05)。當試驗進行至第30 d時，I4處理的淀粉酶活性高于C0處理，為0.97 U·mg-1prot。

3 討論

3.1 間歇投喂模式對刺參攝食的影響

攝食是水產(chǎn)動物獲得自身發(fā)育所需物質和能量的重要條件，不同投喂模式會影響水產(chǎn)動物的攝食行為[18]，適當改變投喂頻率和投喂水平，會增加其攝食行為而加速生長發(fā)育。投喂頻率和投喂水平是影響水產(chǎn)動物攝食和生長的最主要因素[19-20]，對水產(chǎn)動物生長及飼料利用效率的影響最為顯著，且因種類[21-22]、生長階段[23-24]和飼料性質差別而異。本研究中，刺參攝食率隨著投喂水平的增加而上升，但飼料轉化率則呈現(xiàn)先下降后升高的變化趨勢，其中200%間歇投喂處理的刺參攝食率顯著高于100%連續(xù)投喂處理，而飼料轉化率無顯著差異。這表明間歇投喂模式下，當投喂量相同時，因投喂頻率不同造成的刺參食欲變化足以引起刺參攝食的顯著變化。有研究發(fā)現(xiàn)，有些魚類的生長隨著投喂頻率的增加而加快并不是因為飼料轉化效率的提高，而是與攝食率的改變密切相關[25-26]。推測本研究中，隨著投喂延遲刺參的生長性能增加，與攝食率的改變密切相關的。

3.2 間歇投喂模式對刺參生長的影響

影響水產(chǎn)動物生長的因素有許多[6,27]，在生態(tài)因子滿足的適宜養(yǎng)殖條件下，外因是食物的可獲得性，內(nèi)因是其對能量的處理及轉化能力。本研究表明，間歇投喂模式能夠對刺參生長產(chǎn)生顯著影響，且對刺參特定生長率的影響表現(xiàn)出明顯的投喂時間效應，而刺參增重率與投喂水平呈正相關，這與王藝超等[16]研究結果基本一致。在低于對照組的125%～150%投喂水平下，刺參經(jīng)過投喂前期的適應后，SGR指標由下降轉為逐漸接近于對照組水平，但增重率卻不能進一步提高，原因在于125%組和150%組攝食率均顯著低于對照組，但研究發(fā)現(xiàn)125%組刺參飼料轉化率與對照組差異不顯著，而150%組飼料轉化率顯著低于對照組，分析認為刺參會通過提高攝食率和飼料轉化率來增加營養(yǎng)物質的攝入和消化利用，但同時隨著刺參攝食活動增強，攝食能量消耗也逐漸增加，因此飼料轉化率在一定程度上會降低。當投喂水平繼續(xù)增加，可以發(fā)現(xiàn)175%組刺參攝食率和飼料轉化率均接近于對照組，200%組刺參SGR和增重率均達到最佳，且高于對照組，這表明間歇投喂模式下適當減少投喂量仍能夠滿足刺參生長的需求，而且延長投喂時間在一定程度上還可以提高刺參的生長性能和飼料轉化率，這一觀點與肖善勢等[28]研究投喂方式對凡納濱對蝦的影響得到的結論相似，即在有限的人力、物力下盡量延長投餌時間，可以提高餌料利用率，降低養(yǎng)殖成本。

3.3 間歇投喂模式對刺參消化酶活性的影響

消化酶是反映水產(chǎn)動物生理狀態(tài)和對環(huán)境適應能力的重要指標之一，消化酶活性的變化能夠反映水產(chǎn)動物營養(yǎng)生理的變化，與水產(chǎn)動物的生長發(fā)育有著密切聯(lián)系[29]。研究發(fā)現(xiàn)，投喂模式能夠顯著影響刺參蛋白酶活性，本研究結果與王藝超等[16]和劉康等[30]研究結果相似，而投喂模式對淀粉酶活性影響不明顯，這與雜交魴[31]淀粉酶活性不受投喂頻率影響相似。本研究選擇的研究對象為小規(guī)格刺參，對蛋白質的需求量較大，其蛋白酶活性變化與投喂水平相關，且存在時間效應變化。分析認為，刺參攝食率的提高可能與蛋白酶的分泌相關，在低投喂水平時，蛋白酶的分泌及其活性的提高有助于刺參提高攝食率，從而刺激機體攝入更多的營養(yǎng)物質，促進飼料的消化吸收來滿足生長的需求，而隨著刺參攝食活動的增強和攝食量的增加，蛋白酶活性逐漸隨投喂水平的提高而增大。高鵬程等[32]研究發(fā)現(xiàn)，在投喂水平不足的情況下刺參腸道淀粉酶活性較高，以便能夠更好地利用食物來滿足自身生長以及能量消耗，這與本研究結果不同，原因可能與在不同投喂模式下刺參腸道消化酶之間存在相互影響。有研究認為，水產(chǎn)動物攝食頻率受到胃腸排空速率的影響，食欲的恢復也與其密切相關[24,33]，投喂頻率越大，胃排空速率越快，導致腸胃負擔增加，機體的消化效率降低，從而導致消化酶活性下降。劉立明等[7]研究表明，刺參消化道在12～15 ℃，排空時間最長，刺參處于最佳生理狀態(tài)，攝食量大，消化酶活性高，對食物消化較為充分。因此，本研究投喂模式能夠在一定程度上契合刺參的最佳攝食生理狀態(tài)。由此可見，投喂水平至關重要，以175%組刺參的攝食率和蛋白酶活性接近于對照組，而以200%組達到最佳。

本研究結果表明，當投喂量能夠滿足刺參生長需求時，限量投喂能夠激發(fā)刺參優(yōu)先保障生長能量供應，且對投喂水平做出積極的能量分配響應，投喂頻率的降低不會影響刺參生長，在一定程度上還會促進其生長，攝食量的增加是重要原因?；谟欣诖虆⑸L和提高飼料轉化利用等目的，認為在刺參工廠化養(yǎng)殖過程中，尤其大規(guī)格幼參養(yǎng)殖時，建議采用2 d·次-1的投喂頻率、175%～200%投喂水平，可以滿足刺參正常生長發(fā)育的營養(yǎng)需求，并且能夠達到很好的生長效果。由此可見，該投喂模式不僅能夠改善刺參的生長性能，促進刺參的生長，還可以簡化生產(chǎn)管理，降低生產(chǎn)成本，從而為進一步推進刺參工廠化養(yǎng)殖高效健康發(fā)展提供可靠的理論依據(jù)和可行的實踐指導。