大西洋鮭幼魚適宜投喂頻率和胃排空研究?

鄧乾龍， 王 文， 董雙林，2， 高勤峰，2??

(1.海水養(yǎng)殖教育部重點實驗室(中國海洋大學(xué))， 山東 青島 266003；2.青島海洋科學(xué)與技術(shù)試點國家實驗室 海洋漁業(yè)科學(xué)與食物產(chǎn)出過程功能實驗室， 山東 青島 266237)

在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，養(yǎng)殖效率很大程度上取決于投喂策略[1-2]，投喂頻率是投喂策略中的重要參數(shù)[3-4]。投喂頻率顯著影響魚類對飼料的消化、吸收和利用效率，進而影響魚類的生長[4-5]，適宜的投喂頻率能提高飼料轉(zhuǎn)化率，促進魚類生長，縮小個體間生長差異。過高的投喂頻率會縮短飼料在魚體消化道內(nèi)的停留時間，飼料得不到充分的消化吸收[6]。不合理的投喂頻率甚至?xí)︷B(yǎng)殖魚類造成脅迫[5,7]。魚類的胃排空率或胃排空時間是表征魚類攝食量、攝食頻率的重要參數(shù)[8-9]，明確魚類胃排空規(guī)律能為養(yǎng)殖投喂管理提供可靠的依據(jù)[10-12]。

大西洋鮭(Salmosalar)隸屬于鮭形目(Salmonniformes)鮭科(Salmonoidea)鮭屬(Salmo)，是典型的冷水性魚類。因其肉質(zhì)鮮美、富含優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)和多不飽和脂肪酸(EPA、DHA等)，在中國占有巨大的消費市場。黃海冷水團鮭鱒魚綠色養(yǎng)殖的技術(shù)路線已得到驗證[13]，中國大西洋鮭養(yǎng)殖前景廣闊。一些研究表明，投喂2次/天以上對大西洋鮭的生長、飼料系數(shù)無顯著影響[14-15]，也有學(xué)者認為過高的投喂頻率會縮短飼料在大西洋鮭消化道內(nèi)的駐留時間，降低飼料利用率[16]。目前暫未見小規(guī)格大西洋鮭的胃排空研究和投喂研究。本研究以大西洋鮭幼魚為研究對象，探究大西洋鮭幼魚在不同投喂頻率下的攝食節(jié)律和生長性能的變化，并與胃排空實驗相結(jié)合，以期為大西洋鮭投喂策略的優(yōu)化提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗于2019年9月至12月在山東省煙臺市黃海水產(chǎn)有限公司進行。將圓形玻璃缸(半徑120 cm；高65 cm；容積2.0 m3)分隔成容積相等的圍隔(500 L)作為養(yǎng)殖單元。大西洋鮭幼魚購買于山東省東方海洋科技股份有限公司牟平分公司，于淡水中養(yǎng)殖1周后參考Xiong等[17]方法進行鹽度馴化。暫養(yǎng)馴化期間，每天飽食投喂2次(6：30和18：30)。暫養(yǎng)和實驗期間均采用3 mm膨化顆粒飼料(粗蛋白≥45%、粗脂肪≥20%、粗纖維≤3%、粗灰分≤8%、水分≤8.5%、總磷≤1.5%、鈣≥0.8%)，單顆飼料質(zhì)量為0.026 g。

1.2 實驗設(shè)計

1.2.1 投喂頻率實驗 挑選體質(zhì)健壯、生長狀況良好的大西洋鮭((107.6±9.1) g)225尾，隨機分配至15個圍隔內(nèi)。設(shè)置5個投喂頻率，分別為1次/天(F1組)、2次/天(F2組)、3次/天(F3組)、4次/天(F4組)和連續(xù)投喂(CF組)，每個處理組3個重復(fù)。連續(xù)投喂組采用自動投餌機投喂，每90 s投喂一次，投喂持續(xù)時間為12 h，日投喂量為魚體質(zhì)量的2%。其余處理組為人工投喂至飽食狀態(tài)，即單顆飼料沉入水中1 min內(nèi)沒有魚攝食[6]，結(jié)束投喂，投喂時間設(shè)置見表1。連續(xù)投喂組每天12：30和18：30清除糞便并收集殘餌以計算實際攝食量，其余處理組每次投喂結(jié)束后撈出殘餌以計算攝食量，并于2 h后清除糞便。每14天所有魚停食稱重一次，調(diào)整連續(xù)投喂組的投喂量。實驗期間，記錄死亡魚的數(shù)量，環(huán)境指標(biāo)如下：水溫(15.5±0.5) ℃，溶氧>7.0 mg/L，鹽度32～34，光周期14 L∶10 D(6：30—20：30)，日換水率≥100%。實驗周期48 d。

表1 投喂時間設(shè)置

1.2.2 胃排空實驗 將大西洋鮭幼魚暫養(yǎng)2周，每天6:30飽食投喂1次。實驗前饑餓2 d使其消化道排空，挑選160尾體表健康、生長狀況良好的實驗魚((204.1±16.4) g)，取150尾隨機分配至3個圍隔(同投喂頻率實驗的圍隔一致)，每個圍隔作為一個重復(fù)，剩下10尾魚用于投喂前確定消化道排空程度并校準投喂后的攝食總量。實驗開始，6:30對大西洋鮭飽食投喂一次，于投喂后的0.5、2、4、6、8、12、16、21.5、24、28、32、36、40和48 h取胃含物分析。實驗期間所有條件與投喂頻率實驗保持一致。

1.3 樣品采集與分析

1.3.1 投喂頻率實驗 實驗結(jié)束前停食24 h，所有魚用MS-222溶液(200 mg/L)麻醉后測量體質(zhì)量和體長。生長相關(guān)指標(biāo)包括每日單次攝食率(Single meal size, SMS，%·d-1)、日攝食率(Daily feed intake，DFI，%·d-1)、增重率(Weight gain rate，WGR，%)、特定生長率(Specific growth rate，SGR，%·d-1)、飼料系數(shù)(Feed conversion ratio，F(xiàn)CR，%)、肥滿度(Condition factor，K，%)、體質(zhì)量變異系數(shù)(Coefficient of variation，CV，%)和存活率(Survival rate，SUR，%)，計算如下：

每日單次攝食率(SMS，%·d-1)=100×(TSFI/((IBM+FBW)/2))/d；

日攝食率(DFI，%·d-1)=100×(TFI/((IBM+FBW)/2))/d；

增重率(WGR)=(FBW-IBW)/IBW×100%；

特定生長率(SGR)=(ln(FBW)-ln(IBW))/d×100%；

飼料系數(shù)(FCR)=TFI/(FBW-IBW)；

肥滿度(K)=FBW/FBL3×100%；

體質(zhì)量變異系數(shù)(CV)=SD/FBW×100%；

存活率(SUR)=Nt/N0×100%。

式中：FBW為末體質(zhì)量(g)；IBW為初始體質(zhì)量(g)；TSFI為每個時間點總攝食量(g)；TFI為實驗周期總攝食量(g)；d為實驗天數(shù)(d)；FBL為末體長(叉長，cm)；SD為末體質(zhì)量標(biāo)準差；N0和Nt分別為初始總尾數(shù)和終末總尾數(shù)。

1.3.2 胃排空實驗 每次采樣從每個圍隔隨機撈出3尾魚，用MS-222溶液(200 mg/L)麻醉后稱重，取出胃含物稱量濕質(zhì)量，105 ℃烘干后稱量干質(zhì)量(精確到0.01 g)。每個采樣點在每個圍隔所取胃含物質(zhì)量的平均值作為該時刻每個重復(fù)的胃含物質(zhì)量。采用3種最常用的數(shù)學(xué)模型即線性、指數(shù)和平方根模型[18]對胃含物濕質(zhì)量和干質(zhì)量數(shù)據(jù)進行擬合，對比擬合的相關(guān)系數(shù)平方值(R2) 、殘差標(biāo)準差(SDR)和殘差平方和(RSS)選擇最佳胃排空模型。 三種數(shù)學(xué)模型表達式如下：

線性模型:Y=A-B×t；

平方根模型:Y0.5=A-B×t；

指數(shù)模型:Y=A×e-B×t。

式中：Y為胃含物相對質(zhì)量(g)，即每100 g魚體質(zhì)量對應(yīng)的胃含物質(zhì)量；B為胃排空率(g/h)；t為攝食后經(jīng)歷的時間(h)，A為常數(shù)。

1.4 統(tǒng)計分析

采用SPSS Statistics 24軟件對數(shù)據(jù)進行處理及分析。對投喂頻率實驗數(shù)據(jù)先進行正態(tài)性檢驗和方差齊性檢驗，滿足正態(tài)分布和方差齊性后進行單因素方差分析(One-Way ANOVA)，多重比較采用新復(fù)極差法(Duncan’s multiple range test)，顯著水平P=0.05，數(shù)據(jù)均采用平均值±標(biāo)準差(Mean±SD)表示。對胃排空數(shù)據(jù)進行回歸分析，得到相關(guān)參數(shù)，數(shù)據(jù)繪圖采用GraphPad Prism 8。

2 結(jié)果

2.1 不同投喂頻率下大西洋鮭幼魚攝食情況

大西洋鮭幼魚在不同投喂頻率下的每日單次攝食率見圖1(A)。投喂頻率由1次/天增加至4次/天，大西洋鮭幼魚每日單次攝食率降低，F(xiàn)1至F3組每日單次攝食率顯著降低(P<0.05)。 F2、F3和F4各組內(nèi)每日單次攝食率均無顯著差異。大西洋鮭幼魚在不同投喂頻率下每日單次攝食率占日攝食率的百分比見表2。F2組每日兩次攝食率分別占日攝食率的49.90%±1.42%和50.10%±1.42%，F(xiàn)3組每日三次攝食率分別占日攝食率的35.33%±2.45%、34.72%±2.99%和29.95%±1.66%，F(xiàn)4組每日四次攝食率分別占日攝食率的28.11%±3.36%、24.88%±6.47%、25.49%±0.99%和21.52%±3.76%。大西洋鮭幼魚在不同投喂頻率下的日攝食率見圖1(B)，F(xiàn)1組日攝食率顯著低于其余處理組(P<0.05)，CF組日攝食率顯著低于F3組和F4組(P<0.05)，而與F2組無顯著差異。F2、F3和F4組日攝食率無顯著差異。

圖1 大西洋鮭幼魚在不同投喂頻率下的每日單次攝食率(A)和日攝食率(B)

表2 大西洋鮭幼魚在不同投喂頻率下的每日單次攝食率占日攝食率的百分比

2.2 不同投喂頻率下大西洋鮭幼魚生長情況

大西洋鮭幼魚在不同投喂頻率下生長指標(biāo)見表3。投喂頻率顯著影響大西洋鮭幼魚的總攝食量、末體質(zhì)量、末體長、增重率、特定生長率、飼料系數(shù)、存活率、肥滿度和體質(zhì)量變異系數(shù)(P<0.05)。F1組總攝食量顯著低于其余處理組(P<0.05)，CF組總攝食量顯著低于F3和F4組(P<0.05)，F(xiàn)2、F3和F4組無顯著差異。F1和CF組末體質(zhì)量、增重率、特定生長率顯著低于F2、F3和F4組(P<0.05)，而F2、F3和F4組無顯著差異。F1、F2、F3和F4組飼料系數(shù)無顯著差異而顯著低于CF組(P<0.05)。F1組末體長顯著低于其余處理組(P<0.05)。F1和CF組肥滿度無顯著差異而顯著低于F2、F3和F4組(P<0.05)。所有處理組中，僅CF組出現(xiàn)少量死亡，存活率為95.55%±3.85%。CF組體質(zhì)量變異系數(shù)顯著高于F2、F3和F4組(P<0.05)，F(xiàn)1、F2、F3和F4組體質(zhì)量變異系數(shù)無顯著差異。

表3 不同投喂頻率下大西洋鮭幼魚的生長性能

2.3 大西洋鮭幼魚胃排空模型分析

大西洋鮭幼魚攝食后胃含物質(zhì)量隨時間的變化見圖2。攝食后胃含物濕質(zhì)量先上升后下降，4～16 h迅速下降，16 h后下降緩慢。攝食后胃含物干質(zhì)量持續(xù)下降，16 h內(nèi)迅速下降，24 h基本排空。三種數(shù)學(xué)模型對胃含物質(zhì)量的擬合結(jié)果見表4，胃排空擬合曲線見圖3。通過對比R2、SDR和RSS，指數(shù)模型和平方根模型具有較高的R2，線性模型的R2最低(R<0.800)、SDR和RSS最高。相比于胃含物濕質(zhì)量，三種模型對胃含物干質(zhì)量的擬合度更高。用平方根模型對胃含物干質(zhì)量數(shù)據(jù)擬合效果最好(Y0.5=1.686-0.051x，R2=0.887，P<0.001)。

表4 三種胃排空模型對胃含物數(shù)據(jù)的擬合結(jié)果

圖2 大西洋鮭幼魚胃含物變化

圖3 大西洋鮭幼魚胃排空曲線

投喂頻率實驗中，大西洋鮭幼魚在投喂頻率為4次/天(間隔4 h)、3次/天(間隔6 h)、2次/天(間隔12 h)和1次/天(間隔24 h)對應(yīng)的單次攝食率分別占日攝食率的21.52%～28.11%、29.95%～35.33%、49.90%～50.10%和100.00%，與平方根模型(Y0.5=1.686-0.051x)計算出的胃排空結(jié)果較為一致(見表5)。

表5 大西洋鮭幼魚在不同投喂間隔下的胃排空和單次攝食率占日攝食率的百分比

3 討論

3.1 投喂頻率對大西洋鮭幼魚攝食的影響

明確養(yǎng)殖魚類的攝食規(guī)律有助于建立精準的投喂策略，減少飼料浪費的同時保證魚的生長[4,19]。本實驗中，從F1到F2組，大西洋鮭幼魚的總攝食量和日攝食率顯著提高，但從F2到F4組，大西洋鮭幼魚的總攝食量和日攝食率不再顯著提高，這與劉淑蘭等[16]和Wang等[19]研究結(jié)果一致。說明投喂頻率達到2次/天以上，大西洋鮭幼魚能攝入足夠的飼料，繼續(xù)增加投喂頻率不再影響攝食量。

F2、F3和F4各組內(nèi)大西洋鮭幼魚每日單次攝食率無顯著差異，即沒有明顯的日攝食高峰。有研究報道網(wǎng)箱養(yǎng)殖的大西洋鮭在早晨攝食最多[20-23]，攝食量占日攝食總量的40%～70%。這可能與光照條件有關(guān)，在自然條件下，大西洋鮭的攝食窗口期主要集中在光照強度增強或減弱過程中[11]，而本實驗采用固定的光照強度和光照時間，大西洋鮭幼魚可能因此表現(xiàn)出較穩(wěn)定的日攝食節(jié)律，與大西洋黃蓋鰈(Limandaferruginea)[24]的研究結(jié)果一致。

3.2 投喂頻率對大西洋鮭幼魚生長的影響

投喂頻率對魚類生長的改善主要通過提高魚的攝食量[4]或飼料利用率[25]來實現(xiàn)。本研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)2、F3和F4組大西洋鮭幼魚總攝食量和日攝食率顯著高于F1組(P<0.05)，末體質(zhì)量、增重率和特定生長率也顯著高于F1組(P<0.05)，說明隨著投喂頻率的提高，大西洋鮭幼魚的攝食量增加，生長性能得到提高。在飼料轉(zhuǎn)化方面，F(xiàn)1、F2、F3和F4組飼料系數(shù)均較低且無顯著差異(1.10～1.14)，表明在本實驗條件下1～4次/天的投喂頻率并未影響大西洋鮭幼魚對飼料的轉(zhuǎn)化，進一步說明投喂頻率對大西洋鮭幼魚生長性能的提高是通過增加其攝食量來實現(xiàn)，相似研究結(jié)果也見于雜交太陽魚(Lepomiscyanellus♀×L.macrochirus♂)[19]、條石鯛(Oplegnathusfasciatus)[26]和不同規(guī)格的大西洋鮭[14-15]。

肥滿度是衡量動物的生理或營養(yǎng)狀況的形態(tài)生理指數(shù)[27]，也是魚類養(yǎng)殖管理中的重要指標(biāo)[28]。在大雜交鱘幼魚(Husodauricus♀×Acipenserschrenckii♂)[29]和雜交魴幼魚(MegalobramaterminalisRichard- son ♀×Erythroculterilishaeformis♂)[30]的研究中發(fā)現(xiàn)，低投喂頻率下，魚的攝食量不足，肥滿度低；隨著投喂頻率的增加，魚體肥滿度顯著提高并保持穩(wěn)定。本研究也發(fā)現(xiàn)低投喂頻率組(F1組)肥滿度顯著低于F2～F4組(P<0.05)，同時F1組攝食量也顯著低于F2～F4組，表明1次/天的投喂頻率不能滿足大西洋鮭幼魚的生長需求，導(dǎo)致幼魚的肥滿度低。在本研究結(jié)果中還發(fā)現(xiàn)F1組末體長也顯著低于F2～F4組(P<0.05)，說明1次/天的投喂頻率不僅制約了大西洋鮭幼魚體質(zhì)量的增長，還影響其體長的增長。

個體生長差異是影響?zhàn)B殖效益的重要因素[31]。研究表明，提高投喂頻率可以縮小個體大小差異[19,26,32]。本研究中，F(xiàn)1、F2、F3和F4組體質(zhì)量變異系數(shù)無顯著變化，但隨著投喂頻率的增加大西洋鮭幼魚體質(zhì)量變異系數(shù)呈下降趨勢，F(xiàn)2、F3和F4組體質(zhì)量變異系數(shù)相比于F1組分別降低了19.91%、20.09%和31.21%，可能隨著投喂次數(shù)的增加，更多劣勢個體能攝入足夠的食物，從而縮小了個體間生長差異[19,33]。

為評價自動投餌機連續(xù)投喂方式在大西洋鮭養(yǎng)殖生產(chǎn)中的使用效果，本實驗設(shè)置了連續(xù)投喂組(CF組)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雖然CF組的日投喂量為魚體質(zhì)量的2%，但總攝食量和日攝食率顯著低于F3和F4組(P<0.05)，表明在連續(xù)投喂?fàn)顟B(tài)下大西洋鮭幼魚的攝食量并未因投喂時間的延長而進一步提高。因此，CF組末體質(zhì)量、增重率和特定生長率均顯著低于F3和F4組(P<0.05)。雖然CF組總攝食量與F2組無差異，但其末體質(zhì)量、增重率和特定生長率均顯著低于F2組(P<0.05)，飼料系數(shù)和體質(zhì)量變異系數(shù)顯著高于F2組(P<0.05)，這可能與投喂方式有關(guān)。相比于人工飽食投喂，大西洋鮭幼魚在低投喂強度下需要更長的時間達到飽食，頻繁的攝食活動增加了機體的能量消耗，導(dǎo)致飼料系數(shù)顯著升高，生長性能下降[34]。雖然CF組末體長與F2、F3和F4組無顯著差異，但CF組增重率低，故肥滿度顯著低于F2、F3和F4組(P<0.05)。所有處理組中，CF組體質(zhì)量變異系數(shù)最高，并出現(xiàn)部分死亡現(xiàn)象，這可能由于大西洋鮭幼魚在低投喂強度下爭食激烈，且群體內(nèi)的優(yōu)勢個體抑制了劣勢個體的攝食，導(dǎo)致群體內(nèi)個體分化嚴重[35-36]。綜上，低投喂強度連續(xù)投喂方式不利于大西洋鮭幼魚的生長。

3.3 大西洋鮭幼魚胃排空模型

利用數(shù)學(xué)模型能準確描述魚類胃排空過程，指數(shù)、線性和平方根模型使用最廣泛，但最佳胃排空模型因魚的規(guī)格、食物及環(huán)境等因素的變化而異[18]。Jobling[37]的研究表明，指數(shù)和平方根模型能準確描述魚類攝食顆粒飼料后的胃排空過程，而線性模型適合描述魚類攝食尺寸大、不易消化的食物后的胃排空過程。本實驗大西洋鮭幼魚攝食粒徑3 mm的商品飼料，指數(shù)和平方根模型都有較高的R2值，但指數(shù)模型的SDR和RSS更高，隨機誤差更大，而平方根模型具有最低的SDR和RSS，擬合效果更好，這與大西洋鮭仔魚(0.8～11.7 g)[38]、虹鱒(Salmogairdneri)[37]、溪紅點鮭(Salvelinusfontinalis)[39]和羅非魚(Oreochromisniloticus)[40]的最佳胃排空模型一致。魚在攝食后，胃內(nèi)飼料的消化需要水的參與，魚會通過胃分泌和吞飲水分保證飼料的消化[41]，采用胃含物濕質(zhì)量擬合的胃排空模型會產(chǎn)生較大誤差。黃銘等[42]研究發(fā)現(xiàn)，小規(guī)格虹鱒(32.94 g)胃含物水分在0～12 h內(nèi)持續(xù)升高，大規(guī)格虹鱒(105.15 g)胃含物濕質(zhì)量在0～12 h內(nèi)未明顯下降，采用幾種胃排空模型對胃含物干質(zhì)量的擬合度更高。本實驗中，大西洋鮭攝食后胃含物濕質(zhì)量先增加再減少，而胃含物干質(zhì)量持續(xù)減少，平方根模型對胃含物干質(zhì)量的擬合度最高，這與黃銘等[42]研究結(jié)果一致。

4 結(jié)語

在投喂頻率為2～4次/天時，大西洋鮭幼魚的日攝食率高并保持穩(wěn)定，每日單次攝食率隨投喂頻率的增加而降低，生長和飼料轉(zhuǎn)化保持穩(wěn)定，個體差異小。故大西洋鮭幼魚適宜的投喂頻率為2～4次/天。在低強度連續(xù)投喂方式下，大西洋鮭幼魚攝食時間長，搶食激烈，且長時間的攝食活動增加機體能量的消耗，導(dǎo)致個體差異大、生長和飼料轉(zhuǎn)化率低。大西洋鮭幼魚((204.1±16.4) g)胃排空時間為24 h，胃含物的含水量會影響胃排空模型的準確性，進行模型擬合時宜采用胃含物干質(zhì)量，平方根模型是描述大西洋鮭幼魚的最佳胃排空模型。