李彥，劉利平，趙廣學(xué)，胡振雄，蘇曉明

(上海海洋大學(xué)省部共建水產(chǎn)種質(zhì)資源發(fā)掘與利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海201306)

生物絮團(tuán)技術(shù)(BFT)在各種水處理和發(fā)酵工業(yè)等領(lǐng)域中有著重要的作用［1-2］。將BFT 應(yīng)用到水產(chǎn)養(yǎng)殖中具有良好的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益，既可以?xún)艋B(yǎng)殖水環(huán)境，又可以提高飼料利用率，降低養(yǎng)殖成本［3-4］。如果水體中的碳氮比維持某一水平的平衡，水體中的氨氮可以通過(guò)生物絮團(tuán)的方式直接轉(zhuǎn)化成異養(yǎng)細(xì)菌生物量而被去除，從而改善水質(zhì)［3］。這些細(xì)菌還可以與水體中的顆粒物、細(xì)菌、溶解有機(jī)物等結(jié)合，形成0.1 到幾毫米的可被養(yǎng)殖動(dòng)物攝食的營(yíng)養(yǎng)豐富的絮團(tuán)［5-6］，實(shí)現(xiàn)飼料的雙重利用，從而促進(jìn)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

羅非魚(yú)Oreochromis niloticus是中國(guó)淡水養(yǎng)殖的主要品種之一，市場(chǎng)需求量日益增大。但中國(guó)的羅非魚(yú)養(yǎng)殖基本上以傳統(tǒng)的池塘養(yǎng)殖為主，這種養(yǎng)殖模式容易造成水質(zhì)惡化、魚(yú)病暴發(fā)，甚至導(dǎo)致大規(guī)模的魚(yú)類(lèi)死亡［7］;而且飼料浪費(fèi)嚴(yán)重，增加了養(yǎng)殖成本和對(duì)魚(yú)粉和魚(yú)油的需求［8］。因此，研究環(huán)保的低成本的養(yǎng)殖模式非常必要。應(yīng)用BFT可同時(shí)解決羅非魚(yú)養(yǎng)殖業(yè)所面臨的環(huán)境制約和飼料成本高的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)BFT在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用已有相關(guān)研究。Crab等［9］向羅非魚(yú)養(yǎng)殖池中添加淀粉進(jìn)行稚魚(yú)的室內(nèi)越冬，可以?xún)艋|(zhì)，維持20 kg/m3的養(yǎng)殖密度和98%的存活率，而且降低了日換水率。Avnimelech［10］發(fā)現(xiàn)絮凝過(guò)程中形成的絮團(tuán)營(yíng)養(yǎng)豐富，可被羅非魚(yú)再次攝入。Hari等［11］對(duì)集約化對(duì)蝦養(yǎng)殖系統(tǒng)研究表明，添加木薯淀粉可以改善水質(zhì)，促進(jìn)對(duì)蝦生長(zhǎng)和提高飼料利用率;如果向水體中添加淀粉，飼料中粗蛋白質(zhì)含量從40%降至25%也不會(huì)影響對(duì)蝦產(chǎn)量。目前，中國(guó)羅非魚(yú)商品飼料的粗蛋白質(zhì)含量普遍較高，可否通過(guò)在減少飼料投喂量的同時(shí)添加淀粉的方法來(lái)解決這一問(wèn)題，已引起人們的關(guān)注。為此，本研究中作者以小麥淀粉作為碳源，直接添加到羅非魚(yú)養(yǎng)殖水體中形成生物絮團(tuán)，通過(guò)分析水質(zhì)指標(biāo)的改善情況，研究魚(yú)體的生長(zhǎng)及飼料利用情況，旨在為生物絮團(tuán)技術(shù)的推廣和羅非魚(yú)的低碳健康養(yǎng)殖提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)用新吉富羅非魚(yú)購(gòu)自海南新吉水產(chǎn)科技有限公司，為當(dāng)年孵化的同一批魚(yú)苗，體質(zhì)量為(10.5 ±0.2)g，在水泥池中暫養(yǎng)7 d 后，隨機(jī)挑選大小均勻、健康的個(gè)體進(jìn)行試驗(yàn)。

試驗(yàn)飼料選用江門(mén)海大飼料有限公司生產(chǎn)的魚(yú)寶寶魚(yú)苗膨化配合飼料(粗蛋白質(zhì)為35%)，碳和氮含量分別為50.0%和5.6%;碳源選用上海鄭圣德實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的食用級(jí)小麥淀粉，碳含量為50%，氮含量較低忽略不計(jì)。

1.2 方法

1.2.1 飼養(yǎng)管理 試驗(yàn)共設(shè)4 組:1 個(gè)對(duì)照組和A、B、C 3 個(gè)處理組，每組設(shè)3 個(gè)重復(fù)，各組投喂同種商品飼料，其中對(duì)照組投喂正常量(日投飼量為魚(yú)體總質(zhì)量的8% ～10%)，A 組投喂正常量，B 組投喂正常量的80%，C 組投喂正常量的75%，且A、B、C 3 個(gè)處理組水體中同時(shí)潑灑飼料投喂量30%的小麥淀粉(用池水混勻潑灑)，而對(duì)照組不潑灑小麥淀粉。Goldman等［12］指出，絮體產(chǎn)生和降低氨氮的最佳C∶ N ＞10，即在一定程度上，碳源添加越多養(yǎng)殖效果越好。本試驗(yàn)中，按照B組和對(duì)照組投喂成本相等計(jì)算得到每kg 飼料添加0.3 kg 淀粉，若3 個(gè)處理組淀粉添加量都為飼料投喂量的30%，則對(duì)照組C∶ N=9.2，處理組C∶ N=12.0，其A 組投喂成本高于對(duì)照組，C 組則低于對(duì)照組。

試驗(yàn)用水泥池為上海景海標(biāo)準(zhǔn)化水產(chǎn)養(yǎng)殖基地的12 個(gè)室外水泥池(面積為16 m2)，有獨(dú)立的給排水系統(tǒng)。使用2 g/m3二氧化氯溶液刷洗水泥池壁池底，浸泡24 h 后，再用清水沖洗干凈后注入水源水，待用。苗種下池前用2% ～4%的食鹽水浸洗魚(yú)體5 min，然后稱(chēng)重，每池隨機(jī)放110 尾魚(yú)，每池魚(yú)的總體質(zhì)量相近，無(wú)顯著性差異。

試驗(yàn)共進(jìn)行36 d，試驗(yàn)期間水泥池底部充氧設(shè)備24 h 充氧。每天投喂2次(10:00、16:00)，10:00 投喂飼料后將事先稱(chēng)量好的小麥淀粉用池水混勻，全池潑灑。試驗(yàn)期間不用藥，每周適當(dāng)加水，保持水深為0.8 ～0.9 m。記錄每天的飼料投喂量和淀粉添加量。

1.2.2 水樣的采集和分析 每隔7 d 于9:00 用采水器在養(yǎng)殖池中間的一個(gè)采樣點(diǎn)采集水下0.5 m處水樣2 L。用塞氏盤(pán)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定透明度(SD)，采用便攜式溶氧儀(WTW Oxi 315i，德國(guó))現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定溶解氧(DO)，采用HANNA HI98128 防水型袖珍pH/溫度測(cè)試筆現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量水溫和pH 值。采集的水樣立即帶回實(shí)驗(yàn)室，按照國(guó)家水質(zhì)監(jiān)測(cè)方法測(cè)定總氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽、總氮(TN)、總磷(TP)和懸浮物(TSS)含量［13］。采用熱乙醇萃取法測(cè)定葉綠素a(Chl a)含量［14］，采用英霍夫式錐形管靜置水樣(1 L)15 min 的方法測(cè)定絮體體積［10］，采用平板菌落計(jì)數(shù)技術(shù)測(cè)定異養(yǎng)細(xì)菌總量［15］。

1.2.3 各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定與計(jì)算 試驗(yàn)結(jié)束時(shí)捕撈各養(yǎng)殖池的羅非魚(yú)，記錄各池魚(yú)的尾數(shù)及總質(zhì)量，按下式計(jì)算各池魚(yú)的生長(zhǎng)指標(biāo)和飼料利用指標(biāo):

其中:WF為飼料投喂量(kg，不包括淀粉);W0、Wf分別為試驗(yàn)初始和試驗(yàn)終末時(shí)的魚(yú)體總質(zhì)量(kg);t 為試驗(yàn)時(shí)間(d);P 為飼料蛋白質(zhì)含量(%);N0、Nf分別為試驗(yàn)初始和終末時(shí)的魚(yú)尾數(shù)(尾)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用SPSS 17.0 軟件進(jìn)行ANOVA 單因素方差分析，采用Duncan 氏法進(jìn)行多重比較，顯著性水平設(shè)為0.05。用Excel 進(jìn)行圖表處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 添加小麥淀粉對(duì)養(yǎng)殖池水質(zhì)的影響

2.1.1 溶解氧、溫度、pH和透明度 從表1可見(jiàn):整個(gè)試驗(yàn)期間，各組DO、溫度、pH和SD 的變化幅度不大，各組間均無(wú)顯著性差異(P ＞0.05)?？梢?jiàn)，小麥淀粉的添加對(duì)水體中這幾個(gè)物理因子無(wú)顯著性影響。

表1 各組水體中溶解氧、溫度、pH 值和透明度的平均值Tab.1 The average levels of DO，temperature，pH and Secchi disk(SD)in the water in different groups

2.1.5 總氮和總磷 從圖2可見(jiàn):整個(gè)試驗(yàn)期間，3 個(gè)處理組水體中總氮和總磷的平均含量均低于對(duì)照組，但無(wú)顯著性差異(P ＞0.05)?？梢?jiàn)，添加小麥淀粉可以降低水體中總氮和總磷的含量，避免水體富營(yíng)養(yǎng)化。

2.1.6 葉綠素a 從圖3可見(jiàn)，各組葉綠素a 含量的變化沒(méi)有明顯規(guī)律，總體上呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì)。整個(gè)試驗(yàn)期間，各組水體中葉綠素a 含量的平均值依次為對(duì)照組＞A ＞B ＞C，各處理組葉綠素a 含量的平均值均低于對(duì)照組，但各組間均無(wú)顯著差異(P ＞0.05)。

圖1 試驗(yàn)期間各組水體中NH 4+－N、NO 2－－N、NO 3－－N 含量的變化Fig.1 The variation in concentrations of NH 4+－N，NO 2－－N，and NO 3－－N in the water in different groups during culturing period

圖2 試驗(yàn)期間各組水體中總氮和總磷的平均含量Fig.2 The average concentration of TN and TP in the water in different groups during culturing period

2.1.7 絮體體積和懸浮物 從表2可見(jiàn)，A、B、C 組的絮體體積和懸浮物的平均含量均高于對(duì)照組，但各組間無(wú)顯著性差異(P ＞0.05)。可見(jiàn)，小麥淀粉的添加促進(jìn)了水體中絮體的生成，且絮體含量與飼料投喂量成正比。

圖3 試驗(yàn)期間各組水體中葉綠素a 含量的變化Fig.3 The variation in levels of chlorophyll－a in the water in different groups during the culturing period

表2 試驗(yàn)期間各組水體中絮體體積和懸浮物的平均值Tab.2 The average floc volume and TSS levels in the water in different groups during the culturing period

2.1.8 異養(yǎng)細(xì)菌總量 從圖4可見(jiàn)，各組水體中異養(yǎng)細(xì)菌總量處于不斷波動(dòng)的變化過(guò)程，總體上異養(yǎng)細(xì)菌總量呈波動(dòng)上升趨勢(shì)。試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，對(duì)照組、A、B、C 組水體中異養(yǎng)細(xì)菌總量分別較試驗(yàn)初期增加了117%、922%、1704%和422%。養(yǎng)殖過(guò)程中，各處理組異養(yǎng)細(xì)菌總量的平均值均高于對(duì)照組，但各組間無(wú)顯著性差異(P ＞0.05)。可見(jiàn)，淀粉的添加增加了養(yǎng)殖水體的異養(yǎng)細(xì)菌總量。

圖4 試驗(yàn)期間各組水體中異養(yǎng)細(xì)菌總量的變化Fig.4 The variation in count of total hetero－bacteria during the culturing period

2.2 添加小麥淀粉對(duì)羅非魚(yú)生長(zhǎng)性能及飼料利用的影響

2.2.1 生長(zhǎng)性能 從表3可見(jiàn):小麥淀粉的添加對(duì)羅非魚(yú)的增重率、特定生長(zhǎng)率和存活率均無(wú)顯著性影響(P ＞0.05)，其中A 組的增重率比對(duì)照組提高3.1%，而特定生長(zhǎng)率比對(duì)照組提高1.4%?？梢?jiàn)，添加淀粉可以促進(jìn)羅非魚(yú)生長(zhǎng)。

2.2.2 飼料利用 從表3可見(jiàn):小麥淀粉的添加對(duì)羅非魚(yú)的飼料系數(shù)和蛋白質(zhì)效率均有顯著性影響(P＜0.05)。飼料系數(shù)以對(duì)照組最高，A、B 組次之，C 組最低;對(duì)照組和A 組無(wú)顯著性差異(P ＞0.05)，但均顯著高于B、C 組(P＜0.05)。蛋白質(zhì)效率的變化趨勢(shì)與飼料系數(shù)正好相反。A 組的飼料系數(shù)比對(duì)照組降低1.48%，蛋白質(zhì)效率比對(duì)照組提高1.87%，但無(wú)顯著性差異(P ＞0.05);B、C 組的飼料系數(shù)分別較對(duì)照組顯著降低12.96%和17.04%(P＜0.05)，蛋白質(zhì)效率分別較對(duì)照組顯著提高14.91%和21.04%(P＜0.05)?？梢?jiàn)，小麥淀粉的添加可以降低飼料系數(shù)，提高蛋白質(zhì)效率，從而提高飼料利用率。

表3 添加小麥淀粉對(duì)羅非魚(yú)生長(zhǎng)性能和飼料利用的影響Tab.3 Effects of wheat starch addition on the growth performances，and feed utilization in the tilapia

3 討論

3.1 添加碳源對(duì)養(yǎng)殖水體水質(zhì)的影響

Hari等［22］在對(duì)蝦養(yǎng)殖池中添加木薯淀粉作為碳源，發(fā)現(xiàn)添加碳源的處理組水體中和總氮含量極顯著低于對(duì)照組(P＜0.01)。Avnimelech［23］向含量為10 mg/L的池塘底泥中加入200 mg/L 的葡萄糖，約7 h 底泥中的就會(huì)被去除，而不產(chǎn)生和這與Crab等［9］報(bào)道的結(jié)果相一致。本試驗(yàn)中添加小麥淀粉對(duì)水體和N等的去除效果與上述研究結(jié)果相似。

3.2 添加碳源對(duì)羅非魚(yú)生長(zhǎng)及飼料利用的影響

生物絮團(tuán)技術(shù)作為一種新型的水產(chǎn)養(yǎng)殖革新技術(shù)，在促進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物生長(zhǎng)方面的作用國(guó)外學(xué)者已進(jìn)行了許多研究，對(duì)魚(yú)類(lèi)生長(zhǎng)的影響也有相關(guān)報(bào)道。本試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)水體中添加小麥淀粉時(shí)(飼料量的30%)，即使飼料投喂量減少為正常量的75%，對(duì)羅非魚(yú)的增重率、特定生長(zhǎng)率和存活率也沒(méi)有顯著性影響(P ＞0.05)，同時(shí)顯著地降低了飼料系數(shù)、提高了蛋白質(zhì)效率(P＜0.05)。一方面是因?yàn)轱暳贤段沽康臏p少和淀粉的添加降低了水體有毒無(wú)機(jī)氮水平，為羅非魚(yú)提供了一個(gè)良好的生存環(huán)境;另一方面是因?yàn)榈矸鄣奶砑哟龠M(jìn)了絮團(tuán)的生成，為羅非魚(yú)增加了天然餌料，從而降低了飼料系數(shù)。新形成的絮團(tuán)營(yíng)養(yǎng)豐富，Azim等［24］研究了含35%和22%兩種粗蛋白質(zhì)的飼料形成絮團(tuán)的營(yíng)養(yǎng)成分，發(fā)現(xiàn)粗蛋白質(zhì)含量超過(guò)50%，粗纖維約為4%，灰分為7%，能量為22 kJ/g，適合植食性和雜食性魚(yú)類(lèi)的營(yíng)養(yǎng)需求;而且這兩種飼料形成的絮團(tuán)的營(yíng)養(yǎng)成分沒(méi)有顯著性差異，表明絮團(tuán)的質(zhì)量與投喂飼料的質(zhì)量不相關(guān)。羅非魚(yú)可攝食絮團(tuán)，養(yǎng)殖動(dòng)物對(duì)微生物蛋白的利用取決于其捕獲細(xì)菌和消化利用微生物蛋白的能力。Avnimelech等［25］用N15標(biāo)記的生物絮團(tuán)作為羅非魚(yú)的唯一食物來(lái)源，結(jié)果表明，魚(yú)體組織N15的豐富度在養(yǎng)殖初期直線上升，后來(lái)趨于穩(wěn)定或稍有下降。上述研究說(shuō)明，添加淀粉可以生成魚(yú)類(lèi)可食用的營(yíng)養(yǎng)豐富的絮團(tuán)，提高飼料利用率。

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