工厂化养殖半滑舌鳎生长摄食和水生态的变化特征及规律.docx
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工厂化养殖半滑舌鳎生长摄食和水生态的变化特征及规律
基金项目:
国家高技术研究发展计划(863计划)重点项目(2006AA100305)
作者简介:
王华(1982-),男,山东临沂人,硕士研究生,主要从事水产动物营养与饲料研究,E-mail:
wanghua82@
通讯作者:
李勇(1960-),男,博士,研究员,研究方向:
水产动物营养与饲料学,E-mail:
lyzhyhy@
工厂化养殖半滑舌鳎生长、摄食和水生态的变化特征及规律
王华李勇陈康夏苏东王美琴孙国祥
(中国科学院海洋研究所,山东青岛266071)
摘要:
在封闭循环水养殖条件下,进行6×2双因素随机设计动物试验,即6个体重阶段(45-550g)和2个密度水平(高密度比正常密度提高20-30%),共形成12个处理,每处理3重复,试验期44天。
探寻我国北方工厂化养殖半滑舌鳎生长、摄食和水质的变化特征及规律。
结果表明:
(1)日增重、日均摄食量、饲料系数等绝对指标与体重阶段呈正相关,对应的相对指标与其呈负相关;氨氮、COD等水生态指标相对浓度与体重阶段呈负相关。
(2)常规水质条件下,高密度养殖不利于生长、摄食和降低水体有害物,其副作用起初并不明显,随着试验时间的推移不断加大。
(3)新发现半滑舌鳎的日摄食率为0.43-0.92%,对常规鱼类投饲率推荐范围(2-5%)提出了质疑,为现代海水养殖精准饲喂和清洁生产提供了科学依据。
(4)本试验条件下,体重45-550g阶段半滑舌鳎的特定生长率为1.42-0.50%·d-1,饲料系数为0.68-0.86,水氨氮为8.45~1.51mg·kg-1·h-1。
关键词:
半滑舌鳎;工厂化养殖;生长;摄食;水质;特征及规律
中图分类号:
文献标示码:
A文章编号:
工厂化养殖因其节约土地、水和能源、环保、高产和产品安全可控等特点成为当前和未来推动水产养殖可持续发展的主要养殖模式(鹿叔锌等,2008;刘鹰等,2006)。
国内目前所谓鱼类工厂化养殖多为室内流水集约化养殖,与采用封闭循环水的工厂化养殖差别很大(鹿叔锌等,2008)。
以生物滤器为主的水质净化处理是封闭循环水养殖系统的核心,主要功能是降解水中氨氮和清除水中有机物,鱼类排泄氮和过量投饲后的残饵是这两种水体污染物的主要来源(刘鹰,2006)。
因此,精准投喂饲料和减少鱼体氮排泄对减轻工厂化养殖废水处理负荷、保持水环境稳定尤为重要。
关于海水养殖鱼摄食特征及其与水质的关系,国际上尚未有专门研究;我国集约化流水养殖对此也研究较少,只对鲤鱼(杨振才等,1993)和暗纹东方鲀(严美娇等,2005)进行过研究,而国内工厂化封闭循环水养殖在这方面的研究尚属空白。
半滑舌鳎(CynoglossussemilaevisGünther)属鲽形目(Pleuronectiformes)、舌鳎科(Cynoglossidae),主要分布于渤海、黄海海域,是我国北方一种新兴的优良养殖品种(姜言伟等,1993)。
目前国内对半滑舌鳎的研究主要集中在野生种驯化(孙中之等,2005)、生物学特性(徐勇等,2006)、集约化流水养殖试验(黄大宏等,2007)和苗种培育技术(柳学周等,2006)等方面。
本研究在工厂化封闭循环水养殖条件下,对半滑舌鳎的生长和摄食规律、及其与氨氮等污染物排放的关系特征进行试验研究,为其清洁、精准饲喂和水质调控提供科学依据与技术参考。
也希望本研究结果对水产动物生态工程化养殖和可持续生产等有所助益。
1材料与方法
1.1试验设计与分组
在封闭循环水养殖条件下,进行6×2双因素随机动物试验,即6个体重阶段(45-550g)和2个密度水平(高密度比正常密度提高20-30%),正常密度参考养殖车间实际养殖密度、鱼个体体重及养殖水箱体积综合确定,共形成12个处理,每处理3重复,具体分组情况见表1。
试验用鱼来自天津海发珍品养殖有限公司半滑舌鳎养殖车间,共345尾,按体重和密度设计分组后放入养殖水箱,适应驯化7天待摄食正常后,开始试验。
表1试验设计与分组情况
组别
A
B
C
D
E
F
个体重(g)
44.7±1.0
89.6±1.6
190.6±1.7
289.3±1.4
432.6±5.7
546.3±10.6
正常密度(kg/㎡)
2.43±0.05
3.65±0.05
5.8±0.06
5.84±0.03
5.77±0.06
5.58±0.13
高密度(kg/㎡)
3.13±0.08
4.79±0.09
7.03±0.03
7.79±0.04
7.29±0.17
7.28±0.08
高密度增加率(%)
29
31
21
33
26
31
注:
表中数据形式均为:
平均数±标准差,下同
1.2养殖条件
养殖试验于2008年5月31至6月13号在天津海发珍品养殖有限公司进行,共持续44天。
养殖水箱规格为65.12cm×45cm×58cm,底面积0.293㎡,水深保持30±2cm。
养殖水箱与养殖车间封闭循环水系统相连,水交换量110%/h。
养殖期间水温21-22℃,盐度22-23‰,溶氧8-10mg/l。
养殖车间进行遮光处理。
1.3饲料与日常管理
试验采用进口优质海水鱼膨化饲料,根据试验用鱼体重阶段,使用对应规格的饲料。
每天投饲3次,投饲时间为10:
00,16:
00,22:
00,每次均饱食投喂,投喂40分钟后记录剩余饲料颗粒数,乘以饲料颗粒平均重作为剩余饲料重量,虹吸出残存饲料,准确记录摄食量。
发现死鱼后及时捞出称湿重,以备用来计算饲料系数。
1.4指标测定
试验开始和结束时,停食1天,称重,取其平均值,按公式计算日增重、增重率、特定生长率、日均摄食量、日摄食率和饲料系数。
生长指标:
日增重(g·d-1)=(W1-W0)/T
增重率(%)=100*(W1-W0)/W0
特定生长率(%·d-1)=100*(LnW1-LnW0)/T
摄食指标:
日均摄食率(%)=100*Fd∕[(W1+W0)∕2]
日均摄食量Fd(g·d-1/)=Fc/(T*N)
饲料系数=Fc/[N*(W1-W0)]
W1、W0分别指试验期间每尾鱼的平均末重、初重(g);T是试验天数(d);Fc指试验期间各重复总摄食量(g);Fd指试验期间每尾鱼日均摄食量(g),N指试验各重复鱼的数量(尾)。
水质指标:
水质指标的测定在试验第27天进行。
测定当天投喂两次,早晨投喂后用虹吸法吸出残饵,排空后注入新水,同时取水样作为空白,在饲喂后3小时、6小时和9小时分别取水样,测定水样中氨氮,亚硝氮,磷酸盐,化学耗氧量(COD)等水质指标,测定方法按照国标GB17378.4-1998中海水监测规范进行。
为方便不同体重阶段间比较,将饲喂后3至6小时水质指标增加量针对体重和时间进行换算,并将结果称为氨氮相对浓度(mg·kg-1·h-1),表示单位体重半滑舌鳎单位时间里对应的氨氮含量。
同时水质原始测定浓度相应称为氨氮绝对浓度(mg·l-1)。
氨氮相对浓度(mg·kg-1·h-1)=(C6-C3)*V∕(W*t)
C6、C3饲喂后第6小时和第3小时氨氮绝对浓度(mg·l-1),v水体体积(L),W重复中鱼总重(kg),t为时间3小时。
亚硝氮、磷酸盐、COD想对浓度计算公式与氨氮相同。
1.5统计分析方法
所有指标数据用SPSS(15.0)统计软件进行双因素方差分析,以Duncan法检验组间差异。
2试验结果
2.1生长性能结果
从表2和图1中试验半滑舌鳎生长性能结果可以看出,体重阶段极显著影响鱼的日增重和特定生长率(P<0.01),其中日增重随体重增大而持续增加(见图1),各组除B和C组间外均有显著差异;特定生长率随体重增大指标值基本上持续下降(见图2),从体重191g开始下降程度较为平缓,体重大于289g统计差异不显著(P>0.05),其中A、B和C组间,D和E组间,E和G组间有显著差异;C和D组间,E和F组间没有显著差异。
密度因素对鱼的日增重和特定生长率均有显著影响(P<0.05),两指标变化规律相同,出现高密度指标值基本上低于低密度的特征,但具体到各组后,只有D组的日增重和B组的特定生长率有显著差异(P<0.05),其它各组无显著差异。
体重和密度对半滑舌鳎日增重和特定生长率的交互作用均不显著(P>0.05)。
表2体重和密度对半滑舌鳎生长特性的影响
密度
组别
初重(g)
末重(g)
日增重(g·d-1)
增重率(%)
特定生长率(%·d-1)
正常密度
A1
45.13±0.94
77.56±1.97
0.73±0.05a
71.93±6.2b
1.23±0.08b
B1
90.28±1.35
169.03±6.27
1.79±0.17bc
87.32±9.8a
1.42±0.12a
C1
191.33±1.98
283.52±4.16
2.10±0.13cd
48.2±3.3c
0.89±0.05c
D1
289.17±1.64
418.13±25.96
2.93±0.61e
44.62±9.5cd
0.84±0.15cd
E1
433.07±3.80
568.73±12.99
3.08±0.21e
31.32±1.9d
0.62±0.03efg
F1
552.00±12.67
710.11±30.26
3.59±0.43f
28.61±2.9d
0.57±0.05fg
高密度
A2
44.22±1.10
74.45±4.57
0.69±0.12a
68.51±13.2b
1.18±0.18b
B2
88.88±1.68
154.46±1.84
1.49±0.07b
73.85±4.9b
1.26±0.06b
C2
189.82±0.73
264.23±11.76
1.69±0.28b
39.21±7.6cd
0.75±0.11cde
D2
289.33±1.46
390.88±2.19
2.31±0.07d
35.09±1.1cd
0.68±0.02def
E2
432.11±8.19
568.00±23.79
3.09±0.37e
31.41±3.3d
0.62±0.06efg
F2
540.50±5.91
679.17±8.82
3.15±0.14ef
24.58±1.7d
0.50±0.02g
双因素方差分析结果(P值)
体重
0.000
0.000
0.000
0.000
0.000
密度
0.116
0.008
0.003
0.045
0.004
体重×密度
0.354
0.473
0.359
0.475
0.545
注:
同一列数据右上角字母表示Duncan多重比较结果,字母不同代表差异显著,相同则代表差异不显著,下同。
图1半滑舌鳎日增重变化特征图2半滑舌鳎特定生长率变化特征
2.2摄食指标结果
从表3日均摄食率和饲料系数的结果可以看出,体重阶段对半滑舌鳎日均摄食率和饲料系数均有极显著影响(P<0.01)。
日均摄食率随体重增加持续下降,从体重191克开始下降趋于平缓,各组除A组和B组之间外均有显著差异。
饲料系数随体重增大持续上升,其中B和D组间,C、D组分别和E.、F组间有显著差异,而其它组间无显著差异。
密度因素对鱼的日均摄食率有极显著影响(P<0.01),对饲料系数没有显著影响(P>0.05)。
各组高密度日均摄食率低于低密度,其中B组、C组、D组差异显著,饲料系数则相反,高密度值均高于低密度。
体重和密度对日均摄食率和饲料系数均无显著交互作用。
试验期间半滑舌鳎日摄食量(g·d-1·尾-1)变化规律如图3和图4所示。
可以看出,密度因素对日摄食量的影响随试验天数增加逐渐增大,289g体重阶段表现极为明显;不同体重半滑舌鳎日摄食量均呈波浪式上升趋势。
表3体重和密度对半滑舌鳎摄食和饲料系数的影响
密度
组别
日均摄食量(g·d-1·尾-1)
日均摄食率(%)
饲料系数
正常密度
A1
0.56±0.04
0.92±0.05ab
0.81±0.04cd
B1
1.22±0.05
0.94±0.03a
0.68±0.04a
C1
1.55±0.13
0.65±0.02c
0.73±0.02abc
D1
2.15±0.17
0.61±0.03d
0.74±0.10abc
E1
2.59±0.07
0.52±0.007f
0.82±0.04cd
F1
2.90±0.10
0.45±0.006g
0.83±0.004cd
高密度
A2
0.54±0.05
0.91±0.07ab
0.80±0.08bcd
B2
1.06±0.03
0.87±0.03b
0.70±0.06ab
C2
1.31±0.06
0.58±0.02de
0.76±0.10abcd
D2
1.90±0.01
0.55±0.002def
0.80±0.02bcd
E2
2.65±0.11
0.53±0.008ef
0.86±0.06d
F2
2.66±0.06
0.43±0.006g
0.86±0.01d
双因素方差分析结果(P值)
体重
0.000
0.000
0.000
密度
0.000
0.001
0.147
体重×密度
0.009
0.068
0.954
图3试验期间90g半滑舌鳎摄食量日变化特征图4试验期间289g半滑舌鳎摄食量日变化特征
2.3养殖水质指标结果
由图5可以看出,相同体重阶段高密度条件下鱼的氨氮绝对浓度明显高于正常密度,其它水质指标规律与氨氮相同,即养殖密度越高水质指标绝对浓度越高。
试验鱼的水质相对浓度在摄食后6小时达到高峰,3至6小时水质指标变化特征见表4。
结果表明,体重阶段对水体氨氮、亚硝氮、磷酸盐和COD相对浓度均有显著影响(P<0.05)。
水体氨氮相对浓度与体重呈负相关,随体重增加而持续下降,从191克开始变化趋于缓慢(见图6),各组除D和F组间外均有显著差异。
磷酸盐和COD随体重升高总体上呈下降趋势,其中A组磷酸盐显著高于其它组,A和B组的COD显著高于其它组;而亚硝氮随体重变化趋势不明显。
密度对氨氮和COD相对浓度均有显著影响,对亚氮和磷酸盐无显著影响。
其中A组至D组的氨氮和COD相对浓度为高密度低于低密度,从E组开始为高密度高于低密度。
双因素方差分析表明体重和密度对半滑舌鳎氨氮、磷酸酸盐和COD相对浓度的交互作用均达到显著水平,而对亚硝氮交互作用不显著。
表4体重和密度对半滑舌鳎水质指标相对浓度的影响
密度
组别
氨氮
(mg·kg-1·h-1)
亚硝氮
(mg·kg-1·h-1)
磷酸盐
(mg·kg-1·h-1)
COD
(mg·kg-1·h-1)
正常密度
A1
8.45±0.27a
0.57±0.08abc
0.74±0.10a
9.73±1.34a
B1
5.45±0.14c
0.45±0.07bc
0.29±0.10cd
8.83±1.63ab
C1
3.22±0.14e
0.56±0.13abc
0.16±0.05e
5.81±1.10cd
D1
2.06±0.19g
0.51±0.12abc
0.16±0.05e
7.59±1.45bc
E1
2.20±0.19fg
0.62±0.16ab
0.18±0.07de
4.06±0.85de
F1
1.51±0.10h
0.47±0.13bc
0.35±0.03c
4.23±0.95de
高密度
A2
7.13±0.33b
0.38±0.01cd
0.52±0.10b
4.20±0.70de
B2
4.85±0.24d
0.38±0.04cd
0.33±0.05c
6.05±1.10cd
C2
2.48±0.23f
0.43±0.13bc
0.23±0.02cde
3.33±0.78e
D2
1.59±0.23h
0.44±0.11bc
0.24±0.06cde
3.09±0.97e
E2
2.46±0.21f
0.70±0.18a
0.15±0.03e
4.08±0.76de
F2
1.69±0.08h
0.62±0.08ab
0.31±0.09cd
4.41±0.83de
双因素方差检验
体重
0.000
0.019
0.000
0.000
密度
0.000
0.323
0.433
0.000
体重*密度
0.000
0.099
0.007
0.000
图5水体氨氮绝对浓度变化特征图6水体氨氮相对浓度变化特征
3讨论
3.1生长特征及规律
王波等(2003)研究表明3龄前大菱鲆日增重随体重增大而升高,日增重率则相反,随体重增大而降低,706g以后变化趋于平缓。
苏柯等(2003)研究表明在封闭循环水条件下,大菱鲆在634g以后日增重率变化很小。
本研究中,半滑舌鳎日增重随体重增大而升高,特定生长率随体重增大而持续降低,289g以后指标值间没有显著差异,变化趋势与大菱鲆(王波等,2003;苏柯等,2003)相近。
说明随体重增大绝对生长率在增加,相对生长率在下降。
已有研究发现,45g左右的犬齿牙鲆和大菱鲆日增重分别为1.8g·d-1和0.8g·d-1;430g左右犬齿牙鲆和大菱鲆日增重分别为3.2g·d-1和4.87g·d-1(王波等,2003;李秉钧等,2007)。
比较发现,本研究45g半滑舌鳎日增重(0.77g·d-1)低于犬齿牙鲆,与大菱鲆接近;430g时(3.08g·d-1)则低于大菱鲆,与犬齿牙鲆接近。
从表5看出,本研究中半滑舌鳎特定生长率比相近体重的褐牙鲆(Iwata,1994)和犬齿牙鲆(李秉钧等,2007)低,与大菱鲆(李勇,2006;Rueytetal,2002;Hanetal,2003),庸鲽(Schnaittacheretal,2005)和莫斑牙鲆(史会来等,2008)接近。
与室内流水养殖半滑舌鳎(22-302g)(黄大宏,2007)相比,本试验鱼生长速度均较快而稳定,原因是封闭循环水养殖中水质和水温不受外界环境和季节变化的影响,提供了稳定的生长环境。
黄宁宇等(2005,2006)研究表明瓦氏黄颡鱼和白斑狗鱼的日增重、特定生长率和摄食率随养殖密度的增大而显著降低。
区又君等(2008)研究表明密度大于阀值后紫红笛鲷摄食量与密度呈负相关。
本试验中鱼的增重率、特定生长率、日摄食率均受密度因素的显著影响,各指标值随密度升高而降低,与前人研究结果(黄宁宇等,2005;黄宁宇等,2006;区又君等,2008;庄平等,2002)一致。
说明在工厂化常规水质条件(不增加溶解氧等)下,高密度饲养不利于生长性能的发挥。
表5几种鲆蝶幼鱼特定生长率、摄食率比较
种类
体重范围(g)
特定生长率(%·d-1)
日摄食率(%)
资料来源
大菱鲆
151-280
0.84
李勇等.2006
大菱鲆
53-96
1.75
1.23
J.Personetal.2002
大菱鲆
69-127
1.15
1.15
Erichetal.2003
莫斑牙鲆
41-99
1.49
史会来.2008
犬齿牙鲆
2.6-135
3.06
李秉钧等.2007
大西洋庸鲽
20-90.7
1.57
0.92
Gywnneetal.2005
褐牙鲆
88-120
1.51
Iwata.1994
半滑舌鳎
90-169
1.42
0.94
本文研究
半滑舌鳎
191-283
0.89
0.65
本文研究
3.2摄食特征及规律
杨振才等(1993)研究表明鲤鱼(16.7-302g)摄食率随体重增大而短暂上升后持续下降,90g时最高。
黑鲪(26.6-215.9g)的相对摄食率随体重先升后降,在体重40g时最高(张波等,1999)。
投喂湿颗粒饲料时暗纹东方鲀(12.3-213g)相对摄食率随体重的增加而下降,由12.6%降到2.6%,超过40g后变化趋于平缓(严美娇等,2005)。
目前尚未见到关于比目鱼摄食规律研究的报道。
本研究表明半滑舌鳎日均摄食量随体重增大而上升,日均摄食率则持续降低,其中45g和90g组无显著差异,191g以后变化趋于平缓。
此结果与对鲤鱼(杨振才等,1993)、黑裙(张波等,1999)等研究的特征相近似。
摄食率随体重上升而下降,说明低体重阶段幼鱼代谢率高、生长快、相对摄食率高(谢小军等,1992);而摄食率短期上升,原因是在试验相同投喂频率条件下,低体重阶段幼鱼摄食相对不足,而实际养殖生产中幼鱼饲喂次数和总量均较高,摄食率和生长率随体重上升均会持续下降。
本研究表明,45-77g半滑舌鳎摄食率最高,为0.92%,明显低于鱼类常用的2-5%投饲率(吴锐全,2005;易力等,2006;李爱杰,1994);与前人研究比较发现,其摄食率不但低于相同体重阶段的罗非鱼(2.9%)(Duyetal,2008)和鲤鱼(2.41%)(杨振才等,1993),而且低于鲆蝶类中的大菱鲆(1.41%)(Imslandetal,2001)和星斑川鲽(1.63%)(冯新等,2008),与大西洋庸鲽(0.92%)(Schnaittacheretal,2005)接近。
这一新发现对以往常规鱼类投饲率范围的正确性提出了质疑,也为现代精准饲喂和清洁生产提供了科学依据。
因此,为了正确指导鱼类养殖实践、节约饲料资源、降低养殖成本、减少过量投喂造成人为水质污染等,建议根据不同种类、不同养殖模式等因素,重新修定我国鱼类养殖投饲率推荐范围。
苏柯等(2003)研究表明大菱鲆(10.4-847g)饲料系数随体重增加而增大,从0.57增加到0.97。
本试验中,半滑舌鳎饲料系数随体重增大而上升,从0.68增加到0.86,趋势与大菱鲆研究(苏柯等,2003)相似,同时饲料系数也明显低于室内流水养殖半滑舌鳎(22.5-302g)的0.89(黄大宏等,2007),达到了比目鱼养殖饲料系数的世界先进水平(0.8左右)。
表明我国工厂化循环水养殖半滑舌鳎的效果明显优于室内流水养殖模式,也证明本试验所在的以生物滤器为核心的循环水处理系统为养殖提供了优质、稳定的水环境,从而保证了动物较高生产性能的发挥。
本研究发现,密度因素对日摄食量的影响随试验天数增加逐渐增大。
由图2可以看出,试验前期两种密度摄食量接近,特别是289g鱼正常密度摄食量甚至低于高密度,但随试验天数增加,密度效应逐渐显现,特别是20天以后高密度摄食量均明显低于正常密度,并且差距越来越大。
证明,高密度养殖对动物采食和生长的副作用起初并不明显,随着时间的推移不断加大,越来越显著。
可能的原因是,随着时间的延续,高密度造成动物运动减少、对溶氧等竞争、水体有害物浓度增加、机体代谢异常、体内耗能提高等,从而导致动物出现亚健康、生长减缓、采食降低。
同时表明,半滑舌鳎日摄食量随试验天数增加呈波浪式上升,这与前人研究(严美娇等,2005;王瑁
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