不同C/N水平生物絮团对黄金鲫生长性能、消化酶活力及养殖水体水质的影响

2019-12-04吴莉芳代忠义刘艳辉

饲料工业 2019年22期

于哲吴莉芳* 代忠义刘艳辉

(1.吉林农业大学动物科学技术学院动物生产及产品质量安全教育部重点实验室动物营养与饲料科学重点实验室，吉林长春130118；2.吉林省水产科学院，吉林长春130033)

水产养殖业经过多年的发展，对自然资源的开发和利用不断加大，从而导致水产养殖环境污染日益严重，水产动物病害频发[1]。生物絮团技术（Biofloc technology，BFT）作为生态健康的养殖模式之一，被越来越多的水产养殖工作者所采用，生物絮团是由细菌群落、浮游生物、有机碎屑和一些聚合物相互絮凝而成的细菌团粒，其基本原理是通过调节水体的碳氮比，气水比等，促进微生物大量繁殖生长，在水体中建立一个微循环系统，以降解水中的含氮有害物质和残留的有机碳等，从而减少换水量、避免污染、降低养殖生物发病率并提供优质蛋白源的可持续发展型养殖模式[2]。目前关于生物絮团对虾类的研究，已日趋完善，主要养殖虾类包含凡纳滨对虾（Litopenaeusvannamei）[3]、斑节对虾（Penaeus monodons）[4]、罗氏沼虾（Macrobrachiumrosenbergii）[5]、克氏原螯虾（Procambarusclarkii）[6]、日本对虾（Marsupenaeusjaponicus）[7]等；鱼类的研究，覆盖面较广，包括杂食性：鲤（Cyprinuscarpio）[8]等；草食性：团头鲂（Megalobramaamblycephala）[9]等；肉食性：花鳗鲡（Anguilla marmorata）[10]等。Panigrahi 等[11]研究表明，在高C/N 情况下生物絮团可有效净化水质，提高虾类生长性能和抗氧化能力，缓解免疫应激作用等。Long等[12]研究表明，生物絮团可增强罗非鱼（Oreochromisniloticus）肠道与肝胰脏淀粉酶和蛋白酶活力。王广军等[13]研究表明，随着C/N 升高杂交鳢生长性能逐渐降低，当碳氮比10～15 时，综合效果最好。关于不同C/N 水平生物絮团对黄金鲫生长、消化和水质的影响至今报道很少。本试验甄选生长速度快，抗病能力强，养殖周期短，高产高效等特点的鲤鲫杂交新品种——黄金鲫为研究对象，探讨不同C/N 水平生物絮团对黄金鲫生长性能、消化酶活力及养殖水体水质的影响，从而确定BFT 在黄金鲫养殖中最佳碳氮比，为研究生物絮团养殖模式提供参考，进一步优化养殖环境，节约水资源，提高经济、生态、社会效益。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验用鱼购于九台区泉源鱼苗养殖场，预饲于吉林农业大学水族生态室控温养殖系统中15 d，期间投喂基础饲料（C/N 10.8∶1）使其适应环境与基础料，基础料营养成分：粗蛋白32%、粗脂肪6%。试验选取葡萄糖为外加碳源，有效成分99.97%。根据Avnimelech总结的C/N 公式，调控C/N 分别为C/N 15∶1（Ⅱ组）、C/N 20∶1（Ⅲ组）、C/N 25∶1（Ⅳ组）。

1.2 饲养管理

选取360 尾规格一致，体表光滑，鳍鳞完整的黄金鲫幼鱼（5.14±0.26）g，分入12 个桶中，每桶30 尾，期间水温控制(24±1) ℃，日投喂3 次（7：30、12：30、17：30），投饵率为鱼体重的3%～5%，饲喂后1 h 添加葡萄糖，24 h 不间断充氧，每7 d 换水一次，换水量1/4～1/3；饲养试验持续56 d。

1.3 测定指标及方法

1.3.1 水质指标

试验期间每7 d 使用多参数水质测试仪YSI556测定溶氧、温度、pH 值、氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐和透明度，透明度使用黑白盘测定。

1.3.2 生长性能

饲养试验结束后，利用200目尼龙网（孔径10 μm）过滤和收集生物絮团，风干，烘箱105 ℃烘干至恒重，-20 ℃密封保存；对黄金鲫停食24 h，每桶随机选取10 尾，测其体长和体质量，在冰盘上进行活体解剖，称取内脏、肝胰脏、肠道质量（精确到0.01 g）。取黄金鲫侧线以上、背鳍以下的肌肉，置于-80 ℃中，保存备用。特定生长率、增重率、成活率、饲料效率、蛋白质效率、肥满度、脏体比、肝体比及肌肉营养成分测试方法参考Long等[12]和李京昊等[6]。

1.3.3 消化酶活力

饲养试验结束后，停食24 h，每桶随机取黄金鲫5 尾，在冰盘上进行活体解剖，取出肝胰脏、前肠、中肠、后肠，-80 ℃冰箱中保存备用。解冻剪碎肠道组织和肝胰脏并称重(精确到0.01 g)，加入蒸馏水稀释10 倍，匀浆5 min，4 ℃离心10 min（5 000 r/min），取上清液，置于离心管中，4 ℃保存，并在24 h 内测定完毕。采用试剂盒（南京建成生物科技有限公司）测定黄金鲫肝胰脏、肠道中的脂肪酶、α-淀粉酶；采用福林酚试剂法测定黄金鲫肝胰脏及肠道中的蛋白酶活力。

1.4 统计分析

数据采用SPSS(20.0)软件对指标进行单因素方差分析，若试验数据方差分析显著，进一步进行Tukey's多重比较，分析试验组间差异显著性。显著水平设定P＜0.05。试验数据采用“平均数±标准差”表示。

2 结果与分析

2.1 不同C/N 生物絮团对黄金鲫生长性能及饲料利用的影响（见表1）

表1 不同C/N生物絮团对黄金鲫生长及饲料利用的影响

如表1 所示，在本试验条件下，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组末体质量、蛋白质效率、特定生长率和增重率显著高于对照组（P＜0.05），而其各试验组之间差异不显著（P＞0.05）。肝体比随着碳氮比的增加而升高，最高值出现在第Ⅲ组，随后，出现下降趋势。脏体比与肥满度的最佳值分别在第Ⅳ组和第Ⅰ组。Ⅱ组与Ⅲ组的存活率显著高于对照组与Ⅳ组（P＜0.05）。

2.2 不同C/N 生物絮团对黄金鲫肌肉营养成分的影响（见表2）

从表2 可知，在本试验条件下，不同碳氮比各组之间，黄金鲫肌肉中粗蛋白质、粗脂肪、粗灰分和水分差异均不显著（P＞0.05）。

2.3 不同C/N生物絮团营养成分（见表3）

由表3可见，在本试验条件下，各试验组之间，生物絮团中粗脂肪、粗灰分和碳水化合物差异不显著（P＞0.05）；Ⅲ组和Ⅳ组粗蛋白质显著高于对照组（P＜0.05），对照组与Ⅱ组之间差异不显著，Ⅱ、Ⅲ组和Ⅳ组之间亦差异不显著（P＞0.05）。

表2 不同C/N生物絮团对黄金鲫肌肉营养成分的影响（%）

表3 不同C/N生物絮团营养成分(%)

2.4 不同C/N 生物絮团对黄金鲫消化酶活力的影响（见表4～表6）

由表4 可知，在本试验条件下，肝脏与肠道中淀粉酶活力随C/N 升高，逐渐增加。肝脏中Ⅱ、Ⅲ组和Ⅳ组显著高于对照组(P＜0.05)，其中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组之间差异不显著(P＞0.05)；肠道中前肠与中肠呈相同趋势，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组都显著高于对照组(P＜0.05)，后肠各组差异不显著(P＞0.05)。

表4 不同C/N生物絮团对黄金鲫淀粉酶活力的影响(U/g prot.)

表5 不同C/N生物絮团对黄金鲫脂肪酶活力的影响(U/g prot.)

表6 不同C/N生物絮团对黄金鲫蛋白酶活力的影响(U/g prot.)

从表5 可得，在本试验条件下，肝脏与肠道中脂肪酶活性随C/N 升高而升高。肝脏中，与对照组相比，Ⅱ、Ⅲ组和Ⅳ组差异显著（P＜0.05），而Ⅲ组与Ⅳ组差异不显著（P＞0.05）；肠道中，前、中、后肠大致呈相同趋势，Ⅱ、Ⅲ组和Ⅳ组均显著高于对照组（P＜0.05）。

表6 显示，在本试验条件下，各试验组肝脏中蛋白酶活力无显著变化（P＞0.05），最高值出现在第Ⅳ组；肠道中蛋白酶活力随C/N 增加呈递增趋势，与对照组相比，前、中、后肠Ⅱ、Ⅲ组和Ⅳ试验组均显著升高（P＜0.05），最高值均出现在第Ⅳ组，但除前肠外，Ⅲ组和Ⅳ组差异不显著（P＞0.05）。

2.5 不同C/N生物絮团对养殖水体水质的影响

2.5.1 不同C/N 生物絮团对养殖水体溶解氧的影响（见表7）

表7 不同C/N生物絮团对养殖水体溶解氧的影响(mg/l)

由表7 可知，在本试验条件下，养殖初期各组溶解氧变化较剧烈，第7～14 d Ⅱ、Ⅲ组和Ⅳ试验组显著低于对照组（P＜0.05），之后各组中溶解氧含量均基本保持在4.96～5.32 mg/l之间，差异不显著（P＞0.05）。

2.5.2 不同C/N 生物絮团对养殖水体pH 值的影响（见表8）

表8 不同C/N生物絮团对养殖水体pH值的影响

如表8所示，在本试验条件下，养殖过程中各组pH值呈缓慢下降趋势，各组之间差异不显著（P＞0.05）。

2.5.3 不同C/N 生物絮团对养殖水体氨氮含量的影响(见表9)

表9 不同C/N生物絮团对养殖水体总氨氮含量的影响(mg/l)

由表9 可知，在本试验条件下，养殖过程中水体中总氨氮含量呈现先升高后降低的趋势，在养殖到第21 d 的时候，氨氮含量最高，随后迅速降低并维持在相对稳定的状态。在养殖后期(35～56 d)，Ⅱ、Ⅲ组和Ⅳ组均显著低于对照组（P＜0.05）。

2.5.4 不同C/N 生物絮团对养殖水体亚硝酸盐含量的影响（见表10）

从表10 可得，在本试验条件下，在养殖过程中，水体中亚硝酸盐含量呈现先升高后降低的趋势，各试验组的亚硝酸盐含量在第14 d达到最高，随后逐渐降低；养殖过程中(除14、42 d外)，Ⅱ、Ⅲ组和Ⅳ组的亚硝酸盐含量显著低于对照组（P＜0.05）。

2.5.5 不同C/N 生物絮团对养殖水体硝酸盐含量的影响（见表11）

表10 不同C/N生物絮团对养殖水体亚硝酸盐含量的影响(mg/l)

表11 不同C/N生物絮团对养殖水体硝酸盐含量的影响(mg/l)

如表11所示，在本试验条件下，养殖过程中水体中硝酸盐的含量逐渐升高，碳氮比越高硝酸盐含量增长的越缓慢，35～42 d对照组硝酸盐的含量与Ⅱ组差异不显著(P＞0.05)，其他时间均显著高于Ⅱ、Ⅲ组和Ⅳ组(P＜0.05)。

2.5.6 不同C/N 生物絮团对养殖水体透明度的影响（见表12）

表12 不同C/N生物絮团对养殖水体透明度的影响（cm）

由表12可知，在本试验条件下，养殖过程中水体透明度呈逐渐下降的趋势，14～21 d，Ⅱ、Ⅲ组和Ⅳ组显著低于对照组（P＜0.05），之后各组间差异不显著（P＞0.05）。

3 讨论

3.1 不同C/N生物絮团对黄金鲫生长、饲料利用率和营养成分的影响

生物絮凝作为微生物的聚合体，已被大量实验证明不仅能满足部分水产养殖动物的全部基本营养需求、提高饲料效率、提供优质的蛋白源，而且富含生长促进剂和生物活性物质。当C/N适当时，可显著提高鱼类的生长性能，使养殖鱼类表现出最佳的生长优势，尤其杂食性鱼类，能较好的利用絮凝中营养物质，从而促进养殖动物生长[3，14-17]。Putra 等[18]的研究结果表明，絮团组革胡子鲶增重率、特定生长率以及蛋白质效率均显著高于对照组。本试验结果显示，随着生物絮团浓度的增加，黄金鲫的增重率和特定生长率呈上升趋势，说明在本试验条件下，高碳氮比形成的生物絮团高效地促进了黄金鲫幼鱼的生长，证明生物絮凝养殖技术可以将絮凝物作为黄金鲫的天然饵料，并且可连续在原位获得额外的蛋白质、脂肪、矿物质和维生素，以加快生长进度，与Wang等[17]所得结果基本吻合。产絮菌利用水体中的无机氮和有机碳“升级”自身的蛋白质，结合水体中的颗粒有机物、胶体颗粒等悬浮物质形成生物絮凝饵料，被杂食性鱼类所摄食，促进了鱼类的生长。

肌肉是鱼类的主要营养成分，其种类组成和含量是鱼类营养价值的体现，在鱼类肌肉质量评价中起着至关重要的作用[19]。本试验中，各组间黄金鲫肌肉粗蛋白质、粗脂肪、粗灰分和水分差异不显著，这与王广军等[13]的研究结果一致，其中的原因可能是试验期较短暂，并且尚未表现出对肌肉营养组合物的影响。

生物絮团主要由微生物组成，富含大量营养物质，Avnimelech[2]认为，BFT 可以满足罗非鱼对蛋白质和碳水化合物等营养物质的需求。在本研究中，生物絮团中粗蛋白质含量为29.94%～37.46%，可基本满足黄金鲫营养要求，与Avnimelech的结果一致。

3.2 不同C/N生物絮团对黄金鲫消化酶活力的影响

消化酶活力是评价水生动物饲料营养价值和利用率的重要指标之一，它反映了动物机体的消化代谢能力[4]。饲料营养的消化程度、物质水平的改变皆会引起酶活力的变化。淀粉酶是具有催化淀粉及糖原水解，生成葡萄糖、麦芽糖及含有α-1，6 糖苷键支链的糊精作用一种水解酶；脂肪酶能够切断酯键，水解甘油酯、磷脂和蜡酯；蛋白酶活力高低可体现出蛋白质的利用程度。Xu 等[20]研究表明，生物絮团在刺激消化酶活力上发挥重要作用，絮团组出现相对较高的淀粉酶活性。Long 等[12]研究结果显示生物絮团显著提高罗非鱼肝脏、肠道脂肪酶和淀粉酶活力。本试验中，与对照组相比，除后肠淀粉酶无显著之外，肠道淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶均显著升高，而肝胰脏蛋白酶含量无明显差异，结果与Anand 等[4]基本一致。这可能是由于黄金鲫主要依靠肠道消化吸收营养物质，肠道消化酶丰富，而肝胰脏仅是辅助吸收。此外，还可能因为BFT 大量产生胞外酶，刺激动物分泌更多的内源性消化酶。因此，不同C/N 生物絮团可显著提高黄金鲫肠道消化酶活力。一方面，不同碳氮比BFT 会干扰黄金鲫肠道菌群结构，在一定程度上，改变已被平衡、产生或诱导生成消化酶的微生物区系[15]。另一方面，BFT 包含单细胞藻类、浮游生物、细菌和颗粒生物等，且内部微生物群落结构复杂，多种有益微生物广泛分布[21]。

3.3 不同C/N生物絮团对养殖水体水质的影响

水质健康是所有水生生物生存的必要条件，但养殖水体中有毒氮污染物的浓度越来越高，已严重影响水体的物质循环，破坏水体的稳定，成为制约水产养殖业健康发展的关键问题之一。已有大量的研究表明，BFT 能有效地转化养殖水体中的含氮污染物，降低日换水量的14%，稳定水质，改善环境[22-23]。Wang等[17]利用生物絮团技术养殖鲫发现水体中，试验组氨氮(0.22 mg/l)、亚硝酸盐氮(0.02 mg/l)、硝酸盐氮(2.5 mg/l)均显著低于对照组(0.41、0.49、26.5 mg/l)。李爽等[24]研究了生物絮团对海参养殖池pH 值的影响，研究表明，在利用生物絮团养殖期间，水体的pH值变化不明显。唐肖峰等[10]利用生物絮团技术养殖花鳗鲡，结果表明，养殖结束时，各组溶解氧水平接近，无显著差异，透明度持续下降。本试验中，溶解氧从第一周爆降后扔以小幅度减弱，这是由于微生物繁殖生长消耗大量氧气，但各组中溶解氧含量都维持在4.96～5.32 mg/l 之间，完全满足黄金鲫对氧气的需求≥3 mg/l[25]。pH 值从7.5 逐渐下降至7.0 上下，原因可能是黄金鲫和微生物生长，呼吸放出的CO2增多，废物的累积和酸败所致，且聚β-羟基丁酸酯被水解为羟基丁酸，同样导致pH值下降，与李爽等[24]研究结果一致。透明度持续下降，原因应是饲料的不断投入与异样菌大量繁殖。氨氮与亚硝酸盐含量均呈先升高后降低的趋势，氨氮在21 d时，达到最高值，而亚硝酸盐在28 d达最高值，随后骤降并维持在相对稳定状态。这是因为在养殖前期，饲料的投喂和废物的积累以及生物絮团未稳定形成，随着时间的推移，生物絮团逐渐稳定，异样菌分解消耗含氮有毒物水平提高。在养殖后期，Ⅱ、Ⅲ组和Ⅳ组的氨氮、亚硝酸盐含量显著低于对照组。硝酸盐随着养殖时间的增长逐渐升高，这是由于残饵和排泄大量沉积，同时亚硝酸盐转化成硝酸盐，使得水体中硝酸盐积累增多。试验中高碳氮比组硝酸盐含量增长缓慢，Ⅰ组硝酸盐的含量显著高于Ⅱ(除35～42 d 外)、Ⅲ组和Ⅳ组，应该是Ⅱ、Ⅲ组和Ⅳ组碳源添加量大，形成的有益菌群较大，分解能力较强，且亚硝酸盐积累较少，试验结果与Ren等[16]、Deng等[23]基本吻合。