LED照明对虾生长性能、水质及营养动态的影响

2020-06-29祁化成李长根

中国饲料 2020年10期

祁化成，李长根

（盐城生物工程高等职业技术学校，江苏盐城 224051）

集约化、循环养殖系统可全年用于室内虾养殖，这可能为新鲜、本地和稳定虾生产提供大量的市场。以生物絮凝系统为基础的循环养殖系统依赖于微生物积累，在水柱中充当生物过滤器。生物絮凝颗粒通过微生物排泄自然形成，含有大量微生物，这些颗粒通过曝气混合在水柱中（Avnimelech，2009）。清水循环养殖系统是室内虾生产的另一种选择，它们需要更多的过滤，包括强固相去除和外部生物过滤，因为营养物质是通过生物膜颗粒循环利用的，所以生物膜颗粒系统可以提高虾的产量。此外，清水循环系统的启动和运营成本更高（杨菁等，2017）。混合循环养殖系统是结合生物絮凝体和清水系统的改善系统，它可以利用两种系统的优势，为虾提供补充营养，包括外部生物过滤以稳定水质（张宇雷等，2012）。由于光合微生物要生长，暴露在阳光下的虾养殖系统可能比低光照水平的室内系统表现更好（Coyle等，2011）。在室外或温室系统中的藻类还可以将虾的废物转化为蛋白质、脂肪酸和其他生物活性化合物，这些化合物可以被虾利用，从而促进生长并降低成本。本研究旨在评估虾室内循环养殖系统补充LED照明对水质、虾生产、组织或生物絮体稳定同性位素和脂肪酸动态分布的影响。

1 材料与方法

1.1 试验设计试验选择12个1 m3带有沉降室和外部生物过滤器的圆形容器，随机分为3组，3种LED照明处理分别是24 h/d照明（T1组）、照明12 h/d（T2组）和无LED照明（T3组）。每个容器饲养280只平均初始体重约为1.2 g的虾，试验共进行12周。

1.2 水质分析每天测定2次溶解氧、pH、温度和盐度。如果pH降至7.9以下，则使用小苏打来提高pH（Zhang等，2017）。每周测定总氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐、浑浊度、总悬浮物和挥发性悬浮物含量（Ray等，2010）。

1.3 动物试验试验12周结束后对虾进行称重，计算增重、存活率和特定生长率（增重/初重×100）。参考Fry（2006）的研究方法对虾组织和微生物絮体进行稳定性同位素（C13和N15）标记并分析丰度，参考楼乔明等（2011）的研究方法测定脂肪酸组成。

1.4 统计分析所有数据均采用SPSS软件单因素方差分析，用Tukey's法进行多重比较，P＜0.05表示具有显著差异。

2 结果与分析

2.1 LED照明对虾养殖水质参数的影响由表1可知，水体温度、溶解氧、盐度、总氨氮、亚硝酸盐在不同系统间差异不显著（P＞0.05）。T1组硝酸盐浓度（63.7 mg/L）显著低于T2（80.9 mg/L）和T3组（87.0 mg/L）（P＜0.05）。同时T1组浑浊度较T2和T3组分别降低30.68%和37.38%（P＜0.05）。T3组总悬浮物含量较T1和T2组显著提高144.51%和79.8%（P＜0.05），而T3组挥发性悬浮物含量显著提高130.35%和174.61%（P＜0.05），小苏打添加量分别显著提高64.04%和30.38%（P＜0.05）。

表1 试验处理水质参数

2.2 LED照明对虾产量指标的影响由表2可知，T1组每立方产虾量较T2和T3组分别显著提高34.41%和47.42%（P＜0.05），同时料重比显著降低22.22%和33.33%（P＜0.05）。T3组增重较T1和T2组分别显著降低了15.79%和20%（P＜0.05），特定生长率分别显著降低5.88%和8.57%（P＜0.05）。T2组存活率较T1组显著降低22.81%（P＜0.05），T2和T3组虾存活率之间无显著差异（P＞0.05）。

表2 LED照明对虾产量指标的影响

2.3 LED照明对各处理组生物絮体和虾营养指标的影响由表3可知，LED照明处理对生物絮体水分、粗脂肪和粗灰分含量的影响无显著差异（P＞0.05）。T1组生物絮体较T2和T3组粗蛋白质水平分别提高26.09%和45%（P＜0.05），而粗纤维分别显著提高58.33%和111.11%（P＜0.05）。各处理组虾的组织粗蛋白质、水分、粗脂肪、粗纤维和粗灰分含量无显著差异（P＞0.05）。

表3 LED照明对各处理组生物絮体和虾营养指标的影响

2.4 LED照明对各处理组下组织脂肪酸含量的影响由表4可知，各处理对虾组织大部分脂肪酸的组成影响无显著差异（P＞0.05），但T1组C18：0脂肪酸含量较T2和T3组分别显著降低 0.90% 和 1.20%（P＜ 0.05），T3组 C18：2n-6和C18：3n-3脂肪酸含量较T2和T1组分别显著降低4.49%和4.53%、12.58%和6.38%（P＜0.05），而C22：6n-3脂肪酸分别显著提高8.51%和6.07%（P＜0.05）。

表4 LED照明对各处理组虾组织脂肪酸含量的影响%

2.5 LED照明对各处理组虾组织和生物絮体同位素标记物水平的影响由表5可知，LED照明对虾组织C13和N15同位素丰度无显著影响（P＞0.05）。T1组生物絮体N15丰度较T2和T3组分别显著提高9.03%和5.96%（P＜0.05），而T1组C13丰度较T2组显著降低7.17%（P＜0.05）。

表5 LED照明对虾和生物絮体同位素标记物水平的影响

3 讨论

补光对水质、虾生产、虾营养价值和生物絮体养分有显著影响。水质的一些差异可能与补充照明系统中藻类生长增加有关。补光处理组pH越高，硝酸盐浓度越低，说明藻类的丰度越高。藻类光合作用降低了水中二氧化碳含量，减少了碳酸含量，增加了pH。由于添加碳酸氢盐是基于pH测量的，在补充光照处理中，随着pH的升高，碳酸氢盐的使用量也相应减少。除了水质数据外，本研究收集的一些营养和同位素标记数据可能表明补光处理有更丰富的藻类。补充光照处理组虾组织的C18和n-3不饱和脂肪酸水平显著升高，表明藻类对生物膜营养贡献的更大（Anand等，2014）。

LED照明处理组浑浊度、总悬浮物和挥发性悬浮物含量显著降低，作者推测可能是由于虾对生物絮体颗粒的消耗增加，反映了LED照明系统虾的生产提高，这与Baloi等（2013）的研究结果一致。此外，虾对藻类的消耗增加会增加消化酶活性，这可能是补充光照系统中生长速度加快的原因。增加光照对生物絮体的改变可能会影响沉降室去除生物絮体的速率。虽然该指标没有被量化，但可以注意到，与无光照系统相比，全天LED照明系统沉降室排出的固体量减少。

不同处理的虾组织脂肪酸分布也表明虾对生物絮体的消耗和补充光照对生物絮体组成的改变。无光照补充组虾组织DHA所占比例增加，可能表明生物絮体中细菌的丰度高于藻类，同时也与该组日粮中DHA占比较高有关。本研究使用LED灯是为植物生长而设计的，由红光和蓝光组成。Wang等（2003）发现，蓝光增加了虾的采食量，但也增加了能量消耗，降低了整体生长速度。虽然数据表明，在补充光照处理中，虾生长速度的提高与藻类丰度的明显增加相对应，但与荧光处理相比，光处理的存活率明显降低。在研究过程中作者注意到，当灯光打开或关闭时，虾会有大量跳跃行为。当LED和头顶荧光灯开关时，所有处理组都可以观察到这种行为，但在12 h的LED照明系统中这种行为最为明显，可能是由于LED的强度与建筑物的荧光灯相比，光线和阴影的快速波动，甲壳类动物表现出飞行反应（Liden和Herberholz，2008）。