间歇投喂模式对刺参摄食、生长和消化酶活性的影响

韩莎, 胡炜, 李成林*, 赵斌, 姚琳琳, 王琦, 孙永军, 鞠文明

(1.山东省海洋生物研究院, 山东省海水健康养殖工程技术研究中心, 青岛市海洋生物种质资源挖掘与利用工程实验室, 山东 青岛 266104; 2.好当家集团有限公司, 山东 威海 264300)

自20世纪80年代以来，随着刺参育苗技术的突破，我国刺参养殖产业迅速崛起，养殖规模不断拓展，目前刺参养殖已成为我国当前海水养殖的支柱产业[1]。当前我国刺参工厂化养殖存在养殖密度过高、过量投喂、饲料稳定性差、投喂策略基于养殖生产者的经验等问题[2-3]，成为制约刺参工厂化养殖降本增效、绿色发展的因素。在工厂化养殖条件下，当饵料营养完全满足刺参生长和代谢的需求时，科学管理生产是提高养殖效益至关重要的环节，而投喂策略是工厂化养殖管理的核心之一[4]。合理的投喂策略不仅可以促进水产动物生长发育和提高饲料转化利用，而且还可以降低养殖成本，改善养殖水体环境，这既是水生动物营养学的一个重要研究内容，也是推进水产养殖业高效健康发展的研发方向。因此，建立科学合理的投喂策略对于刺参工厂化养殖的绿色发展至关重要，具有非常重要的经济意义和生态意义。

目前，已有学者从刺参摄食行为学、生理学、营养与饲料学、饲料加工工艺学出发，研究环境因子[5-8]、饵料种类[9-13]及加工工艺[14]等对刺参摄食与生长的影响，但有关投喂模式的研究甚少，仅集中在投喂水平[15-16]和投喂频率[17]等方面，目前在刺参工厂化养殖过程中大多投喂过量，不仅浪费饵料,而且对水体污染特别大，如何科学投喂是亟待解决的关键问题之一。基于环保和成本节约的出发点，本研究旨在探明能够促进刺参生长、提高饲料转化和节约劳动力的投喂模式，通过研究不同投喂频率和投喂水平对刺参的摄食、生长和消化酶活性的影响，以期优化投喂模式，实现精准投喂，为刺参工厂化养殖科学管理和高效健康发展提供技术指导和理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验用刺参(Apostichopusjaponicus)取自山东省海洋生物研究院种质资源研究中心育种实验室，平均体重为(3.41±0.05) g，投喂饲料为商品配合饲料。

1.2 试验设计

以投喂频率1 d·次-1连续投喂为对照组(C0)，2 d·次-1间歇投喂为试验组(I)，试验组根据不同投喂水平设计4个处理组，投喂水平分别为C0组投喂量的125%(I1)、150%(I2)、175%(I3)和200%(I4)。对照组投喂配合饲料为刺参体重的3%，同时搭配3倍比例的天然饵料干海泥混合投喂[16]。

试验刺参饲养在0.2 m3水体的玻璃钢槽中，每槽放置刺参30头，每组均设3个重复，每日16:00投喂饲料。试验海水盐度31.2±0.4，水温14.6～17.3 ℃，pH 8.2～8.3，DO≥6.3 mg·L-1，24 h微量充气，每日换水量为1/3，6 d全量换水1次。试验共持续进行30 d。

1.3 检测指标及测定方法

试验开始前称量刺参初始体重W0(g)，试验结束时称量其最终体重Wt(g)，试验期间观测并记录刺参存活情况，每10 d称量体重1次，计算各项生长指标。称重时，先将刺参取出，吸干体表水分后，用YP6220B电子分析天平(力辰科技)称量。存活率(survival rate, SR)、特定生长率(specific growth rate, SGR)、增重率(weight gain rate, WGR)、摄食率(feeding rate, FR)和饲料转化率(food conversion efficiency, FCE)，采用以下公式计算。

SR=Nt/N0×100%

SGR(%·d-1)=(lnWt-lnW0)/t×100%

WGR=(Wt-W0)/W0×100%

FR=2F/[t(Wt+W0)]×100%

FCE= (Wt-W0)/F×100%

式中，N0为试验初始个体数；Nt为试验终末存活个体数；W0为刺参初始体重(g)；Wt为刺参最终体重(g)；t为试验持续时间(d)；F为饲料总摄入量(g)。

每10 d采集刺参消化道1次，用于消化酶活性的测定，每个处理取3头刺参，将其置于灭菌玻璃培养皿中，沿腹部剪开后取出消化道，剔除呼吸树，用超纯水冲洗干净，置于玻璃匀浆器中，加入10倍体积预冷的生理盐水，于4 ℃条件下1 000 r·min-1离心15 min后取上清液，分装后保存于-80 ℃冰箱内。蛋白酶和淀粉酶等消化酶指标均采用南京建成生物工程研究所研制的蛋白酶测定试剂盒(A080-1-1)和淀粉酶测定试剂盒(C016-1-1)测定。

1.4 数据统计

采用SPSS 18.0和Microsoft Office Excel 2010软件进行数据统计与分析。

2 结果

2.1 间歇投喂模式对刺参摄食和饲料转化的影响

不同投喂处理的刺参摄食率和饲料转化率结果见图1，可见，间歇投喂模式下，随着投喂水平的增加，各处理刺参的摄食率(FR)逐渐升高，而饲料转化率(FCE)呈现先下降后升高的变化趋势。I4处理的刺参FR最大，为4.78%，且显著高于对照(C0)处理(P<0.05)，其次为I3处理，I1处理的FR最低，为3.25%，显著低于C0处理(P<0.05)。刺参FCE在I4处理达到最大，为25.05%，其次为I1处理，两个处理均与C0处理无显著差异(P>0.05)，I2处理的刺参FCE最低，为21.66%，显著低于C0处理(P<0.05)。结果表明，200%间歇投喂处理的刺参摄食率显著高于100%连续投喂处理；而200%和125%间歇投喂处理的刺参饲料转化率与100%连续投喂处理间无显著差异。

2.2 间歇投喂模式对刺参存活和生长的影响

不同投喂处理的刺参存活率和增重率结果见表1，可见，间歇投喂模式对刺参存活率无显著影响(P>0.05)，各试验组刺参存活率均为100%。刺参终末体重随着投喂水平的增加而递增，但与对照组无显著差异(P>0.05)；投喂水平对刺参增重率有显著影响(P<0.05)，I1、I2处理的刺参增重率均显著低于对照组 (P<0.05)，I3处理与对照组无显著差异(P>0.05)，而I4处理的刺参增重率显著高于对照组(P<0.05)，为43.77%。

表1 不同投喂处理的刺参存活率和增重率Table 1 Survival rate and weight gain rate of A. japonicas in different feeding treatments

特定生长率(SGR)用于表征单位时间内刺参体重的变化。从图2可以看到，间歇投喂模式对刺参SGR有显著影响(P<0.05)。各组刺参养殖10、20 d的SGR变化规律相同，均随着投喂水平的增加呈现先下降后上升的变化趋势。各组刺参养殖10 d的SGR均显著低于对照组(P<0.05)，以I1处理最高，为1.88 %·d-1， I4处理次之，为1.83 %·d-1。养殖20 d时，I3 和 I4处理的刺参SGR与对照组无显著性差异(P>0.05)，而I1和I2处理显著低于对照组，以I2处理最低，为0.85 %·d-1；养殖30 d时，刺参SGR随着投喂水平的增加而逐渐升高，但与对照组均无显著差异(P>0.05)，以I1处理刺参SGR最低，为0.78 %·d-1，而I4处理最高，为1.21 %·d-1，高于对照组(1.08 %·d-1)。

2.3 间歇投喂模式对刺参消化酶活性的影响

不同投喂处理的刺参消化酶活性结果见图3，可见，间歇投喂模式对刺参蛋白酶活性有显著影响(P<0.05)。各试验组刺参蛋白酶活性随着时间的增加呈现递减趋势，当试验进行至第10 d时，各组刺参蛋白酶活性均显著低于对照组(P<0.05)，且随着投喂水平的增加呈现先递减后增加的变化趋势。I1处理刺参的蛋白酶活性最高，为15.27 U·mg-1prot，其次为I4处理，为14.36 U·mg-1prot；当试验进行至第20 d时，刺参蛋白酶活性随着投喂水平的增加仍呈现先递减后递增的变化趋势，以I4处理的刺参蛋白酶活性最高，为13.70 U·mg-1prot，除此处理组外均显著低于对照组(P<0.05)，以I3处理最低，为11.37 U·mg-1prot；当试验进行至第30 d时，各组刺参蛋白酶活性随着投喂水平的增加而升高，I1、I2处理的蛋白酶活性显著低于对照组(P<0.05)，而I3、I4处理活性分别为11.35、12.94 U·mg-1prot，与对照组无显著差异(P>0.05)。

各试验组的刺参蛋白酶活性均随着时间的增加呈现先递减后增加的变化趋势，但是均没有显著性差异 (P>0.05)。当试验进行至第30 d时，I4处理的淀粉酶活性高于C0处理，为0.97 U·mg-1prot。

3 讨论

3.1 间歇投喂模式对刺参摄食的影响

摄食是水产动物获得自身发育所需物质和能量的重要条件，不同投喂模式会影响水产动物的摄食行为[18]，适当改变投喂频率和投喂水平，会增加其摄食行为而加速生长发育。投喂频率和投喂水平是影响水产动物摄食和生长的最主要因素[19-20]，对水产动物生长及饲料利用效率的影响最为显著，且因种类[21-22]、生长阶段[23-24]和饲料性质差别而异。本研究中，刺参摄食率随着投喂水平的增加而上升，但饲料转化率则呈现先下降后升高的变化趋势，其中200%间歇投喂处理的刺参摄食率显著高于100%连续投喂处理，而饲料转化率无显著差异。这表明间歇投喂模式下，当投喂量相同时，因投喂频率不同造成的刺参食欲变化足以引起刺参摄食的显著变化。有研究发现，有些鱼类的生长随着投喂频率的增加而加快并不是因为饲料转化效率的提高，而是与摄食率的改变密切相关[25-26]。推测本研究中，随着投喂延迟刺参的生长性能增加，与摄食率的改变密切相关的。

3.2 间歇投喂模式对刺参生长的影响

影响水产动物生长的因素有许多[6,27]，在生态因子满足的适宜养殖条件下，外因是食物的可获得性，内因是其对能量的处理及转化能力。本研究表明，间歇投喂模式能够对刺参生长产生显著影响，且对刺参特定生长率的影响表现出明显的投喂时间效应，而刺参增重率与投喂水平呈正相关，这与王艺超等[16]研究结果基本一致。在低于对照组的125%～150%投喂水平下，刺参经过投喂前期的适应后，SGR指标由下降转为逐渐接近于对照组水平，但增重率却不能进一步提高，原因在于125%组和150%组摄食率均显著低于对照组，但研究发现125%组刺参饲料转化率与对照组差异不显著，而150%组饲料转化率显著低于对照组，分析认为刺参会通过提高摄食率和饲料转化率来增加营养物质的摄入和消化利用，但同时随着刺参摄食活动增强，摄食能量消耗也逐渐增加，因此饲料转化率在一定程度上会降低。当投喂水平继续增加，可以发现175%组刺参摄食率和饲料转化率均接近于对照组，200%组刺参SGR和增重率均达到最佳，且高于对照组，这表明间歇投喂模式下适当减少投喂量仍能够满足刺参生长的需求，而且延长投喂时间在一定程度上还可以提高刺参的生长性能和饲料转化率，这一观点与肖善势等[28]研究投喂方式对凡纳滨对虾的影响得到的结论相似，即在有限的人力、物力下尽量延长投饵时间，可以提高饵料利用率，降低养殖成本。

3.3 间歇投喂模式对刺参消化酶活性的影响

消化酶是反映水产动物生理状态和对环境适应能力的重要指标之一，消化酶活性的变化能够反映水产动物营养生理的变化，与水产动物的生长发育有着密切联系[29]。研究发现，投喂模式能够显著影响刺参蛋白酶活性，本研究结果与王艺超等[16]和刘康等[30]研究结果相似，而投喂模式对淀粉酶活性影响不明显，这与杂交鲂[31]淀粉酶活性不受投喂频率影响相似。本研究选择的研究对象为小规格刺参，对蛋白质的需求量较大，其蛋白酶活性变化与投喂水平相关，且存在时间效应变化。分析认为，刺参摄食率的提高可能与蛋白酶的分泌相关，在低投喂水平时，蛋白酶的分泌及其活性的提高有助于刺参提高摄食率，从而刺激机体摄入更多的营养物质，促进饲料的消化吸收来满足生长的需求，而随着刺参摄食活动的增强和摄食量的增加，蛋白酶活性逐渐随投喂水平的提高而增大。高鹏程等[32]研究发现，在投喂水平不足的情况下刺参肠道淀粉酶活性较高，以便能够更好地利用食物来满足自身生长以及能量消耗，这与本研究结果不同，原因可能与在不同投喂模式下刺参肠道消化酶之间存在相互影响。有研究认为，水产动物摄食频率受到胃肠排空速率的影响，食欲的恢复也与其密切相关[24,33]，投喂频率越大，胃排空速率越快，导致肠胃负担增加，机体的消化效率降低，从而导致消化酶活性下降。刘立明等[7]研究表明，刺参消化道在12～15 ℃，排空时间最长，刺参处于最佳生理状态，摄食量大，消化酶活性高，对食物消化较为充分。因此，本研究投喂模式能够在一定程度上契合刺参的最佳摄食生理状态。由此可见，投喂水平至关重要，以175%组刺参的摄食率和蛋白酶活性接近于对照组，而以200%组达到最佳。

本研究结果表明，当投喂量能够满足刺参生长需求时，限量投喂能够激发刺参优先保障生长能量供应，且对投喂水平做出积极的能量分配响应，投喂频率的降低不会影响刺参生长，在一定程度上还会促进其生长，摄食量的增加是重要原因。基于有利于刺参生长和提高饲料转化利用等目的，认为在刺参工厂化养殖过程中，尤其大规格幼参养殖时，建议采用2 d·次-1的投喂频率、175%～200%投喂水平，可以满足刺参正常生长发育的营养需求，并且能够达到很好的生长效果。由此可见，该投喂模式不仅能够改善刺参的生长性能，促进刺参的生长，还可以简化生产管理，降低生产成本，从而为进一步推进刺参工厂化养殖高效健康发展提供可靠的理论依据和可行的实践指导。