24月龄紫刺参养殖形态性状与体质量的关系

韩 莎,赵 斌,李成林,吴 鹏,胡 炜,辛 宇,王 琦,姚琳琳

(1.山东省海洋科学研究院，山东青岛 266104；2.威海市文登区渔业技术推广站，山东威海 264400；3.山东外经水产有限公司，济南 250014)

刺参(Apostichopusjaponicus)属于棘皮动物，是目前国内外重要的高附加值渔业经济物种[1]，具有极高的营养与医用价值。刺参体型与形态尤为特殊，为典型的圆柱形，骨骼退化为细小的桌形体，身体柔软，伸缩性很大。紫刺参是刺参中一个独具特殊表观特征的品系，其通体呈紫色，外观鲜艳亮丽，生长速度快，较普通刺参更具市场开发潜力[2]。本研究团队于2007年率先对紫刺参开展了一系列高强度选育及其生长[2]、发育[3]、营养等相关基础生物学研究工作，其他方面，目前仅见零星关于紫刺参体色形成特征及机制[4]的研究，而生长性状方面的研究鲜见报道。

因刺参独特的生物学特性，体长、体质量等关键生长性状难以精准定量，常用的刺参体长表示方法有自然体长、舒展体长[5]或收缩体长[6]及复合形态指标[7]等，体质量的表示方法有湿重、肉皮质量和水中体质量[8]等，目前尚未有统一的体长和体质量测定标准。有研究表明，海参形态性状-体质量关系中的参数能够表明不同发育阶段、不同区域生物体生长速率的差别，但世界上大多数海参的重要生物学参数尚不清楚[9-11]。迄今为止，养殖刺参形态性状-体质量关系尚未见报道，有关紫刺参生长规律和生长特性的研究也尚未系统开展。鉴于此，本研究通过不同模型对养殖紫刺参形态性状和体质量进行回归分析，通过建立形态性状-体质量关系的方法间接评估养殖紫刺参群体的生长，旨在探究紫刺参的生长规律和生长特征，并为紫刺参的养殖管理提供科学依据和参考资料。

1 材料与方法

1.1 数据来源和测量

2020年5月，在山东省海洋科学研究院种质资源研究中心鳌山实验基地室内，采用随机取样的方法，共采集300头选育的24月龄紫刺参样本，暂养于8 m3养殖玻璃钢槽中。紫刺参养殖用水为砂滤后的自然海水，盐度32.0±0.6，pH 8.1～8.3，溶解氧(DO)5.8～6.5 mg·L-1，温度为2.0～30.8 ℃。投喂饲料为商品配合饲料，投喂量为体质量的3%，投喂时搭配3倍的干海泥，通过稀释匀浆发酵后，于每日15∶00进行投喂，投喂量根据刺参摄食情况在2%～4%范围内调整。日换水1次，换水量为养殖水体的2/3，定期泼洒微生态制剂等生物制剂。

1.2 数据分析

1)描述性统计

通过SPSS软件对紫刺参形态性状(L,W, SLW)和体质量进行分析，结果均用平均值±标准差(mean±SD)表示；对样本数据进行KS-检验，是否符合正态分布(表1)。计算变异系数CV(coefficient of variability)和条件因子，相关计算式为：CV=标准差/平均值×100%，条件因子(condition factor)=TW/L3。采用频率分析法绘制L、W、SLW、TW和条件因子频率直方图。

2)模型拟合分析和筛选

利用10种模型(线性模型Linear、对数曲线模型Logarithmic、反函数曲线模型Inverse、二次曲线模型Quadratic、三次曲线模型 Cubic、幂函数模型Power、S曲线模型S curve model、增长曲线模型Growth、指数曲线模型Exponential、逻辑斯蒂曲线模型Logistic)对各形态性状与体质量的关系进行回归分析和曲线估算，计算各模型的参数估计值，以拟合度r2的大小作为判断形态性状和体质量关系的评价标准(一般r2>0.70确定为最优)，选取最优形态性状，建立形态性状-体质量关系。

3)异速生长分析

异速生长方程采用y=axb表示，其中自变量x为形态特征值，因变量y为体质量；a为条件因子，b为异速生长因子，当b=3为等速生长，b>3为正异速生长，b<3为负异速生长，用t检验比较差异显著性(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 紫刺参群体结构

个体大小差异大是海参的普遍特征[13]，但目前关于刺参个体生长差异的机理研究甚少[14-16]。个体生长变异多受密度、遗传和等级行为[17]等因素的影响，在养殖条件下，水温相对稳定，饵料充足，放养密度合适，影响刺参个体生长差异的遗传因素远大于其他因素。DONG等[14]研究表明，在食物持续稳定供应的情况下，群体养殖刺参个体体质量变异超过70%。由表1可见，紫刺参各性状的CV不等，在31.52%～66.85%波动，其中体质量的变异系数最大，为66.85%，远高于鱼类、虾类体质量变异系数(20%～30%)。

表1 紫刺参性状的描述性统计

紫刺参群体的形态性状、体质量和条件因子频率分布如图1所示。4个生长性状和条件因子分布形态均为不对称分布(偏度值≠0)，偏度值为0.17～1.59，呈右偏，其中，条件因子偏度值最大，其次为体质量，偏度值最小的为体长。3个形态性状和体质量数据分布形态为平峰分布(峰度值<0)，峰度值为-0.13～-0.37，数据分布平缓，而条件因子分布形态为尖峰分布，峰度值为3.14，数据分布更为陡峭，平均值为4.57±4.06。刺参体长频率分布可以反映其群体结构，分布形态有单峰、双峰和多峰[18]等多种形态，本研究显示，紫刺参养殖群体体长频率分布呈现为单峰，与糙海参(Holothuriascabra)野生群体[19]一致。

图1 紫刺参体长、体宽、SLW、体质量和条件因子频率分布

2.2 紫刺参形态性状和体质量关系模型的选择

水产动物体长-体质量关系的拟合模型有线性模型、幂函数模型、指数函数模型等，因种类、性别、生长阶段的不同，适用的模型也存在差异。本研究利用10种模型分别对3组形态性状L、W、Le和TW的关系进行回归分析，各模型参数估计和拟合精度如表2～表4所示。一般将r2>0.70作为确定为最优模型的评价标准，由表可见，紫刺参各形态性状与体质量关系最优拟合模型均为幂函数模型，r2分别为0.75、0.69和0.84，该结果与其他海参类[19]、鱼类[20]、虾类[21]等研究一致。

表2 紫刺参体长与体质量关系的模型分析与参数估计

表3 紫刺参体宽与体质量关系的模型分析与参数估计

表4 紫刺参理论体长与体质量关系的模型分析与参数估计

选取合适的形态指标是确定形态性状与体质量关系的前提，刺参外部形态体呈圆筒状，两端稍细，中间粗[22]，体壁中部增厚高于前部和后部。对于细长型的物种来说，衡量体质量的重要指标不仅仅是长度[23]，体宽同样是影响刺参体质量的重要形态性状。POOT-SALAZAR[7]提出运用复合形态指标SLW降低形态数据的变异性，通过间接方法计算美国肉参(Isostichopusbadionotus)的生长参数而获取的形态性状与体质量关系更为准确，体质量评估准确度提高了80%。本研究结果发现，紫刺参体长-体质量、体宽-体质量关系拟合度接近，而理论体长-体质量关系具有更高的拟合度和相关性。由此可见，理论体长Le是描述紫刺参形态性状与体质量关系的最优形态指标。Le这一复合形态指标综合了体长和体宽，能够有效控制因紫刺参身体收缩而引起的形态数据的离散，在暗色等刺参(Isostichopusfuscus)[9]、沙海参(Holothuriaarenicola)[11]等形态性状-体质量研究中均采用形态指标Le，并得出了相同的结论。Le与SLW的回归方程为Le=0.60+1.90SLW(r2=0.79，P<0.05)。

2.3 紫刺参异速生长规律分析

异速生长是指在相对生长速率上生物体的某一种特征与另外一种特征存在差异，这种现象广泛存在于动植物的生长过程中[24]。据研究，体长-体质量关系中，b值的不同除受物种间内在遗传差异因素影响外，还与个体营养状况及生长环境等外界因素有关[25]。水产动物异速生长因子b值主要分布在2.5～3.5；而海参类生长缓慢，其b值分布范围较广，为0.65～2.95[10]，异速生长因子b均小于3。本研究紫刺参异速生长方程为：y=0.93x2.30(r2=0.84)(图2)，异速生长因子b为2.3(P<0.05)，表明24月龄紫刺参群体呈负异速生长模式(b<3)，反映了紫刺参生长发育过程中形态性状和体质量发育的不均性，即形态性状的生长快于体质量的增加，这与大多数海参生长特性的研究结果一致[26]。刺参形态呈细长型或粗短型，因其体长的增长和体壁的增厚并非同步进行，这就造就了同一种刺参形态各异。野生刺参生长慢，形态粗短，养殖刺参生长快，形态细长。研究表明，条件因子大于1时，表明营养条件是合适的[23]，本研究中养殖紫刺参条件因子远远高于野生刺参，这是因为野生刺参的食物丰度依赖于生境条件，而养殖刺参营养充足，这一点也说明营养条件是影响刺参生长快慢的重要因子之一，而且营养条件对紫刺参规格的贡献占相当大的比重。

图2 紫刺参理论体长-体质量关系

3 小结

紫刺参属于暖温性物种，生长缓慢且具有阶段性，通常至少要2年以上才能达到商品参规格。本研究发现，紫刺参各形态性状与体质量关系的最优拟合模型为幂函数模型，理论体长Le是描述紫刺参形态性状与体质量关系的最优形态指标。24月龄紫刺参大部分个体仍处于快速生长阶段，为负异速生长模式，紫刺参形态性状的增长快于体质量的增加。