不同藻類與混養(yǎng)比例對刺參與馬糞海膽生長、體成分和消化酶活性的影響

時嘉賡，馮艷微，姜緒，劉相全

(1.山東省海洋資源與環(huán)境研究院 山東省海洋生態(tài)修復(fù)重點實驗室，山東 煙臺 264006； 2.上海海洋大學 水產(chǎn)科學國家級實驗教學示范中心，上海 201306； 3.上海海洋大學 上海水產(chǎn)養(yǎng)殖工程技術(shù)研究中心，上海 201306)

近年來，刺參Apostichopusjaponicus因營養(yǎng)價值較高，深受消費者喜愛，刺參產(chǎn)業(yè)得以快速發(fā)展，2017年中國刺參主產(chǎn)區(qū)遼寧、山東兩省海參養(yǎng)殖規(guī)模分別占全國的43.11%和51.88%[1]。然而，池塘養(yǎng)殖中大型藻類暴發(fā)性增殖問題日益突出，使水體缺氧、底質(zhì)腐敗、氨氮及有害物質(zhì)濃度升高，危害刺參的生長與存活，制約了刺參養(yǎng)殖業(yè)的健康發(fā)展。

目前，生物防治作為一種新型、高效、無污染的防治手段，越來越受到人們的重視，相關(guān)研究中，利用混養(yǎng)的生物防治手段治理刺參池塘大型藻類暴發(fā)性增殖的研究已有報道。如李朝政等[2]通過小球藻Chlorellavulgaris、孔石莼Ulvapertusa與刺參混養(yǎng)試驗表明，適宜濃度小球藻可有效控制孔石莼增長；胡倫超[3]提出通過將褐藍子魚Siganusfuscescens或蝦夷馬糞海膽Strongylocentrotusintermedius與刺參混養(yǎng)的方法，抑制刺參池塘內(nèi)的藻類暴發(fā)。然而，小球藻適宜溫度范圍僅為10～33 ℃[4]，在水溫低于12 ℃時會造成褐藍子魚死亡[5]，蝦夷馬糞海膽在高于25 ℃時也會大量死亡[6]。大連地區(qū)刺參池塘全年水溫為-3～27.9 ℃[7]，故上述方法的全年應(yīng)用均受限。馬糞海膽Hemicentrotuspulcherrimus與刺參同屬棘皮動物門，耐溫范圍廣，在0～30 ℃時均能存活，并以多種大型藻類為食[8]，因此，如果將其投放入刺參池塘中，可攝食控制大型藻類的數(shù)量，同時產(chǎn)生的碎屑及糞便沉積到底泥中，增加了養(yǎng)殖池塘的餌料來源。目前，關(guān)于馬糞海膽能否用于刺參池塘防治大型藻類生物的相關(guān)研究尚未見報道。

本課題組已有研究發(fā)現(xiàn)，北方刺參池塘春季滋生的藻類主要為黏膜藻Leathesiadifformis與孔石莼[9]，為此，本研究中分別以這兩種優(yōu)勢大型藻類為餌料，探究了不同藻類、馬糞海膽與刺參混養(yǎng)比例對刺參與馬糞海膽生長及刺參腸道酶活性的影響，旨在為構(gòu)建刺參與馬糞海膽生態(tài)養(yǎng)殖新模式及防控刺參池塘大型藻類暴發(fā)性增殖提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗用馬糞海膽與刺參分別購于威海長青海洋科技股份有限公司和蓬萊安源水產(chǎn)有限公司，分別于硬質(zhì)白色塑料水箱(30 cm×40 cm×50 cm)中暫養(yǎng)3 d后，選取健康、規(guī)格相近的馬糞海膽(體質(zhì)量0.38 g±0.15 g)和刺參(體質(zhì)量1.24 g±0.17 g)進行試驗。

試驗用黏膜藻和孔石莼均采自蓬萊海益公司刺參池塘，對照組投喂安源水產(chǎn)有限公司生產(chǎn)的蓬安源幼參配合顆粒飼料。試驗在煙臺海益有限公司幼參育苗車間進行。

1.2 方法

1.2.1 試驗條件 試驗時間為2018年4月14日—5月24日，養(yǎng)殖試驗共進行40 d。試驗期間，水溫為9.5～16.5 ℃，鹽度為31，pH為7.8，溶解氧(DO)含量為8.06～9.01 mg/L，弱光，每日16：00投餌，每天換水一次，約為總水量的1/3。

1.2.2 試驗設(shè)計 試驗共設(shè)11組，其中藻類試驗組分別投喂黏膜藻(H組)和孔石莼(L組)各20 g。各組刺參初始總質(zhì)量均為20 g，按照膽參質(zhì)量比例為3∶1、2∶1、1∶1、1∶2、1∶3投放馬糞海膽，即每種藻類試驗組海膽總質(zhì)量分別為60.0、40.0、20.0、10.0、6.7 g，依次對應(yīng)記為H1～H5組和L1～L5組；對照組僅養(yǎng)殖20 g刺參，投喂蓬安源幼參配合顆粒飼料20 g(D組)，不投喂上述兩種藻類。各比例混養(yǎng)組及對照組均設(shè)3個平行。

1.2.3 刺參、馬糞海膽生長指標的測定與計算 每10 d測量一次刺參和馬糞海膽的體質(zhì)量，并記錄存活個數(shù)。刺參、馬糞海膽的特定生長率(SGR，%/d)、增重率(WGR,%)和存活率(SR,%)計算公式分別為

SGR=(lnWt-lnW0)/t×100%，

WGR=(Wt-W0)/W0×100%，

SR=Nt/N0×100%。

其中：Wt為第t天時刺參或馬糞海膽的體質(zhì)量(g)；W0為初始體質(zhì)量(g)；t為試驗時間(d)；Nt為第t天時刺參或馬糞海膽的存活數(shù)(ind.)；N0為初始存活數(shù)(ind.)。

1.2.4 刺參、馬糞海膽體成分測定 各組刺參去其腸道取體壁組織進行水分、灰分、粗脂肪及蛋白質(zhì)測定，馬糞海膽直接烘干研磨成粉狀后進行上述指標測定。采用直接干燥法、馬弗爐灰化法、索氏抽提法和FOSS全自動凱氏定氮儀(KJELTEC 8400)分別測定刺參體壁或馬糞海膽的水分、灰分、粗脂肪和蛋白質(zhì)含量。

1.2.5 刺參腸道消化酶活性測定 養(yǎng)殖試驗結(jié)束后，解剖刺參取其腸道，清除腸道內(nèi)容物、滅菌水沖洗兩遍后，置于液氮中暫存。測定時，稱取腸道組織置于玻璃勻漿器中，加入9倍體積的生理鹽水，在冰水浴條件下勻漿5 min后，在4 ℃下以6000 r/min離心10 min，取上清液分裝到1.5 mL離心管中冷凍待測。采用建成(南京)生物工程研究所生產(chǎn)的試劑盒測定其胰蛋白酶(TRY)、淀粉酶(AMS)和脂肪酶(LPS)含量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)以平均值±標準差(mean±S.D.)表示，采用SPSS 22.0軟件進行單因素方差分析(One-way ANOVA)和組間多重比較，顯著性水平設(shè)為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 刺參、海膽的生長性能

2.1.1 不同藻類及混養(yǎng)比例對刺參生長的影響 從表1可見：不同藻類及膽參混養(yǎng)比例對刺參增重率和特定生長率有顯著性影響(P<0.05)；投喂黏膜藻的H4、H5組刺參呈負增長，其他黏膜藻組增重率和特定生長率隨膽參混養(yǎng)比例減小而降低，其中，H1組刺參的增重率和特定生長率較高，且顯著高于其他黏膜藻組(P<0.05)，但各黏膜藻組均顯著低于對照組(D)(P<0.05)。投喂孔石莼的各組刺參增重率和特定生長率隨混養(yǎng)比例減小呈先上升后下降趨勢，其中，L2組增重率及特定生長率最高，且與L1組、對照組無顯著性差異(P>0.05)，但顯著高于L3～L5組(P<0.05)；投喂黏膜藻的各組刺參存活率無顯著性差異(P>0.05)，而投喂孔石莼的L1組存活率顯著低于L2、L3、L5組(P<0.05)。相同膽參混養(yǎng)比例下，L組刺參的增重率、特定生長率均高于H組。

表1 不同藻類、混養(yǎng)比例對刺參生長性能的影響

2.1.2 不同藻類及混養(yǎng)比例對海膽生長的影響 從表2可見：不同藻類及混養(yǎng)比例對海膽的特定生長率及增重率有顯著性影響(P<0.05)；投喂兩種藻類的各試驗組海膽特定生長率及增重率均隨膽參混養(yǎng)比例的減小而遞增，其中，L5組海膽特定生長率最高，為3.41%/d，顯著高于其他各組(P<0.05)，H1組海膽特定生長率最小，為1.29%/d；L1、L2和L5組特定生長率顯著高于同比例的H組(P<0.05)；H組存活率為94.02%～97.99%，L組為94.75%～98.33%，不同藻類和混養(yǎng)比例對馬糞海膽的存活率無顯著性影響(P>0.05)。相同膽參混養(yǎng)比例下，L組海膽的增重率和特定生長率均高于H組。

表2 不同藻類、混養(yǎng)比例對馬糞海膽生長性能的影響

2.2 刺參體壁與馬糞海膽體營養(yǎng)成分組成

2.2.1 刺參體壁營養(yǎng)組成 從表3可見：投喂黏膜藻時，不同膽參混養(yǎng)比例對刺參體壁水分、粗脂肪和灰分含量無顯著性影響(P>0.05)，H1、H2組粗蛋白質(zhì)含量顯著低于H3～H5組(P<0.05)，H4組粗蛋白質(zhì)含量最高；投喂孔石莼時，不同膽參混養(yǎng)比例對刺參體壁水分、粗脂肪含量無顯著性影響(P>0.05)，粗蛋白質(zhì)含量隨膽參混養(yǎng)比例的減小呈先增加后降低的趨勢， 其中，L3組最高，且顯著高于其他孔石莼組(P<0.05)，但L3組灰分含量最低，且顯著低于L1、L4、L5組(P<0.05)。

表3 不同藻類、混養(yǎng)比例對刺參體壁營養(yǎng)組成的影響

相同膽參混養(yǎng)比例下，H組中H1、H3組水分含量與同比例的L組無顯著性差異(P>0.05)，其他比例下H組均顯著低于L組(P<0.05)；H組中H4、H5組粗脂肪含量與同比例L組無顯著性差異(P>0.05)，其他比例下H組均顯著低于L組(P<0.05)；與對照組粗脂肪含量相比，H組均顯著偏低(P<0.05)，L組則無顯著性差異(P>0.05)；H1、H4組粗蛋白質(zhì)含量與同比例L組無顯著性差異(P>0.05)，而H5組顯著高于L5組(P<0.05)，H2、H3組則顯著低于L組(P<0.05)，H組與L組粗蛋白質(zhì)含量均顯著低于對照組(P<0.05)；同比例下H組粗灰分含量與L組無顯著性差異(P>0.05)，但兩組均顯著高于對照組(除L3組外)(P<0.05)。

2.2.2 海膽營養(yǎng)組成 從表4可見：投喂黏膜藻時，膽參混養(yǎng)比例對馬糞海膽粗脂肪、灰分含量無顯著性影響(P>0.05)；H1、H2組馬糞海膽水分含量顯著低于H3～H5組(P<0.05)；H5組馬糞海膽粗蛋白質(zhì)含量最低且顯著低于其他各組(P<0.05)。投喂孔石莼時，膽參混養(yǎng)比例對馬糞海膽粗脂肪含量無顯著性影響(P>0.05)；L1組水分含量最高且顯著高于L4、L5組(P<0.05)；L1、L2、L3組粗蛋白質(zhì)含量顯著高于L4和L5組(P<0.05)；L1組灰分含量最低且顯著低于L2～L5組(P<0.05)。相同膽參混養(yǎng)比例下，H3～H5水分含量顯著高于同比例L組(P<0.05)，同比例下H組的粗脂肪和粗蛋白質(zhì)含量顯著低于L組(P<0.05)，而灰分含量則顯著高于L組(P<0.05)。

表4 不同藻類、混養(yǎng)比例對馬糞海膽營養(yǎng)組成的影響

2.3 刺參腸道酶活性的變化

2.3.1 胰蛋白酶 從圖1-A可見：各試驗組胰蛋白酶(TRY)活性隨膽參混養(yǎng)比例降低而下降；H組中H1組的TRY活性最高，為(531.38±26.42)U/mg prot，且顯著高于其他各組(P<0.05)，其他各組間無顯著性差異(P>0.05)；L組中L1組TRY活性最大，為(670.51±14.91)U/mg prot，與L2組無顯著性差異(P>0.05)，但二者均顯著高于L3～L5組(P<0.05)；各藻類試驗組TRY活性均顯著低于對照組(P<0.05)。相同混養(yǎng)比例下，H組TRY活性均顯著低于L組(P<0.05)。

2.3.2 淀粉酶 從圖1-B可見：與胰蛋白酶活性類似，試驗組刺參腸道淀粉酶活性(AMS)也隨膽參混養(yǎng)比例降低而下降；H組中H1組的AMS活性最高，為(1.81±0.07)U/mg prot，且顯著高于其他各組(P<0.05)，其他各組間無顯著性差異(P>0.05)；L組中L1 組AMS活性最大，為(2.28±0.11)U/mg prot，且與L2組無顯著性差異(P>0.05)，但二者均顯著高于L3、L4和L5組(P<0.05)；各藻類試驗組AMS活性均顯著低于對照組(P<0.05)。相同混養(yǎng)比例下，H組AMS活性顯著低于L組(P<0.05)，僅H5組與L5組間無顯著性差異(P>0.05)。

2.3.3 脂肪酶 從圖1-C可見：H組與L組中均在膽參混養(yǎng)比例為3∶1時脂肪酶(LPS)活性最高，且顯著高于其他各組(P<0.05)，2∶1混養(yǎng)比例組顯著高于1∶1、1∶2和 1∶3混養(yǎng)比例組(P<0.05)；除3∶1混養(yǎng)比例組外，其他藻類試驗組LPS活性均顯著低于對照組(P<0.05)。相同混養(yǎng)比例下，H組LPS活性與L組無顯著性差異(P>0.05)。

3 討論

3.1 投喂不同藻類對刺參生長的影響

本研究中利用馬糞海膽與刺參的食性差異，在池塘系統(tǒng)中進行生態(tài)混養(yǎng)，探索了生物防治池塘大型藻類暴發(fā)性增殖的方法。有研究表明，馬糞海膽對藻類的攝食能力強，可利用其攝食控制大型藻類數(shù)量，藻類碎屑及糞便又可為刺參提供食物[10-11]。曾曉起等[12]、尤凱等[8]研究了不同藻類對馬糞海膽的影響，均發(fā)現(xiàn)相對于海帶Laminariajaponica、裙帶菜Undariapinnatifida，馬糞海膽對孔石莼具有更高的吸收轉(zhuǎn)化能力。本研究中同樣發(fā)現(xiàn)，投喂孔石莼時海膽的特定生長率，以及粗脂肪和粗蛋白質(zhì)含量均高于投喂黏膜藻，其原因可能是兩種藻類營養(yǎng)成分含量不同。刺參直接或間接利用藻類已有較多研究，其中，Xia等[13]、Wen等[14]、Anisuzzaman等[15]的研究表明，褐藻的促生長作用不及石莼。在本研究中，黏膜藻屬于褐藻，黏膜藻組刺參的特定生長率最高為0.94%/d，同樣低于孔石莼組(1.36%/d)。其原因可能是刺參褐藻酸酶活性較低，對富含褐藻酸的大型褐藻消化能力較弱[16]。

注：標有不同字母者表示組間有顯著性差異(P<0.05)，標有相同字母者表示組間無顯著性差異(P>0.05)Note:The means with different letters are significantly different in the groups at the 0.05 probability level, and the means with the same lette are not significant differences圖1 不同混養(yǎng)組刺參腸道胰蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶活性Fig.1 Intestinal trypsin，amylase and lipase activities of sea cucumber Apostichopus japonicus at different polyculture ratios of sea cucumber to sea urchin

3.2 不同膽參混養(yǎng)比例對刺參生長的影響

適宜的混養(yǎng)比例能夠改良刺參生境，增加養(yǎng)殖收益，有效增強生態(tài)混養(yǎng)養(yǎng)殖效果。如對刺參與中國明對蝦Fenneropenaeuschinensis[17-18]、紅鰭東方鲀Takifugurubripes[19]、皺紋盤鮑Haliotisdiscushannai[20]、長牡蠣Crassostreagigas[21]等研究中均有相關(guān)表述。而針對海膽與刺參的混養(yǎng)研究則集中于蝦夷馬糞海膽，對馬糞海膽的研究尚未見報道。本研究中發(fā)現(xiàn)，在投喂單一池塘藻類時，馬糞海膽隨投喂數(shù)量增加而生長減緩，這與王吉橋等[22]的研究一致；而以刺參的生長為指標時，刺參與海膽的混養(yǎng)比例表現(xiàn)出一定的特異性，如投喂孔石莼時，刺參在試驗設(shè)置比例內(nèi)均可正常生長，最適比例為2∶1；而投喂黏膜藻時，膽參混養(yǎng)比例大于1∶2時才可滿足刺參正常生長，最適比例為3∶1。王吉橋等[23]對蝦夷馬糞海膽和刺參及菲律賓蛤仔的混養(yǎng)研究中發(fā)現(xiàn)，投喂海帶時適宜比例為11∶3，這與同為褐藻的黏膜藻組相近。有研究表明，馬糞海膽密度過高或過低均會抑制刺參生長，但在刺參養(yǎng)成過程中，刺參的食物來源多樣[24-25]，以本試驗中的結(jié)果作為參考，應(yīng)適當調(diào)整混養(yǎng)比例。

3.3 不同藻類、混養(yǎng)比例對刺參消化酶活性的影響

刺參消化酶活性反映刺參對營養(yǎng)物質(zhì)的利用能力，酶活性的高低對生長速度有著決定性影響[26-27]。本研究表明，投喂單一藻類時，刺參胰蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶3種消化酶的活性均隨混養(yǎng)比例的下降而遞減，酶活性均在膽參比例為3∶1時最高，但在投喂孔石莼時，胰蛋白酶和淀粉酶活性在2∶1時同樣表現(xiàn)出較高活性，此結(jié)果與王藝超等[28]對飽食水平影響刺參消化酶的趨勢相一致，由此推測，海膽的數(shù)量越多，越可為刺參提供更多食物，從而使刺參達到飽食狀態(tài)，消化酶活性相應(yīng)會增加；而馬糞海膽數(shù)量過少則提供食物相對較少，刺參長期處于食物匱乏的營養(yǎng)限制階段，從而抑制其生理功能，降低消化酶活性[29]。在相同混養(yǎng)比例下，投喂孔石莼時刺參胰蛋白酶和淀粉酶活性均顯著高于投喂黏膜藻，而脂肪酶活性無顯著性差異，這與王曉艷等[30]得出的藻類種類的差異對胰蛋白酶影響顯著但對脂肪酶影響不顯著的結(jié)果一致。在刺參正常生長時，孔石莼組刺參體壁的粗蛋白質(zhì)和粗脂肪含量高于黏膜藻組，這表明孔石莼與黏膜藻相比，能增加刺參體壁粗蛋白質(zhì)和粗脂肪的含量，這與李旭等[31]的報道相似，均可說明藻類種類顯著影響刺參胰蛋白酶、淀粉酶活性，以及對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收能力。但本研究中，兩種藻類試驗組刺參生長性能及腸道酶活性均不及投喂配合飼料的對照組，這與王曉艷等[30]發(fā)現(xiàn)投喂混合藻粉飼料優(yōu)于單一藻粉飼料的結(jié)果相似，其原因可能是單一藻類營養(yǎng)不均衡。由于本研究中是針對刺參養(yǎng)殖進行的基礎(chǔ)試驗，馬糞海膽作為食物提供者且長期處于飽食狀態(tài)，不同混養(yǎng)比例組間缺乏可比性，因此，并未對試驗組馬糞海膽的消化酶進行測定和分析。

4 結(jié)論

綜合不同藻類、不同膽參混養(yǎng)比例對刺參生長性能和消化酶活性的研究可知：(1)不同藻類及膽參混養(yǎng)比例均對刺參生長有著不同的影響；(2)投喂孔石莼的養(yǎng)殖效果優(yōu)于黏膜藻；(3)當單獨投喂孔石莼時，馬糞海膽與刺參適宜混養(yǎng)比例為2∶1；(4)以黏膜藻作為食物來源時，適宜混養(yǎng)比例則為3∶1。在春季藻類大量增殖季節(jié)，以適宜的比例將海膽投放至刺參池塘中，既能夠?qū)Υ虆⒊靥林写笮驮孱惼鸬接行У姆乐巫饔茫帜芙档团浜巷暳系氖褂?，同時經(jīng)過一段養(yǎng)殖時間后養(yǎng)成的海膽具有一定的經(jīng)濟價值，降低養(yǎng)殖成本的同時增加了養(yǎng)殖經(jīng)濟效益。該結(jié)論既為參膽生態(tài)混養(yǎng)的實際養(yǎng)成過程提供了參考，也為下一步繼續(xù)探究綜合食源對膽參混養(yǎng)的影響奠定了基礎(chǔ)。