于 哲 吳莉芳* 代忠義 劉艷輝

(1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院 動物生產(chǎn)及產(chǎn)品質(zhì)量安全教育部重點實驗室 動物營養(yǎng)與飼料科學(xué)重點實驗室，吉林長春130118；2.吉林省水產(chǎn)科學(xué)院，吉林長春130033)

水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展，對自然資源的開發(fā)和利用不斷加大，從而導(dǎo)致水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境污染日益嚴(yán)重，水產(chǎn)動物病害頻發(fā)[1]。生物絮團(tuán)技術(shù)（Biofloc technology，BFT）作為生態(tài)健康的養(yǎng)殖模式之一，被越來越多的水產(chǎn)養(yǎng)殖工作者所采用，生物絮團(tuán)是由細(xì)菌群落、浮游生物、有機碎屑和一些聚合物相互絮凝而成的細(xì)菌團(tuán)粒，其基本原理是通過調(diào)節(jié)水體的碳氮比，氣水比等，促進(jìn)微生物大量繁殖生長，在水體中建立一個微循環(huán)系統(tǒng)，以降解水中的含氮有害物質(zhì)和殘留的有機碳等，從而減少換水量、避免污染、降低養(yǎng)殖生物發(fā)病率并提供優(yōu)質(zhì)蛋白源的可持續(xù)發(fā)展型養(yǎng)殖模式[2]。目前關(guān)于生物絮團(tuán)對蝦類的研究，已日趨完善，主要養(yǎng)殖蝦類包含凡納濱對蝦（Litopenaeusvannamei）[3]、斑節(jié)對蝦（Penaeus monodons）[4]、羅氏沼蝦（Macrobrachiumrosenbergii）[5]、克氏原螯蝦（Procambarusclarkii）[6]、日本對蝦（Marsupenaeusjaponicus）[7]等；魚類的研究，覆蓋面較廣，包括雜食性：鯉（Cyprinuscarpio）[8]等；草食性：團(tuán)頭魴（Megalobramaamblycephala）[9]等；肉食性：花鰻鱺（Anguilla marmorata）[10]等。Panigrahi 等[11]研究表明，在高C/N 情況下生物絮團(tuán)可有效凈化水質(zhì)，提高蝦類生長性能和抗氧化能力，緩解免疫應(yīng)激作用等。Long等[12]研究表明，生物絮團(tuán)可增強羅非魚（Oreochromisniloticus）腸道與肝胰臟淀粉酶和蛋白酶活力。王廣軍等[13]研究表明，隨著C/N 升高雜交鱧生長性能逐漸降低，當(dāng)碳氮比10～15 時，綜合效果最好。關(guān)于不同C/N 水平生物絮團(tuán)對黃金鯽生長、消化和水質(zhì)的影響至今報道很少。本試驗甄選生長速度快，抗病能力強，養(yǎng)殖周期短，高產(chǎn)高效等特點的鯉鯽雜交新品種——黃金鯽為研究對象，探討不同C/N 水平生物絮團(tuán)對黃金鯽生長性能、消化酶活力及養(yǎng)殖水體水質(zhì)的影響，從而確定BFT 在黃金鯽養(yǎng)殖中最佳碳氮比，為研究生物絮團(tuán)養(yǎng)殖模式提供參考，進(jìn)一步優(yōu)化養(yǎng)殖環(huán)境，節(jié)約水資源，提高經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會效益。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗用魚購于九臺區(qū)泉源魚苗養(yǎng)殖場，預(yù)飼于吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)水族生態(tài)室控溫養(yǎng)殖系統(tǒng)中15 d，期間投喂基礎(chǔ)飼料（C/N 10.8∶1）使其適應(yīng)環(huán)境與基礎(chǔ)料，基礎(chǔ)料營養(yǎng)成分：粗蛋白32%、粗脂肪6%。試驗選取葡萄糖為外加碳源，有效成分99.97%。根據(jù)Avnimelech總結(jié)的C/N 公式，調(diào)控C/N 分別為C/N 15∶1（Ⅱ組）、C/N 20∶1（Ⅲ組）、C/N 25∶1（Ⅳ組）。

1.2 飼養(yǎng)管理

選取360 尾規(guī)格一致，體表光滑，鰭鱗完整的黃金鯽幼魚（5.14±0.26）g，分入12 個桶中，每桶30 尾，期間水溫控制(24±1) ℃，日投喂3 次（7：30、12：30、17：30），投餌率為魚體重的3%～5%，飼喂后1 h 添加葡萄糖，24 h 不間斷充氧，每7 d 換水一次，換水量1/4～1/3；飼養(yǎng)試驗持續(xù)56 d。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 水質(zhì)指標(biāo)

試驗期間每7 d 使用多參數(shù)水質(zhì)測試儀YSI556測定溶氧、溫度、pH 值、氨氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽和透明度，透明度使用黑白盤測定。

1.3.2 生長性能

飼養(yǎng)試驗結(jié)束后，利用200目尼龍網(wǎng)（孔徑10 μm）過濾和收集生物絮團(tuán)，風(fēng)干，烘箱105 ℃烘干至恒重，-20 ℃密封保存；對黃金鯽停食24 h，每桶隨機選取10 尾，測其體長和體質(zhì)量，在冰盤上進(jìn)行活體解剖，稱取內(nèi)臟、肝胰臟、腸道質(zhì)量（精確到0.01 g）。取黃金鯽側(cè)線以上、背鰭以下的肌肉，置于-80 ℃中，保存?zhèn)溆?。特定生長率、增重率、成活率、飼料效率、蛋白質(zhì)效率、肥滿度、臟體比、肝體比及肌肉營養(yǎng)成分測試方法參考Long等[12]和李京昊等[6]。

1.3.3 消化酶活力

飼養(yǎng)試驗結(jié)束后，停食24 h，每桶隨機取黃金鯽5 尾，在冰盤上進(jìn)行活體解剖，取出肝胰臟、前腸、中腸、后腸，-80 ℃冰箱中保存?zhèn)溆?。解凍剪碎腸道組織和肝胰臟并稱重(精確到0.01 g)，加入蒸餾水稀釋10 倍，勻漿5 min，4 ℃離心10 min（5 000 r/min），取上清液，置于離心管中，4 ℃保存，并在24 h 內(nèi)測定完畢。采用試劑盒（南京建成生物科技有限公司）測定黃金鯽肝胰臟、腸道中的脂肪酶、α-淀粉酶；采用福林酚試劑法測定黃金鯽肝胰臟及腸道中的蛋白酶活力。

1.4 統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)采用SPSS(20.0)軟件對指標(biāo)進(jìn)行單因素方差分析，若試驗數(shù)據(jù)方差分析顯著，進(jìn)一步進(jìn)行Tukey's多重比較，分析試驗組間差異顯著性。顯著水平設(shè)定P＜0.05。試驗數(shù)據(jù)采用“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同C/N 生物絮團(tuán)對黃金鯽生長性能及飼料利用的影響（見表1）

表1 不同C/N生物絮團(tuán)對黃金鯽生長及飼料利用的影響

如表1 所示，在本試驗條件下，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組末體質(zhì)量、蛋白質(zhì)效率、特定生長率和增重率顯著高于對照組（P＜0.05），而其各試驗組之間差異不顯著（P＞0.05）。肝體比隨著碳氮比的增加而升高，最高值出現(xiàn)在第Ⅲ組，隨后，出現(xiàn)下降趨勢。臟體比與肥滿度的最佳值分別在第Ⅳ組和第Ⅰ組。Ⅱ組與Ⅲ組的存活率顯著高于對照組與Ⅳ組（P＜0.05）。

2.2 不同C/N 生物絮團(tuán)對黃金鯽肌肉營養(yǎng)成分的影響（見表2）

從表2 可知，在本試驗條件下，不同碳氮比各組之間，黃金鯽肌肉中粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、粗灰分和水分差異均不顯著（P＞0.05）。

2.3 不同C/N生物絮團(tuán)營養(yǎng)成分（見表3）

由表3可見，在本試驗條件下，各試驗組之間，生物絮團(tuán)中粗脂肪、粗灰分和碳水化合物差異不顯著（P＞0.05）；Ⅲ組和Ⅳ組粗蛋白質(zhì)顯著高于對照組（P＜0.05），對照組與Ⅱ組之間差異不顯著，Ⅱ、Ⅲ組和Ⅳ組之間亦差異不顯著（P＞0.05）。

表2 不同C/N生物絮團(tuán)對黃金鯽肌肉營養(yǎng)成分的影響（%）

表3 不同C/N生物絮團(tuán)營養(yǎng)成分(%)

2.4 不同C/N 生物絮團(tuán)對黃金鯽消化酶活力的影響（見表4～表6）

由表4 可知，在本試驗條件下，肝臟與腸道中淀粉酶活力隨C/N 升高，逐漸增加。肝臟中Ⅱ、Ⅲ組和Ⅳ組顯著高于對照組(P＜0.05)，其中Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組之間差異不顯著(P＞0.05)；腸道中前腸與中腸呈相同趨勢，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ組都顯著高于對照組(P＜0.05)，后腸各組差異不顯著(P＞0.05)。

表4 不同C/N生物絮團(tuán)對黃金鯽淀粉酶活力的影響(U/g prot.)

表5 不同C/N生物絮團(tuán)對黃金鯽脂肪酶活力的影響(U/g prot.)

表6 不同C/N生物絮團(tuán)對黃金鯽蛋白酶活力的影響(U/g prot.)

從表5 可得，在本試驗條件下，肝臟與腸道中脂肪酶活性隨C/N 升高而升高。肝臟中，與對照組相比，Ⅱ、Ⅲ組和Ⅳ組差異顯著（P＜0.05），而Ⅲ組與Ⅳ組差異不顯著（P＞0.05）；腸道中，前、中、后腸大致呈相同趨勢，Ⅱ、Ⅲ組和Ⅳ組均顯著高于對照組（P＜0.05）。

表6 顯示，在本試驗條件下，各試驗組肝臟中蛋白酶活力無顯著變化（P＞0.05），最高值出現(xiàn)在第Ⅳ組；腸道中蛋白酶活力隨C/N 增加呈遞增趨勢，與對照組相比，前、中、后腸Ⅱ、Ⅲ組和Ⅳ試驗組均顯著升高（P＜0.05），最高值均出現(xiàn)在第Ⅳ組，但除前腸外，Ⅲ組和Ⅳ組差異不顯著（P＞0.05）。

2.5 不同C/N生物絮團(tuán)對養(yǎng)殖水體水質(zhì)的影響

2.5.1 不同C/N 生物絮團(tuán)對養(yǎng)殖水體溶解氧的影響（見表7）

表7 不同C/N生物絮團(tuán)對養(yǎng)殖水體溶解氧的影響(mg/l)

由表7 可知，在本試驗條件下，養(yǎng)殖初期各組溶解氧變化較劇烈，第7～14 d Ⅱ、Ⅲ組和Ⅳ試驗組顯著低于對照組（P＜0.05），之后各組中溶解氧含量均基本保持在4.96～5.32 mg/l之間，差異不顯著（P＞0.05）。

2.5.2 不同C/N 生物絮團(tuán)對養(yǎng)殖水體pH 值的影響（見表8）

表8 不同C/N生物絮團(tuán)對養(yǎng)殖水體pH值的影響

如表8所示，在本試驗條件下，養(yǎng)殖過程中各組pH值呈緩慢下降趨勢，各組之間差異不顯著（P＞0.05）。

2.5.3 不同C/N 生物絮團(tuán)對養(yǎng)殖水體氨氮含量的影響(見表9)

表9 不同C/N生物絮團(tuán)對養(yǎng)殖水體總氨氮含量的影響(mg/l)

由表9 可知，在本試驗條件下，養(yǎng)殖過程中水體中總氨氮含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，在養(yǎng)殖到第21 d 的時候，氨氮含量最高，隨后迅速降低并維持在相對穩(wěn)定的狀態(tài)。在養(yǎng)殖后期(35～56 d)，Ⅱ、Ⅲ組和Ⅳ組均顯著低于對照組（P＜0.05）。

2.5.4 不同C/N 生物絮團(tuán)對養(yǎng)殖水體亞硝酸鹽含量的影響（見表10）

從表10 可得，在本試驗條件下，在養(yǎng)殖過程中，水體中亞硝酸鹽含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，各試驗組的亞硝酸鹽含量在第14 d達(dá)到最高，隨后逐漸降低；養(yǎng)殖過程中(除14、42 d外)，Ⅱ、Ⅲ組和Ⅳ組的亞硝酸鹽含量顯著低于對照組（P＜0.05）。

2.5.5 不同C/N 生物絮團(tuán)對養(yǎng)殖水體硝酸鹽含量的影響（見表11）

表10 不同C/N生物絮團(tuán)對養(yǎng)殖水體亞硝酸鹽含量的影響(mg/l)

表11 不同C/N生物絮團(tuán)對養(yǎng)殖水體硝酸鹽含量的影響(mg/l)

如表11所示，在本試驗條件下，養(yǎng)殖過程中水體中硝酸鹽的含量逐漸升高，碳氮比越高硝酸鹽含量增長的越緩慢，35～42 d對照組硝酸鹽的含量與Ⅱ組差異不顯著(P＞0.05)，其他時間均顯著高于Ⅱ、Ⅲ組和Ⅳ組(P＜0.05)。

2.5.6 不同C/N 生物絮團(tuán)對養(yǎng)殖水體透明度的影響（見表12）

表12 不同C/N生物絮團(tuán)對養(yǎng)殖水體透明度的影響（cm）

由表12可知，在本試驗條件下，養(yǎng)殖過程中水體透明度呈逐漸下降的趨勢，14～21 d，Ⅱ、Ⅲ組和Ⅳ組顯著低于對照組（P＜0.05），之后各組間差異不顯著（P＞0.05）。

3 討論

3.1 不同C/N生物絮團(tuán)對黃金鯽生長、飼料利用率和營養(yǎng)成分的影響

生物絮凝作為微生物的聚合體，已被大量實驗證明不僅能滿足部分水產(chǎn)養(yǎng)殖動物的全部基本營養(yǎng)需求、提高飼料效率、提供優(yōu)質(zhì)的蛋白源，而且富含生長促進(jìn)劑和生物活性物質(zhì)。當(dāng)C/N適當(dāng)時，可顯著提高魚類的生長性能，使養(yǎng)殖魚類表現(xiàn)出最佳的生長優(yōu)勢，尤其雜食性魚類，能較好的利用絮凝中營養(yǎng)物質(zhì)，從而促進(jìn)養(yǎng)殖動物生長[3，14-17]。Putra 等[18]的研究結(jié)果表明，絮團(tuán)組革胡子鯰增重率、特定生長率以及蛋白質(zhì)效率均顯著高于對照組。本試驗結(jié)果顯示，隨著生物絮團(tuán)濃度的增加，黃金鯽的增重率和特定生長率呈上升趨勢，說明在本試驗條件下，高碳氮比形成的生物絮團(tuán)高效地促進(jìn)了黃金鯽幼魚的生長，證明生物絮凝養(yǎng)殖技術(shù)可以將絮凝物作為黃金鯽的天然餌料，并且可連續(xù)在原位獲得額外的蛋白質(zhì)、脂肪、礦物質(zhì)和維生素，以加快生長進(jìn)度，與Wang等[17]所得結(jié)果基本吻合。產(chǎn)絮菌利用水體中的無機氮和有機碳“升級”自身的蛋白質(zhì)，結(jié)合水體中的顆粒有機物、膠體顆粒等懸浮物質(zhì)形成生物絮凝餌料，被雜食性魚類所攝食，促進(jìn)了魚類的生長。

肌肉是魚類的主要營養(yǎng)成分，其種類組成和含量是魚類營養(yǎng)價值的體現(xiàn)，在魚類肌肉質(zhì)量評價中起著至關(guān)重要的作用[19]。本試驗中，各組間黃金鯽肌肉粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、粗灰分和水分差異不顯著，這與王廣軍等[13]的研究結(jié)果一致，其中的原因可能是試驗期較短暫，并且尚未表現(xiàn)出對肌肉營養(yǎng)組合物的影響。

生物絮團(tuán)主要由微生物組成，富含大量營養(yǎng)物質(zhì)，Avnimelech[2]認(rèn)為，BFT 可以滿足羅非魚對蛋白質(zhì)和碳水化合物等營養(yǎng)物質(zhì)的需求。在本研究中，生物絮團(tuán)中粗蛋白質(zhì)含量為29.94%～37.46%，可基本滿足黃金鯽營養(yǎng)要求，與Avnimelech的結(jié)果一致。

3.2 不同C/N生物絮團(tuán)對黃金鯽消化酶活力的影響

消化酶活力是評價水生動物飼料營養(yǎng)價值和利用率的重要指標(biāo)之一，它反映了動物機體的消化代謝能力[4]。飼料營養(yǎng)的消化程度、物質(zhì)水平的改變皆會引起酶活力的變化。淀粉酶是具有催化淀粉及糖原水解，生成葡萄糖、麥芽糖及含有α-1，6 糖苷鍵支鏈的糊精作用一種水解酶；脂肪酶能夠切斷酯鍵，水解甘油酯、磷脂和蠟酯；蛋白酶活力高低可體現(xiàn)出蛋白質(zhì)的利用程度。Xu 等[20]研究表明，生物絮團(tuán)在刺激消化酶活力上發(fā)揮重要作用，絮團(tuán)組出現(xiàn)相對較高的淀粉酶活性。Long 等[12]研究結(jié)果顯示生物絮團(tuán)顯著提高羅非魚肝臟、腸道脂肪酶和淀粉酶活力。本試驗中，與對照組相比，除后腸淀粉酶無顯著之外，腸道淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶均顯著升高，而肝胰臟蛋白酶含量無明顯差異，結(jié)果與Anand 等[4]基本一致。這可能是由于黃金鯽主要依靠腸道消化吸收營養(yǎng)物質(zhì)，腸道消化酶豐富，而肝胰臟僅是輔助吸收。此外，還可能因為BFT 大量產(chǎn)生胞外酶，刺激動物分泌更多的內(nèi)源性消化酶。因此，不同C/N 生物絮團(tuán)可顯著提高黃金鯽腸道消化酶活力。一方面，不同碳氮比BFT 會干擾黃金鯽腸道菌群結(jié)構(gòu)，在一定程度上，改變已被平衡、產(chǎn)生或誘導(dǎo)生成消化酶的微生物區(qū)系[15]。另一方面，BFT 包含單細(xì)胞藻類、浮游生物、細(xì)菌和顆粒生物等，且內(nèi)部微生物群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多種有益微生物廣泛分布[21]。

3.3 不同C/N生物絮團(tuán)對養(yǎng)殖水體水質(zhì)的影響

水質(zhì)健康是所有水生生物生存的必要條件，但養(yǎng)殖水體中有毒氮污染物的濃度越來越高，已嚴(yán)重影響水體的物質(zhì)循環(huán)，破壞水體的穩(wěn)定，成為制約水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)健康發(fā)展的關(guān)鍵問題之一。已有大量的研究表明，BFT 能有效地轉(zhuǎn)化養(yǎng)殖水體中的含氮污染物，降低日換水量的14%，穩(wěn)定水質(zhì)，改善環(huán)境[22-23]。Wang等[17]利用生物絮團(tuán)技術(shù)養(yǎng)殖鯽發(fā)現(xiàn)水體中，試驗組氨氮(0.22 mg/l)、亞硝酸鹽氮(0.02 mg/l)、硝酸鹽氮(2.5 mg/l)均顯著低于對照組(0.41、0.49、26.5 mg/l)。李爽等[24]研究了生物絮團(tuán)對海參養(yǎng)殖池pH 值的影響，研究表明，在利用生物絮團(tuán)養(yǎng)殖期間，水體的pH值變化不明顯。唐肖峰等[10]利用生物絮團(tuán)技術(shù)養(yǎng)殖花鰻鱺，結(jié)果表明，養(yǎng)殖結(jié)束時，各組溶解氧水平接近，無顯著差異，透明度持續(xù)下降。本試驗中，溶解氧從第一周爆降后扔以小幅度減弱，這是由于微生物繁殖生長消耗大量氧氣，但各組中溶解氧含量都維持在4.96～5.32 mg/l 之間，完全滿足黃金鯽對氧氣的需求≥3 mg/l[25]。pH 值從7.5 逐漸下降至7.0 上下，原因可能是黃金鯽和微生物生長，呼吸放出的CO2增多，廢物的累積和酸敗所致，且聚β-羥基丁酸酯被水解為羥基丁酸，同樣導(dǎo)致pH值下降，與李爽等[24]研究結(jié)果一致。透明度持續(xù)下降，原因應(yīng)是飼料的不斷投入與異樣菌大量繁殖。氨氮與亞硝酸鹽含量均呈先升高后降低的趨勢，氨氮在21 d時，達(dá)到最高值，而亞硝酸鹽在28 d達(dá)最高值，隨后驟降并維持在相對穩(wěn)定狀態(tài)。這是因為在養(yǎng)殖前期，飼料的投喂和廢物的積累以及生物絮團(tuán)未穩(wěn)定形成，隨著時間的推移，生物絮團(tuán)逐漸穩(wěn)定，異樣菌分解消耗含氮有毒物水平提高。在養(yǎng)殖后期，Ⅱ、Ⅲ組和Ⅳ組的氨氮、亞硝酸鹽含量顯著低于對照組。硝酸鹽隨著養(yǎng)殖時間的增長逐漸升高，這是由于殘餌和排泄大量沉積，同時亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化成硝酸鹽，使得水體中硝酸鹽積累增多。試驗中高碳氮比組硝酸鹽含量增長緩慢，Ⅰ組硝酸鹽的含量顯著高于Ⅱ(除35～42 d 外)、Ⅲ組和Ⅳ組，應(yīng)該是Ⅱ、Ⅲ組和Ⅳ組碳源添加量大，形成的有益菌群較大，分解能力較強，且亞硝酸鹽積累較少，試驗結(jié)果與Ren等[16]、Deng等[23]基本吻合。

4 結(jié)論

綜上，合理利用生物絮團(tuán)技術(shù)可顯著提升黃金鯽生長性能、消化酶活力和養(yǎng)殖水體水質(zhì)，建議養(yǎng)殖過程中應(yīng)調(diào)節(jié)水體中的碳氮比為20∶1。