瓜爾豆膠作為飼料添加劑在推水養(yǎng)殖模式下氮磷收支

沈欽一， 陳 燕， 趙 琳， 黃 文， 李 森

（1.北京市水產(chǎn)技術(shù)推廣站，北京大興 100176；2.北京理工大學(xué)，北京海淀 100081）

在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，氮（N）、磷（P）是重要的營(yíng)養(yǎng)元素，而造成水體污染的也正是這些元素。根據(jù)已有報(bào)道研究，絕大部分養(yǎng)殖90%的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)自于飼料投入，而投入的氮、磷中，僅有20%～30%的N和10%～13%的P以收獲物的形式產(chǎn)出，其余均以不同形態(tài)留在養(yǎng)殖水體中，長(zhǎng)期大量積累超出水體自身凈化能力便會(huì)造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，使環(huán)境惡化，同時(shí)也影響?zhàn)B殖動(dòng)物的健康。

本試驗(yàn)所采用的飼料添加劑為瓜爾豆膠，其原料為瓜爾豆，生長(zhǎng)在巴基斯坦、印度、美國(guó)南部，主要用作食品添加劑如冰激凌、面包、面條等。瓜爾膠在工業(yè)上廣泛用作增稠劑、穩(wěn)定劑、乳化劑，以前主要應(yīng)用于石油開(kāi)采和食品加工中，目前已逐步拓展到精細(xì)化工、造紙、紡織以及醫(yī)藥領(lǐng)域。

本試驗(yàn)對(duì)比了在推水設(shè)備中瓜爾豆膠飼料與普通飼料喂養(yǎng)大鱗鲅，對(duì)其生長(zhǎng)情況、氮磷收支及飼料對(duì)腸道的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)池塘和養(yǎng)殖管理 選擇北京通州某養(yǎng)殖場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，在兩個(gè)推水系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)殖，2個(gè)池塘面積分別為120 m3和187.5 m3。大鱗鲃平均初始體重約為180 g，放養(yǎng)密度每個(gè)推水系統(tǒng)8000尾。養(yǎng)殖周期為120 d。2個(gè)推水系統(tǒng)分別投喂普通飼料（PT）與添加量0.3%的瓜爾豆膠飼料（DJ）。兩種飼料主要營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)見(jiàn)表1。每日投喂3次，堅(jiān)持“四定”原則投餌。投餌量根據(jù)天氣、水溫、魚(yú)的攝食狀況確定，10月中旬收獲。整個(gè)養(yǎng)殖期間，不換水，根據(jù)水深加注新水并記錄水量。

表1 兩種飼料主要營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)

1.2 樣品采集及其測(cè)定 養(yǎng)殖初始和結(jié)束分別采集池塘水樣、沉積物、魚(yú)體、飼料、補(bǔ)水、排放水。其中魚(yú)種和成魚(yú)分別采集20尾，排放水每半個(gè)月采集1次，每次采集間隔10 s共3次。沉積物、飼料和魚(yú)體于65℃烘干，研細(xì)過(guò)60目分樣篩，低溫保存待測(cè)，再分別測(cè)定其總氮（TN）和總磷（TP）含量。

在整個(gè)養(yǎng)殖周期結(jié)束后，分別選取不同飼料投喂大鱗鲃10尾進(jìn)行腸道切片觀察。從魚(yú)體內(nèi)小心將腸道取出，并用生理鹽水反復(fù)沖洗干凈，選取腸中段浸泡在4%多聚甲醛中24 h后進(jìn)行組織切片。將取3 mm厚腸道，放入模子中，用75%～100%的酒精、乙醇二甲苯、二甲苯進(jìn)行脫水、透明處理之后65℃浸蠟。切面向下包埋至蠟塊冷卻后從模具中取出。進(jìn)行4 μm切片，而后將組織黏粘于載玻片之上。65℃烤箱1 h后進(jìn)行HE染色，染色后可觀察到細(xì)胞胞質(zhì)、紅細(xì)胞、肌肉組織、嗜伊紅顆粒、結(jié)締組織等被染成不同程度紅色或粉色，與藍(lán)色的細(xì)胞核形成鮮明的對(duì)比。

1.3 計(jì)算方法

1.3.1 試驗(yàn)指標(biāo)

增重率/%=[（Wt-W0）/W0]×100；

餌料系數(shù)/%=[C/（Wt-W0）]×100；

特定生長(zhǎng)率/%=[（lnWt-lnW0）/t]×100；

成活率/%=（St/S0）×100；

式中：其中t為試驗(yàn)天數(shù)，d；W0為試驗(yàn)魚(yú)的初始體重，g；Wt為t時(shí)間內(nèi)試驗(yàn)魚(yú)的終末體重，g；W 為試驗(yàn)魚(yú)體重，g；C為飼料投喂量，kg；St為 t時(shí)間后成活尾數(shù)，尾；S0為初始總尾數(shù)，尾。

1.3.2 數(shù)據(jù)分析 用SPSS 19.0軟件對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，單因子方差分析（ANOVA），多重比較采用Duncan's檢驗(yàn)方法，以P＜0.05為顯著差異，P＜0.01為極顯著差異。

1.3.3 氮和磷收支計(jì)算 采用物料平衡原理計(jì)算不同養(yǎng)殖模式池塘、收支，計(jì)算方程如下：

（1） N（P）input=Win+Ss+F；

（2） N（P）output=Wout+Sh+O；

（3） O=N（P）input-Wout-Sh-E；

式中：Win為通過(guò)池塘進(jìn)水帶入的 N、P，kg/hm2；Ss為通過(guò)苗種帶入的 N、P，kg/hm2；F 為通過(guò)餌料帶入的 N、P，kg/hm2；Wout為通過(guò)排水帶出的 N、P，kg/hm2，是隨養(yǎng)殖期排水排出N、P和隨收獲期排水排出N、P之和；Sh為通過(guò)漁獲物帶出的N、P，kg/hm2；O 為通過(guò)其他途徑輸出的 N、P，kg/hm2，如底泥沉積、滲漏、揮發(fā)等。

2 結(jié)果及分析

2.1 產(chǎn)量及生長(zhǎng)指標(biāo)比較 試驗(yàn)時(shí)間共計(jì)120 d，其中PT組捕獲大鱗鲃6500 kg，平均規(guī)格812.5 g/尾，平均成活率98.1%，平均餌料系數(shù)1.67。特定生長(zhǎng)率1.05。DJ組大鱗鲃產(chǎn)量6800 kg，平均規(guī)格850 g/尾，成活率97.8%，平均餌料系數(shù)1.58。特定生長(zhǎng)率1.1。從表2數(shù)據(jù)可以看出，兩種飼料飼喂的試驗(yàn)魚(yú)在生長(zhǎng)上無(wú)顯著差異（P＞0.05）。

表2 兩種飼料投喂大鱗鲃的生長(zhǎng)情況

2.2 兩種飼料養(yǎng)殖氮、磷收支 兩個(gè)池塘投入和產(chǎn)出各組分總量及其各氮、磷含量見(jiàn)表3和表4，N、P占比例見(jiàn)圖1.其中PT組整個(gè)養(yǎng)殖周期N輸入總量為377.6 kg。主要輸入途徑是通過(guò)飼料攜帶，為286.88 kg，占總輸入N的76%。通過(guò)魚(yú)輸入的N為87.0 kg，占總輸入的23%，其他的水體交換輸入N最少約為3.7 kg，占總輸入的1%左右。DJ組整個(gè)養(yǎng)殖周期N輸入總量為393.4 kg。主要輸入途徑是通過(guò)飼料攜帶，為290.94 kg，占總輸入N的74%。通過(guò)魚(yú)輸入的N為96.8 kg，占總輸入的25%，其他的水體交換輸入N最少約為5.7 kg，占總輸入的1%左右。

表3 兩個(gè)池塘系統(tǒng)中投入各組分總量及其各氮、磷含量

表4 兩個(gè)池塘系統(tǒng)中產(chǎn)出各組分總量及其各氮、磷含量

圖1 兩個(gè)池塘系統(tǒng)中產(chǎn)出各組分氮、磷含量

在N輸出方面，其中PT組整個(gè)養(yǎng)殖周期N輸出總量為351.12 kg。通過(guò)漁獲物攜帶輸出的N為162.24 kg，占總輸出N的46%。通過(guò)排水輸出的N為141.5 kg，占總輸入的40%，通過(guò)其他途徑輸出的N約為47.38 kg，占總輸入的14%左右。DJ組整個(gè)養(yǎng)殖周期N輸入總量為377.64 kg。通過(guò)漁獲物攜帶輸出的N為179.52 kg，占總輸出N的48%。通過(guò)排水輸出的N為189.57 kg，占總輸入的50%，通過(guò)其他途徑輸出的N約為8.53 kg，占總輸入的2%左右。

PT組整個(gè)養(yǎng)殖周期P輸入總量為84.7 kg。飼料攜帶仍是主要輸入途徑為74.25 kg，占總輸入P的88%。通過(guò)魚(yú)輸入的P為8.38 kg，占總輸入的10%，其他的水體交換輸入P最少約為2.07 kg，占總輸入的2%左右。DJ組整個(gè)養(yǎng)殖周期P輸入總量為86.41 kg。主要輸入途徑是通過(guò)飼料攜帶，為75.81 kg，占總輸入P的88%。通過(guò)魚(yú)輸入的P為7.36 kg，占總輸入的8%，其他的水體交換輸入P最少約為3.24 kg，占總輸入的4%左右。

在P輸出方面，其中PT組整個(gè)養(yǎng)殖周期P輸出總量為78.78 kg。通過(guò)漁獲物攜帶輸出的P為15.73 kg，占總輸出P的20%。通過(guò)排水輸出的P為47.35 kg，占總輸出的60%，通過(guò)其他途徑輸出的P約為15.7 kg，占總輸入的20%左右。DJ組整個(gè)養(yǎng)殖周期P輸入總量為82.96 kg。通過(guò)漁獲物攜帶輸出的P為15.91 kg，占總輸出P的19%。通過(guò)排水輸出的P為63.13 kg，占總輸入的76%，通過(guò)其他途徑輸出的P約為3.91 kg，占總輸出的5%左右。

2.3 添加瓜爾豆膠對(duì)大鱗鲃腸道情況的影響兩種飼料投喂的腸道組織切片分別見(jiàn)圖2和圖3，通過(guò)觀察飼料對(duì)腸道的損傷情況，可以看出，喂食兩種飼料的魚(yú)腸道均呈現(xiàn)完好狀態(tài)，前腸絨毛形狀完整，整齊地伸入腸腔內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)絨毛破損，腫脹，脫落，表皮細(xì)胞水腫充血等癥狀。

圖2 PT腸道切片

圖3 DJ腸道切片

3 討論

3.1 瓜爾豆膠飼料對(duì)大鱗鲃生長(zhǎng)性能的影響在本試驗(yàn)中利用瓜爾豆膠的特性在推水設(shè)備里進(jìn)行喂養(yǎng)，在本研究中，與普通飼料相比添加瓜爾豆膠飼料所投喂的大鱗鲃的增重、餌料系數(shù)并沒(méi)有明顯差異，普通飼料投喂增重率351.4%，餌料系數(shù)1.67，瓜爾豆膠飼料投喂增重率372.2%，餌料系數(shù)1.58，在成活率方面瓜爾豆膠飼料所投喂的略低于普通飼料，這是由于在試驗(yàn)初期魚(yú)腸道不能很好適應(yīng)瓜爾豆膠飼料導(dǎo)致部分魚(yú)出現(xiàn)腸炎等癥狀，隨著時(shí)間的推移該癥狀消退。所以在達(dá)到同樣生長(zhǎng)情況下，添加瓜爾豆膠不會(huì)影響?hù)~(yú)類(lèi)正常生長(zhǎng)。

3.2 氮、磷收支的比較

3.2.1 養(yǎng)殖池塘的氮磷輸入 在池塘養(yǎng)殖系統(tǒng)中，氮、磷輸入主要來(lái)源包括飼料、肥料、養(yǎng)殖水體、養(yǎng)殖生物、降雨等。本試驗(yàn)過(guò)程于在推水設(shè)備中完成，未使用肥料，PT和DJ池塘氮、磷輸入的形式有飼料、苗種、水體交換（包括進(jìn)水、降雨）等，其飼料分別占N輸入的74%和76%，來(lái)源于飼料輸入的P均為88%。以往結(jié)果研究表明飼料是養(yǎng)殖系統(tǒng)氮、磷輸入的主要形式。對(duì)低密度養(yǎng)殖（6尾/m2）的半咸水魚(yú)和高密度養(yǎng)殖（10尾/m2）的海水魚(yú)的研究結(jié)果表明，由飼料輸入的氮、磷比例分別為 88%和 75%與 99%和 94%（Krom和 Neori，1989）。在普通土池塘中由飼料輸入的氮、磷分別占池塘氮、磷輸入總量84.3%～92.7%和81.9%～90.8%（Daniels和 Boyd，1989）。本研究中 PT 和 DJ中飼料對(duì)氮、磷輸入的比例均與上述養(yǎng)魚(yú)池塘研究結(jié)果相似。

一般情況下，放養(yǎng)動(dòng)物輸入的氮、磷占池塘氮、磷總輸入的比例因放養(yǎng)動(dòng)物種類(lèi)和放養(yǎng)規(guī)格不同而存在差異。本試驗(yàn)中，PT和DJ池塘來(lái)源于魚(yú)苗輸入的N均占總輸入23%，P均占池塘磷總輸入的25%。

楊逸萍等（1999）報(bào)道，在斑節(jié)對(duì)蝦的養(yǎng)殖中，注水輸入氮占池塘總氮輸入的5%～7%。Christopher Jackson等（2003）的研究也表明進(jìn)水中的總氮水平很低，只占池塘總輸入的5%。本試驗(yàn)水體交換的氮磷占池塘氮磷總輸入的比例相對(duì)較小，PT和DJ進(jìn)水輸入的N、P均分別占池塘氮磷總輸入的1%左右。由于在推水系統(tǒng)中養(yǎng)殖池中的水與外塘不斷循環(huán)，水體經(jīng)外塘代謝后進(jìn)入養(yǎng)殖池，故而在進(jìn)水中輸入的N、P含量較低。

3.2.2 養(yǎng)殖池塘的氮磷輸出 本研究中，兩個(gè)池塘的氮、磷輸出主要包括商品魚(yú)、吸排污和其他形式輸出三部分，其他形式中包括底泥氮、磷沉積、水體交換和滲漏等途徑輸出。對(duì)于PT池塘的氮、磷輸出來(lái)說(shuō)，商品魚(yú)輸出的氮、磷所占比例最大，分別為46.0%和20.0%；其次是吸排污輸出的氮、磷，分別為 40.0%和60.0%，其他輸出分別為14.0%和20.0%。而DJ池塘的氮、磷輸出情況卻有所不同，吸排污的氮、磷所占比例最大，分別為50.0%和76.0%；其次是商品魚(yú)輸出的氮、磷，分別為48.0%和19.0%，其他輸出為2%和5%。對(duì)比兩池塘的氮、磷輸出差異，在漁獲物上面差異不大，最主要的區(qū)別在于吸排污。而在養(yǎng)殖過(guò)程中對(duì)水體污染也主要來(lái)源是殘餌及排泄物。其浸泡液中氮、磷含量與飼料溶失率呈正相關(guān)性（劉旭東2009）。由于在飼料中添加了瓜爾豆膠明顯增強(qiáng)了魚(yú)類(lèi)糞便的顆粒穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，便于糞便及殘餌的清理，在吸排污過(guò)程中可以將更多排泄物吸出。Alexan-der Brinker（2007）的研究表明不同質(zhì)量和劑量的瓜爾膠作為魚(yú)飼料黏合劑對(duì)魚(yú)類(lèi)排泄物穩(wěn)定性的影響亦有不同，其中高等黏度的瓜爾膠效率較高。 通過(guò)測(cè)定排污口水中氮、磷含量，PT中氮濃度為141.50 g，磷濃度為47.35 g；DJ中氮濃度為189.57 g，磷濃度為63.13 g，差異顯著（P＜0.05）。一些研究者卻認(rèn)為輸入氮的大部分是以排水的形式釋放到環(huán)境中。如Daniels和Boyd（1989）報(bào)道，換排水氮、磷輸出分別占氮、磷總輸出的24.8%和4.92%。但本研究中，推水設(shè)備吸排污將大部分殘餌料、排泄物吸出使得排放到水體中的氮磷占氮、磷總輸出的比例相對(duì)較小，PT中氮濃度為 141.50 g，磷濃度為 47.35 g；DJ中氮濃度為189.57 g，磷濃度為 63.13 g，差異顯著（P ＜ 0.05）。由于瓜爾豆膠增強(qiáng)了排泄物及飼料的水穩(wěn)定性，使得排放到環(huán)境中的氮、磷含量有差異。

3.3 對(duì)腸道細(xì)胞損傷的比較 瓜爾豆膠飼料主要成分也是瓜爾豆的豆粕，而豆粕中由于含有皂苷、非淀粉多糖等抗?fàn)I養(yǎng)因子，在當(dāng)做飼料使用的過(guò)程中會(huì)對(duì)魚(yú)類(lèi)消化道產(chǎn)生不良影響。如：飼料中的非淀粉多糖不僅能夠結(jié)合膽汁酸阻塞微絨毛，損傷腸道，而且還能夠增加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的黏稠性，進(jìn)而降低魚(yú)類(lèi)對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收（張帆 等 ，2012；Leenhouwers 等 ，2010；Storebakken等，1998）。

目前，關(guān)于豆粕替代魚(yú)粉引起魚(yú)類(lèi)腸道組織結(jié)構(gòu)改變已有很多相關(guān)研究，如當(dāng)豆粕替代量超過(guò)45%時(shí)，能夠引起大黃魚(yú) （Pseudosciaena crocea）腸壁變薄，腸絨毛嚴(yán)重破損（張偉等，2010）。用添加30%豆粕的飼料飼喂異育銀鯽（Caraddius auratus gibelio）3周后發(fā)現(xiàn)，其腸黏膜上皮細(xì)胞受損，黏膜皺襞間質(zhì)變寬（宋文新，2009）。用發(fā)酵豆粕替代魚(yú)粉飼喂黑鯛（Sparus macrocephalus）時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)替代量為 40%和 50%時(shí)，其中腸壁破損，腸絨毛出現(xiàn)大量脫落并且減少，50%替代組幼魚(yú)中腸黏膜層和腸壁連接變得開(kāi)始疏松 （姚迪翡，2013）。而在本研究中通過(guò)腸道切片可以觀察出，投喂瓜爾豆膠飼料對(duì)大鱗鲃的腸道并無(wú)損傷，而根據(jù)文獻(xiàn)所述，這有可能是所添加豆類(lèi)替代物（瓜爾豆膠）含量較少，并未達(dá)到引起腸道組織結(jié)構(gòu)改變的替代比例所導(dǎo)致。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)采用添加0.3%瓜爾豆膠飼料與普通飼料喂養(yǎng)大鱗鲃，以增重率和餌料系數(shù)作為生長(zhǎng)評(píng)定，以腸道切片有無(wú)損害，養(yǎng)殖周期氮磷排放作為評(píng)定指標(biāo)。結(jié)果表明，添加瓜爾豆膠后增重和餌料系數(shù)上沒(méi)有明顯差異（P＞0.05）。 喂食兩種飼料的魚(yú)腸道均呈現(xiàn)完好狀態(tài)，前腸絨毛形狀完整，整齊地伸入腸腔內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)絨毛破損、腫脹、脫落、表皮細(xì)胞水腫充血等癥狀。通過(guò)測(cè)定排污口水中氮、磷含量，PT中氮濃度為141.50 g，磷濃度為47.35 g；DJ中氮濃度為 189.57 g，磷濃度為 63.13 g，差異顯著（P ＜ 0.05）。