海水池塘底播江蘺對仿刺參生長的影響研究

周全利,秦顯明,任利華,郭治誠,韓慧宗,王忠全,相智巍,劉元進,劉義豪

( 1.山東省海洋資源與環境研究院,山東省海洋生態修復重點實驗室,山東 煙臺 264006; 2.濟寧市任城區漁業發展服務中心,山東 濟寧 272000 )

生態混養能最大限度利用投入系統中的營養物質和能量,實現養殖效率的最大化,養殖環境影響的最小化[1-3]。仿刺參(Apostichopusjaponicus)作為底棲海珍品主要以沉積物中的有機碎屑,包括細菌、原生動物、底棲硅藻以及動、植物的有機碎屑等為食物,起到底層“清道夫”的作用,仿刺參的生態混養更能高效對物質和能量進行利用[4-6]。但是近幾年,山東池塘養殖仿刺參損失嚴重,究其原因主要是夏季高溫期間池塘水溫高,超過了仿刺參的溫度生存上限(30 ℃)[7-8],同時池塘底部生物等代謝旺盛,造成底部缺氧[9]。大型底播藻類能夠起到遮陰和降低池塘底層水溫、增加溶解氧,同時吸收養殖動物排放到水體中的無機廢物,起到保持水環境穩定的作用[10-12]。菊花江蘺(Gracilarialichevoides)適合池塘底播養殖,屬紅藻門江蘺屬,適宜生長溫度18～35 ℃,適宜光照2000～15 000 lx,適宜鹽度15～35[13-15]。菊花江蘺與仿刺參、魚、蝦、貝等養殖生物混養已有研究[16-20],其經濟和生態效益顯著,但與仿刺參池塘底播混養的報道較少。筆者探究菊花江蘺與仿刺參混養的底播養殖密度條件,以豐富適合我國北方地區以仿刺參為主的池塘混養模式,并為仿刺參池塘生態混養提供數據,增加經濟效益的同時提高生態效益。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗地點為山東省海洋資源與環境研究院東營基地,共4口中試池塘,每口面積0.1 hm2,水深1.5 m。菊花江蘺自福建購進,仿刺參取自室外4 hm2的土質池塘,挑選健康、活力強的個體,規格約50 g/頭。

1.2 試驗方法

2016—2018年每年試驗周期200 d,4月30日—11月20日(其中高溫期間為7月1日—8月20日)。不充氣、不投餌,周換水1/5,換水后施肥NaNO32 mg/L和KH2PO40.2 mg/L,自然光加遮陽網控制底層光照不超過14 000 lx。試驗結束時稱量仿刺參、江蘺質量1次。仿刺參密度(100.0±23.6) g/m2,仿刺參規格(50.0±15.5) g/頭;江蘺設置0 g/m2對照組和100、300、600 g/m2密度組。YSI 556多功能水質測定儀測量表、底層水溫,鹽度,pH,溶解氧。T-10A照度計測量表、底層水下光照度(表層為水面下20 cm,底層離池底10 cm),每日8:00和15:00池塘4個邊各測量1次。

1.3 特定生長率和成活率的計算

RSG1= ln (mt/m0)×1/t×100%

式中,RSG1為特定生長率(%/d),t為培養時間(d),m0為試驗開始的質量(g),mt為培養t時間后對應的質量(g)。

RSG2= ln(mt/m1)×1/t×100%

式中,RSG2為成活后特定生長率(%/d),m1為培養t時間后按照試驗結束時的成活數量推算的開始質量(g)。

RS=nf/ni×100%

式中,RS為成活率(%),nf和ni為終末和初始數量(頭)。

1.4 數據處理

使用GraphPad Prism 8.0.2軟件繪圖,采用SPSS 23.0對數據進行單因素方差分析,采用Tukey檢驗對數據進行多重比較分析,P<0.05表示差異顯著。

2 結 果

2.1 試驗期間各理化因子變化

水下光照度2010～33 250 lx,鹽度20.6～33.7,pH 7.52～8.42,溶解氧1.35～10.32,水溫13.12～34.23 ℃(表1)。對照組0 g/m2和100、300、600 g/m2密度組(下同)相比水下光照度、鹽度、pH基本無變化,但隨著江蘺投放密度的增加,處理組底層溶解氧的最低值有逐漸升高的趨勢,底層水溫最高值有逐漸降低的趨勢。

表1 各組理化因子變化范圍Tab.1 The range of physical and chemical factors in each group

2.2 高溫期間水溫和溶解氧變化特征

高溫期間對照組表層水溫與各密度組差異均不顯著(P>0.05),對照組底層水溫與各密度組差異均顯著(P<0.05),且100 g/m2密度組與300、600 g/m2密度組差異顯著(P<0.05)(圖1)。高溫期間對照組表層溶解氧質量濃度與100 g/m2密度組差異顯著(P<0.05),與300、600 g/m2密度組差異不顯著(P>0.05),對照組底層溶解氧質量濃度與300、600 g/m2密度組差異顯著(P<0.05)(圖1),各密度組差異不顯著(P>0.05)。說明在高溫期間池塘中的菊花江蘺對底層水溫有降低的作用,對底層溶解氧質量濃度有增加的作用,且有隨著菊花江蘺密度的增大影響越來越大的趨勢。

圖1 高溫期間水溫和溶解氧水平變化特征Fig.1 Variation characteristics of water temperature and dissolved oxygen level during high temperature period不同字母表示組間差異顯著(P<0.05),下同.Different letters indicate significant difference (P<0.05), et sequentia.

2.3 仿刺參和菊花江蘺的特定生長率

整個試驗周期仿刺參的特定生長率隨著菊花江蘺投放密度的增加而增加,對照組和各處理組差異顯著(P<0.05),100 g/m2密度組與300、600 g/m2密度組差異顯著(P<0.05),300 g/m2密度組與600 g/m2密度組差異不顯著(P>0.05)(圖2)。菊花江蘺的特定生長率隨著投放密度的增加有逐漸降低的趨勢,但各密度組差異不顯著(P>0.05)。這說明,在此試驗條件下投放不同密度的菊花江蘺生長差異不明顯,但對仿刺參促生長的差異明顯,300、600 g/m2密度組對仿刺參促生長效果好。

圖2 仿刺參和菊花江蘺的特定生長率Fig.2 The specific growth rate of sea cucumber A. japonicus and sea weed G. lichevoides

2.4 仿刺參的成活率和成活后仿刺參的特定生長率

整個試驗周期仿刺參的成活率隨著菊花江蘺投放密度的增加而增加,對照組和各密度組差異顯著(P<0.05),100 g/m2密度組與300、600 g/m2密度組差異顯著(P<0.05),300、600 g/m2密度組差異不顯著(P>0.05)(圖3)。對照組成活后仿刺參的特定生長率與各密度組差異均顯著(P<0.05),各密度組間差異不顯著(P>0.05)。總體說明仿刺參的成活率受菊花江蘺投放密度大小影響明顯,300、600 g/m2密度組仿刺參成活率高;成活后的仿刺參的生長與菊花江蘺投放與否關系密切。

圖3 仿刺參成活率和成活后仿刺參的特定生長率Fig.3 The survival rate and the specific growth rate of sea cucumber A. japonicus after survival

3 討 論

3.1 底播大型藻類對池塘高溫期間水溫和溶解氧的影響

水溫的絕對值高和高溫的持續時間長是引起仿刺參高溫死亡最重要的兩個因素,近幾年黃河三角洲地區池塘水溫經常超過32 ℃,如何降低池塘水溫是保證仿刺參安全度夏的首要問題。覆蓋遮陽網能明顯降低池塘水溫,姜緒等[21]指出,夏季15:30時覆蓋遮陽網試驗池塘平均水溫明顯低于對照池塘0.81 ℃(P<0.05),且日升溫幅度和高溫維持時間上優于對照池塘。底播大型藻類對池塘底層水環境有遮陰的作用,起到了與覆蓋遮陽網相同的降溫效果,本次各密度組的底層水溫在高溫期間明顯低于對照組。分析原因,應該是大型藻類的遮陰作用降低了底層的光照度,同時阻擋作用延緩了底層水體的交換。底層溶解氧含量低是引起仿刺參死亡的又一重要因素,底播大型藻類明顯增加了底層溶解氧含量,雖然仿刺參等海洋底棲動物對溶解氧耐受力強[22],但是高溫會導致仿刺參低氧耐受能力大幅降低,夏季高溫溶解氧質量濃度持續下降時(如水溫≥25 ℃、溶解氧1～2 mg/L),短時間內將引發其大量窒息死亡[23]。本次試驗結果顯示,對照組在2016、2018年溶解氧質量濃度最低(1.74、1.35 mg/L),引起仿刺參的大量死亡, 300、600 g/m2密度組隨著江蘺底播密度增加、溶解氧質量濃度均在3 mg/L以上,仿刺參成活率明顯提高(P<0.05),說明底播大型藻類能增加底層溶解氧含量并提高仿刺參成活率。

3.2 養殖密度對參藻混養生長的影響

因大規格仿刺參(>25 g/頭)有夏眠習性,而小規格仿刺參(≤25 g/頭)基本不夏眠[24],大小規格的仿刺參生長差異大,所以養殖密度差異大。小規格的仿刺參養殖密度混養試驗表明,合理密度的大型藻類對仿刺參成活率和生長率提高效果明顯:王肖君等[25]研究指出,在仿刺參規格為(8.0±0.3) g/頭、密度為15 頭/m2,龍須菜密度為360 g/m2時,仿刺參平均質量日增加率、特定生長率最大;王軍等[16]指出,在仿刺參規格為(5.07±0.45) g/頭、密度為11 頭/m2時,輪養大型藻類的仿刺參特定生長率高于單養對照組;王志剛等[26]研究指出,仿刺參規格為(25.2±1.21) g/頭、密度為200 g/m3,海黍子(Sargassummiyabei)密度為2000 g/m3時,仿刺參生長快、生態效果最好。大規格的仿刺參與大型藻類密度混養試驗不多,通過王肖君[27]進行的仿刺參與菊花江蘺混養陸基圍隔試驗及劉元剛等[28]向仿刺參養殖池中移植大葉藻的池塘試驗結果可知,大型藻類對大規格仿刺參促生長作用明顯。目前黃河三角洲地區仿刺參單養池塘大規格苗種(>25 g/頭)投放密度為2～5 頭/m2,本試驗只進行了密度為2 頭/m2的研究,結合李樂等[8]大連仿刺參池塘養殖體質量50 g的最大密度可達10 頭/m2的試驗結果,說明池塘仿刺參投放密度的空間大,進行仿刺參與大型藻類混養的高密度試驗的空間大。

3.3 菊花江蘺與養殖動物綜合養殖的優越性

近年來,多營養層次綜合養殖模式和技術得到學術界和產業界的重視,已經應用于魚、蝦、蟹、貝、藻、參等多種生物養殖中,這些養殖模式主要利用了養殖生物之間的營養關系,從而實現不同生態位的資源互補利用,提高了資源轉化率,提高了環境承載力[6,29-30]。在多營養層次綜合養殖系統中,大型藻類的食物產出和生態調控功能尤為顯著[31-32],大型藻類在多營養層次綜合養殖中起到了遮光、降溫、增氧、吸收營養鹽、穩定水環境的作用,特別在高溫缺氧時期通過光合作用增加了水體溶解氧含量,保持了水環境的氧化狀態;大型藻類另一個重要作用是直接或間接作為養殖動物的餌料提高了餌料多樣性,促進了養殖動物的生長,特別是腐敗后的藻類碎屑是仿刺參的優良餌料[25,33]。本試驗結果充分印證了底播菊花江蘺和仿刺參綜合養殖的優越性,特別是2016年對照組仿刺參幾乎全部死亡的情況下,菊花江蘺密度組取得了較好的試驗結果。

菊花江蘺屬于廣溫廣鹽品種,對環境適應力強,枝體生長過程中不存在暴發式生長,也不易發生短時間群體腐敗。菊花江蘺喜歡的低光照環境抑制了滸苔等的繁殖與生長,有力地避免了因滸苔等短時間大量腐敗引起的養殖動物死亡。

4 結 論

海水池塘底播菊花江蘺降低了池塘底層水溫、增加了水體中溶解氧含量,穩定了水環境,促進了仿刺參的成活與生長。在200 d的養殖周期中,菊花江蘺投放密度為300～600 g/m2時,仿刺參成活和生長效果好。