海水池塘底播江蓠对仿刺参生长的影响研究

周全利,秦显明,任利华,郭治诚,韩慧宗,王忠全,相智巍,刘元进,刘义豪

( 1.山东省海洋资源与环境研究院,山东省海洋生态修复重点实验室,山东 烟台 264006; 2.济宁市任城区渔业发展服务中心,山东 济宁 272000 )

生态混养能最大限度利用投入系统中的营养物质和能量,实现养殖效率的最大化,养殖环境影响的最小化[1-3]。仿刺参(Apostichopusjaponicus)作为底栖海珍品主要以沉积物中的有机碎屑,包括细菌、原生动物、底栖硅藻以及动、植物的有机碎屑等为食物,起到底层“清道夫”的作用,仿刺参的生态混养更能高效对物质和能量进行利用[4-6]。但是近几年,山东池塘养殖仿刺参损失严重,究其原因主要是夏季高温期间池塘水温高,超过了仿刺参的温度生存上限(30 ℃)[7-8],同时池塘底部生物等代谢旺盛,造成底部缺氧[9]。大型底播藻类能够起到遮阴和降低池塘底层水温、增加溶解氧,同时吸收养殖动物排放到水体中的无机废物,起到保持水环境稳定的作用[10-12]。菊花江蓠(Gracilarialichevoides)适合池塘底播养殖,属红藻门江蓠属,适宜生长温度18～35 ℃,适宜光照2000～15 000 lx,适宜盐度15～35[13-15]。菊花江蓠与仿刺参、鱼、虾、贝等养殖生物混养已有研究[16-20],其经济和生态效益显著,但与仿刺参池塘底播混养的报道较少。笔者探究菊花江蓠与仿刺参混养的底播养殖密度条件,以丰富适合我国北方地区以仿刺参为主的池塘混养模式,并为仿刺参池塘生态混养提供数据,增加经济效益的同时提高生态效益。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验地点为山东省海洋资源与环境研究院东营基地,共4口中试池塘,每口面积0.1 hm2,水深1.5 m。菊花江蓠自福建购进,仿刺参取自室外4 hm2的土质池塘,挑选健康、活力强的个体,规格约50 g/头。

1.2 试验方法

2016—2018年每年试验周期200 d,4月30日—11月20日(其中高温期间为7月1日—8月20日)。不充气、不投饵,周换水1/5,换水后施肥NaNO32 mg/L和KH2PO40.2 mg/L,自然光加遮阳网控制底层光照不超过14 000 lx。试验结束时称量仿刺参、江蓠质量1次。仿刺参密度(100.0±23.6) g/m2,仿刺参规格(50.0±15.5) g/头;江蓠设置0 g/m2对照组和100、300、600 g/m2密度组。YSI 556多功能水质测定仪测量表、底层水温,盐度,pH,溶解氧。T-10A照度计测量表、底层水下光照度(表层为水面下20 cm,底层离池底10 cm),每日8:00和15:00池塘4个边各测量1次。

1.3 特定生长率和成活率的计算

RSG1= ln (mt/m0)×1/t×100%

式中,RSG1为特定生长率(%/d),t为培养时间(d),m0为试验开始的质量(g),mt为培养t时间后对应的质量(g)。

RSG2= ln(mt/m1)×1/t×100%

式中,RSG2为成活后特定生长率(%/d),m1为培养t时间后按照试验结束时的成活数量推算的开始质量(g)。

RS=nf/ni×100%

式中,RS为成活率(%),nf和ni为终末和初始数量(头)。

1.4 数据处理

使用GraphPad Prism 8.0.2软件绘图,采用SPSS 23.0对数据进行单因素方差分析,采用Tukey检验对数据进行多重比较分析,P<0.05表示差异显著。

2 结 果

2.1 试验期间各理化因子变化

水下光照度2010～33 250 lx,盐度20.6～33.7,pH 7.52～8.42,溶解氧1.35～10.32,水温13.12～34.23 ℃(表1)。对照组0 g/m2和100、300、600 g/m2密度组(下同)相比水下光照度、盐度、pH基本无变化,但随着江蓠投放密度的增加,处理组底层溶解氧的最低值有逐渐升高的趋势,底层水温最高值有逐渐降低的趋势。

表1 各组理化因子变化范围Tab.1 The range of physical and chemical factors in each group

2.2 高温期间水温和溶解氧变化特征

高温期间对照组表层水温与各密度组差异均不显著(P>0.05),对照组底层水温与各密度组差异均显著(P<0.05),且100 g/m2密度组与300、600 g/m2密度组差异显著(P<0.05)(图1)。高温期间对照组表层溶解氧质量浓度与100 g/m2密度组差异显著(P<0.05),与300、600 g/m2密度组差异不显著(P>0.05),对照组底层溶解氧质量浓度与300、600 g/m2密度组差异显著(P<0.05)(图1),各密度组差异不显著(P>0.05)。说明在高温期间池塘中的菊花江蓠对底层水温有降低的作用,对底层溶解氧质量浓度有增加的作用,且有随着菊花江蓠密度的增大影响越来越大的趋势。

图1 高温期间水温和溶解氧水平变化特征Fig.1 Variation characteristics of water temperature and dissolved oxygen level during high temperature period不同字母表示组间差异显著(P<0.05),下同.Different letters indicate significant difference (P<0.05), et sequentia.

2.3 仿刺参和菊花江蓠的特定生长率

整个试验周期仿刺参的特定生长率随着菊花江蓠投放密度的增加而增加,对照组和各处理组差异显著(P<0.05),100 g/m2密度组与300、600 g/m2密度组差异显著(P<0.05),300 g/m2密度组与600 g/m2密度组差异不显著(P>0.05)(图2)。菊花江蓠的特定生长率随着投放密度的增加有逐渐降低的趋势,但各密度组差异不显著(P>0.05)。这说明,在此试验条件下投放不同密度的菊花江蓠生长差异不明显,但对仿刺参促生长的差异明显,300、600 g/m2密度组对仿刺参促生长效果好。

图2 仿刺参和菊花江蓠的特定生长率Fig.2 The specific growth rate of sea cucumber A. japonicus and sea weed G. lichevoides

2.4 仿刺参的成活率和成活后仿刺参的特定生长率

整个试验周期仿刺参的成活率随着菊花江蓠投放密度的增加而增加,对照组和各密度组差异显著(P<0.05),100 g/m2密度组与300、600 g/m2密度组差异显著(P<0.05),300、600 g/m2密度组差异不显著(P>0.05)(图3)。对照组成活后仿刺参的特定生长率与各密度组差异均显著(P<0.05),各密度组间差异不显著(P>0.05)。总体说明仿刺参的成活率受菊花江蓠投放密度大小影响明显,300、600 g/m2密度组仿刺参成活率高;成活后的仿刺参的生长与菊花江蓠投放与否关系密切。

图3 仿刺参成活率和成活后仿刺参的特定生长率Fig.3 The survival rate and the specific growth rate of sea cucumber A. japonicus after survival

3 讨 论

3.1 底播大型藻类对池塘高温期间水温和溶解氧的影响

水温的绝对值高和高温的持续时间长是引起仿刺参高温死亡最重要的两个因素,近几年黄河三角洲地区池塘水温经常超过32 ℃,如何降低池塘水温是保证仿刺参安全度夏的首要问题。覆盖遮阳网能明显降低池塘水温,姜绪等[21]指出,夏季15:30时覆盖遮阳网试验池塘平均水温明显低于对照池塘0.81 ℃(P<0.05),且日升温幅度和高温维持时间上优于对照池塘。底播大型藻类对池塘底层水环境有遮阴的作用,起到了与覆盖遮阳网相同的降温效果,本次各密度组的底层水温在高温期间明显低于对照组。分析原因,应该是大型藻类的遮阴作用降低了底层的光照度,同时阻挡作用延缓了底层水体的交换。底层溶解氧含量低是引起仿刺参死亡的又一重要因素,底播大型藻类明显增加了底层溶解氧含量,虽然仿刺参等海洋底栖动物对溶解氧耐受力强[22],但是高温会导致仿刺参低氧耐受能力大幅降低,夏季高温溶解氧质量浓度持续下降时(如水温≥25 ℃、溶解氧1～2 mg/L),短时间内将引发其大量窒息死亡[23]。本次试验结果显示,对照组在2016、2018年溶解氧质量浓度最低(1.74、1.35 mg/L),引起仿刺参的大量死亡, 300、600 g/m2密度组随着江蓠底播密度增加、溶解氧质量浓度均在3 mg/L以上,仿刺参成活率明显提高(P<0.05),说明底播大型藻类能增加底层溶解氧含量并提高仿刺参成活率。

3.2 养殖密度对参藻混养生长的影响

因大规格仿刺参(>25 g/头)有夏眠习性,而小规格仿刺参(≤25 g/头)基本不夏眠[24],大小规格的仿刺参生长差异大,所以养殖密度差异大。小规格的仿刺参养殖密度混养试验表明,合理密度的大型藻类对仿刺参成活率和生长率提高效果明显:王肖君等[25]研究指出,在仿刺参规格为(8.0±0.3) g/头、密度为15 头/m2,龙须菜密度为360 g/m2时,仿刺参平均质量日增加率、特定生长率最大;王军等[16]指出,在仿刺参规格为(5.07±0.45) g/头、密度为11 头/m2时,轮养大型藻类的仿刺参特定生长率高于单养对照组;王志刚等[26]研究指出,仿刺参规格为(25.2±1.21) g/头、密度为200 g/m3,海黍子(Sargassummiyabei)密度为2000 g/m3时,仿刺参生长快、生态效果最好。大规格的仿刺参与大型藻类密度混养试验不多,通过王肖君[27]进行的仿刺参与菊花江蓠混养陆基围隔试验及刘元刚等[28]向仿刺参养殖池中移植大叶藻的池塘试验结果可知,大型藻类对大规格仿刺参促生长作用明显。目前黄河三角洲地区仿刺参单养池塘大规格苗种(>25 g/头)投放密度为2～5 头/m2,本试验只进行了密度为2 头/m2的研究,结合李乐等[8]大连仿刺参池塘养殖体质量50 g的最大密度可达10 头/m2的试验结果,说明池塘仿刺参投放密度的空间大,进行仿刺参与大型藻类混养的高密度试验的空间大。

3.3 菊花江蓠与养殖动物综合养殖的优越性

近年来,多营养层次综合养殖模式和技术得到学术界和产业界的重视,已经应用于鱼、虾、蟹、贝、藻、参等多种生物养殖中,这些养殖模式主要利用了养殖生物之间的营养关系,从而实现不同生态位的资源互补利用,提高了资源转化率,提高了环境承载力[6,29-30]。在多营养层次综合养殖系统中,大型藻类的食物产出和生态调控功能尤为显著[31-32],大型藻类在多营养层次综合养殖中起到了遮光、降温、增氧、吸收营养盐、稳定水环境的作用,特别在高温缺氧时期通过光合作用增加了水体溶解氧含量,保持了水环境的氧化状态;大型藻类另一个重要作用是直接或间接作为养殖动物的饵料提高了饵料多样性,促进了养殖动物的生长,特别是腐败后的藻类碎屑是仿刺参的优良饵料[25,33]。本试验结果充分印证了底播菊花江蓠和仿刺参综合养殖的优越性,特别是2016年对照组仿刺参几乎全部死亡的情况下,菊花江蓠密度组取得了较好的试验结果。

菊花江蓠属于广温广盐品种,对环境适应力强,枝体生长过程中不存在暴发式生长,也不易发生短时间群体腐败。菊花江蓠喜欢的低光照环境抑制了浒苔等的繁殖与生长,有力地避免了因浒苔等短时间大量腐败引起的养殖动物死亡。

4 结 论

海水池塘底播菊花江蓠降低了池塘底层水温、增加了水体中溶解氧含量,稳定了水环境,促进了仿刺参的成活与生长。在200 d的养殖周期中,菊花江蓠投放密度为300～600 g/m2时,仿刺参成活和生长效果好。