饱食投喂频率对子二代中华鲟稚鱼生长及胃肠排空的影响

管 敏,张德志,饶 军,唐大明,汪成燕,王 龙

(中国长江三峡集团有限公司中华鲟研究所，三峡工程鱼类资源保护湖北省重点实验室，湖北宜昌 443100)

中华鲟(Acipensersinensis)为大型溯河产卵洄游性鱼类，属国家一级重点保护动物。近年来，国内在中华鲟物种保护研究方面做了大量工作。1983年，野生中华鲟的人工繁殖技术获得突破，并形成一定数量的子一代中华鲟群体[1]； 2009年子一代中华鲟的人工繁殖技术取得成功，虽然获得了初具数量规模的子二代中华鲟群体[2]，但其苗种培育技术仍未完全成熟，特别是苗种培育效果较差。一方面，这可能与子二代中华鲟的种质存在一定程度退化有关[3-4]；另一方面，也与子二代中华鲟苗种培育的养殖管理有关。投喂频率是鱼类养殖管理的关键环节之一，它可以影响鱼的摄食节律[5]、摄食率[6-7]、饵料转化效率[7]、消化酶活性[6]和生理生化指标[8]等，从而对鱼苗的生长和存活产生显著影响。因此，确定子二代中华鲟早期生长阶段的最佳投喂频率可为其苗种培育提供重要的理论指导，对中华鲟物种保护具有非常重要的实际意义。

鱼类的排空率是指鱼类摄食后食物从消化道排出的速率[9]，主要包括胃排空率、肠排空率和消化道排空率[10]。目前，通过鱼类胃排空和食欲恢复关系估计出最佳投喂频率，是确定鱼类最适投喂频率的一种方法，但该方法基于一个前提，即实验鱼的胃排空率不受实验前养殖投喂频率的影响。然而研究表明，鱼类的排空率除了会受鱼种类、体质量、水温、饥饿、饵料性质、摄食水平和生理状况等因素的影响[11-12]，可能还会受到投喂频率的影响[12]。关于投喂频率是否会影响鱼类的排空率，国外学者的研究结论并不一致，有研究认为鱼类胃排空率与投喂频率呈显著正相关[13-15]，而另一些研究则认为增加投喂频率对鱼类胃排空率的影响不大[16]，甚至还会降低胃排空速率[17]。目前，国内对这方面的研究报道较少，而关于饱食投喂频率对中华鲟稚鱼生长及胃肠排空影响的研究更是未见报道。因此，本实验在2、3和4次/d的投喂频率下，对子二代中华鲟稚鱼生长特性及胃肠排空特征进行研究，旨在为子二代中华鲟的苗种培育提供重要的理论指导，也为鱼类排空率影响因素的深入研究提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验材料

实验于2018年1月在中国长江三峡集团公司中华鲟研究所开展，实验鱼为2017年秋季人工繁殖所得的子二代中华鲟。随机挑选规格一致、体质健康的实验鱼450 尾，初始体质量为(0.15±0.02)g，初始体长为(3.47±0.05)cm。

1.2 实验方法

1.2.1 饱食投喂频率对子二代中华鲟稚鱼生长性能的影响实验

实验在9个长塑料箱(长80 cm×宽50 cm×高40 cm)中进行，设3个投喂频率组(2、3和4次/d)，每个投喂频率组设3个平行组，每个平行组50 尾。实验开始前进行预实验，以确定实验鱼达到饱食状态所需要的进食时间，通常进食时间在40 min以内。实验过程中，饱食投喂水蚯蚓，并在投喂40 min后清除残饵；具体投喂时间：2次/d组为9∶00和21∶00，3次/d组为9∶00、15∶00和21∶00，4次/d组为9∶00、13∶00、17∶00和21∶00。实验持续40 d，水温用加热棒控制在(18.0±0.5)℃，溶氧在6.0 mg/L以上。在实验开始和结束时，测量所有实验鱼的体长和体质量。

1.2.2 饱食投喂频率对子二代中华鲟稚鱼胃肠排空特征的影响实验

将实验1.2.1结束时的实验鱼用于本实验。在每个投喂频率组(2、3和4次/d)中，随机挑选规格一致、体质健康的实验鱼130 尾，共390 尾。实验开始前首先进行预实验，以确定实验鱼达到饱食状态所需要的进食时间及胃、肠内容物全部排出的时间，预实验结果表明，2、3和4次/d组实验鱼饱食进食时间均在40 min以内，饱食24 h后实验鱼的胃、肠内已基本排空，因此认定不同投喂频率组实验鱼的胃、肠排空时间应该在24 h之内。

实验开始前，实验鱼停食饥饿1 d，使其胃、肠排空。实验开始时，对实验鱼过量投喂饵料，充分摄食40 min后清除残饵，并将此时计为0 h，然后，在每个投喂频率组中随机取出10 尾作为分析饵料摄入量用。取样时间设定在摄食后0、2、4、6、8、10、12、14、16、20、24 h，每个投喂频率组每次随机取10 尾。使用麻醉剂MS-222对实验鱼进行深度麻醉，避免解剖时实验鱼胃肠蠕动对结果造成偏差。具体取样方法参照张涛等[18]的方法，并对实验鱼的内脏团和肝脏进行称重。

1.3 实验指标

计算成活率(SR)、摄食率(FR)、增重率(WGR)、特定生长率(SGR)、肥满度(CF)、肝体比(HSI)、脏体比(VSI)、变异系数(C·V)，计算公式为：

SR=100%Nf/Ni

FR=100%F/Wb

WGR=100%(Wt-W0)/W0

SGR=100%(lnWt-lnW0)/t

CF=100%Wb/L3

HSI=100%Wh/Wb

VSI=100%We/Wb

C·V=100%(SD/MN)

式中，Nf为终末鱼尾数；Ni为初始鱼尾数；Wt为终末体质量(g)；W0为初始体质量(g)；t为实验天数(d)；Wb为每尾鱼体质量(g)；L1和L0为实验鱼的终末和初始体长(cm)；Wh为肝脏重量(g)；We为内脏团重(g)；F为饵料摄入量(g)；SD为标准差；MN为平均值。

1.3 数学模型

选用目前排空率研究中最常用的3种数学模型——线性模型、指数模型和平方根模型分别拟合胃、肠内容物比率的变化规律[19]：

线性模型：Y=A-Bt

指数模型：Y=Ae-Bt

平方根模型：Y0.5=A-Bt

式中，Y为胃、肠内容物比率(%)，B为瞬时胃、肠排空率(%·h-1)，t为摄食后时间(h)，A为常数。

通过比较各拟合模型的相关系数(R2)、残差平方和(RSS)及残差的标准差(SDR)来选择子二代中华鲟稚鱼的最佳胃、肠排空模型。

1.4 数据统计

用Excel对实验数据进行统计和常规计算，结果用平均值±标准差(Mean ±SD)表示；用SPSS16.0对所得数据进行单因素方差分析(One-way ANOVA)，并对数据进行拟合获得相关参数，P<0.05为差异显著。

2 结果

2.1 饱食投喂频率对子二代中华鲟稚鱼生长性能的影响

由表1可知，不同饱食投喂频率组实验鱼的成活率均为100%。随着饱食投喂频率的增加，实验鱼的摄食率显著降低；其增重率、特定生长率、肝体比和脏体比均呈先升高后降低的趋势，但无显著性差异；饱食投喂频率对实验鱼的肥满度也未产生显著影响。

表1 饱食投喂频率对子二代中华鲟稚鱼生长指标的影响

饱食投喂频率对实验鱼的生长离散程度产生了显著影响(表1、2)。饱食投喂频率的增加，显著降低了实验鱼体长和体质量的变异系数；2、3和4次/d组实验鱼体长的众数区间分别为6.50～7.00、7.00～7.50和7.00～7.50 cm，其频率分别为37.78%、40.00%和37.04%；体质量的众数区间分别为1.86～2.36、2.36～2.86和2.36～2.86 g，其频率分别为38.52%、37.78%和34.81%。

表2 饱食投喂频率对子二代中华鲟稚鱼生长离散的影响

2.2 饱食投喂频率对子二代中华鲟稚鱼胃、肠排空特征的影响

在不同饱食投喂频率组中，胃内容物比率随时间的增加均呈显著减少的变化特征(图1-3所示)，即先快速下降后趋于平缓，再迅速降低，逐渐降至0；胃排空速率由大到小依次为4、3和2次/d组。

在2次/d组中，实验鱼在饱食后0～4 h，胃内容物比率急剧下降，4 h时胃内容物比率降至3.13%，下降53.62%；在4～6 h时，胃内容物比率下降平缓，至14 h时，胃内容物已排空80.52%；在14～20 h时，胃内容比率又迅速下降，至24 h时，胃内容物已基本排空。3次/d组中，实验鱼在饱食后0～6 h，胃内容物比率急剧下降，6 h时胃内容物比率下降67.08%，降至1.91%；在6～14 h时，胃内容物比率下降平缓，至14 h时，胃内容物已排空77.36%；在14～20 h时，胃内容比率又迅速下降，20 h时胃内容物已基本排空。4次/d组中，实验鱼在饱食后0～4 h，胃内容物比率急剧下降，4 h时胃内容物比率降低67.37%，降至1.57%；在4～8 h时，胃内容物比率下降平缓，8 h时胃内容物比率降低77.37%，降至1.09%；在8～10 h时，胃内容物比率又迅速下降；16 h时，胃内容物已基本排空。

如图1～3所示，在不同饱食投喂频率组中，肠内容物比率随时间的增加均呈先升高后降低的变化特征，肠内容物比率达到最大值的先后顺序依次为4、3和2次/d组。在2次/d组中，肠内容物比率在0～10 h持续增大，10 h时达到最大值2.06%；随后肠内容物比率持续下降，于24 h时达到最小值。3次/d组中，肠内容物比率在0～8 h不断增加，8 h时达到最大值2.44%；之后持续下降，并于24 h时达到最小值。4次/d组中，肠内容物比率在0～6 h持续增大，6 h时达到最大值2.20%，24 h时达到最小值。

图1 2次/d组子二代中华鲟稚鱼摄食后胃、肠内容物比率的变化Fig.1 Post-prandial digesta ratios of stomach and bowel of juvenile F2 Chinese sturgeon in 2 times/day group图柱上方不同小写字母表示不同时间胃内容物比率差异显著(P<0.05)，不同大写字母表示不同时间肠内容物比率差异显著(P<0.05)(下同)。

图2 3次/d组子二代中华鲟稚鱼摄食后胃、肠内容物比率的变化Fig.2 Post-prandial digesta ratios of stomach and bowel of juvenile F2 Chinese sturgeon in 3 times/day group

图3 4次/d组子二代中华鲟稚鱼摄食后胃、肠内容物比率的变化Fig.3 Post-prandial digesta ratios of stomach and bowel of juvenile F2 Chinese sturgeon in 4 times/day group

2.2 在不同饱食投喂频率条件下子二代中华鲟稚鱼胃、肠排空的最优模型

由表3可知，以线性、指数和平方根模型分别拟合2、3和4次/d组实验鱼的胃排空数据，均有较高的拟合度。综合R2、RSS和SDR的结果，平方根模型较其他两种模型更适于定量描述2、3次/d组实验鱼的胃排空特征，其方程分别为Y0.5=2.253-0.077t和Y0.5=2.12-0.081t，其胃排空率分别为0.077%/h和0.081%/h，50%胃排空时间分别为5.41 h和5.17 h，80%胃排空时间分别为14.17 h和12.89 h，99%胃排空时间分别为25.89 h和23.20 h；而适于定量描述4次/d组实验鱼胃排空特征的是指数模型，其方程为Y=5.001e-0.225t，胃排空率为0.225%/h，50%、80%和99%胃排空时间分别为3.25、7.33和20.64 h。

表3 不同投喂频率组子二代中华鲟稚鱼胃排空拟合模型比较

由表4可知，以线性、指数和平方根模型分别拟合2、3和4次/d组实验鱼的肠排空数据(t≥0)，拟合度非常低。2、3次/d组的相关系数R2均小于0.4，4次/d组的相关系数R2均小于0.65。所以，线性、指数和平方根模型均不适于拟合实验鱼在饱食0 h后的肠排空数据。

表4 不同投喂频率组子二代中华鲟稚鱼肠排空拟合模型比较(t≥0)

由图1～3可知，子二代中华鲟稚鱼肠内容物比率随时间的变化趋势为先升高后降低。当t≥T时(T为肠内容物比率达到最大值的时间)，实验鱼的肠排空数据可用线性、指数和平方根模型进行拟合(表5所示)。综合R2、RSS和SDR的结果，适于定量描述2、3和4次/d组实验鱼肠排空特征的模型分别为平方根模型(Y0.5=1.904-0.056t，t≥10)、指数模型(Y=3.383e-0.076t，t≥8)和指数模型(Y=3.090e-0.077t，t≥6)，肠排空率分别为0.056%·h-1、0.076%·h-1和0.077%·h-1，其50%肠排空时间分别为15.88、13.42和12.28 h，80%肠排空时间分别为22.54、25.48和24.18 h。

表5 不同投喂频率组子二代中华鲟稚鱼肠排空拟合模型比较(t≥T)

注：T为肠内容物比率达到最大值的时间

3 讨论

3.1 饱食投喂频率对子二代中华鲟稚鱼生长性能的影响

投喂频率是鱼类养殖管理的主要环节之一，也是影响鱼类摄食和生长的重要因素。研究表明，投喂频率的增加会显著提高鱼类的生长性能，如尼罗系吉富罗非鱼(Oreochromisniloticus)幼鱼[20]、杂交太阳鱼(hybrid sunfish)[21]、南方鲇(Silurusmeridionalis)[7]、瓦氏黄颡鱼(Pelteobagrusvachelli)幼鱼[22]，而本研究结果却得出不同的结论，这可能与鱼的种类、规格及饵料性质等因素有关[21]。本研究中，随着饱食投喂频率的增加，实验鱼的摄食率显著降低；其增重率、特定生长率、肝体比和脏体比均呈先升高后降低的趋势，但无显著性差异。这与冯健等[23]对太平洋鲑(Oncorhynchusspp.)及孙晓峰等[20]对尼罗系吉富罗非鱼的研究结果基本相同。

养殖鱼类生长离散的发生与养殖密度、摄食量密切相关，较高的养殖密度容易使鱼群内部产生大小等级差异，大个体鱼的存在会抑制小个体鱼的摄食行为，降低小个体鱼的摄食量，从而导致鱼群个体差异逐渐增大[24]。本研究表明，饱食投喂频率对鱼类生长离散的发生也会产生显著影响。随着饱食投喂频率的增加，实验鱼体长和体质量的变异系数显著降低 ，这说明增加饱食投喂频率会显著降低子二代中华鲟个体稚鱼生长的离散程度，使养殖苗种达到更统一的规格。其原因可能为，增加饱食投喂频率可使不同大小的个体获取食物的机率和获取量大大增加，从而有效减少了鱼群生长离散的发生。这与杂交太阳鱼[21]和许氏平鮋(Sebastesschlegelii)幼鱼[25]的研究结果相同。但也有研究认为，饱食投喂频率对实验鱼生长离散影响不明显，这可能与鱼的种类和规格有关[26-27]。综合生长指标和生长离散程度，建议中华鲟稚鱼阶段的投喂频率为3次/d。

3.2 饱食投喂频率对子二代中华鲟稚鱼胃、肠排空特征的影响

鱼类的胃排空主要包括先快后慢(如玉筋鱼Ammodytespersonatus[10])、直线下降(如美国红鱼Sciaenopsocellatus[28])和先慢后快再慢(如日本黄姑鱼Nibeajaponica[29])等3种方式[12]，一般选用线性、指数和平方根模型对胃排空数据进行拟合。本研究结果显示，子二代中华鲟稚鱼的胃排空方式未受饱食投喂频率的影响，为先快后慢再快的方式。这不同于上述3种胃排空方式，其原因可能与实验鱼的种类和饵料性质有关。本研究发现，实验鱼的胃排空速率随饱食投喂频率的增加而增大，2、3和4次/d组实验鱼的胃排空速率依次为0.077%·h-1、0.081%·h-1和0.225%/h，其80%胃排空时间分别为14.17、12.89和7.33 h。这与Rosch[30]和Hofer等[13]的研究结论相一致，即摄食频率越高，胃排空率越快。

目前，关于鱼类胃排空的研究较多，而对于鱼类肠排空特征的研究报道较少。董桂芳等[31]研究发现，斑点叉尾鮰(Ictaluruspunctatus)和杂交鲟(AcipenserbaeriBrandt×Acipensergueldenstaedtii)在摄食后肠内容物均呈先升高后降低的趋势，斑点叉尾鮰在摄食9 h后肠内含物达到最大值，24 h时全肠内含物降至最低，而杂交鲟在摄食7 h后肠内含物达到最大值，并保持稳定至13 h，24 h时全肠内含物降至最低；韩冬[32]在研究长吻鮠(Leiocassislongirostris)胃肠排空特征时发现，长吻鮠也在摄食7～9 h后肠内含物达到最大，随后逐渐降低，与本研究结果相似。本研究还发现，在不同饱食投喂频率组中，实验鱼肠内容物比率随时间的增加均呈先升后降的趋势，这表明饱食投喂频率对子二代中华鲟稚鱼的肠排空特征未产生显著影响；实验结果还发现，饱食投喂频率对实验鱼肠内容物比率达到最大值的时间产生了显著影响，2、3和4次/d组实验鱼肠内容物比率达到最大值的时间分别是10、8和6 h，这说明饱食投喂频率越高，肠内容物比率达到最大值的时间越短。

3.3 在不同饱食投喂频率条件下子二代中华鲟稚鱼胃、肠排空的最优模型

目前，关于鱼类在不同投喂频率条件下的最优胃排空模型的研究报道较少。孙晓峰等[20]和覃志彪等[22]分别研究了投喂频率对尼罗系吉富罗非鱼幼鱼和瓦氏黄颡鱼胃排空速率的影响，但并未得出不同投喂频率下实验鱼的最适胃排空模型。本研究中，2、3和4次/d组胃排空最优模型依次为平方根模型(Y0.5=2.253-0.077t)、平方根模型(Y0.5=2.12-0.081t)和指数模型(Y=5.001e-0.225t)，这表明在不同饱食投喂频率条件下，子二代中华鲟稚鱼的最优胃排空模型也不相同。

现阶段，关于鱼类肠排空模型的研究更是鲜有报道。刘勇等[33]在研究温度对玉筋鱼摄食排空率影响时，用指数模型拟合了不同温度条件下玉筋鱼消化道的排空率；李秀明等[34]利用线性、指数和平方根模型对有氧运动条件下中华倒刺鲃(Spinibarbussinensis)的肠排空数据进行了拟合，发现有氧运动训练未对实验鱼的肠排空特征及最优模型的选择产生显著影响，这与本研究结果不同。本研究发现3种模型均不适合拟合实验鱼肠排空过程的全部数据，一方面，这与鱼类肠排空和胃排空特征存在较大差别有关，3种模型能较好地拟合胃排空模型，是由于胃内容比率随时间变化逐渐减小，其最大值为0 h时，而肠排空特征则为先升后降，其最大值在0 h后；另一方面，这还与有胃鱼和无胃鱼的肠排空特征存在较大区别有关，中华倒刺鲃(无胃鱼)的肠内容物比率随时间的增加而逐渐下降，这与有胃鱼的胃排空特征完全一致，故其肠排空特征可用3种模型进行拟合；而子二代中华鲟为有胃鱼，肠内容物比率随时间的增加呈先升后降的趋势，故不能用3种模型进行拟合。

本研究还发现，当肠内容物比率达到最大值后，其肠排空数据可用3种模型进行拟合，适于定量描述2、3和4次/d组实验鱼肠排空特征的模型分别为平方根模型(Y0.5=1.904-0.056t，t≥10)、指数模型(Y=3.383e-0.076t，t≥8)和指数模型(Y=3.090e-0.077t，t≥6)，肠排空率分别为0.056%·h-1、0.076%·h-1和0.077%·h-1，这说明在不同饱食投喂频率条件下，子二代中华鲟稚鱼肠排空最适模型也不相同，此外，饱食投喂频率还显著影响其肠排空率，即投喂频率越高，肠排空的速率也越快。