Влияние фотопериода на рост рыбопосадочного материала радужной форели в установке замкнутого водоснабжения.

Среди многочисленных абиотических факторов в аквакультуре, которые влияют на рост и развитие рыбы, свет играет важную роль. Цель наших исследований заключалась в определении наиболее оптимальных фотопериодов для роста рабопосадочного материала радужной форели в условиях искусственного освещения в установке замкнутого водоснабжения. Нами было установлено, что фотопериоды способны оказывать как стимулирующий, так и угнетающий эффект. Наилучшие результаты в размерно-весовых показателях были выявлены в опытной группе с продолжительностью света 16 час. / сутки (L16D8).

Наихудшие показатели в размерно-весовых показателях были выявлены в опытной группе с продолжительностью света 8 час. / сутки (L8D16). Разница между лучшими и худшими фотопериодами достигала до 50,4 % по средней массе и до 13,7 % по общей длине. В группе L16D8 исследуемая молодь радужной форели также характеризовалась лучшими значениями скорости роста. Наши исследования не выявили достоверных отличий в изменении силы корреляционных связей между исследуемыми фотопериодами. Лучший фотопериод (L16D8) характеризовался максимальными показателями экономической эффективности. Результаты наших исследований рекомендуется использовать в практической деятельности рыбоводных индустриальных комплексов по выращиванию рыбопосадочного материала радужной форели.

 

Государственной программой развития аграрного бизнеса на 2016–2020 годы предусмотрено значительное увеличение объемов выращивания товарной рыбной продукции. Вместе с тем дальнейшее развитие аквакультуры Беларуси невозможно без освоения и внедрения инновационных технологических направлений, одними из которых являются рыбоводные индустриальные комплексы, работающие на принципах установок замкнутого водоснабжения (УЗВ) [1].

Выращивание рыбы в УЗВ осуществляется в полностью контролируемых человеком искусственных условиях, в которых успех производства во многом определяется различными абиотическими факторами. Внешние факторы особенно важны в процессе роста холоднокровных позвоночных, таких как костистых рыб, чувствительных к температуре, доступности продуктов питания и др. [2, 3]. Среди многочисленных абиотических факторов в аквакультуре, которые влияют на рост и развитие рыбы, свет играет важную роль. Влияние света на рост рыбы, прежде всего, касается длины фотопериода [4]. Многочисленные исследования, посвященные этой проблеме сообщают о влиянии длительности фотопериода на различные объекты аквакультуры [5]. Улучшение роста рыбы под влиянием светового режима связываются с более высокой эффективностью преобразования пищи и увеличением параметров роста. Манипуляции с продолжительностью светового дня используют, к примеру, для стимулирования или замедления полового созревания у рыб, для управления периодами нереста или ускорения роста товарной рыбы [5].

По нашему мнению, технология выращивания рыбы в рыбоводных индустриальных комплексах Беларуси нуждается в корректировке применяемых фотопериодов, которые должны использоваться дифференцированно, в зависимости от возраста и конечных целей предприятия.

Цель работы – определение наиболее оптимальных фотопериодов для роста рабопосадочного материала радужной форели в условиях искусственного освещения.

Материал и методика исследований. Исследования выполнялись на базе кафедры ихтиологии и рыбоводства и рыбоводного индустриального комплекса УО «Белорусская государственная сельскохозяйственная академия» (рыбокомплекс УО БГСХА) в 2016–2017 годах.

Объектом исследований являлся рыбопосадочный материал (молодь) радужной форели средней навеской 5,6–29,4 г, в возрасте 100–160 суток, завезенный на стадии глазка из рыбопотомника Viviers de Sarrance (Франция) с дальнейшей доинкубацией и доращиванием в условиях установки замкнутого водоснабжения (УЗВ) рыбокомплекса УО БГСХА. УЗВ включала в себя лотки для доинкубации, бассейны, системы механической и биологической очистки, а также оксигенацию и обеззараживание воды УФ-облучением и озонированием.

Для достижения поставленной цели нами были сформированы 5 групп по 50 экз. 100-суточной молоди радужной форели средней навеской 4,71±0,24 г, которых выращивали при следующих фотопериодах: 1 группа – продолжительность света 0 час./сутки, продолжительность темноты 24 час./сутки (L0D24); 2 группа – продолжительность света 12 час./сутки, продолжительность темноты 12 час./сутки (L12D12); 3 группа – продолжительность света 16 час./сутки, продолжительность темноты 8 час./сутки (L16D8); 4 группа – продолжительность света 24 час./сутки, продолжительность темноты 0 час./сутки (L24D0); 5 группа – продолжительность света 8 час./сутки, продолжительность темноты 16 час./сутки (L8D16).

В качестве источника света использовали люминесцентные неполяризованные лампы белого света суммарной мощностью 72 Вт. Плотность мощности света на уровне уреза воды в бассейне составляла не более 0,2 мВт/см2. Для создания полной темноты бассейны с рыбой накрывались крышками из светонепроницаемого материала.

Плотность посадки малька, частота кормления и другие технологические условия (за исключением фотопериода) соответствовали нормативным значениям [6].

В течение исследований осуществляли еженедельную регистрацию размерно-весовых показателей молоди радужной форели по следующим параметрам: средняя масса, общая длина, длина по Смитту, промысловая длина, длина головы, длина туловища, высота тела, антедорсальное расстояние, антевентральное расстояние [7]. На основании полученных размерно-весовых показателей осуществляли расчет стандартного коэффициента упитанности лососевых рыб [8], индекса прогонистости, индекса большеголовости, индекса высокоспинности, абсолютного среднесуточного прироста, относительной скорости роста [9].

Для статистической обработки результатов использовали программную среду R, включая пакеты R Commander, MASS, ggplot2, mgcv, drc, corrplot [10–19], а также программную среду Circos [20]. Статистическую достоверность различий оценивали по тесту Тьюки при условии соблюдения нормальности распределения данных (оценивалось тестом Шапиро-Уилка) и однородности групповых дисперсий (оценивалось тестом Ливина). При несоблюдении указанных условий использовали непараметрический тест Ньюмена-Кейлса [18]. Для анализа влияния различных фотопериодов на темп роста массы молоди радужной форели использовали модель Михаэлиса – Ментена [10].

Результаты исследований и их обсуждение. Как показали наши исследования, фотопериод способен оказывать эффект на изменение размерно-весовых показателей молоди радужной форели. Так если через неделю после начала эксперимента средняя масса молоди радужной форели между исследуемыми группами достоверно не отличалась и варьировала от 5,57±0,24 г до 6,38±0,27 г, то через 7 недель значения средней массы составили: 21,79±0,76 г в опытной группе (в фотопериоде) L0D24; 19,87±0,86 г в L8D16; 25,09±0,80 г в L12D12; 29,90±0,97 г в L16D8; 26,62±0,74 г в L24D0 (рис. 1, а). Максимальные значения средней массы были получены в группе L16D8 (различия статистически достоверны (p<0,05) по отношению к группам L0D24, L8D16, L12D12).

Общая длина молоди радужной форели в начале эксперимента достоверно не отличалась и варьировала от 75,63±1,97 мм до 81,61±1,84 мм. В конце эксперимента значения общей длины составили: 123,33±2,27 мм в опытной группе (в фотопериоде) L0D24; 117,78±2,58 мм в L8D16; 129,34±3,58 мм в L12D12; 139,05±2,85 мм в L16D8; 131,71±2,65 мм в L24D0 (рис. 1, б). Максимальные значения общей длины были получены в группе L16D8 (различия статистически достоверны (p<0,05) по отношению к группам L0D24 и L8D16).

Длина по Смитту молоди радужной форели в начале эксперимента достоверно не отличалась и варьировала от 72,66±2,01 мм до 78,64±1,68 мм. В конце эксперимента значения длины по Смитту составили: 119,31±2,26 мм в опытной группе (в фотопериоде) L0D24; 113,64±2,46 мм в L8D16; 125,21±3,49 мм в L12D12; 134,19±2,82 мм в L16D8; 127,32±2,43 мм в L24D0 (рис. 1, в). Максимальные значения длины по Смитту были получены в группе L16D8 (различия статистически достоверны (p<0,05) по отношению к группам L0D24 и L8D16).

 Совмещенная диаграмма одномерного рассеяния и размахов изменения размерно-весовых показателей молоди радужной форели (n=15) в зависимости от фотопериода и продолжительности эксперимента

Совмещенная диаграмма одномерного рассеяния и размахов изменения размерно-весовых показателей молоди радужной форели (n=15) в зависимости от фотопериода и продолжительности эксперимента

Совмещенная диаграмма одномерного рассеяния и размахов изменения размерно-весовых показателей молоди радужной форели (n=15) в зависимости от фотопериода и продолжительности эксперимента

Совмещенная диаграмма одномерного рассеяния и размахов изменения размерно-весовых показателей молоди радужной форели (n=15) в зависимости от фотопериода и продолжительности эксперимента

Совмещенная диаграмма одномерного рассеяния и размахов изменения размерно-весовых показателей молоди радужной форели (n=15) в зависимости от фотопериода и продолжительности эксперимента

Совмещенная диаграмма одномерного рассеяния и размахов изменения размерно-весовых показателей молоди радужной форели (n=15) в зависимости от фотопериода и продолжительности эксперимента

Совмещенная диаграмма одномерного рассеяния и размахов изменения размерно-весовых показателей молоди радужной форели (n=15) в зависимости от фотопериода и продолжительности эксперимента

Совмещенная диаграмма одномерного рассеяния и размахов изменения размерно-весовых показателей молоди радужной форели (n=15) в зависимости от фотопериода и продолжительности эксперимента

Совмещенная диаграмма одномерного рассеяния и размахов изменения размерно-весовых показателей молоди радужной форели (n=15) в зависимости от фотопериода и продолжительности эксперимента

 

Рис. 1. Совмещенная диаграмма одномерного рассеяния и размахов изменения размерно-весовых показателей молоди радужной форели (n=15) в зависимости от фотопериода и продолжительности эксперимента: средняя масса (а), общая длина (б), длина по Смитту (в), промысловая длина (г), длина головы (д), длина туловища (е), высота тела (ж), антедорсальное расстояние (з), антевентральное расстояние (и). Прямоугольник диаграммы размахов обозначает медиану, а также 0,25 и 0,75 квантиль

 

Промысловая длина молоди радужной форели в начале эксперимента достоверно не отличалась и варьировала от 67,19±1,82 мм до 73,07±1,55 мм. В конце эксперимента значения промысловой длины составили: 110,50±2,11 мм в опытной группе (в фотопериоде) L0D24; 105,55±2,32 мм в L8D16; 115,88±3,20 мм в L12D12; 124,90±2,69 мм в L16D8; 118,15±2,28 мм в L24D0 (рис. 1, г). Максимальные значения промысловой длины были получены в группе L16D8 (различия статистически достоверны (p<0,05) по отношению к группам L0D24 и L8D16).

Длина головы молоди радужной форели в начале эксперимента достоверно не отличалась и варьировала от 16,79±0,60 мм до 17,55±0,57 мм. В конце эксперимента значения длины головы составили: 24,86±0,53 мм в опытной группе (в фотопериоде) L0D24; 23,93±0,55 мм в L8D16; 25,23±0,75 мм в L12D12; 27,03±0,87 мм в L16D8; 25,46±0,45 мм в L24D0 (рис. 1, д). Максимальные значения длины головы были получены в группе L16D8 (различия статистически достоверны (p<0,05) по отношению к группе L8D16).

Длина туловища молоди радужной форели в начале эксперимента достоверно не отличалась и варьировала от 50,73±1,36 мм до 55,72±1,26 мм. В конце эксперимента значения длины туловища составили: 85,78±1,77 мм в опытной группе (в фотопериоде) L0D24; 81,26±1,93 мм в L8D16; 90,94±2,63 мм в L12D12; 98,13±2,05 мм в L16D8; 92,90±2,03 мм в L24D0 (рис. 1, е). Максимальные значения длины туловища были получены в группе L16D8 (различия статистически достоверны (p<0,05) по отношению к группам L0D24 и L8D16).

Высота тела молоди радужной форели в начале эксперимента достоверно не отличалась и варьировала от 15,81±0,40 мм до 17,34±0,42 мм. В конце эксперимента значения высоты тела составили: 26,84±0,62 мм в опытной группе (в фотопериоде) L0D24; 25,25±0,54 мм в L8D16; 28,09±0,86 мм в L12D12; 30,98±0,58 мм в L16D8; 28,57±0,48 мм в L24D0 (рис. 1, ж). Максимальные значения высоты тела были получены в группе L16D8 (различия статистически достоверны (p<0,05) по отношению к группам L0D24, L8D16, L12D12).

Антедорсальное расстояние молоди радужной форели в начале эксперимента достоверно не отличалось и варьировало от 33,46±1,12 мм до 36,20±1,26 мм. В конце эксперимента значения антедорсального расстояния составили: 53,94±1,00 мм в опытной группе (в фотопериоде) L0D24; 51,21±1,15 мм в L8D16; 56,88±1,72 мм в L12D12; 60,17±1,13 мм в L16D8; 57,41±0,86 мм в L24D0 (рис. 1, з). Максимальные значения антедорсального расстояния были получены в группе L16D8 (различия статистически достоверны (p<0,05) по отношению к группам L0D24 и L8D16).

Антевентральное расстояние молоди радужной форели в начале эксперимента достоверно не отличалось и варьировало от 36,95±1,43 мм до 40,83±1,56 мм. В конце эксперимента значения антевентрального расстояния составили: 61,17±1,11 мм в опытной группе (в фотопериоде) L0D24; 57,25±1,26 мм в L8D16; 63,06±1,87 мм в L12D12; 67,26±1,33 мм в L16D8; 64,21±0,92 мм в L24D0 (рис. 1, и). Максимальные значения антевентрального расстояния были получены в группе L16D8 (различия статистически достоверны (p<0,05) по отношению к группам L0D24 и L8D16).

Абсолютный среднесуточный прирост массы варьировал от 0,08 г (в группе L8D16) до 0,21 г (в L16D8) в начале эксперимента и от 0,45 г (в L8D16) до 1,30 г (в L16D8) в конце эксперимента. Относительная скорость роста массы варьировала от 9,29 % (в группе L12D12) до 22,01 % (в L16D8) в начале эксперимента и от 17,20 % (в L8D16) до 35,87 % (в L16D8) в конце эксперимента (рис. 2).

 Столбиковая диаграмма изменения скорости роста массы молоди радужной форели в зависимости от фотопериода и продолжительности эксперимента: абсолютный среднесуточный прирост (а), относительная скорость роста

Рис. 2. Столбиковая диаграмма изменения скорости роста массы молоди радужной форели в зависимости от фотопериода и продолжительности эксперимента: абсолютный среднесуточный прирост (а), относительная скорость роста

 

Как показали проведенные исследования, продолжительность света и его отсутствие может оказывать стимулирующее и угнетающие действие на размерно-весовые показатели молоди радужной форели (рис. 3). Так, в условиях полного отсутствии света или в условиях недостаточного освещении (8 часов в день / 392 часа в течении 7 недель) происходило снижение средней массы молоди радужной форели. При увеличении продолжительности светового дня (освещения) происходило плавное повышение средней массы с достижением максимальных значений при 16-часовом освещении в сутки (784 часа в течении 7 недель) с дальнейшим снижением средней массы при достижении круглосуточного освещения. Аналогичные закономерности были выявлены также для других размерновесовых показателей (рис. 1).

Диаграмма одномерного рассеяния изменения средней массы молоди радужной форели (n=15) в зависимости от продолжительности освещения в течение 7 недель проведения эксперимента. На диаграмму добавлена линия тренда

Рис. 3. Диаграмма одномерного рассеяния изменения средней массы молоди радужной форели (n=15) в зависимости от продолжительности освещения в течение 7 недель проведения эксперимента. На диаграмму добавлена линия тренда

(полином второй степени)

Для анализа влияния различных фотопериодов на темп роста массы молоди радужной форели нами были построены модели Михаэлиса – Ментена для лучшего (L16D8) и худшего (L8D16) фотопериода [10], которые имели следующий вид функции регрессии:

φ(x) = c + d−c

1+(ex) . В результате построения моделей Михаэлиса – Ментена нами были получены следующие коэффициенты. Для фотопериода L16D8: c = 0,29; d = 2532,9; e = 639,3. Для фотопериода L8D16: c = 0,29; d = 1019,4; e = 342,3 (рис. 4). Расчета изоэффективных доз и сравнительной оценки темпа роста массы молоди радужной форели установил, что модель темпа роста массы при L16D8 лучше модели L8D16 на значение 1,87.

Модель Михаэлиса-Ментена изменения средней массы молоди радужной форели для лучшего (L16D8) и худшего (L8D16) фотопериода

Рис. 4. Модель Михаэлиса-Ментена изменения средней массы молоди радужной форели для лучшего (L16D8) и худшего (L8D16) фотопериода

 

Анализ коэффициентов корреляции между размерно-весовыми показателями молоди радужной форели позволил установить следующую силу связи: среднюю положительную корреляцию между массой и всеми размерными показателями, сильную положительную корреляцию между длиной головы и всеми размерными показателями, сильную положительную корреляцию между всеми остальными размерными показателями. Сравнение изменение силы корреляционной связи между исследуемыми фотопериодами не выявил достоверных отличий (рис. 5).

  Корреляционная связь между размерно-весовыми показателями молоди радужной форели после 1-й (а, б) и 7-й (в, г) недели воздействия лучшим (L16D8) (а, в) и худшим (L8D16) (б, г) фотопериодом. Цвет линии обозначает соответствующий параметр: weight – масса, ab – общая длина, ac – длина по Смитту ad – промысловая длина, ao – длина

Рис. 5. Корреляционная связь между размерно-весовыми показателями молоди радужной форели после 1-й (а, б) и 7-й (в, г) недели воздействия лучшим (L16D8) (а, в) и худшим (L8D16) (б, г) фотопериодом. Цвет линии обозначает соответствующий параметр: weight – масса, ab – общая длина, ac – длина по Смитту ad – промысловая длина, ao – длина головы, od – длина туловища, qh – высота тела, aq – антедорсальное расстояние, az – антевентральное расстояние.

Толщина линии зависит силы корреляционной связи

Экстерьерные индексы при различных фотопериодах достоверно не отличались и варьировали следующим образом: через 1 неделю после начала эксперимента в L16D8 стандартный коэффициент упитанности лососевых рыб варьировал от 0,87 до 1,62, индекс прогонистости от 3,45 до 4,59, индекс высокоспинности от 21,74 до 28,92, индекс большеголовости от 20,15 до 34,50; через 1 неделю в L8D16 стандартный коэффициент упитанности лососевых рыб варьировал от 1,03 до 2,16, индекс прогонистости от 3,86 до 4,90, индекс высокоспинности от 20,38 до 25,87, индекс большеголовости от 21,97 до 26,83; через 7 недель после начала эксперимента в L16D8 стандартный коэффициент упитанности лососевых рыб варьировал от 0,87 до 2,09, индекс прогонистости от 3,75 до 4,30, индекс высокоспинности от 23,20 до 26,64, индекс большеголовости от 19,43 до 26,69; через 7 недель в L8D16 стандартный коэффициент упитанности лососевых рыб варьировал от 1,05 до 2,23, индекс прогонистости от 3,94 до 4,36, индекс высокоспинности от 22,90 до 25,36, индекс большеголовости от 20,32 до 24,82.

Анализ коэффициентов корреляции между экстерьерными индексами не выявил достоверных отличий между исследуемыми фотопериодами (рис. 6).

 Мультиколлинеарная матрица корреляционных связей экстерьерных индексов молоди радужной форели после 1-й (а, б) и 7-й (в, г) недели воздействия лучшим (L16D8) (а, в) и худшим (L8D16) (б, г) фотопериодом. Условные обозначения: Ку – стандартный коэффициент упитанности лососевых рыб

Рис. 6. Мультиколлинеарная матрица корреляционных связей экстерьерных индексов молоди радужной форели после 1-й (а, б) и 7-й (в, г) недели воздействия лучшим (L16D8) (а, в) и худшим (L8D16) (б, г) фотопериодом. Условные обозначения: Ку – стандартный коэффициент упитанности лососевых рыб, Ип – индекс прогонистости, Иб – индекс большеголовости, Ив – индекс высокоспинности

Анализ экономической эффективности использования различного фотопериода при выращивании рыбопосадочного материала радужной форели в рыбоводном индустриальном комплексе (таблица) позволил установить, что наиболее экономически выгодным являлся фотопериод с продолжительностью света 16 час. / сутки (L16D8). Чистая прибыль (без учета коммунальных затрат, которые во всех группах были одинаковыми) в данном фотопериоде составила 369,7 рублей на 50 экз. молоди форели. Наиболее низкие показатели чистой прибыли составили в группах L8D16 и L0D24 – 247,5 и 277,4 рублей соответственно, т. е. даже несмотря на меньшие затраты электроэнергии на освещение, конечная низкая масса молоди радужной форели в этих исследуемых группах не смогла компенсировать данное преимущество.

Экономическая эффективность использования различного фотопериода при выращивании рыбопосадочного материала радужной форели в рыбоводном индустриальном комплексе (без учета коммунальных затрат)

 Экономическая эффективность использования различного фотопериода при выращивании рыбопосадочного материала радужной форели в рыбоводном индустриальном комплексе (без учета коммунальных затрат)

Заключение. Таким образом, в результате наших исследований было установлено, что фотопериоды способны оказывать различное влияние на рост молоди радужной форели в рыбоводных индустриальных комплексах. При этом продолжительность света способно оказывать как стимулирующий, так и угнетающий эффект.

Наилучшие результаты в размерно-весовых показателях были выявлены в опытной группе с продолжительностью света 16 час. / сутки (L16D8). Наихудшие показатели в размерно-весовых показателях были выявлены в опытной группе с продолжительностью света 8 час. / сутки (L8D16). Разница между лучшими и худшими фотопериодами достигала 50,4 % по средней массе и 13,7 % по общей длине. В группе L16D8 исследуемая молодь радужной форели также характеризовалась лучшими значениями скорости роста. Наши исследования не выявили достоверных отличий в изменении силы корреляционных связей между исследуемыми фотопериодами. Лучший фотопериод (L16D8) также характеризовался максимальными показателями экономической эффективности.

Результаты наших исследований рекомендуется использовать в практической деятельности рыбоводных индустриальных комплексов по выращиванию рыбопосадочного материала радужной форели.

 

М. С. ЛИМАН, Н. В. БАРУЛИН, Р. В. КУРИЛИН

УО «Белорусская государственная сельскохозяйственная академия», г. Горки, Могилевская область, Республика Беларусь, 213407