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为解决厚唇弱棘鯻(Argyrosomus regius)养殖中饲料管理问题,研究人员开展其参考摄食模型的开发与评估研究。结果表明不同模型在不同温度下各有优势,该研究为精准养殖提供支持,助力可持续生产。
在海洋水产养殖领域,厚唇弱棘鯻(
Argyrosomus regius)凭借生长迅速、肉质优良、经济价值高以及环境适应性强等诸多优势,成为地中海地区水产养殖极具潜力的新兴品种。然而,当前地中海海洋水产养殖市场主要由金头鲷(
Sparus aurata)和欧洲鲈鱼(
Dicentrarchus labrax)占据,市场饱和度逐渐上升,开发厚唇弱棘鯻养殖产业以缓解潜在风险的需求日益迫切。
在厚唇弱棘鯻的养殖过程中,饲料成本占据生产总成本的一半以上,高效的饲料管理成为实现可持续养殖的关键。但目前鱼类养殖的投喂主要依赖经验,这不仅导致饲料浪费,增加经济成本,还对环境造成负面影响。由于缺乏关于厚唇弱棘鯻摄食和营养的全面信息,尤其是生物、营养和环境因素对其摄食影响的关键数据,开发精准的饲料管理工具迫在眉睫。数学模型作为一种有效的工具,能够通过整合多种影响因素来优化饲料投喂策略,然而此前针对厚唇弱棘鯻的相关研究较少。
为填补这一空白,来自国外的研究人员开展了关于厚唇弱棘鯻参考摄食模型的开发与评估研究。该研究成果发表在《Aquacultural Engineering》上,为厚唇弱棘鯻的精准养殖提供了重要支持。
研究人员主要采用了以下关键技术方法:首先,从 42 篇 2010 - 2022 年的科学文献以及 16 个商业投喂表中收集数据,涵盖厚唇弱棘鯻不同生长阶段的摄食率、饲料营养成分和实验条件等信息。然后,构建 27 种不同复杂程度的摄食模型(FI),这些模型分为简单饲料独立模型、复杂饲料独立模型、简单饲料依赖模型和复杂饲料依赖模型四类。最后,运用 R 语言进行模型拟合,并通过重复 5 折交叉验证(n = 200 次迭代)和 Akaike 信息准则(AICc)评估模型性能。
研究结果
- 模型评估
- 简单饲料独立模型:整体未建模的摄食率变化较大(MAPE <48%)。FI1 模型结合 simple_fixed23 拟合方法表现最佳,MAPE 约为 36%。固定体重指数为 2/3 符合动态能量预算理论,对模型预测质量有积极影响;混合效应建模和重新缩放 “α” 参数未带来明显优势;排除商业投喂表数据会降低模型性能;使用热力学温度的倒数作为预测因子与直接使用温度相比,无明显优势。
- 复杂饲料独立模型:预测误差(MAPE < 56%)高于简单饲料独立模型。具有对数二次温度效应的模型预测误差低于对数三次温度效应的模型,表明在现有数据温度范围内,简单的对数二次温度效应更合适。固定体重指数为 2/3 且采用稳健拟合方法的模型,在复杂性和性能之间达到较好平衡。
- 简单饲料依赖模型:预测误差(MAPE <47%)低于简单饲料独立模型。LI1 模型误差普遍低于 PI1 模型,说明饲料中脂质(CL)和能量对摄食的影响大于蛋白质(CP)。固定体重指数为 2/3 的拟合方法效果更好,“simple_fixed23” 方法比 “robust_fixed23” 方法误差更小,“mixed” 方法 MAPE 值最高。
- 复杂饲料依赖模型:整体误差(MAPE < 62%)低于其他模型组。聚焦脂质摄食的模型表现更优,如 FIC1a 模型。包含四个营养成分的模型比六个营养成分的模型表现更好,且假设线性效应的复杂 FIC 模型预测能力更强。固定体重为 2/3 同样提高了模型质量,简单和混合拟合方法预测误差较高。
- 模型分析
- 最佳模型拟合:最佳性能模型的体重指数均固定为 2/3,符合动态能量预算原则。脂质依赖模型性能优于饲料独立模型,简单能量摄入模型与脂质摄入模型的 MAPE 值接近,表明能量也是影响摄食的重要营养因素。复杂模型中,超过四个营养参数作为预测因子并未提高模型质量。“robust” 拟合方法在整体上略优于 “simple” 拟合方法。
- 最佳模型评估:选择各模型类别中的最佳模型进行评估,结果显示在 15°C 时,所有模型预测相似,但对体重超 5.5 kg 的鱼,预测均不现实;在 25°C(最佳温度范围),各模型拟合良好;在 30°C(高于最佳温度),具有对数二次温度函数的模型(LI2 和 FI2k)表现更好,而 FI1/simple_fixed23 和 FIC1a/simple_basic_fixed23 模型高估了摄食量。
研究结论与讨论
综合来看,该研究深入分析了多种厚唇弱棘鯻摄食模型的预测能力。在较低和最佳养殖温度(如 15°C 和 25°C)下,具有简单温度项的模型(如 FI1/simple_fixed23 和 FIC1a/simple_basic_fixed23)能准确预测摄食量;在高温(如 30°C)条件下,具有更复杂温度项(如对数二次项)的模型(如 LI2/robust_fixed23 和 FI2k/robust_fixed23)预测更准确。
这些参考模型具有广泛的实际应用价值。在生产和实验中,可用于估算随时间变化的饲料需求;能帮助区分温度、体重等关键因素的影响,并评估饲料组成、溶解氧等次要因素对摄食的作用;与饲料依赖生长模型结合,可更好地评估不同温度下鱼类的生长情况,为精准养殖和养殖场选址提供有力支持;还能作为更可靠的投喂参考,替代传统投喂表,有助于及时发现过度投喂或投喂不足的情况。
然而,该研究也存在一定局限性,模型仅考虑了温度这一环境因素对摄食的影响,无法全面反映其他环境因素(如 pH、盐度、溶解氧等)的作用。未来研究可进一步拓展模型,纳入更多环境因素,以更全面地理解厚唇弱棘鯻的摄食动态。尽管如此,本研究有效揭示了温度和营养因素对厚唇弱棘鯻摄食的影响,为推进精准水产养殖实践、实现厚唇弱棘鯻高效可持续生产提供了重要工具。