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熊 文 邵庆均
摘 要 磷是鱼饲料的重要组成成分，它的缺乏不仅会引起软骨病，导致骨骼畸形，并且影响中间物的代谢，从而对生长和饲料转换造成不良后果。因此，饲料中磷的最适添加水平至关重要。随着水产业的发展，新陈代谢和剩余饲料中的磷，越来越成为一个不可忽视的问题。饲料配方的设计不仅要考虑鱼体正常生长的需要，同时也要确保废水中的磷浓度最小。许多因素影响着鱼饲料中的磷需要量和有效磷，故最小磷需求量虽对保护环境有利，但按最小磷需要量配制饲料却是不可取的。
关键词 水产养殖；磷缺乏；鱼类；病理
中图分类号 S941
磷是所有脊椎动物饲料中必不可少的成分。磷促进骨骼和牙齿等硬组织的形成，是高能磷酸脂及其它有磷化合物的构成原料，在许多代谢过程中都扮演重要角色。此外，磷、钙的吸收存在相互作用。因此，磷的缺乏不仅会影响硬组织，而且会破坏中间物的代谢，尤其是能量代谢，从而使生长受阻。
水产养殖业是世界上增长速度最快的产业之一。随着人口的急剧增长和野生鱼类捕获量的迅速减少，水产养殖业的扩大满足了人类对水产品的需求。然而，这一产业的扩张给监管带来很大压力，因为养殖废水中的磷是淡水水体富营养化的主要来源。鱼粉中的磷和其它来源的磷，经由鱼吸收后的剩余部分会流经整个农业系统。因此，饲料中有效磷过大是不可取的。饲料中的有效磷水平要受到严格的监管，以降低水产养殖废水中的磷含量。
过去，由于饲料中鱼粉或其它动物源性原料的添加量过高，导致配合饲料中的磷过量，而过量的磷也没有引起明显的危害，因此没有必要知道饲料中磷的精确需要量。然而，随着环境恶化和监管力度的加强，确定鱼在不同生长时期和不同环境下配合饲料中足量而不过量的磷浓度迫在眉睫。
1 磷缺乏对鱼体的影响
1.1 磷缺乏对生长的影响
众所周知，钙和磷对机体硬组织的合成至关重要，但磷的缺乏对生长具有限制作用却鲜为人知。早在19世纪就有学者研究了生长速度和软骨病的发生两者间的关系，但Hart等（1909）却是第一次具体定义动物的磷缺乏症。他们证实，以缺磷饲料饲喂猪至45 kg时，猪的体重开始减轻，甚至病倒。实验组中，猪软组织中的磷水平与对照组相同，但骨骼中的磷浓度却大大降低。有趣的是，全猪体内钙的流失比磷更为严重。Day等(1939)在鼠的实验中也发现类似的现象。因此，磷的缺乏是以钙的流失为特征的，而不是以体内磷的流失为特征。
Shearer等(1987)证实，在虹鳟中也有上述现象。用缺磷但用钙、镁充足的饲料饲喂虹鳟，结果全鱼的钙和镁却缺失。随后，Hardy等(1993)用缺磷饲料饲喂虹鳟幼鱼，幼鱼表现出厌食症的临床症状，并且５周后体重开始减轻，而以含有10%的磷水平饲养的对照组幼鱼直到第７周体重仍正常，进一步研究表明，磷缺乏在鱼的临床表现上有一个短暂效应。机体储存的磷在阈值水平以上时，磷缺乏的症状就不会显现。磷缺乏的鱼无精打采，食欲不振，像死鱼般沉在缸底，只有在身体受刺激时才会游动。这个效应的持续是短暂的，当鱼长大一些之后，受的影响更严重。
Baeverfjord等(1998)报道，大西洋鲑幼体在连续饲喂6周的缺磷饲料时生长正常，然而全鱼的钙、磷水平却大大降低。9周后，全鱼的磷、钙水平分别降到了初始水平的65%和40%，生长停止。这些观察表明，除非实验持续时间很多，否则基于增重率得到的饲粮磷需要量是不准确，低估了真实需要量。
磷的需要量不仅受饲喂时间长短和量化标准的影响，还受鱼的大小、饲料效率、有效磷水平和所采用的统计方法等影响。不过，在猪和鸡的实验中已证实，最大骨强度和骨灰分所需要的磷水平要高于最大增重率所需要的磷(Sauveur等，1987)。
Ogino等(1976)报道，鲤幼体的最大增重率的有效磷水平是0.6%~0.7%，而最大骨矿化程度的有效磷浓度是1.5%。Bureau等(1999)证实，增加磷的摄入量对生长和饲料效率没有显著影响，但是虹鳟全鱼和脊椎中的磷含量却显著增加。Rodehutscord(1996)的虹鳟实验也证实了这一点。Eya等(1997)饲以斑点叉尾■(初重61 g，末重569~634 g)５个不同水平的有效磷（0.2%~0.6%），饲喂140 d，结果表明鱼的增重率和饲料转化系数没有显著不同(饲料转化系数为1.7～2.0)。血清磷、骨灰分和骨中的磷水平，随着饲料中磷浓度的增加而呈直线上升。Dougall等（1996）在条纹鲈的实验中注意到，灰分、骨骼和鳞片中的钙、磷对饲料中的磷浓度变化很敏感，而血清磷对饲料磷浓度变化不敏感。Skonberg等(1997)在持续８周的虹鳟幼体饲养实验中也发现类似的现象。
1.2 磷缺乏对血液磷浓度的影响
Iversen等(1919)认为，软骨病与血清磷浓度下降密切相关，而血清钙浓度却保持正常浓度。McCay(1931)将梭子鱼、鲤和七鳃鳗的全血、红细胞和血浆中的总磷、脂磷和酸溶磷与牛科动物相比，发现鲤和梭子鱼的血浆磷浓度是牛科动物的1~2倍，而鱼红细胞中的磷浓度是奶牛的5~6倍。Phillips等(1957)在鲶、鲤和褐鳟的无机磷实验中表现，它们血液中的磷浓度是人的两倍。
Phillips(1961)等报道，一年生溪红点鳟每升血液中含有1 270 mg的磷，其中总的血清磷为167 mg/l，血清的酸溶磷占123 mg。他们发现在饲喂32P无钙人工配合饲料后的最初几个小时内32P浓度迅速增加。但在12 h或24 h后，32P浓度开始下降。然而，Shitanda等（1979）在鲤的实验中却发现磷的峰值在饲喂１ h后出现，紧接着便急剧下降。峰值的高度和饲料中有效磷的浓度密切相关,但均在饲喂１ h后出现峰值。
Hille(1982)认为，虹鳟的血清磷浓度并不取决于饲料磷浓度。Dougall等(1996)和Skonberg等(1997)也报道，血浆磷浓度或血清磷浓度对摄取的磷浓度变化不敏感。Baeverfjord等(1998)在大西洋鲑的实验中发现，临床上骨缺损的症状是饲料中的磷缺乏引起的。但是，Vielma等(1998)却发现，在饲喂后4和24 h两者的血浆磷浓度大不相同。因此，如同陆生动物一样，鱼类的血清或血浆鳞浓度不仅取决于饲料中磷的浓度和有效性，还与空腹饲喂后的时间有关。如此一来，其它的指示值如体内的钙、磷浓度常被用来判断磷对鱼类的有效性。
1.3 磷缺乏对碱性磷酸酶水平的影响
Kay(1930)研究发现，人类患有软骨病的婴儿体内血浆磷酸酶水平（用β-磷酸甘油钠来测量）异常高。因此，他建设用此种方法作为X射线检测的辅助手段诊断软骨病。
Eya等(1998)注意到，当磷浓度由0.2%升为0.6%时，体重600 g和体重25 g的斑点叉尾鮰的血清碱性磷酸酶活性分别由14.8 U/l上升至19 U/l；17.5 U/l上升至23.9 U/l。然而，Shearer等(1987)在虹鳟的实验中观察到，缺磷组(208 U/l)比对照组(168 U/l)的血浆碱性磷酸酶的活性略高，但可忽略。Skonberg等(1997)报道，虹鳟幼体肠的碱性磷酸酶活性对饲料磷浓度变化不敏感，但血浆碱性磷酸酶活性对饲料磷浓度的变化却很敏感。根据Hille(1982)的９个独立实验可看出，虹鳟血浆碱性磷酸酶活性的正常值是126 U/l(中间值)、98~261 U/l（波动范围）。
1.4 磷缺乏对繁殖的影响
在受精卵成熟过程中,有机磷含量快速增加,这就需要饲料中高水平的磷来补充。然而，虹鳟卵巢磷的含量比全鱼要小，因为磷主要沉积在硬组织处(硬组织：全鱼＝3 200 mg/kg：4 800 mg/kg)(Shearer，1998)。因此，亲鱼磷的需求量可能比发育中的鱼小。但是，很多亲鱼摄食量减少或停止进食，很难判断鱼在排卵期磷的需要量。
Watanabe等(1984a)报道，以基础饲料总磷2.2%、有效磷不足的饲料饲喂真鲷亲鱼7个月后，这些亲鱼与磷充足的实验组亲鱼比，产卵量和幼鱼孵化率都很低，幼鱼畸形率很高。但是，脊椎、肝脏和卵细胞的矿物含量没有不同。Watanabe(1988)在香鱼的亲本中也发现了类似的现象。
1.5 磷缺乏对抗病性的影响
磷缺乏对鱼体抗病性的影响鲜为人知。但是很多结果都表明，磷的缺乏会间接导致厌食症，从而使得必需营养物质的摄入减少，或体脂含量增加。体脂含量的增加会导致磷脂的脂肪酸改变，磷脂又会影响细胞膜的流动性和前列腺素、白三烯等二十烷类的代谢。1,25-(OH)2D3的免疫调节作用在大多免疫细胞中都很显著，但磷缺乏对维生素D介导的免疫反应的直接影响和信号机制尚在探索。低浓度的白细胞ATP与低磷酸盐血症密切相关，这可能是另一种低水平磷影响抗病性的方式。Eya等(1998)饲喂斑点叉尾■幼鱼（初始体重2.1 g）10周，估算碱性磷酸酶活性最大时磷的需要量、鱼受爱德华氏菌侵染后的存活情况和增重率，结果显示，饲料中磷需要量的范围是0.38%~0.42%。他们认为，饲料里的磷浓度可以影响斑点叉尾■对病原体的抗病性，并且生长最快时的磷需要量已经足够使鱼体的抗病性达到最大。Kegle等（2001）研究了猪在磷充足和不足时的免疫反应，注意到磷可以增强细胞免疫反应，但会减弱体液免疫反应。
1.6 磷缺乏对鱼肉质量的影响
鱼类饲料中磷的缺乏会导致体脂的堆积，这是大家一致认可的结论之一。体脂的堆积源于细胞缺氧和氧化磷酸化过程受阻。Murakami(1970b)和Takamatsu等（1975）发现，补充饲料中的磷可以降低鲤的体脂含量。Shitanda等（1979）分别用含Na2HPO4和不含Na2HPO4的基础饲料饲喂鲤（初重7～11 g），并计算其脂肪沉积效率（体脂的增加/饲料中摄入的脂肪），结果表明，补充添加磷的实验组鱼脂肪沉积效率仅为38%，而未补充添加磷的实验组鱼为75%~92%。
Sakamoto等(1980)分析了饲料中含磷和不含磷的真鲷脂肪和脂肪酸组成。根据饲料脂肪和鱼体脂肪的脂肪酸图谱，他们认为鱼体内沉积的脂肪来自饲料，而不是重新合成的。Takeuchi等(1981)报道，饲喂低磷饲料的鲤，肌肉、肝胰脏和内脏中的非极性脂（尤其是油酸和棕榈酸）浓度较高。
这些结果蕴藏着一个潜在的商业价值。在某些种类的鱼捕获前投喂无磷饲料，以增加体脂含量，它们可能比含脂少的鱼拥有更高的市场价值。这也可以调整鱼肉的脂肪酸构成，以提高鱼肉的质地和耐储存性。鲑类因脂肪体过多，不受市场欢迎，而在鲑上市前的终料中添加高比例的磷，可以降低体脂水平，但这种做法会产生如其它一些不良影响，即对脂肪酸组成产生了消极影响。
1.7 磷缺乏对骨骼、鳞片的影响
有关磷与软骨病两者的关系，第一次文字记录中这样描述：“石灰中的磷酸盐成分是软骨病的诱因，它会使骨关节处产生痛风”（Bobba，1801）。Morgulis(1931)对多种动物的Ca、Mg、K、PO43-和CO32-进行分析发现，多种海水鱼类的化学组成与各种高等脊椎动物的主要区别是CaCO3的比例，海水鱼类的CaCO3比例只是后者的一半。他还提到，PO43-/CO32-比率是易变的，尤其是患软骨病和磷缺乏时，这一比率会显著降低；骨骼灰分的主要组成部分是Ca[{Ca3(PO4)2}6](OH)2。Shimada等(1937)研究发现，淡水鲤和海水鲈鱼、鳕鱼和鲷相比，前者的灰分、钙和磷含量比后者都小。Takeuchi等(1982)报道，在饥饿处理86 d后，鲤的脊椎骨灰分、钙、磷含量和Ca/P比都没有变化，而体蛋白含量却从14.5%下降为6.8%，体脂含量从4.8%下降为0.7%，灰分和水分的比例分别从3.2%上升为4.2%及79%上升为90%（以湿重为基础）。
Hamada等(1995)分析了15种鱼类、牛、猪和家禽的骨骼灰分。他们采用X射线衍射分析骨骼灰分的晶体结构，应用元素分析确定组成成分，其结果表明，一些鱼类有羟磷灰石型骨骼，另一些鱼类有三钙型骨骼或者二者都有。Launer等(1978)用中子活化分析法确定鱼的样品中钙、磷的含量，结果发现，去除内脏的斑点叉尾■和无脂骨骼的磷含量，因样品原因而极易发生变化。骨骼中的磷含量在冬季（停止摄食阶段）会上升，与此同时，钙含量却会下降。
1.8 磷缺乏与骨骼疾病的关系
Ogino(1980)认为，Murakami(1967a)是证明磷在鱼类饲料中的重要性的第一人。Murakami(1967a、b,1968)是日本广岛的一位养殖顾问，他研究广岛地区鲤鱼幼体头颅畸形和其它骨骼异常的流行病，其仅靠离散观察而不借助任何实验分析来诊断畸鱼。他对患病鱼进行拍照并将其制作成标本。他认为患病鱼的症状主要表现为“薄而脆的颅骨”、“肥满度极高”。他还注意到，长速快的鱼比长速慢的鱼更易出现畸形，且畸形鱼只在大量使用人工饲料时才会出现。小鱼中更易出现畸形鱼。很多原因都可能导致鱼的畸形，如遗传（基因作用）、化学毒性、组织缺氧、饥饿、水质和寄生虫等，但水质和寄生虫这两个因素除外。
在饲料中添加VC、VD3、VE等与骨骼畸形率无关。然而，当向饲料中添加CaHPO4后，畸形鱼的数量会显著下降。另外，当约有30%的鱼受影响时，向饲料中添加5%的CaHPO4后，病情立即得以治愈，但严重畸形的鱼不能转为正常。因此，Murakami认为，鱼的畸形是由于饲料中磷或钙的缺乏，但磷、钙含量与骨变形的发生率没有关系。因此，他做了如下结论：鱼的畸形病可能是由于饲料中钙、磷的不同吸收效率或钙、磷的有效性导致。
Murakami（1969）发现，在饲料中补充K2HPO4、Ca（H2PO4）2或CaHPO4可以显著降低畸形鱼的数量并促进鱼的生长。相反，在饲料中补充CaCO3或Ca3(PO4)2却会增加畸形鱼的数量，但并不影响鱼的生长。当Ca/P比在1.5到2.0之间时，畸形率较低；当Ca/P超过2.0时，畸形率较高。综合考虑鱼的生长和畸形率这个方面，饲料中添加6%的K2HPO4最佳。
Murakami（1970a）研究了不同磷源治疗磷缺乏症的效果。磷酸钠盐或磷酸钾盐在减少畸形鱼的数量和促进鱼生长上均有很好的效果。CaCO3的添加会显著增加畸形鱼的数量。在饲料中添加4%的NaH2PO4，可以治愈70%的畸形鱼。与大鱼（2 g）相比，小鱼（0.1 g）需要更高比例的磷。在养殖水体中增加NaH2PO4也可降低畸形鱼的数量。
Murakami(1970b)和Hiroshima-ken(1971)报道，在商品饲料和鱼粉饲料中添加4%的NaH2PO4·2H2O可使鱼的生长、饲料效率和蛋白质效率均达到最佳水平。在饲料中提高NaH2PO4·2H2O(2%~8%)的水平，可以降低肌肉和内脏的脂肪含量，提高灰分含量。因此，他建议在饲料中添加磷，因为磷对促进能量的正常代谢是必需的。虽然鱼粉饲料和商品饲料中最佳Ca/P比是不同的，但添加NaH2PO4·2H2O可使结果最佳。饲料中没补充NaH2PO4的鱼，内脏和肌肉中的脂肪含量要比饲料中补充NaH2PO4的鱼含量高。前者(39%)的蛋白质效率也比后者(48%)低。Tanaka(1971)用大鱼（初重34 g，末重280～400 g）证实了Murakami的实验结果。Murakami(1972)描述了当鲤缺乏磷时的外部特征：颅骨、颚、胸鳍畸形，尾鳍弯曲。他用茜草色素着色不同发育阶段幼鱼体内的钙，发现颅骨和肋骨的畸形是最明显的。
Shearer等（1987）研究证实虹鳟脊椎弯曲变形是由于磷的缺乏。他们用去骨的鳕鱼片饲喂虹鳟，除了血浆磷、全鱼和脊椎中的钙、磷、镁水平显著下降外，鱼胸腔肋骨末端和脊椎骨背部都出现一系列的S状形变。在饲料中补充NaH2PO4，全鱼的钙、磷水平恢复正常，这种畸形就会得以治愈。鱼的这种形变使诊断磷缺乏症变得简单易行。在实验(Baeverfjord等，1998)和临床(Roberts等，2001)中，大西洋鲑也表现类似的症状。
Baeverfjord等(1998)在淡水和海水中分别饲以大西洋鲑磷充足和不足的饲料，研究骨骼和生长的相关关系。在持续饲喂６周磷不足的饲料后，大西洋鲑生长正常，但全鱼的钙、磷水平却急剧下降，肋骨形变，脊柱侧凸。磷不足的鱼，骨骼和鳃盖都极软，易弯曲。缺乏维生素C的鱼也有类似症状，但不同的是，后者会造成骨折。这一点可使缺乏维生素C与磷缺乏的鱼类区别开来。紧接着，用磷充足的饲料饱食喂养虹鳟9周,全鱼的磷水平会恢复正常；但是前人的研究却显示,骨骼的畸形并不完全可逆(Shearer和Hardy，1987)。
Roberts等（2001）根据大西洋鲑颚的畸形，研究低磷和维生素C稳定性的内在关系。他们将快速生长的两年生大西洋鲑转入到19~20 ℃的海水中，发现鲑的颚和鳃盖的骨组织变软，出现磷缺乏的症状。他们还在实验中发现，大西洋鲑的脊椎骨折、荐骨缩短，这些都是维生素C不足的典型症状（Solliman等，1986)。在接下的几年里在饲料中补充磷和维生素C，其临床症状即会消失，但其畸形却已无法改变。
饲料中最常见的磷源是KH2PO4和NaH2PO4，它们可以降低饲料的pH值，以确保饲料中维生素C在生产和储存过程中的稳定性。因此，饲料中低水平的磷，将导致维生素C的缺乏，除非加大维生素的增加量或增强其稳定性。Rose（1938）在他的文章中写道：“软骨病是一种全身性的疾病；坏血病是一种使生长终止的病。前者会使骨骼弯曲，后者会使骨骼骨折。”这句话也同样适用于鱼：缺乏维生素C可使鱼背部骨骼骨折（Solliman等，1986），而缺乏磷可使鱼的骨骼弯曲（Baeverfjord等，1998）。但是在商品鱼的生产、繁殖和储存中，磷不足和维生素C缺乏的症状有可能关联在一起，因此，在临床诊断中，这两个因素都必须考虑。
2 结论
显而易见，从两个相反的角度出发，鱼饲料中的磷水平都是一个至关重要的问题。从环保的角度出发，控制废水中无机磷的浓度最终要归结到饲料中的磷浓度和鱼的养殖密度上来。我们要充分考虑到水体对磷的可承受能力。然而，磷又是鱼生长所必需的矿物元素，它的缺乏会导致一系列的不良影响，如食欲不振、生长缓慢、骨骼异常、头部畸形、脊椎弯曲、体贮脂肪增加等。鱼体所需要的磷水平与其生长速度、生长时期和温度等外界因素有关。在生产饲料时非常重要的一点就是，我们不能按照磷的最小添加水平来确定饲料中的磷浓度，而要综合考虑环境和生长两方面的因素。
（参考文献53篇，刊略，需者可函索）
（编辑：沈桂宇，）
熊文，浙江大学动物科学学院，310029，杭州市凯旋路268号。
邵庆均，单位及通讯地址同第一作者。
收稿日期：2009-09-07
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