耗氧率和排氨率是评价海洋生物生理状态和代谢活动的重要指标(焦海峰等, 2017)，通过研究呼吸代谢，了解其与环境和生物因素之间的相互关系，从而掌握海洋生物呼吸代谢水平、营养状况、最适生长条件以及所能承受的环境阈值，由此可以深入研究生理学、营养需求与能量消耗以及生态学等问题，并且对于经济海产种的滩涂养殖容量规划和健康可持续开发具有重要的指导意义。

光裸方格星虫(Sipunculus nudus Linnaeus)是我国重要的经济类底栖动物，为北部湾特有的名贵经济海产种(许明珠等, 2016)。光裸方格星虫作为一种底栖碎屑食性的滩涂无脊椎生物，主要通过吻部摄食沙质沉积物中的有机质、细菌和腐烂碎屑等，可以将表层沉积物中有机物向深层转移，因此，对沿岸滩涂沉积物的能量和生源要素流动产生重要影响(Li et al, 2015)。近年来，光裸方格星虫滩涂增养殖规模不断发展，开展基础呼吸代谢研究可以掌握其个体营养需求、代谢物排放量、最适生长条件以及对生长水环境影响等基础生理生态问题，从而可以合理规划和指导光裸方格星虫健康养殖。有关盐度、温度和体重对光裸方格星虫呼吸代谢影响的研究已有报道(刘旭佳等, 2017; 逯云召等, 2012)，但未见饵料投喂量对其耗氧率和排氨率影响的研究报道。本文主要研究了不同饵料投喂量对不同规格光裸方格星虫耗氧率、排氨率和氧氮比(O/N)的影响，以期为光裸方格星虫能量学和滩涂养殖容量规划提供数据参考。

实验用光裸方格星虫幼虫取自广西海洋研究所海水增养殖实验基地，其他规格取自养殖海域。按体重大小分为3组：小(S)[(1.58±0.48) g]、中(M)[(4.90± 1.06) g]和大(L)[(7.96±0.94) g]组。将3组方格星虫放入PVC水箱(100 cm×60 cm×60 cm)中暂养，20条/箱。PVC箱底铺设10 cm厚中粗砂，保持连续充气，将螺旋藻(Spirulina platensis)粉充分混匀于海水中，再投喂到PVC箱中。实验设立5个投喂量梯度，每升海水中分别投喂5、10、15、20和25 mg螺旋藻粉，在PVC箱中每天定时投喂饵料，将方格星虫驯化7 d。实验期间，水温保持在27.7~29.7℃，海水盐度维持在30~31。

暂养的方格星虫驯化7 d，禁食1 d。小、中和大规格方格星虫分别放入相同饵料投喂量的1、2和5 L锥形瓶中，测定代谢率。每个锥形瓶铺10 cm厚、经清洗暴晒过的石英砂，每一规格、每一饵料投喂量设15个平行，每瓶放1条，外加3个空白对照，装满对应饵料浓度梯度的海水，用塑料薄膜封口。实验采用静水方法，24 h后打开薄膜抽取水样。溶氧和氨氮分别采用美国YSI professional series溶氧仪和法国Alliance-Futura/Proxima连续流动分析仪进行测定。

采用水瓶法测定光裸方格星虫环境水体中代谢瓶和对照瓶的溶解氧(DO_t、DO₀，μg/L)和氨氮(A_t、A₀，μg/L)含量。耗氧率和排氨率的计算公式为：

耗氧率(μg/ind.·h) = (DO₀–DO_t) × V/(DW·t)

排氨率(μg/ind.·h) = (A_t–A₀) × V/(DW·t)

式中，V为实验瓶体积(L)，DW为体重(g)，t为代谢时间(h)。

氧氮原子数比的计算公式：

氧氮比(O/N)=(耗氧率/16)/(排氨率/14)

采用SPSS 20.0软件对所有代谢数据进行了方差和双因子方差分析，采用LSD方法进行比较检验，P < 0.05为差异显著，P < 0.01为差异极显著。

方差分析显示，饵料投喂量对不同规格光裸方格星虫耗氧率的影响显著(P < 0.05)(图 1)。小规格光裸方格星虫在饵料投喂量为5和10 mg/L时的耗氧率显著高于其他饵料投喂量(P < 0.05)，且5 mg/L饵料投喂量下的耗氧率显著高于10 mg/L饵料投喂量，其他处理间差异均不显著(P > 0.05)。中规格光裸方格星虫在饵料投喂量5和10 mg/L时显著高于其他处理组(P < 0.05)，且15 mg/L饵料投喂量下的耗氧率显著高于20 mg/L饵料投喂量(P < 0.05)，其他处理组间均未出现显著差异(P > 0.05)。大规格光裸方格星虫在饵料投喂量5、10和15 mg/L时耗氧率显著高于20和25 mg/L饵料投喂量(P < 0.05)，且5 mg/L饵料投喂量下的耗氧率显著高于15 mg/L饵料投喂量，其他处理间差异均不显著(P > 0.05)。

图 1(Fig. 1)

图 1 饵料投喂量对不同规格光裸方格星虫耗氧率的影响 Figure 1 Effects of feed amount on the oxygen consumption rate of different sized S. nudus 不同字母表示组间差异显著(P < 0.05)。下同 Different letters indicate significant difference among groups (P < 0.05). The same as below

综合以上结果，当饵料投喂量增加至15 mg/L，3种规格光裸方格星虫的耗氧率均表现显著降低现象。经双因子方差分析表明，饵料投喂量和体重二者的交互作用对耗氧率影响表现极显著(P < 0.01)。

由以上结果可以得出，在设定的饵料投喂量范围内，光裸方格星虫耗氧率随着饵料投喂量的增加而降低。对光裸方格星虫耗氧率与饵料投喂量进行拟合，最符合一元三次函数关系：y=ax³+bx²+cx+d (a、b、和d均为常数，x为饵料投喂量，y为耗氧率)，见表 1。

表 1(Tab. 1)

表 1 光裸方格星虫饵料投喂量与耗氧率的回归(y=ax3+bx2+cx+d) Table 1 Regression between feed amount and oxygen consumption rate of S. nudus (y=ax3+bx2+cx+d) 规格 Size 数量 Number 耗氧率Oxygen consumption rate (μg/ind.·h) a b c d F P R2 小S 65 0.003 –0.053 –1.805 45.698 35.712 0 0.649 中M 65 0.036 –1.610 18.873 –15.675 21.175 0 0.506 大L 65 0.033 –1.698 18.736 79.940 18.925 0 0.503

表 1 光裸方格星虫饵料投喂量与耗氧率的回归(y=ax3+bx2+cx+d) Table 1 Regression between feed amount and oxygen consumption rate of S. nudus (y=ax3+bx2+cx+d)

对光裸方格星虫耗氧率与体重进行拟合，最符合指数函数：y=ae^bx(a、b均为常数，x为体重，y为耗氧率)。当饵料投喂量达到20 mg/L时，光裸方格星虫耗氧率与体重之间无规律关系，见表 2。

表 2(Tab. 2)

表 2 光裸方格星虫体重与耗氧率的回归(y=aebx) Table 2 Regression between body weight and oxygen consumption rate of S. nudus (y=aebx) 饵料投喂量 Feed amount (mg/L) 数量 Number 耗氧率Oxygen consumption rate (μg/ind.·h) a b F P R2 5 45 20.934 0.217 91.471 0 0.680 10 45 16.858 0.246 124.132 0 0.743 15 45 8.082 0.270 45.630 0 0.515

表 2 光裸方格星虫体重与耗氧率的回归(y=aebx) Table 2 Regression between body weight and oxygen consumption rate of S. nudus (y=aebx)

方差分析显示，饵料投喂量对不同规格光裸方格星虫排氨率的影响显著(P < 0.05)(图 2)。小规格光裸方格星虫在饵料投喂量为15和20 mg/L时均与25 mg/L时排氨率之间差异不显著(P > 0.05)，而其余饵料投喂量处理组间排氨率均表现差异显著(P < 0.05)。中规格光裸方格星虫在饵料投喂量为5和10 mg/L时的排氨率均显著高于20和25 mg/L处理组(P < 0.05)，且饵料投喂量为10、15和20 mg/L时，排氨率间均出现显著差异(P < 0.05)，而其余饵料投喂量处理间未出现显著差异(P > 0.05)。大规格光裸方格星虫在饵料投喂量为5和10 mg/L时，排氨率显著高于其他3个处理组(P < 0.05)，同时，饵料投喂量为15 mg/L的排氨率显著高于25 mg/L处理组(P < 0.05)，其余饵料投喂量处理间差异均不显著(P > 0.05)。

图 1(Fig. 1)

图 2 饵料投喂量对不同规格光裸方格星虫排氨率的影响 Figure 2 Effects of feed amount on the ammonia excretion rate of different sized S. nudus

综上结果，当饵料投喂量增加至15 mg/L，3种规格光裸方格星虫的排氨率均显著降低。双因子方差分析表明，饵料投喂量和体重二者的交互作用对排氨率的影响极显著(P < 0.01)。

由以上结果可以得出，在设定的饵料投喂量范围内，光裸方格星虫排氨率随着饵料投喂量的增加而降低。对光裸方格星虫排氨率与饵料投喂量进行拟合，最符合一元三次函数关系：y=ax³+bx²+cx+d (a、b、c和d均为常数，x为饵料投喂量，y为排氨率)，见表 3。

表 3(Tab. 3)

表 3 光裸方格星虫饵料投喂量与排氨率的回归(y=ax3+bx2+cx+d) Table 3 Regression between feed amount and ammonia excretion rate of S. nudus (y=ax3+bx2+cx+d) 规格Size 数量Number 排氨率Ammonia excretion rate (μg/ind.·h) a b c d F P R2 小S 65 0.0003 –0.003 –0.326 7.057 33.376 0 0.606 中M 65 0.004 –0.172 1.972 3.634 9.022 0 0.282 大L 65 0.004 –0.163 1.187 14.008 24.055 0 0.567

表 3 光裸方格星虫饵料投喂量与排氨率的回归(y=ax3+bx2+cx+d) Table 3 Regression between feed amount and ammonia excretion rate of S. nudus (y=ax3+bx2+cx+d)

对光裸方格星虫排氨率与体重进行拟合，最符合幂函数：y=ax^b(a、b均为常数，x为体重，y为排氨率)，见表 4。

表 4(Tab. 4)

表 4 光裸方格星虫体重与排氨率的回归(y=axb) Table 4 Regression between body weight and ammonia excretion rate of S. nudus (y=axb) 饵料投喂量 Feed amount (mg/L) 数量 Number 排氨率Ammonia excretion rate (μg/ind.·h) a b F P R2 5 45 3.598 0.683 60.861 0 0.592 10 45 2.992 0.747 164.256 0 0.808 15 45 1.807 0.736 20.877 0 0.343 20 45 1.441 0.584 22.466 0 0.398 25 45 1.743 0.521 15.990 0 0.302

表 4 光裸方格星虫体重与排氨率的回归(y=axb) Table 4 Regression between body weight and ammonia excretion rate of S. nudus (y=axb)

小、中和大3种规格的光裸方格星虫的O/N见表 5。随着饵料投喂量的增加，3种规格光裸方格星虫的O/N值整体呈下降的趋势。同一饵料投喂量下，除25 mg/L投喂量外，大规格光裸方格星虫O/N值最高，中规格的O/N值最低。同一规格光裸方格星虫在不同饵料投喂量处理时，小规格的O/N值在各饵料投喂量组间差异均不显著(P > 0.05)。中规格光裸方格星虫的O/N值在饵料投喂量为5和10 mg/L时显著高于20和25 mg/L处理组(P < 0.05)，且饵料投喂量15 mg/L显著高于20 mg/L处理组(P < 0.05)，其余组间差异均不显著(P > 0.05)。大规格光裸方格星虫O/N值在饵料投喂量5、10和15 mg/L均显著高于25 mg/L投喂量(P < 0.05)，其他饵料投喂量组间均无显著差异(P > 0.05)。

表 5(Tab. 5)

表 5 不同饵料投喂量、不同规格光裸方格星虫的O/N值 Table 5 O/N values of different sized S. nudus under different feed amount 饵料投喂量 Feed amount (mg/L) 氧氮比O/N 小S 中M 大L 5 5.86±0.94a 3.83±0.99a 7.38±2.05a 10 6.07±1.14a 4.01±0.98a 8.80±4.38a 15 5.13±2.10a 3.42±1.84ab 10.60±5.20a 20 6.00±3.88a 1.26±0.66c 6.92±4.67ac 25 4.99±4.44a 2.69±2.13bc 2.32±2.39bc

表 5 不同饵料投喂量、不同规格光裸方格星虫的O/N值 Table 5 O/N values of different sized S. nudus under different feed amount

呼吸与排泄是海洋动物代谢活动的重要特征，而耗氧率和排氨率则是呼吸代谢主要测量指标，不但可以反映水产动物单位个体的代谢水平高低及变化规律，而且对于掌握水生动物呼吸代谢特征、最适生长条件、养殖水域生态效应和所能承受阈值的评估，具有重要参考价值(冯雪等, 2012)。在水产动物育苗和养殖过程中，不同饵料种类和浓度可以满足其不同的营养需求，同时影响其生长和能量代谢活动。饵料被摄食后用于消化、吸收和合成能量物质，从而引起水产动物耗氧率和排氨率以及能量代谢消耗的增加(钱周兴等, 2005)。

本研究选择光裸方格星虫养殖过程蛋白质含量较高的螺旋藻作为饵料，研究结果表明，饵料投喂量对光裸方格星虫的耗氧率和排氨率影响显著，当饵料投喂量达到15 mg/L时，3种规格光裸方格星虫的耗氧率和排氨率均显著降低，随着饵料投喂量的继续增加，耗氧率和排氨率均再次显著降低。低浓度饵料投喂量(5和10 mg/L)下，光裸方格星虫代谢率较高，其耗氧率和排氨率显著高于高浓度饵料处理组，说明低饵料投喂量水平下光裸方格星虫的摄食行为(伸出吻吞食表层沙粒)可能更活跃，排粪速率可能更快，体内的生理活动较强，行为活动的增加导致能量代谢的提高，表现为耗氧率和排氨率较高。而随着饵料投喂量的增加，这种觅食和吞食行为可能减弱，超过正常代谢水平，能量代谢率也随之下降，光裸方格星虫耗氧率和排氨率均出现显著降低现象，因此，高浓度的螺旋藻投喂到光裸方格星虫水体环境中，会对其呼吸代谢产生一定抑制作用，从而减少耗氧和排泄，以便适应不利的水环境。

目前，国内外有关饵料投喂量对水生生物代谢的影响的研究报道较少，本研究结果与一些海洋生物的代谢结果不同。王海艳等(2001)研究发现，饵料投喂量在一定范围内时，菲律宾蛤仔(Ruditapes phili- ppinarum)的耗氧率和排氨率随着饵料投喂量的增大而增大，超过这一范围，其排氨率随饵料投喂量的增大而减小。唐保军(2005)研究发现，文蛤(Meretrix meretrix)的耗氧率和排氨率随着饵料(三角褐指藻Phaeodactylum tricornutum、等鞭金藻Isochrysis galbana和扁藻Platymonas subcordiformis)浓度的上升而增加。此外，饵料投喂量对食用鸟蛤(Cerastoderma edule) (Navarro et al, 1994)和砂海螂(Mya arenaria) (Bacon et al, 1998)的影响较大，而对贻贝(Mytilus edulis) (Bayne et al, 1993)和海湾扇贝(Placopecten magella-nicus)(Ward et al, 1992)则无任何影响。夏苏东(2012)研究发现，刺参(Apostichopus japonicus)耗氧率和排氨率随饲料蛋白质含量的增加而升高，但超过一定蛋白含量时，呼吸代谢率则出现降低。贝类为滤食性动物，选择饵料主要为活体藻类饵料，同时，滤食性贝类会根据饵料质量和数量进行选择摄食(Bacon et al, 1998)。刺参主要摄食微生物(包括底栖硅藻、细菌、原生动物等)、动植物有机碎屑等(袁秀堂等, 2016)，饲料中的蛋白质含量增加，会引起其代谢率增加(夏苏东, 2012)。

本研究中光裸方格星虫为底栖、钻沙食碎屑动物，以沙质中有机质、细菌和腐烂碎屑等为食物来源，饵料投喂量的高低不但反映其代谢情况，同时影响底质和水环境中有机质含量变化，当饵料超过一定浓度时，光裸方格星虫摄食活动减弱、呼吸代谢率降低、消耗的能量减少，是其环境适应能力的体现，及在不利环境保存能量的一种方式。本研究结果与贝类、刺参等研究结果不同，这可能与研究对象的生活习性和饵料形态以及种类不同有关。

通过研究光裸方格星虫呼吸代谢情况，发现在同等规格条件下，随着饵料投喂量的增加，耗氧率和排氨率与饵料投喂量呈现一定规律性，基本符合一元三次函数回归关系y=ax³+bx²+cx+d，饵料投喂量对光裸方格星虫代谢的影响存在显著差异。而在同一饵料投喂浓度下，光裸方格星虫耗氧率与体重最符合指数函数y=ae^bx，而当饵料投喂量达到20 mg/L时，光裸方格星虫耗氧率与体重之间无明显规律，说明饵料浓度增加至一定程度，各种规格光裸方格星虫耗氧均严重降低。而光裸方格星虫排氨率与体重呈幂函数关系y=ax^b，这与许多水生动物的耗氧率和排氨率随体重增加而减小的研究结果刚好相反(史宝等, 2008; 冯雪等, 2012; 吴文广等, 2013)，水生动物的耗氧率和排氨率受多种因素的影响，这可能是由于光裸星虫摄食和潜沙的行为所引起的代谢类型不同所导致。3种规格光裸方格星虫单位个体的耗氧率和排氨率之间差异均显著，本研究中光裸方格星虫耗氧率和排氨率随体重增加而增加，表现出小规格最小、大规格最高的变化趋势，这表明大规格的光裸方格星虫代谢活动量比较旺盛，需要消耗较多能量用于摄食活动。

氧氮比表示在动物生长代谢过程中蛋白质、脂肪和碳水化合物等能源物质的来源和能量代谢的途径，是衡量动物能量代谢的一项重要指标，可用来评估动物对营养物质的利用特性。本研究中，饵料投喂量在5~25 mg/L范围内，光裸方格星虫的O/N值为1.26~ 10.60。在5~15 mg/L饵料投喂量范围内，3种规格光裸方格星虫O/N值差异不显著，随着饵料投喂量继续增加到20 mg/L时，中规格和大规格光裸方格星虫排氨率大幅增加，O/N值显著降低，说明代谢底物中蛋白质的比例增加，而利用脂肪和碳水化合物的比例降低。在本研究设定的饵料投喂量范围内，光裸方格星虫的代谢底物主要以利用蛋白质供能为主。对于大规格而言，光裸方格星虫O/N值较高，说明消化、吸收和生长等生理活动需要消耗更多的能量，通过以蛋白和脂肪供能为主来适应外界环境变化。近年来，国内外有关饵料投喂量对水生动物呼吸排泄的研究较少，无脊椎动物主要集中在贝类上，耗氧率和排氨率一般随饵料浓度的增加而上升，O/N值受饵料种类和浓度的影响较大，这是由于贝类为滤食性动物，饵料浓度会直接影响其呼吸代谢效率(王海艳等, 2001; 唐保军, 2005; 李金碧, 2009)。而光裸方格星虫通过吞食底栖沙并过滤其中有机质等碎屑为食，摄食能量代谢消耗较大，与贝类摄食行为差异较大。本研究认为，当外界生长水体中的饵料投喂量较低时，光裸方格星虫代谢活动较强，消耗较多能量物质用于生长，一旦超出其生长环境适宜范围时，呼吸代谢水平则降低，选择消耗较少的物质和能量供能，以适应外界环境变化。

本研究表明，饵料投喂量对不同规格光裸方格星虫耗氧率和排氨率影响显著，投喂螺旋藻粉浓度不宜超过15 mg/L，因为高饵料投喂量会对光裸方格星虫的呼吸代谢产生负作用，当投喂量达到20 mg/L时，光裸方格星虫的耗氧率和排氨率波动较大且出现显著下降现象。同时，光裸方格星虫对外界水体环境中饵料投喂浓度的变化会积极做出反应，可以通过降低呼吸代谢来适应环境的变化。本研究对光裸方格星虫滩涂养殖和池塘养殖具有重要指导意义，同时，也为广西沿海光裸方格星虫养殖容量规划提供重要参考数据。