淡水鱼类配合饲料配方的设计
一、配方设计的原则和依据
淡水鱼类由于其生存环境、生理机制等差异的影响，决定了其配合饲料设计与畜禽饲料的差别。主要表现在以下几个方面。
①饲料一般需投入水中，且鱼类摄食的时间较长。为了减少饲料在水中的散失，需尽可能增加饲料在水中的稳定性，所以饲料中需添加黏合剂。
②淡水鱼类消化系统的消化能力较弱，大多数鱼类没有胃，其肠道长与体长之比小于畜禽。并且由于其缺少牙齿，磨碎食物的能力有限。且肠道内酸碱度较为恒定，难以靠酸性或碱性环境消化食物，所以淡水鱼饲料原料的粉碎粒度要求高，应全部通过40目筛，60目筛上物应小于20%。
③淡水鱼类代谢强度低，从而对饲料的能量要求也低，所以饲料中能量物质的含量相对畜禽饲料低一些，并且如果摄食的饲料为高能量低蛋白，多余的能量物质将转化为脂肪，会使鱼体过度肥胖，影响食用价值，而且还会使鱼产生脂肪肝，严重时将导致鱼的死亡。
④水的光照强度弱于陆地，因此，水中的初级生产者相对于陆地的初级生产者来讲，具有高蛋白、低碳水化合物的特点。淡水鱼类长期以这些植物为食，也形成了高蛋白的特征，也使得其消化道中的淀粉酶活性低，糖类代谢所需的己糖激酶小于畜禽，调节己糖代谢的胰岛素分泌很少，所以要求饲料中碳水化合物含量低。相对而言，淡水鱼类利用蛋白质的能力强于陆生动物，对其利用较为彻底。因此，淡水鱼饲料应具有高蛋白、低碳水化合物的特点。
⑤淡水鱼饲料中应添加适量的脂类。鱼类对脂肪的消化率较高，而蛋白饲料原料价格都比较昂贵，所以让鱼类消化脂肪来取得所需的能量可以节约蛋白质，从而降低生产成本。另外，脂肪酸对鱼类生长有重要的作用。饲料原料除鱼粉外，主要是陆上产品，这些原料中鱼类必需脂肪酸的含量较少，因此有必要另外添加相应的脂类，以满足它们对必需脂肪酸的需求。
⑥淡水鱼饲料要投入水中，水溶性维生素必然有一部分因溶解而损失；鱼类消化系统比较简单，消化道内微生物群落少，能合成的维生素少，主要靠从饲料中摄取，所以饲料中维生素的添加量应加大用量。同时，大多数维生素是消化酶的组成部分或辅酶或激活剂，添加后可增强相应的消化功能，以更好地提高对营养成分的消化吸收率。
⑦淡水鱼的皮肤、鳃及消化道都可以直接从水中吸收矿物盐，包括钙、锰等，所以饲料中的钙、磷比一般在（1∶1）～（1∶1.6）之间；另外，饲料中锌元素要有较大的含量。
⑧大多数的淡水鱼不能有效利用饲料中的结晶氨基酸，所以饲料中一般不添加结晶氨基酸，但可以添加包膜氨基酸或通过调整饲料配方来达到氨基酸的足量与平衡。
综上所述，在设计淡水鱼配合饲料配方时应注意它们自身特点及其生存环境所决定的淡水鱼类的营养需要，根据各种饲料原料的营养价值、现状及其价格等条件合理地确定各种原料的配合比例。其设计原则如下。
①根据饲养淡水鱼类及其发育阶段对饲料营养物质的需要量设计配方。由于淡水鱼类种类、年龄、生产用途等的差异，对各种营养物质的需求量也有所不同，因此应生产不同类型的配合饲料，以满足不同的需要。
②根据淡水鱼类的生理特点设计配方。例如，淡水鱼类代谢强度低，对能量要求也较低，但对蛋白质要求量较大，所以其饲料中蛋白质含量要相对高一些。
③根据原料的来源与经济效益设计配方。水产养殖业中饲料费用往往占很大的比例，所以为了取得良好的经济效益，应因地因时制宜，就地取材，充分利用当地饲料资源，精打细算，尽量少用外地产的饲料原料，以降低饲料成本。
④要了解和掌握各种原料的特性和营养成分状况，以便使配方中的营养成分全面且平衡。
⑤设计配方时，考虑饲料营养指标的同时，必须注意饲料的其他质量问题，即饲料的卫生安全要求。
总之，在设计配合饲料配方时要遵循科学合理、经济实用，安全卫生的原则，对各个环节加以仔细地推敲，以设计出更好的配方。
设计淡水鱼类配合饲料配方时应有据可依。要选择适宜的饲料标准并根据所能提供的原料查阅适宜的饲料成分及营养价值，在此基础上结合实际情况设计出切实可行的饲料配方。
二、配方设计的方法
在淡水鱼配合饲料配方的设计中，基于淡水鱼类的特性，在设计时以所需蛋白质为基础，不考虑能量。
配合饲料配方设计的方法较多，可分为手工设计法和线性规划及计算机设计法两大类。手工法有作图法、方块法、十字法、连立方程式法等几种。下面以鲤成鱼饲料配方设计为例，介绍常用的两种设计方法——方块法和线性规划及计算机设计法。
1.方块法
方块法又称多方形对角线法，可在一次配方中求出若干饲料原料的配比，用此法草拟配方时，简便、易学、灵活。
第一步，首先查出鲤成鱼饲料中含粗蛋白质为30%，并确定所用原料：鱼粉、豆饼、棉仁饼、玉米面、小麦麸以及鱼用复合维生素及矿物盐，再查饲料原料营养成分表（最好实际测定），得出所用原料的粗蛋白含量，即鱼粉含粗蛋白60.5%、豆饼含粗蛋白43.0%、棉仁饼含粗蛋白33.8%、玉米面含粗蛋白8.6%、小麦麸含粗蛋白14.4%、复合维生素及矿物盐0%。
第二步，将原料分为蛋白质饲料、能量饲料和饲料添加剂三大类。蛋白质饲料指在干物质中粗蛋白含量在20%以上、粗纤维在18%以下的一类饲料；能量饲料是指饲料的干物质中粗纤维含量少于18%、粗蛋白含量在20%以下的一类饲料。根据各原料的来源和价格规定出每一种原料在各类饲料中占的百分比，然后计算出各类饲料的蛋白质含量，并列出饲料添加剂占配合饲料的百分比。
第三步，先计算出除了饲料添加剂外的配合饲料对蛋白质的实际需求量为30.67%，再画一方块图，将30.67写在中间，蛋白质饲料和能量饲料的蛋白质分别写在方块图的左上角、左下角，顺着对角线方向大数减小数，其差写在相应的右下角、右上角，并计算出两大类饲料应占的百分比。
蛋白质实际要求量：30%÷（100-2.2）%=30.67%
2.线性规划及计算机设计法
线性规划是最简单、应用最为广泛的一种数学规划方法。为获得更为营养合理、成本最低的鱼类饲料配方，目前常采用线性规划法来设计。其原理是将养殖鱼类对营养的最适需要量和饲料原料的营养成分及价格作为已知条件，把满足鱼类营养需要量作为约束条件，再把饲料成本作为设计饲料配方的目标，用计算机进行运算。
现将线性规划法在鱼类饲料配方设计中的应用简单描述如下。
（1）用线性规划法设计优化饲料配方必须具备的条件
①掌握养殖鱼类的营养标准或饲料标准。
②掌握各种饲料原料的营养成分含量和原料价格。
③来自某种饲料原料的营养素的含量与该原料的用量成正比。
④两种或两种以上的饲料原料配合时，营养素的含量是各种饲料原料中的营养素含量的和，这里即假设配方中各营养组分没有交叉作用效果。
（2）线性规划法设计优化饲料配方的步骤
①建立数学模型 建立数学模型就是把要解决的问题用数学语言描述出来，利用数学表达式表达。在建立数学模型时，必须考虑一些基本因素和参数。
a.掌握养殖鱼类的营养标准或饲料标准或养殖鱼类的营养需要量。一般把对能量、粗蛋白质、粗脂肪、糖、粗灰分、无机盐、维生素、氨基酸等营养素的需要量作为饲料配方中的含量的约束条件。
b.掌握所需饲料原料的品质、价格和营养成分，通过查表获得各原料的营养成分含量，必要或有条件时可以实测营养成分含量。有选择性地对一些原料的用量加以限制，如原料资源来源紧张的、加工工艺难度大及要求较高的、原料价格成本昂贵及含有高量营养拮抗物质的、含有毒素等的饲料原料均应该限量使用。将这些限量使用的原料用量（或用量范围）作为约束条件。
c.确定目标函数。在满足养殖对象的营养需要的前提下，以达到饲料成本最低为目标。
将以上所述需考虑的各项因素、参数利用数学语言描述如下。
假设：X1，X2，…，Xn为各种饲料原料在配合饲料中的含量（添加剂也可视为一种饲料原料），其中n为饲料原料的个数（下同）。
aij（i=1，2，…，m；j=1，2，…，n）为各种饲料原料相应的营养成分及其含量或对某种饲料含量范围的限制系数，其中m为约束方程的个数（下同）。
b1，b2，…，bm为配合饲料应满足的各项营养指标的常数项值。
c1，c2，…，cn为每种饲料原料价格系数。
则线性规划法数学模型的一般形式为求一组解X1，X2，…，Xn，使它满足约束条件：
并使目标函数S（饲料成本）=c1X1+c2X2+…+cnXn=min（最小）
②解数学公式，求出未知数 对数学模型求解是线性规划法的核心，手工求解极为复杂费时，并且容易出错，此时应采用计算机求解完成。即可使用高级计算机语言（如BASIC、FORTRAN等）来编辑程序计算，也可以利用计算机中的EXCEL软件中的规划求解功能，还可以购买专用线性规划商业软件来设计饲料配方。
③研究求得的解，设计出具体的饲料配方 对计算结果进行检查，看是否满足了预定的设计目的，但在某些情况下可能并不能够完全满意。如可能会出现在模型中某一种廉价的饲料原料在设计时只进行了一端约束或没有约束条件，得出的配方中该原料的比例特别高，这与设计者的期望是不相符的，因为有可能这种原料的适口性并不好或含有高量的抗营养因子或毒素；另外一种可能出现的情形是某种饲料原料在配方中的比例可能是零，而设计者希望配方中含有这种饲料原料。这些情况都是由于设计者在建立数学模型时考虑不全面而造成的，只需要对模型进行简单的修改，对条件进行两端约束即可解决。
有时计算机给出的结果是“无解”，这也是线性规划法数学模型中存在的问题。如约束条件之间发生矛盾，各饲料原料的营养成分之和达不到营养指标的最低规定量等。此时应仔细检查数学模型，修改约束值，必要时更换饲料原料，重新运算求解。
在得到适合的配方方案后，将电子计算机输出的变量名称更换为相应的饲料原料名称（如X1表示鱼粉、X2表示豆粕等），根据需要，可将所得各原料比例换算为每100千克或1000千克配合饲料的含量，即成为一个完整的饲料配方。
需要说明的是，上述线性规划法优化的饲料配方只从价格因素方面实现了最优化的配方，但从营养学和其他效益方面综合考量，其不一定是最优化配方。因为衡量一个配方的好坏最终要以养殖试验结果来综合评定，如饲料的适口性、原料之间和各种营养素之间的互作效应、不同原料在不同配合比例时的效果，这些因素很难以数学公式来表征。因此，线性规划法设计的饲料配方还需要根据实践检验进行调整。
