刺鲶的性腺体指数（GSI）与水质和气候变量的关系，以及利用SARIMA模型进行的趋势分析

《Aquaculture, Fish and Fisheries》：Gonadosomatic Index (GSI) of Stinging Catfish in Relation to Water Quality and Climatic Variables, and Its Trend Analysis Using SARIMA Model

本研究对孟加拉国刺鲶鱼（Heteropneustes fossilis）的繁殖性能进行了纵向分析（2022-2024年），通过性腺指数（GSI）评估其与水温、空气温度及降雨量的相关性，并利用SARIMA模型预测未来趋势。结果显示，雌鱼GSI在6月达峰值26.17，雄鱼在7月达峰值1.54，均呈现显著的季节性变化。环境参数中，水温、空气温度与降雨量与GSI呈强正相关。SARIMA模型预测2024-2025年GSI将逐步下降，6月2025年GSI预计为22.89，表明气候变化对繁殖的影响。

　　本研究聚焦于一种在孟加拉国具有重要经济价值的淡水养殖鱼类——毒刺鲶（*Heteropneustes fossilis*），探讨其繁殖性能与环境和气候因素之间的关系，并利用季节性自回归积分滑动平均（SARIMA）模型预测其未来繁殖趋势。通过在泥土池塘中对毒刺鲶进行长达三年（2022-2024）的长期观察，研究发现毒刺鲶的繁殖活动存在显著的季节性特征，并且其繁殖性能与水温、空气温度和降雨等气候参数密切相关。这些发现不仅有助于理解毒刺鲶的繁殖机制，也为应对气候变化背景下该物种的种质供应问题提供了科学依据。

毒刺鲶是一种对环境变化高度敏感的变温动物，其生存环境多为缓慢流动的浅水区域，如池塘、沟渠、沼泽、湿地以及偶尔的泥泞河流。近年来，由于过度捕捞、生态环境变化、水体面积缩小、稻田中农药的使用、工业废水排放以及与防洪工程相关的水文变化，毒刺鲶的自然种群数量显著下降。与此同时，全球和区域气温的持续上升也加剧了其繁殖面临的挑战。例如，孟加拉国夏季温度在2018-2022年间相比1986-2005年基准期上升了0.9°C，这比全球平均的夏季升温速度快0.2°C。气温的升高不仅改变了毒刺鲶的繁殖时间，还可能影响其繁殖成功率。因此，了解毒刺鲶的繁殖性能变化对于制定可持续的养殖策略具有重要意义。

在研究过程中，研究团队采集了毒刺鲶的卵巢和睾丸样本，并通过测量其重量计算了种体指数（GSI）。GSI作为衡量鱼类繁殖投入的重要指标，反映了鱼类将能量分配给繁殖活动的程度。研究发现，雌性毒刺鲶在6月的GSI达到峰值（26.17 ± 0.11），而雄性则在7月达到峰值（1.54 ± 0.004），显示出明显的性别差异。这种差异表明，雌性在繁殖期的能量投入远高于雄性，也说明了毒刺鲶在繁殖过程中存在显著的性别分化现象。

研究团队还分析了毒刺鲶在不同繁殖阶段（产卵前、产卵期和产卵后）的体长、体重和GSI的变化，并通过方差分析（ANOVA）发现这些参数在各阶段之间存在显著差异。此外，通过与水温、空气温度和降雨量等气候变量进行相关性分析，研究团队发现雌性GSI与这些变量之间具有显著的正相关关系，尤其是水温与空气温度，这表明毒刺鲶的繁殖活动受到明显的季节性影响。这种季节性与孟加拉国的雨季（4月至9月）高度一致，说明毒刺鲶的繁殖周期与气候条件密切相关。

为了预测毒刺鲶的繁殖趋势，研究团队采用了SARIMA模型。该模型基于31个月的连续数据，通过识别和建模季节性与非季节性成分，成功捕捉了GSI的季节性波动。模型的评估结果显示，其预测能力较强，能够准确反映毒刺鲶繁殖性能的变化趋势。根据SARIMA模型的预测，2025年6月的GSI值预计为22.89，较2022年的峰值26.17有所下降，显示出一种逐渐减弱的趋势。这一趋势可能与气候变化对水体环境的长期影响有关，包括温度上升、降雨模式改变以及极端天气事件的增加，这些都可能对毒刺鲶的繁殖周期和繁殖成功率产生不利影响。

研究还对毒刺鲶的繁殖季节进行了界定。尽管成熟的性腺可能在任何季节出现，但毒刺鲶的繁殖季节主要集中在雨季，即6月至8月。研究将繁殖前的阶段定义为1月至3月，繁殖期为4月至9月，繁殖后的阶段为10月至12月。通过观察不同阶段的GSI值变化，研究团队发现毒刺鲶在繁殖期的繁殖性能显著提升，而在繁殖后迅速下降，接近初始水平。这种周期性变化为人工繁殖和种质管理提供了重要依据。

在水体环境参数方面，研究记录了池塘中的水温、溶解氧（DO）、pH值、总溶解固体（TDS）和总碱度等指标。这些参数在繁殖期（4月至9月）内表现出一定的波动，其中水温从27.83°C上升至32.43°C，pH值维持在7.73至8.14之间，DO水平稳定在7.70至8.29 mg/L。这些环境参数的变化与毒刺鲶的繁殖周期紧密相关，显示出适宜的繁殖条件。尽管研究中发现DO和pH值与GSI之间的相关性不显著，但这些参数对鱼类繁殖的生物影响不容忽视。例如，DO水平过低可能会影响卵子的发育，降低繁殖成功率，并延迟性腺成熟。

此外，研究还探讨了气候变量对毒刺鲶繁殖性能的影响。通过分析2022年的数据，研究团队发现雌性GSI与水温、空气温度和降雨量之间存在显著的正相关关系，这进一步表明毒刺鲶的繁殖活动受到气候条件的强烈影响。尽管空气压力和相对湿度对GSI的影响不显著，但它们在繁殖期内的变化仍可能对鱼类的繁殖行为产生间接作用。例如，空气压力的变化可能影响水体的物理特性，而相对湿度的变化则可能影响水体的蒸发速率，从而间接影响水体的温度和溶解氧含量。

SARIMA模型的应用不仅提高了预测的准确性，也为未来气候条件下毒刺鲶的繁殖管理提供了科学支持。该模型通过分析历史数据，成功预测了未来GSI的变化趋势，尤其是在2024年和2025年。模型的预测结果显示，毒刺鲶的繁殖活动将逐渐减弱，但其季节性特征仍会保持。这一趋势可能预示着毒刺鲶在自然环境中的繁殖能力正在受到气候变化的威胁，因此需要采取适应性措施，如优化人工繁殖条件、加强种质资源保护以及调整养殖管理策略，以应对这一挑战。

从生态和经济角度来看，毒刺鲶在孟加拉国的水产养殖和捕捞渔业中占据重要地位。它不仅因其独特的口感而受到消费者的青睐，还因其丰富的营养价值和潜在的药用价值而受到重视。然而，随着自然繁殖环境的恶化，毒刺鲶的种质供应逐渐依赖于人工繁殖。因此，理解其繁殖周期和环境影响对于确保种质稳定供应至关重要。

本研究还揭示了气候变化对毒刺鲶繁殖性能的潜在影响。随着全球气温的上升，毒刺鲶的繁殖周期可能会发生改变，例如繁殖时间提前或繁殖期延长。此外，极端气候事件的频率增加，如突发的温度变化、降雨不规律、长期干旱和频繁的洪水，可能会进一步干扰种质生产过程，导致繁殖成功率下降。这些发现表明，毒刺鲶的繁殖活动正面临越来越多的挑战，亟需采取有效的应对措施。

为了应对这些挑战，研究团队强调了在气候变化背景下进行种质生产管理的必要性。通过将繁殖指数与具体的气候和环境参数相结合，可以更准确地预测繁殖高峰，并优化繁殖时间，从而提高种质生产效率。此外，长期的环境监测和数据收集对于构建更精确的预测模型至关重要。研究中使用的SARIMA模型虽然基于较短的时间序列数据，但其结果仍具有较高的预测价值，为未来的研究和管理提供了基础。

综上所述，本研究通过长期观察和数据分析，揭示了毒刺鲶繁殖性能与环境和气候因素之间的复杂关系。研究发现，毒刺鲶的繁殖周期受到水温、空气温度和降雨量等气候参数的显著影响，且其繁殖性能呈现出明显的季节性波动。随着全球气候变化的加剧，毒刺鲶的繁殖活动可能面临持续的挑战，这需要在人工繁殖和种质管理方面采取适应性策略。未来的研究应进一步探索影响毒刺鲶繁殖性能的多重因素，并结合更长时间序列的数据，以提高预测模型的准确性。此外，研究团队还建议加强对水体环境参数的监测，以优化繁殖条件并确保种质供应的稳定性。这些发现不仅为毒刺鲶的繁殖管理提供了科学依据，也为其他受气候变化影响的水产养殖物种提供了借鉴。