水产养殖范畴的水质

水产养殖用水“水质”,水产养殖中的水质包括所有影响养殖产量的物理、化学和生物学的变量。大多数池塘的管理方法都是以改善池塘的化学和生物学条件为目标的。,由于各种水生动物各有自身的生理生化和行为特征，因此，不同的养殖动物具有相应的水质要求。,第一部分：影响水质的因素,物理因素,化学因素,生物因素,地质因素,环境要求,一、物理因素,物理因素往往是不可控制的，可控制的只是通过对场地慎重的选择和良好的池塘设计，以便池塘的管理能与当地的气候和地质状况相协调。,反过来，了解当地的物理因素，对于选择与之相适应的养殖动物是必要的。,温度和光照是重要的水质变量，它们也强烈地影响其他水质变量。要把水的  质  与  量 完全分开是不可能的，所以池塘的水文特征在水质管理中也非常重要。很明显，气候和天气影响水温、光照和当地的水文变量，地质因素对决定池塘的水质也起着重要作用。,物理因素,天气和气候,大气条件的短期变化称为天气，而在一段长时间的平均天气条件称为气候。,养殖专家们必须很好地了解当地的天气和气候，尤其是每年天气条件是如何随着季节而变化的，以及能预测有多大的变化量。换句话说，必须知道所有的气象变化的常规和极端数值。    最为重要的变量是：气温、太阳辐射、云量、风速、降水量和蒸发量。,大气压影响气体在水中的溶解度。,物理因素,太阳辐射,影响太阳辐射的主要因素是大气的透明度、日照时间和中午太阳照射到地面的角度。    大气的透明度受尘埃、云层、水蒸气以及光线到达地球表面必须穿过的大气距离的影响。    离赤道越远、越接近北极或南极，中午阳光照射到地面就越不垂直，光线穿过大气的距离也越长。所以，到达地面的太阳辐射量在热带和亚热带最大，并随着纬度的增加而下降。,物理因素,我国不同地区的太阳辐射量划分,物理因素太阳辐射,我国不同地区的太阳辐射量划分,物理因素太阳辐射,太阳辐射量的年分布,物理因素太阳辐射,300,250,200,150,100,50,0,W/m2,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,气  温,一般来说，气温与太阳辐射的关系非常密切，太阳辐射多的地方比太阳辐射少的地方暖和，太阳辐射多的季节比太阳辐射少的季节暖和。    纬度是影响气温的主要因素。    缓和气温的两个因素往往是水体和海拔。    北方的大湖在夏季储存热量，到冬季再将这些热量慢慢释放出来，使周围地区变得温暖。    暖和的海流也会缓和北方冬季沿岸的温度。    热带的山区气候比较冷。,物理因素,风,风的速度和方向有日常性变化和季节性变化。    在水产养殖中，风是很重要的，因为它能使池塘水体流转，强化了水体的自然增氧。    蒸发作用随着风速的增加而增加。    风的速度一般用安装在离地面几米高的风速计测量。由于靠近地面的摩擦力最大，所以风速随着距离地面高度的增加而增加。    从气象服务部门取得的风速度量值不能用来表示池塘表面的风速。,物理因素,降 水 量,地球表面不同地区之间的雨量变化极大，关于雨量有许多一般的规则：温暖地区降雨多于寒冷地区；沿海雨量一般多于内陆；离岸的暖海流比冷海流有较多的雨水；上升的气流往往带来潮湿的气候；而下降的气流一般较少降雨。    月与月之间的雨量并不恒定，有些地区的降雨也有潮湿季节和干燥季节的周年变化。    降雨并没有一般的模式可寻，某些年份可能比一般年份干燥或潮湿。,物理因素,蒸发作用,影响蒸发量的两个因素是空气的相对湿度和风速。       低湿度和高风速加强蒸发作用。,物理因素,水文气候,大多数池塘往往建造在没有集雨区的地方，水的供应是采用井水、河水、河口水或水库水。即使是气候潮湿的地方，一年中直接降到池塘里的雨水很少能代替蒸发量，在大多数温暖的月份里降雨不可能补偿蒸发量。    在温暖、半干旱和干旱地区，蒸发量会大大超过落到池塘的雨水。    有些热带地区，降雨量和池塘蒸发量的关系在潮湿季节和干燥季节之间差别很大。    当然，池塘水也会渗漏，在对池塘进行水预算时，每月降水量超过或蒸发量超过都必须对渗漏做出调节。,物理因素,光  照,在白天，水生植物的光合作用随着太阳辐射增加而增加，也随着太阳辐射的降低而减少。同样，厚厚的云层也能减少照射到水面的太阳辐射量，并立即降低光合作用速度。    一般认为在光强度低于水面光照1的深度时，光合作用速度不能超过呼吸速度。    光强在入射光照1以上的水层称为透光带。    池塘常常因为高密度的浮游生物而导致浑浊，所以透光带很浅。,物理因素,可以根据光照透明度来估计池塘水体中浮游植物的生物量，再根据浮游植物对营养素的需求估算出施肥量。,物理因素光照,温度与分层,池塘中的水温与太阳辐射和气温有关，水温密切地跟随着气温。,物理因素,水的密度与水的温度有关。由于接近水体表面的热吸收更快，以及温暖水的密度比冷水小，池塘和湖泊会形成热分层。    当上层和下层水体的密度差大到风力不能将它们混合时就出现分层。,二、化学因素,除了大海中的海水，其他的水都起源于大气降水。    雨水在降落的过程中溶解了二氧化碳、空气中的各种杂质；    地表径流水与各种地质接触，溶解了各种物质；    渗入到地下所形成的地下水，也同样溶解了各种物质，不同“经历”的水，都有各自的化学特征。,水的组成,水中含有地壳和大气中已发现的所有元素，只是量上或多或少而已。此外，活体生物所合成的有机化合物大部分也在水中发现。,主要离子,有机物质,溶解气体,氧气、二氧化碳、氮气、痖气、硫化氢、甲烷。,微量物质,糖类、脂肪酸、腐殖酸、单宁、维生素、氨基酸、蛋白质和尿素、各种腐解阶段的生物残骸和活体浮游植物、浮游动物、真菌和细菌。,氢离子、羟离子、磷、硝酸、亚硝酸、氨、总氮、铁、镁、铜、锌、硼。,悬浮物质,土壤颗粒、浮游生物等。引起水的浑浊，所以，悬浮物质的量通常表示为浊度而不是重量。,地表水、地下水。,化学因素,盐  度,化学因素,盐,水,水,鱼在淡水与咸淡水的水代谢,淡水中：,低渗水,鱼体内,排尿,咸水中：,高渗水,鱼体内,喝盐水,排盐,化学因素,pH值,pH值定义为氢离子活性的负对数：,pH = log（H+）,决定池塘水质pH值的主要因素有水源、土质、池塘生物等因子，pH是池塘水质管理的重要指标。    pH值状态反过来影响池塘的水质管理手段。,化学因素,碱度和二氧化碳,虽然二氧化碳在水中的溶解度很高，但由于大气中含量很低，所以水中二氧化碳的平衡浓度很小，二氧化碳在水中起着酸的作用：H2O + CO2 = H2CO3H2CO3 = H+ + HCO3HCO3 = H+ + CO32    水中二氧化碳含量是生物活动的函数，任何地方只要呼吸大于光合作用，二氧化碳就会积累，所以，早晨池塘水往往为二氧化碳所饱和。    土壤中的水向下渗透，到达积水层之前经过土壤的根带，所以，渗透水积累二氧化碳。地下水常常含有一定的二氧化碳。,化学因素,由于溶解于水中形成H2CO3很小，所以，一般记为：总CO2 + H2O = H+ + HCO3,平衡表达式为：,HCO3 = H+ + CO32的平衡表达式为：,化学因素碱度和二氧化碳,水中的二氧化碳含量称为水的碳酸盐碱度。,在水中，二氧化碳、碳酸氢根、碳酸根之间的关系：,简化为：,当总CO2 = CO32时：,H+2 = 1016.68   H+ = 108.34    pH = 8.34,所以，常常以 pH值8.3为界，高于8.3则缺乏二氧化碳，低于8.3则没有碳酸根。,化学因素碱度和二氧化碳,二氧化碳、碳酸氢根、碳酸根与pH值之间的关系,1.00,0.75,0.50,0.25,0.00,4,5,6,7,8,9,10,11,H2CO2和游离CO2,HCO3,CO32,CO2 = HCO3pH = 6.35,CO2 = CO32pH = 8.34,HCO3 = CO32pH = 10.33,摩尔组成,pH值,化学因素碱度和二氧化碳,水体中的二氧化碳会侵蚀岩石和土壤中的碱基，如：,方解石（CaCO3）CaCO3 + CO2 + H2O = Ca2+ + 2HCO3,白云石CaMg（CO3）2CaMg(CO3)2 + 2CO2 + 2H2O = Ca2+ + Mg2+ + 4HCO3,长石NaAlSi3O8NaAlSi3O8 + CO2 + 5.5H2O Na+ + HCO3 + 2H4SiO4 + 0.5Al2Si2O5(OH)4,化学因素碱度和二氧化碳,鱼类和其他水生生物所产生并释放到水中的氨也会形成碱度：,NH3 + H2O = NH4+ + HOHO + CO2 = HCO3,这样，就大大地增加了CO2在水体中的溶解度。所以，自然水体中的碱度要远远大于纯水中CO2的溶解度。,化学因素碱度和二氧化碳,光合作用对pH的影响：,在白天，水生植物吸收水中的二氧化碳用于光合作用，植物和动物的呼吸作用都不断地向水中释放二氧化碳。不过，在白天，水生植物从水中吸收二氧化碳一般比呼吸的补充还快，光合作用对pH值的影响很容易从方程式 2HCO3 = CO2 + CO32 + H2O看出来。随着二氧化碳被吸收，碳酸根积累并水解，pH值上升。植物能够继续利用在pH值高于8.3时可得到的少量二氧化碳，碳酸氢根也可能被植物吸收，来自碳酸氢根的一些碳也可能被用于光合作用。所以，在池塘中，pH值可能高于8.3。,化学因素碱度和二氧化碳,在碳酸氢根浓度低的水体，缓冲能力很差，在光合作用强烈的期间，910的pH值很常见。在晚上，二氧化碳积累，pH值下降。在一个昼夜循环之中，二氧化碳的吸收还引起碳酸氢根和碳酸根浓度的漂移。而且，富营养化水体在温暖的月份中，二氧化碳通过光合作用转化成有机碳的速度可能超过来自有机体呼吸所释放的二氧化碳，随着季节的推移，早晨的pH值会逐渐升高。,二氧化碳的吸收和演变引起pH值的昼夜循环。,化学因素碱度和二氧化碳,在许多水体中，钙离子与碳酸氢根和碳酸根离子有关，所以，当碳酸根增加到一定浓度时，碳酸钙由于溶解度比较低（KspCaCO3 = 108.30）而发生沉淀。碳酸钙的沉淀有缓和pH值的作用，但在钙浓度高的水体中，光合作用期间pH值也可能出现9或更高。,在一些水体中，钠和钾与碳酸氢根和碳酸根有关联，这些水体在快速光合作用期间，pH值会升得非常高，甚至10或12。引起这种现象是因为碳酸钠和碳酸钾的溶解度比碳酸钙高，使碳酸根离子积累更多，并通过水解产生氢氧根。,化学因素碱度和二氧化碳,总 碱 度,一个水体中可滴定碱基的总浓度以当量碳酸钙表示，称为总碱度。    碳酸氢根、碳酸根、氨、氢氧化物、磷酸根、硅酸根以及一些有机酸能通过反应中和氢离子，所以，这些物质都是碱基，对水的碱度都有贡献。    不过，在用于水产养殖的水体中，碳酸氢根和碳酸根基本上代表了所有可度量的的碱度。    碱度可分为碳酸氢根碱度、碳酸根碱度，在某些水体中还有氢氧根碱度。    天然水体的总碱度水平从低于5毫克升到高于500毫克升。,化学因素,植物用于光合作用所能得到的二氧化碳的量是pH值、温度和总碱度的函数,化学因素总碱度,总 硬 度,石灰石的分解是天然水体中的碱度的一个主要来源。石灰石是钙和镁的碳酸盐，所以，天然水体中每升毫克当量的钙加镁往往近似于每升毫克当量的碳酸氢根加碳酸根。    由于二价碱土金属与肥皂反应产生沉淀，含有高浓度任何碱土金属的水都称为硬水，在一般的淡水中，钙和镁是最丰富的碱土金属，它们的浓度常常以当量碳酸钙作为总硬度的量。    很多时候水的总硬度和钙硬度都同时报道。钙硬度只是钙浓度表示为当量碳酸钙而已。    由于大多数水体碱度和硬度浓度相似，所以，一些作者也把高碱度的水当作硬水。,化学因素,对于卫生工程而言，水根据硬度程度分为： 075 毫克升    软75150 毫克升    中150300 毫克升    硬>300 毫克升    非常硬水也有按硬度类型而分类的，总硬度化学上相当于总碱度的部分称为碳酸硬度。所以，如果总碱度小于总硬度，那么，碳酸硬度等于总碱度，当总碱度等于或大于总硬度时，碳酸硬度等于总硬度。,化学因素总硬度,由于碳酸硬度在煮沸的时候会沉淀，Ca2+ + 2HCO3    CaCO3 + H2O所以，碳酸硬度也叫暂时硬度。如果水的总硬度超过总碱度，称这种水含有非碳酸硬度：总硬度碳酸硬度 = 非碳酸硬度由于非碳酸硬度无法通过煮沸而消除，所以也称为永久硬度。        如果总碱度与总硬度相等，可认为碳酸氢盐和碳酸盐完全只是钙和镁。如果水样的总碱度超过总硬度，碳酸氢盐和碳酸盐不仅只是钙和镁，其中一部分是钾和钠盐。同样，如果总硬度大于总碱度，钙和镁不仅是碳酸氢盐和碳酸盐，其中一部分是硫酸盐、盐酸盐、硅酸盐或硝酸盐。,化学因素总硬度,溶 解 氧,根据道尔顿定律，一种混合气体的总压力是组成该混合物的各种气体的分压的总和。大气是由氧气、氮气、氩气和二氧化碳4种基本气体所组成的，所以大气的压力（PA）为：PA = PO2 + PN2 + PAr + PCO2一种混合气体中的某种气体的分压就是该气体在混合气体中所占的体积百分比。在0、海平面的标准条件下，大气的压力为760毫米汞柱，在干燥空气中各种气体的百分比为：氧气，20.946；氮气，78.084；氩气，0.934；二氧化碳，0.032。所以，在标准条件下，大气中氧气的分压为：PO2 = (760) (0.209 46) = 159.2毫米汞柱如果空气与水接触，氧就会从空气中进入水里，直到水中氧的压力等于空气中氧的压力。,化学因素,潮湿空气760毫米汞柱条件下，不同温度和盐度时氧在水中的溶度（mgL）,化学因素溶解氧,影响池塘水体溶解氧浓度主要是光合作用和呼吸作用,尽管氧可以在空气和水之间扩散，但在调节池塘水体溶解氧浓度方面，生物学过程比物理学过程更为重要。池塘中生长的植物在光合作用中产生氧气，其方程式如下：,植物和动物在呼吸作用中连续消耗氧气，从实践的角度来看，呼吸作用是光合作用的相反过程：,化学因素溶解氧,溶解氧的分层和昼夜波动,浮游生物浊度和溶解氧,乍看起来，似乎增加浮游植物丰度能够增加由光合作用产生的溶解氧，从而增加池塘的溶解氧供应。实际上，增加浮游植物丰度导致更多的有机物产生和更高的呼吸速度。高密度的浮游植物阻挡光线导致光合作用的氧产量只局限在更浅的深度，降低变温层。尽管光合作用的速度在靠近表层会更快，但从整个变温层看，氧的总产量不会更高，甚至更少。,化学因素溶解氧,鱼塘中浮游植物密度、溶解氧的垂直,和昼夜状况以及光穿透率之间的关系,化学因素溶解氧,有机物的分解,任何生物的排谢物对自身都是有毒的，在高密度的养殖中，大量的鱼虾排泄物所含的有机物质的需要快速分解，以保证环境得到及时净化。,化学因素,水体中的有机物质主要由好氧微生物分解，这不仅与池塘物质循环速度有密切的关系，在消耗池塘氧气供应方面是很重要的。    所以，调节分解作用的因素是水质管理的核心工作。,温度：不同微生物种类的最适宜温度有所不同，但温暖的条件有利于分解。在535分解速度一般随温度的增加而提高。温度每增加10往往使分解速度和氧的消耗率提高1倍（Q10 = 2）。,pH值：不同微生物对pH值的选择也有所不同。细菌在中性至微碱性条件下生长最好，而真菌适应于酸性环境。一般来说，有机物的分解在中性和偏碱性系统中比酸性系统更快。,溶解氧：好氧分解需要氧气的连续供应，当溶解氧浓度接近饱和时分解速度加快。,环境条件,化学因素有机物质的分解,有些有机化合物相对难以腐烂。例如，糖类比纤维素更容易分解，纤维素比木质素更容易分解。,微生物主要由蛋白质组成，碳和氮的百分比很大。以干物质计，细菌大约含50的碳和10的氮。所以，微生物的生长需要相当数量的氮。,有机物质类型,C:N宽（如40的碳和0.5的氮）的有机物，分解速度比C:N窄（如40的碳和4的氮）有机物的分解速度要慢得多。,化学因素有机物质的分解,磷,磷是关键代谢营养素，这种元素的供应往往能调节天然水体的生产力。大多数天然水体对添加磷的反应是提高植物产量。磷缺乏将导致浮游植物生长不良。    因此，了解池塘本底以及所添加的磷的动力学对水产养殖是很重要的。,化学因素有机物质的分解,化学因素磷,磷酸的存在形态,H3PO4,pH,H2PO4,HPO42,PO43,摩尔组成,2.13,4.67,7.21,9.79,12.36,化学因素磷,磷的去向,添加到池塘水体中的磷在很短的一两天之内就消失了。一种情况是被浮游植物所“奢侈消费”，另一种情况是被底泥所吸收。高度酸性底泥和含有碳酸钙的底泥的吸收作用特别强烈。在含钙浓度高的水体里，pH值提高时磷酸钙直接从水中沉淀而无需底泥的介入.,化学因素磷,泥中的磷,水中的铝、高铁、钙离子与磷酸反应生成难溶解的磷灰石磷灰石Ca(OH)2Ca3(PO4)2、磷酸铝、磷酸铁和磷酸钙等含磷化合物沉淀于池塘底泥中，其溶解度随着 pH 值的降低而降低，这是池塘底泥吸附磷的主要途径。    提高土壤 pH 值有利于土壤中磷的释放，这也是池塘土壤碱化的作用之一。,氮,哪怕是在很小的池塘，也会出现众所周知的氮循环中的所有步骤。    循环中大多数变化都是生物化学变化，而且在每一个步骤一般都伴随着氮的化合价改变，氮的化学价范围从氨的3价到硝酸的+5价。    与主要为非生物的磷循环相反，池塘中氮的循环主要受生物学活性的调节。,化学因素,化学因素氮,氮的循环,大气中的N2,细菌氧化,NH3+H+ NH4+,NO2,NO3,植物中的N,动物中的N,细菌还原,细菌氧化,细菌还原,肥料制造,雷电,肥料制造,N的固定,饵料,植物吸收,植物吸收,死亡和腐解,死亡和腐解,分泌废物,化学因素氮,氮的来源,池塘养殖中氮的来源主要是肥料和饲料。养殖动物分泌的含氮化合物经微生物转化成无机氮。释放到环境中的任何氨(NH3)都与铵(NH4+)建立如下平衡：,NH3 + H+ = NH4+,对于养殖动物而言， NH3的毒性远大于 NH4+。 NH3与 NH4+ 比例与pH值相关：,NH4+ + OH = NH3 + H2O,化学因素氮,化学因素氮,不同pH值和温度下水溶液中非离子铵的百分比（%）,化学因素氮,25下不同pH值水溶液中非离子铵的百分比（%）,化学因素氮,氨和铵都可能被水生植物所利用或硝化成也可以被水生植物利用的硝酸。硝化作用分为两个步骤：NH4+ + 1.5O2 NO2  + 2H+ + H2ONO2 + 0.5O2 NO3氨氮被化能自养细菌，主要是第一步的亚硝化细菌和第二步的硝化细菌，分别以氨和亚硝酸作为能源和以二氧化碳作为碳源，氧化为硝酸。换而言之，这些微生物能够利用来自氧化无机氮化合物的能量将二氧化碳中的碳还原为有机碳。它们可以通过非光合作用途径产生有机物。当然，硝化作用不是池塘有机物的主要来源。在pH值为78和温度2535时硝化作用的速度最快。,化学因素氮,在分子氧缺乏的情况下，许多微生物可以利用硝酸或其他氮的氧化形式代替氧作为呼吸中的最终电子受体。当将硝酸还原为亚硝酸、次硝酸、羟胺或氨时，这种异养过程称为硝酸还原或硝酸呼吸；当形成气态氮作为代谢物释放并从系统中流失时，就称为脱氮作用。,2HNO3 + 4H+ 2HNO2 + 2H2O,2HNO2 + 4H+ N2O2H2 + 2H2O,N2O2H2 + NH+ 2NH2OH,2NH2OH + 4H+ 2NH3 + 2H2O,N2O2H2 + 2H+ N2 + 2H2O,N2O2H2 N2O + H2O,N2O + 2H+ N2 + H2O,硫,与氮的循环一样，硫的循环也强烈受到生物活动的影响。有机物中多数的硫都存在于蛋白质中。细菌降解有机物，利用其中一部分硫制造自身组织，将其余的硫矿化。在有氧环境中，硫矿化为硫酸，但在无氧环境中，硫被矿化为硫化氢。在有机物含硫低的地方，细菌会将硫酸固定而转化为有机硫。当然，植物也可以吸收硫酸并转化为有机硫。植物中的有机硫通过食物链被组合到动物组织中，最终所有的有机硫都会终止于腐烂的有机物当中。,化学因素,化学因素硫,死亡的有机物质和细菌,植物,动物,大气,SO42,H2S,固定作用,还原作用,氧化作用,矿化作用,还原作用,氧化作用,矿化作用,化学因素硫,H2S = HS + H+,HS = S2 + H+,非离子化的硫化氢对鱼类有毒，但离解后的离子毒性不大。,氧化还原电位,简单地说，一种物质如果失去电子，就是被氧化，如果得到电子，就是被还原。每一个氧化作用，都必须伴随着一个还原作用，以平衡电子。得到电子的物质是氧化剂，而失去电子的物质是还原剂。氧化-还原可以解释为： Fe3+ + e = Fe2+如果从Fe2（亚铁离子）移走一个电子，它就被氧化成Fe3+（正铁离子），如果正铁离子获得一个电子，就被还原为亚铁。,化学因素,以氧处理的水的氧化还原电位是氧电位所引起的，O2 + H2O + 4e = 4OH       在氧饱和以及pH值为7的条件下，水在25时的氧化还原电位应该是0.80伏。       由于与氧电位的度量有关的现象很多，氧处理的天然水的Eh范围在0.450.52伏之间。       pH值每变化一个单位，会出现0.059伏的Eh改变。,化学因素氧化还原电位,由于池塘底部缺乏溶解氧，所以含有种种还原性物质，可以将它看成是一种负的溶解氧浓度，因为当无氧的均温层水体与含氧的水体混合时，还原性物质立即消耗氧。例如，碳酸氢铁会被氧化成氢氧化铁：4Fe(HCO3)2 + H2O + O2 = 4Fe(OH)3+ 8CO2在变温层和均温层水体混合后溶解氧的下降要比仅仅是稀释的预测值低得多。分层池塘流转之后造成鱼类死亡的部分原因是均温层中的还原性物质对溶解氧的消耗。(白撞雨),化学因素氧化还原电位,铁 和 锰,出现于地质材料中的铁和锰化合物的溶解度在有氧条件下比较低，在地表水中这两种元素的离子形态的浓度通常极其稀少。天然水体中总离子浓度一般为0.050.2毫克升。    铁以氢氧化铁的形态存在于悬浮中的或吸附于浮游颗粒，以及以可溶的或胶体性铁-有机复合物中。在地表水中的锰的浓度一般小于铁的浓度。    均温层水体在Eh低时可发现高浓度的还原态铁和锰。如前所述，一些井水中可出现一定浓度的还原态的铁和锰。,化学因素,铁和锰既是生物的营养元素，在池塘的氧化还原过程中也起了重要作用。        亚铁是可溶的，但在电位高的含氧水体中很容易被氧化成高铁而沉淀。        锰的水溶性形态是锰离子，Mn2+。锰的氧化态形式Mn4+是不溶的，锰以典型的氧化锰，即MnO2出现。在5.58.0的pH值范围之间，锰的转化有微生物介入。在环境缺氧时，氧化锰被作为呼吸酶系（RH2）的电子和氢受体。        氢氧化锰是可溶的，所以在适度pH值的无氧环境中锰离子积累。当然，当环境有氧时，锰离子被化学或生物学过程氧化成氧化锰。,化学因素铁和锰,铜,对水产养殖来说，铜的化学性质有特别的意义，因为铜经常被用作除草剂和用于治疗鱼病。        铜往往以硫酸铜的形式添加到水里，硫酸铜离解出铜离子。但所添加的铜离子会在各种可溶性复合物之间分布，并有一部分以铜离子的形式保留在溶液中。        如果所添加的硫酸铜将铜离子的浓度提高到高于黑铜矿或孔雀石的平衡浓度，会导致黑铜矿或孔雀石沉淀。,化学因素,化学因素铜,pH值为8时不同总碱度条件下水中黑铜矿（CuO）,平衡时Cu2+、CuCO30和总铜（CuT）的浓度,化学因素铜,总碱度为50 mg CaCO3L时不同pH值条件下水中黑铜矿（CuO）平衡时Cu2+、CuCO30和总铜（CuT）的浓度,氯 化 物,氯是常用的消毒剂。添加到水里的氯的形式一般有如下几种：分子氯或游离氯（Cl2）、次氯酸钠或漂白粉（NaOCl）和分子式为Ca(OCl)2的次氯酸钙或HTH（高测试次氯酸）。在水中，游离氯与水反应生成次氯酸和盐酸，            Cl2 + H2O = HOCl + H+ + ClHOCl = H+ + OCl,化学因素,化学因素氯化物,添加到水中之后，分子氯或来自次氯酸钙的次氯酸如上所述根据pH值按一定比例生成Cl2、HOCl和OCl。 HOCl的消毒能力是OCl的100倍。,氧化还原电位,氧化还原电位是指一种物质的价态及其在系统中存在的比例。,pH决定生物化学反应的方向，而氧化还原电位则决定生物化学反应能不能进行。也同样决定一种微生物是睡眠还是活跃。,例如，要让硫酸还原细菌失活，杜绝硫化氢的产生，必须也只须将氧化还原电位提高到大于 +0.34伏 就可以。,必须也只须,化学因素,氧化还原电位,简单地说，一种物质如果失去电子，就是被氧化，如果得到电子，就是被还原。每一个氧化作用，都必须伴随着一个还原作用，以平衡电子。得到电子的物质是氧化剂，而失去电子的物质是还原剂。氧化-还原可以解释为： Fe3+ + e = Fe2+如果从Fe2+ （亚铁离子）移走一个电子，它就被氧化成Fe3+（正铁离子），如果正铁离子获得一个电子，就被还原为亚铁。,化学因素,以氧处理的水的氧化还原电位是氧电位所引起的，O2 + H2O + 4e = 4OH       在氧饱和以及pH值为7的条件下，水在25时的氧化还原电位应该是+0.80伏。       由于与氧电位的度量有关的现象很多，氧处理的天然水的Eh范围在0.450.52伏之间。       pH值每变化一个单位，会出现0.059伏的Eh改变。,化学因素氧化还原电位,任何氧化还原电位高于氧气的物质都具有杀菌能力。,大多数氧化还原电位低于氧气的物质在反应过程中都有微生物介入。,池塘中微生物的生态分布都与氧化还原电位相适应。好氧微生物分布在氧化还原电位高的环境而厌氧微生物则分布在氧化还原电位低的环境。同时，好氧微生物消耗氧气降低电位为厌氧微生物提供生存条件。,化学因素氧化还原电位,由于池塘底部缺乏溶解氧，所以含有种种还原性物质，可以将它看成是一种负的溶解氧浓度，因为当无氧的均温层水体与含氧的水体混合时，还原性物质立即消耗氧。例如，碳酸氢铁会被氧化成氢氧化铁：4Fe(HCO3)2 + H2O + O2 = 4Fe(OH)3+ 8CO2        分层池塘流转之后造成鱼类死亡的部分原因是均温层中的还原性物质对溶解氧的消耗。,化学因素氧化还原电位,化学因素氧化还原电位,常见氧化还原反应,化学因素氧化还原电位,常见氧化还原反应,化学因素氧化还原电位,氧化还原电位与微生物分布,微需氧微生物,兼性微生物,厌氧微生物,好氧微生物,氧化还原电位降低,铁、锰还原细菌,硫酸还原菌,甲烷产生菌,硝化细菌,反硝化细菌,化学因素氧化还原电位,三、生物因素,池塘中的生物因素主要是由水质参数决定的，但又反过来强烈影响水质参数。,池塘中的生物因素主要有植物（浮游植物、水生植物）、动物（浮游动物、原生动物）和微生物等。这些生物构成一个生物链，共同完成池塘生态系统中的物质循环和能量流动。如果其中一个环节失调，生态系统效率就会降低甚至崩溃。,池塘中生物因素构成的生态环境与养殖动物的相容性关系到养殖效率和成败。,食物链,天然水环境中的食物链：,阳光、H2O,植物,动物,死亡有机物、排泄物,有机物的微生物分解,O2,O2,CO2,CO2,矿物质、未明营养素,生物因素,食物链,阳光、H2O,植物,动物,死亡有机物、排泄物,有机物的微生物分解,O2,O2,CO2,CO2,矿物质、未明营养素,饲料,人工养殖水环境中的食物链：,植物,有机物的微生物分解,生物因素食物链,最简单的食物链：,生物因素食物连,人工饲料,观赏鱼,氨氮,厌氧氨氧化,短程反硝化,N2,恒温,交替电位,长菌龄,pH,BOD,C/N,浮游植物,浮游植物通常是养殖池塘的主要生态因子，在以天然饵料微生物为主的鱼虾类池塘中，它们是食物链的基础，在投饵的精养池塘中，植物作为饲料就不那么重要。但由于饲料的使用导致营养素增加，植物的丰度也提高。        除了高强度增氧的池塘之外，水生植物是养殖池塘溶解氧的主要来源。        由于水生植物在池塘生态中极为重要，许多池塘管理规程的目标就是改变水生植物的丰度、种类和影响。,生物因素,光合作用和植物生产所需要的资源为水、太阳光和矿物营养素或元素。大多数植物所需的元素为碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、铁、锰、锌、铜和钼。有些植物还需要下列一种或几种元素：钠、硅、氯、硼和钴。当然，还有影响植物生长的其他因素。,生物因素浮游植物,营养需求：,如果植物的有机物质生产只停留在光合作用的水平上，那植物只是一堆糖而已。光合作用中产生的糖被植物的其他生物化学途径用于产生一系列非常广泛的有机化合物。典型的化合物有淀粉、纤维、胶质、木质素、丹宁、脂肪、蜡、油、氨基酸、蛋白质和维生素。这些化合物被植物用于建造自身的组织和结构。当然，植物必须进行一些生物学的功用于自身的维持、生长和繁殖，用来做这些功的能量来源于光合作用所产生的有机物。        所以光合作用所产生的有机物质既用做植物生物组织的建筑材料，也作为能源。,生物因素浮游植物,生产物：,光照：,生物因素浮游植物,限制因素：,生长,光强,死亡,死亡,营养素：,生物因素浮游植物,限制因素：,生长,营养素浓度,单一限制性营养素,营养素：,生物因素浮游植物,限制因素：,生长,营养素浓度,多重限制性营养素,其他因素：,生物因素浮游植物,限制因素：,温度,CO2（总碱度）,浊度,浮游植物的波动：,与多种因素有关，包括pH值、温度、营养素浓度、光照、气象、疾病、鱼类和浮游动物的摄食、种间竞争、天然藻毒素和机会等。,一些问题，包括鱼类的不良气味、毒性物质、浅的化学和温度分层、饮用水的气味和味道、浮游植物死亡、以及未见过的外观等都与天然或池塘水体中蓝绿藻华有关。       鱼塘中蓝绿藻华所引起的两个最严重的问题是鱼类的不良味道和突然、大量的浮游植物死亡。,生物因素浮游植物,蓝绿藻华：,老化的蓝绿藻在平静天气条件下漂浮在池塘表面，在光照强度高的日子里，表面浮渣中的藻类快速的光合作用造成 pH 值高、二氧化碳浓度低和溶解氧过饱和。这种条件会引起蓝绿藻的大量死亡，有人认为这是光氧化作用。       不过，也有人认为：大多数藻类大量死亡是由于严重的营养缺乏所造成的。        如果藻类浮渣特别严重并且大量死亡，死亡藻类的腐烂引起溶解氧耗竭可能造成鱼类死亡。,生物因素浮游植物,蓝绿藻华：,虽然蓝绿藻华只发生在含有高浓度的氮和磷的水体中，但不是所有富营养化的池塘都有蓝绿藻华。有人提出一些假设企图解释蓝绿藻华的现象。最流行的是：       (1)高浓度的有机物，(2)在低二氧化碳和高pH值时高浓度的氮和磷，(3)蓝绿藻分泌抗生素抑制其他藻类并促进蓝绿藻生长，(4)分层的水体，(5)氮:磷比值低。这些假设没有一个对所有场合都正确，但每一种假设能解释的情况都有记载。        鱼塘中经常存在这5种条件，就实践目的而言，一般人们关心的是蓝绿藻华本身而不是原因。,生物因素浮游植物,蓝绿藻华：,微生物,微生物是生态体系中最底端而又最重要的生态因子。        和浮游植物一样，池塘中的微生物种群由池塘水质参数所决定，反过来又严重影响池塘的水质参数。        池塘中的微生物种类繁多，数量庞大，更替频繁，关系复杂。而人们对池塘微生物的了解又最少大多数微生物到目前为止是不可培养的。池塘中的微生物主要是细菌类。,生物因素,细菌的类型：,生物因素微生物,根据营养能源和碳源分类：,化能异养细菌：以有机化学能为能源，以有机碳为碳源。,化能自养细菌：以无机化学能为能源，以无机碳（CO2）为碳源。,光能异养细菌：以光辐射能为能源，以有机碳为碳源。,光能自养细菌：以光辐射能为能源，以无机碳（CO2）为碳源。,细菌的分类：,生物因素微生物,根据电子受体分类：,好氧细菌：以分子氧（O2）为电子受体。,厌氧细菌：以小分子有机物、无机氧化物为电子受体。,有机物呼吸细菌：如乳酸菌、丁酸菌。,氮呼吸细菌：如反硝化细菌、脱氮细菌。,锰呼吸细菌：如锰还原细菌。,铁呼吸细菌：如铁还原细菌。,硫呼吸细菌：如反硫酸还原细菌。,碳呼吸细菌：如反甲烷细菌。,化能异养细菌：,生物因素微生物,养殖水体中由于有机物质的大量输入，为化能异养细菌提供了丰富的底物，是池塘水体有机物质分解的主力军。,好氧化能异养细菌：主要分布在溶解氧丰富的区域。以氧为电子受体，将有机物质分解为二氧化碳和水，并释放出其中各种矿物质。,厌氧化能异养细菌：主要分布在溶解氧缺乏的区域(均温层或底泥中)。以有机小分子或无机氧化物为电子受体，将有机物质分解为小分子有机酸，并释放出其中各种还原性矿物质。,生物因素微生物,化能自养细菌：,好氧化能自养细菌：以分子氧为电子受体，氧化还原性无机物如氨、硫、铁、锰获得能量，将二氧化碳同化为有机碳。如硝化细菌，以分子氧为电子受体，将氨氧化为硝酸，获得能量固定二氧化碳。,厌氧化能自养细菌：以氧化态无机物如硝酸、硫酸为电子受体，氧化还原性无机物如氨、硫、铁、锰获得能量，将二氧化碳同化为有机碳。如厌氧氨氧化细菌，以亚硝酸为电子受体，将氨氧化成气态氮的同时将亚硝酸也还原成气态氮。,生物因素微生物,光能自养细菌：,能以CO2为主要唯一或主要碳源；进行光合作用获取生长所需要的能量；以无机物如H2、H2S、S等作为供氢体或电子供体，使CO2还原为细胞物质；例如：红硫细菌，以H2S为电子供体，产生细胞物质，并伴随硫元素的产生。,以有机物为C源，以光能为能源，以无机物如H2、H2S、S等作为供氢体或电子供体。例如：红假单胞菌属；红螺菌属。,光能异养细菌：,有机化合物,氧气、好氧微生物,二氧化碳+矿物质+水+微生物代谢物,含氮化合物,氨,亚硝酸,硝酸,氨化细菌,亚硝化细菌,硝化细菌,生物胺,氧气不足、腐败细菌,微生物的作用,有机化合物,氧化物、厌氧微生物,二氧化碳+矿物质+有机酸+微生物代谢物,生物因素微生物,微生物之间的关系,相生相克、互相依赖、互相制约。,共生,酶的共享,营养物的共享,互生,提供条件,提供底物,拮抗,竞争营养,破坏环境,互利,非特异,特异,寄生,噬菌体、蛭弧菌、寄生真菌,抗菌素,生物因素微生物,营养因子,营养因子,共生,back,互生,互利,营养因子,生物因素微生物,抑制因子,营养素,拮抗,back,非特异,特异,营养素,营养素,酸或碱,生物因素微生物,微生物的多样性,微生物制剂的作用只是间接恢复池塘微生物生态的多样性,发酵罐,生物因素微生物,微生物的繁殖与衰亡,万物相生、物极必反。,活化期：生长缓慢、进行生长储备。,对数生长期：在生态上起重要作用。,衰老期：分泌抗生素，降低生物多样性。,死亡期：分泌内毒素，破坏生态。,生物因素微生物,微生物与藻类的关系,藻际微生态,有机物矿化,次生代谢物,有机分泌物,氧气,共同营养素,共同营养素,一损俱损，一荣俱荣。,生物因素微生物,原生动物,原生动物是池塘生态系统的食物链中非常重要的一环，但除了某些重要病原性原生动物外，很少研究。,原生动物以微生物和腐屑为食，对环境的敏感度仅次于微生物，对池塘原生动物的观测与了解，可以判断池塘生态的健康程度，是一种良好的指示生物。,生物因素,底泥中大量出现豆拨虫或三角鞭毛虫时，表明池塘底质中有腐烂、缺氧问题。,生物因素原生动物,变形虫也与底质中微生物密度有关。是池塘底质中微生物消长的指标生物之一。,变形虫,生物因素原生动物,在底质状态良好的情况下，每毫升污泥含2000 至 10000个纤毛虫。如果纤毛虫数量减少，说明底质缺氧或者环境有毒。,纤毛虫,生物因素原生动物,尾核草履虫,近绿游仆虫,有助属纤虫,这些原生动物对污泥供氧情况比较敏感，底质缺氧时会大量死亡。,生物因素原生动物,由于原生动物在水环境中特殊地位和对水环境变化比较敏感，而且原生动物可以直观观测与辨认，因此，原生动物在水环境健康状态评价和预测也日益受到重视。国外许多专家对污水处理系统的诊断和评价主要依靠原生动物。,back,生物因素原生动物,浮游动物,浮游动物在池塘生态系统中扮演着二级消费者的角色，对池塘中藻类和微生物密度的控制和池塘营养素的再循环起着重要作用。,浮游动物不足将造成藻类或微生物过量和老化，大量老化死亡的藻类会造成藻华并引起池塘底部高度有机污染。,生物因素,四、地质因素,除了水泥池、地膜池塘之外，池塘的底部是由沙土构成的，土与水之间的物质交换严重影响上覆水的水质参数。因此，地质（土壤）也是决定池塘水质的主要因素之一.,质  地,国际系统和美国农业发展系统的土壤颗粒分类,地质因素,地质因素质地,土壤不可能完全由均一大小的颗粒所组成，绝大多数的土壤是含有各种不同大小的颗粒，可以用土壤三角形来描述。,土壤三角形,粘粒,粉粒,沙粒,颜  色,土壤的颜色多种多样，而当土壤被水覆盖后，颜色会在原来的基础上变深。        池塘底泥表面，即  泥与水的界面  有一层棕色膜是一种好现象，它表明界面有溶解氧。        墨黑的泥水界面则表明严重缺氧。当底泥表层缺氧时，形成亚铁化合物并产生黑色。        在大多数池塘底部，表面几厘米以下的底泥会产生墨黑色的泥层。,地质因素,泥水物质交换,在泥-水界面和自由循环水体之间相对不流动的边界层限制了泥表面与池塘水体之间的物质交换速度。        物质是通过对流和扩散作用穿过边界层的，能增加水体循环速度的因素也能加强边界层的运动速度。        水在泥水界面移动，空隙间的水向下渗透的速度在粗颗粒的泥中比细颗粒的泥中快，但总的来说，这个过程都是很慢的。        一个氧分子或其他物质从界面向下运动1厘米需要相当长的时间。空隙间的水中的物质向上转移主要是扩散作用。物质的向下运动靠渗透和扩散。,地质因素,池塘底泥表面维持氧化条件是非常重要的。底泥表面维持氧化条件能为鱼类、虾类和饵料微生物提供氧气；促进微生物对有机物的分解；防止有毒、还原性物质如硫化氢和亚硝酸的释放。,地质因素泥水物质交换,有机物质,池塘底部的土壤原来的有机物含量通常都比较低，如果新池塘底泥有机物含量较高，这些有机物往往是土壤腐殖质，活性不高。当池塘加水后，来自未摄食的饵料、粪肥、死亡的浮游生物和鱼类的分泌物不断沉淀在塘底。未摄食的饵料、死亡的浮游生物和鱼类的分泌物含氮量高，容易分解。粪肥含氮量比较低，分解较慢。不过有机物并不能完全分解，会慢慢在塘底积累。        施粪肥的塘底比施化肥或投饵更容易积累有机物，过量投饵也容易引起池塘的有机物积累。,地质因素,泥的参数与产量,地质因素,五、养殖环境的要求(重点),在水产养殖中，环境因素是决定性的，因为养殖品种的生存、繁殖和生长取决于一种合适的环境。有许多可以影响池塘养殖的环境因素，但一般具有决定性作用的只是少数。    温度和盐度的重要性在于它们限制了在特定地方所能养殖的生物品种;    营养素浓度、总碱度和总硬度是调节植物生产力的重要因素，因为植物生产力反过来影响水生动物饵料生物的可获得性;    浊度调节光在池塘水中的穿透，从而影响光合作用和食物网；浊度也直接影响鱼类和无脊椎动物;    影响水产养殖池塘的其他变量为pH值、溶解氧、二氧化碳、氨、亚硝酸和硫化氢。,温  度,鱼类和甲壳类属于变温或“冷血”动物。这意味着它们的体温大致上与他们环境的水温相同。    当然，水温每天和每季都在变化，所以鱼类和甲壳类的体温经常变化。    生物化学过程的速度取决于温度，在一种特定品种天然环境正常出现的温度范围内，生物化学过程的速度与温度是按van Hoff's定律的关系， 即温度每提高10，反应速度大致上加倍。,养殖环境要求,热带和亚热带品种在水温低于26或28时不会生长得很好，并且当水温低于10或15时就会冻死。    温带地区的温水鱼类在水温为2028时生长最佳，但在接近0时可以生存。    冷水品种在水温低于20时生长很好，但当温度超过25时可能会致死。,养殖环境要求温度,在池塘中，在24小时周期内水温的变化没有几度，对鱼类和甲壳类没有不良的影响。    不过，动物有时在不同的水温之间快速转移。如果温差超过3，突然的代谢变化可能会导致温度休克甚至死亡。所以，在动物转移过程中温度必须逐步变化。    如果总的温度差异不超过几度，每分钟0.2 的温度变化一般可以忍受。    在池塘放养鱼类和甲壳类时往往用充水的塑料袋运输，这些塑料袋可以漂浮在池塘里等到袋中的水温与池塘的水温相同，这样，袋中的动物就可以安全地转移。,养殖环境要求温度,浊  度,一般鱼塘中由浮游生物所引起的浊度是比较理想的。    浮游生物浊度可以杜绝水下杂草的麻烦。    浮游生物的繁殖可以刺激鱼类饵料生物的生长，从而有利于提高鱼类的产量，浮游生物浊度也有利于动物的应激，因为悬浮的颗粒限制了鱼类的视线，消除鱼类的疑虑。    由于高浓度的腐殖性物质所造成的浊度对鱼类没有直接害处，这样的水体一般由于酸性、营养水平低、光合作用的光照有限而贫营养。,养殖环境要求,由悬浮粘土颗粒所造成的浊度类型一般是最差的，浸泡在粘土浊度大于20毫克/升水里的温水鱼类有行为变化，但有16种鱼类浸泡在100毫克/升的粘土浊度中存活一个星期，在浊度超过175毫克/升时出现一定的死亡率。    天然水体中的浊度很少连续几天时间超过20毫克/升。    冷水鱼类在悬浮固体为5001毫克/升的水中浸泡34周就会死亡，有些河流可能会在比较长的时间悬污固体浓度保持在500毫克升以上（黄河）。,养殖环境要求浊度,悬浮颗粒与浊度：平均浊度在5毫克升以下的清澈池塘；平均浊度为25100毫克升的为中等池塘；平均浊度大于100毫克升的泥浆池塘。净浮游植物的体积：清澈池塘平均为19.2微升升，中等池塘平均为2.4微升升，泥浆池塘平均为1.5微升升。黏土浊度通过影响光合作用最终影响生产力。,养殖环境要求浊度,盐  度,对于鱼类和甲壳类来说，我们可以认为体液是一种溶液，周围池塘水是另一种溶液，动物的角色就像分开两种溶液的膜。    淡水的鱼类和甲壳类体液的离子浓度高于周围的水体；相对于环境来说它们是高盐或高渗的。    咸水品种的体液在离子上比周围的水体更稀；相对于环境来说它们是低