第一章+增养殖水域的环境与调控(1).ppt

第一章增养殖水域的环境与调控 第一节水环境对养殖的重要性第二节养殖水域的物理特性第三节养殖水域的化学特性第四节养殖水域的生物特性第五节养殖水体的污染 第一节水环境对养殖的重要性 鱼儿离不开水 水是水生动植物生存和生长的首要条件 因此水环境的优劣 直接影响水生动植物的生存和生长 当前生产上的主要问题是 一 养殖水域的外环境恶化二 养殖水域的内环境失衡 1 水体污染日趋严重人口稠密地区的水域绝大部分都富营养化 全国进行水质监测的1200多条河流 有850条受到污染 全国有半数以上的城市缺水 严重缺水的城市已超过100个 1997年至今 我国海域多次发生以前从未有过的 赤潮 其规模之大 毒性之强前所未有 致使大量海洋生物死亡 其最直接的原因是 沿海城市每年将100亿吨污水直接排入海中 一 养殖水域的外环境恶化 据环境监测 全国每天约有1亿吨污水未经处理直接排入水体 全国七大水系中有一半以上的水质受到污染 35个重点湖泊中有17个被严重污染 全国1 3的水体不适于鱼类生存 1 4的水体不适于灌溉 90 以上城市的水域污染严重 50 以上城镇的水源不符合饮用水标准 40 的水源已不能饮用 南方城市总缺水量的60 70 是由于水源污染造成的 江苏太湖 安徽巢湖流域的水域已基本富营养化 云南昆明的滇池 60万亩 原水质清晰 山清水秀 由于不重视环境保护 把滇池作为昆明的城市下水道 每年入湖污水量达1 85亿吨之巨 水质污染十分严重 属异常富营养化水体 每年湖内蓝藻大量繁殖 致使鱼类大批死亡 滇池的鱼产量成倍下降 10多年来 各部门对滇池的综合治理已达56亿多元 但水质没有好转 滇池蓝藻裂变已经到了 生态癌 阶段 这对昆明这样的国际级旅游城市带来很大的影响 2 大量的围湖造田造成湖泊沼泽化其特点是 水位浅 蓄水量大大减少 水草丛生 水流不畅 湖北省素有 千湖 省之称 20世纪50年代有大中型湖泊1065个 1240万亩 围湖造田后 面积减少了3 4 剩下300多个 面积303万亩 著名的洪湖原有水面120万亩 围湖造田60万亩 湖泊迅速沼泽化 鱼产量下降77 3 水域的过度开发 原有的水草资源破坏 草型 湖泊转为 藻型 湖泊 例如 阳澄湖原来水草的覆盖率达80 以上 水质清晰 而现在阳澄湖 水草稀少 水质混浊 这对阳澄湖清水大闸蟹的生长和品质带来极大的影响 4 水产养殖的二次污染十分严重 1 淡水养殖据测算 养1吨淡水鱼 产生的粪便相当于20头肥猪的粪便量 污染最严重的是网箱养鱼 北京密云水库发展网箱养鲤鱼 亩产2万千克以上 经济效益可观 但带来的后果是库水水质转肥 其铵态氮增加了7 3倍 有效磷增加了10 3倍 结果不得不禁止网箱养鱼 并采取了种种治理措施 其治理费用超过网箱养鱼的利润 2 海水养殖沿海养虾业 生产1吨虾需投饲料3 5吨 相当于蛋白质1 0 1 3吨 但回收仅0 10 0 13吨 大量的氮流入水中污染海水 造成环境污染 例如 河北黄骅沿海大力发展对虾养殖业 1公里海岸线就有6000亩对虾养殖池 每年要投2000吨养虾饲料 平均每米海岸线负荷2吨 据测算 1千克饲料污染35吨海水 那么1米海岸线就要负荷7万吨海水 人类过度开发养殖业已极大地超过了海水的自净能力 不仅对虾病严重泛滥成灾 直接经济损失达20个亿 至今还尚未恢复 而且致使海水富营养化 富营养化带来的危害是赤潮 致使大量水产动物死亡 污染最严重的是渤海 已有不少专家呼吁 再不注意环境保护 渤海将变成死海 反思 我国的传统池塘养鱼技术是采用静水土池塘 大量投喂天然饵料 大量施用有机粪肥 依靠换水来改善水质的养殖工艺 二 养殖水域的内环境失衡 传统的水产养殖业存在主要的弊病是 将养殖池孤立地看作一个 苗种培育池 其生态系统结构十分简单 大量投饵来强化苗种大量施药来防治病害大量换水来改善水质 养殖池 水质 饵料和病害三者相互联系 相互影响 片面强调任一方面 都只能是治标不治本 大量换水 只能缓解矛盾的爆发 并不能从根本上解决问题 换水 投饵 施药 1 水中有机物多 水质肥 大量能量退出池塘物质循环 沉积在塘泥中 造成池底黑臭 氧债高 2 投饵施肥量大 饵肥料质量不稳定 不容易标准化 3 病害多 往往用药物来抑制疾病 而且往往采用人用药物 抗生素 不仅影响水产品的品质 而且容易产生药物性病变 4 用水量大 每米3水体养1千克左右的鱼类 换水量大 消耗水多 但不能从根本上改善水质 造成水资源的浪费 5 养殖废水不处理 直接排放 造成二次污染 6 环境变化大 水温 溶解氧的变化大 影响鱼体正常生长发育 7 劳动强度大 劳动条件差 8 产品不同程度地受到污染 带菌 综上所述 随着时代的发展和社会的进步 时代要求保护环境 对水产养殖的防止二次污染的呼声越来越高 时代呼唤绿色食品 对水产品品质的要求也越来越高 激烈的市场竞争迫使水产养殖业必须走健康养殖的道路 走生态渔业之路 否则必然被市场所淘汰 传统的水产养殖业如果跟不上时代发展的步伐 不赋以现代化的新工艺 在发达地区将逐步被淘汰 这对水产养殖业是刻不容缓 迫在眉睫 逼上梁山 的大事 怎么改 理论上 传统养殖工艺的核心问题是 只重视养殖的动物 鱼 虾 蟹 鳖和蛙等 不重视微生物和水生植物 造成水域内环境生态失衡 消费者 水产苗种是整个生态系统的核心 数量多 投饵量大 产生大量排泄物和残饵 分解者 微生物的数量和种类少 经常处于超负荷状态 大量的有机污染物无法及时分解 造成水质恶化 使池底产生大量氧债 生产者 以藻类为主 既不易控制 也无法充分利用有机污染物降解产生的营养盐类 导致NH4 N和N02 N等有害物质积累 因此 片面强调消费者 忽视分解者和生产者的生态系统是极为不平衡的 其物质循环途径存在两处 瓶颈 消费者 水产动物 分解者 微生物 生产者 藻类 传统养殖工艺的生态系统模型 在池塘养鱼采用健康养殖工艺方面 当前虽有较大变化 各地也有不少先进经验 但从本质来看 目前还尚未摆脱传统养殖模式的框架 目前在工厂化育苗温室 或土池育苗 已采用生态育苗新工艺 为健康养殖创造了良好的条件 其改革的主要指导思想和技术措施是 1 采用 强化分解者 促进生产者 稳住消费者 的措施保持育苗水体的生态平衡 2 扩大分解者 人为接种 EM 菌 3 扩大生产者 人为接种水生维管束植物或丝状藻类 4 以微流水保持能量的流动和传递 5 以生态防病为主 不用抗生素 6 创建新的育苗工艺 生态法 育苗新工艺 走健康养殖道路 消费者 水产动物 添加EM菌 分解者 微生物 水生植物 生产者 植物 健康育苗工艺的生态系统模型 对传统的池塘养鱼业 如何改善水环境 走健康养殖的道路 目前正在探索之中 以下介绍的 养殖水域的生态环境及控制 为大家提供改善和控制水质的基础理论 学习起来有一定的难度 有的地方较枯燥 但必须下决心 不仅要弄清 弄懂 而且要结合生产实际 领会贯通 第二节养殖水域的物理特性 一 太阳辐射地球上所有的生命都依靠太阳辐射形成的能量流来维持 太阳辐射也是构成养殖水体的水温 气温和有机物质的基本能源 故太阳辐射是养殖水环境中的一个首要因子 一 水体的日照长度与日照时数水体的光照强度主要与太阳在某地的日照长度和日照时数有关 日照长度是指每天太阳的可照时数 日照长度在不同的纬度和季节中有规律地变化着 春分和秋分除两极外 地球都是昼夜平分 在北半球 夏半年 春分到秋分 昼长夜短 而以夏至的白昼最长 夜间最短 冬半年 秋分到春分 则昼短夜长 而以冬至的白昼最短 夜间最长 日照长度的季节变化又随纬度而不同 在高纬度地带 纬度越高 夏半年白昼越长 夜间越短 冬半年则白昼越短 夜间越长 日照时数是指在某一段时间内太阳照射地 水 面的总时数 其中又可分为可能日照时数和实际日照时数 可能日照时数是指将该段时间都作为晴天的日照时数 实际日照时数则是扣除阴天 雨天后 太阳真正照射地面的时数 阴天 阴雨天越多 实际日照占可能日照的比例就越小 北方高纬度地区 虽然温水性鱼类的生长期比南方低纬度地区短得多 如全年水温在15 以上的天数广东省为330d 而黑龙江省平均为165d 两者相差一倍 但北方夏季 3个月 实际日照时数达500h 600h 加以昼夜温差大 植物的同化作用大 异化作用小 养殖水体的初级生产力高 这就弥补了高纬度地区温水性鱼类生长期短这一不利因素 这就为北方高纬度地区养鱼高产提供了理论基础 二 养殖水体各水层的光照强度太阳光在水中辐射强度的变化 除了与季节 天气以及水中悬浮物质的数量有关外 还取决于 1 水面上的光辐射强度随太阳高度角的增大而增强 当太阳高度角增大时 光辐射经过大气层到达水面的距离最短 辐射强度最大 且反射最小 故水体表层辐照度越大 光透入水中的深度也越深 日出和日落时 太阳高度角小 反射损失大 水体表层的辐照度也随着下降 故光透入水的深度最浅 2 水中的辐射强度随水深的增加而呈指数函数衰减养殖水体中有机物含量较高 特别是象精养鱼池的小水体 其浮游生物 溶解及悬浮有机物多 太阳的辐射除了被水体本身所吸收外 还被水中浮游生物 溶解 悬浮有机物及无机颗粒所吸收和散射 据无锡精养鱼池在夏季晴天测定 水中的辐照度随水深的增加呈指数函数衰减 3 辐照度与水体生产力由于水的透光能力差 光辐射强度随水深的增加而迅速衰减 影响了水生生物和溶氧的分布 其中 水生植物的光合作用有效辐射量在某种程度上决定了水体的初级生产力水平 而光合层的厚度也决定了水体有氧层的深度 进而决定了次级生产者和分解者的分布格局 太阳辐射能是天然水体浮游植物进行光合作用 合成有机物质的唯一能源 故浮游植物生产量的时空分布与太阳辐射能在水体中的时空分布规律基本一致 二 补偿深度由于光照强度随水深的增加而迅速递减 水中浮游植物的光合作用及其产氧量也随即逐渐减弱 至某一深度 浮游植物光合作用产生的氧量恰好等于浮游生物 包括细菌 呼吸作用的消耗量 此深度即为补偿深度 单位 m 此深度的辐照度即为补偿点 单位 E 补偿深度为养殖水体溶氧的垂直分布建立了一个层次结构 在补偿深度以上的水层称为增氧水层 在补偿深度以下的水层称为耗氧水层 关于补偿深度与池塘水深的关系 补偿深度为养鱼池塘的最适深度提供了理论依据 据测定 在鱼类主要生长季节 精养鱼池的最大补偿深度一般不超过1 2m 因此 日本养鳗池 指单一养鳗 不混养其它鱼类 的设计水深均在补偿深度以内 通常不超过1 0m 但作为中国的精养鱼池 是高密度混养类型 池水太浅 不利于放养量的提高和立体混养 故既要考虑存在补偿深度 及时改善水质 又要考虑鱼类立体利用水体 实践证明 精养鱼池水深以2 0 2 5米为佳 三 透明度透明度是用萨氏盘 黑白间隔的圆板 测定的深度来间接表示光透入水的深浅程度 其大小取决于水的混浊度 指水中混有各种浮游生物和悬浮物所造成的混浊程度 和色度 浮游生物 溶解有机物和无机盐形成的颜色 在正常情况下 养殖水体中的泥沙含量少 其透明度的高低主要取决于水中的悬浮物 凡是水中悬浮物多的养殖水体 其透明度必然较小 透明度的深浅取决于季节 水域类型及富营养情况 养殖水体透明度的大小不仅直接影响水中浮游植物的光合作用 而且还能大致地反映水中浮游生物的丰歉和水质的肥度 特别是湖泊 水库和池塘等静水水体 水中的悬浮物质主要以浮游生物为主 因此 透明度可一般地指湖泊 水库 池塘中浮游生物的丰度 透明度越小 浮游生物数量越多 否则 反之 这种情况在精养池塘中最为明显 在夏秋季节 池水浮游生物和有机物多 透明度小 冬季水温低 浮游生物量少 水质清 透明度大 早晨浮游植物在池中的垂直分布基本均匀 其透明度大 午后因浮游植物具趋光性而趋向上层 其透明度变小 据测定 8 00 14 00池水同一测点的透明度一般可相差5 15cm 由于风力的影响 将水中浮游植物和悬浮有机物吹向池塘下风处 故下风池水浓 透明度变小 而上风处水中浮游植物量少 池水较清 透明度相对增大 在风力3 4级时 池水上下风处的透明度可相差5 20cm 因此 可根据透明度的大小以及日变化和上 下风的变化来判断池塘水质的优劣 如肥水池透明度一般为25 40cm 其日变化以及水平变化 上 下风处变化 大 表明水中溶氧条件适中 鱼类易消化的藻类多 透明度过大 表示水中浮游生物量少 水质清瘦 有利于非滤食性鱼类的生长 但不利于滤食性鱼类生长 透明度过小 表明水中有机物过多 池水耗氧因子过多 上下水层的水温和溶氧差距大 水质容易恶化 四 水色水体的颜色首先与水对光线的选择吸收和选择散射有关 在养殖水体中 水色由水中的溶解物质 悬浮颗粒 浮游生物 天空和水底以及周围环境等因素综合而形成 如富含钙 铁 镁盐的水呈黄绿色 富含腐殖质的水呈褐色 含泥沙多的水呈土黄色 浮游生物大量繁殖的水体 由于各类浮游生物细胞内含有不同的色素 所以当水体中浮游生物的种类和数量不同时 养殖水体就呈现不同的颜色和浓度 在内陆水域中 通常采用水色计来区分水的颜色 水色计共分21个等级 从浅蓝色到棕色 等级越大 水色标号越高 长江中下游富营养型湖泊一般水色标号较高 如 洪泽湖水色为15 18号 太湖 巢湖水色为15 17号 鄱阳湖水色为10 15号 水草较丰富的草型湖泊 梁子湖 透明度较高 其水色为9 12号 云贵高原贫营养型湖泊 平均水深在15m以上 水色多为5 8号 在精养鱼池中 水中以浮游生物 特别是浮游植物 占绝对优势 并具明显的优势种类 各类浮游生物细胞内含有不同的色素 所以当池塘中浮游生物的种类和数量不同 池水就呈现不同的颜色和浓度 而且它们既是滤食性鱼类的直接饵料 也是池水溶氧的主要生产者 因此浮游生物的种类组成和变化便成了池塘水质因子 物理 化学和生物 的综合反映 我国渔民在长期实践中 积累了 根据水色判断水质优劣 的丰富经验 其基本原理就在于此 根据水的颜色便知此水对鱼类生长的影响 便知是老水 差水 瘦水 活水和好水等等 其理论 鉴于一种浮游生物大量繁殖 形成优势种 甚至产生 水华 就反映了该优势种所要求的生态类型 反映了这个生态类型中水的物理 化学和生物特点以及对鱼类生活和生长的影响 可见用浮游生物优势种呈现的颜色作判断水质优劣的生物指标 就能较客观地反映池塘水质的特点以及对鱼类的影响 但用肉眼 凭感觉来描述水的颜色以判断水质的优劣 其最大的弊病是缺乏精确可靠的 可以度量的依据如在看水色中形容水好 有 肥 活 爽 嫩 的说法 怎么领会 在生产上可采取指标生物和看水色相结合的方法来判断水质的优劣 1 看水色可将池塘水色可分为两大类 一类是以黄褐色水为主 包括姜黄 茶褐 红褐和褐中带绿等 另一类是以绿色水为主 包括黄绿 油绿 蓝绿 墨绿和绿中带褐等 这两类水均为肥水型水质 但相比之下 黄褐色水质优于绿色水质 2 看是否有水华水华是水域物理 化学和生物特性的综合反映 一种浮游植物大量繁殖形成水华 就反映了该种植物所适应的生态类型及其对鱼类的影响 加以水华中的浮游植物种类单一 水华的颜色和形态容易判别 因此只要了解各种水华的形态 颜色和优势种的组成 了解优势种所要求的生态条件以及滤食性鱼类对它们的消化程度 就可以正确地判别该水华所表示的水质优劣及其对鱼类的影响 池塘常见水华的指标生物和水质优劣判别 3 看下风处油膜某些藻类不易形成水华或受天气 风力影响 水华不易观察 可根据下风处油膜多少 油膜颜色和形状来判断水质优劣 一般肥水池下风处油膜多 粘性发泡 有日变化 上午少 下午多 呈烟灰色或淡褐色 午后往往带绿色 俗称 早红夜绿 油膜中除包含大量有机碎屑外 主要的指标生物是壳虫藻 年幼藻体呈绿色 老化藻体呈褐色或黑色 如遇铁锈色油膜 血红眼虫藻 粉绿色油膜 扁裸藻 等均为瘦水型水质 4 看水色变化优良的水质有月变化 十天 半月水质浓淡交替 和日变化 上午水色淡 下午水色浓 上风处水色淡 下风处水色浓 表示水中趋光性的藻类大量繁殖 它们都有运动胞器 能主动行动 这些藻类大多容易被滤食性鱼类所消化 它们的日变化比不能主动行动的藻类大得多 由于它们容易被滤食性鱼类消化 因此这些藻类群体的 寿命 就比不易消化的藻类短得多 反映在水色上就出现月变化 表示是 活水 生产上可将水质分为瘦水 肥水 老水和优质水华水等四个类型 见表 瘦水型水质 渔谚有 清水白汤白养鱼 之说 肥水型水质 渔谚有 肥 活 爽 之称 老水型水质 渔谚有 肥而不活是老水 之说 优质水华型水质 渔谚有 水华水养危险鱼 之称 池塘常见水质类型 五 水温温度不仅影响鱼类生存和生长 而且通过水温对其他环境条件的改变而间接对鱼类发生作用 几乎所有的环境因子都受温度的制约 热与温度是两个不同的概念 热为一定物质中总动能的量度 温度代表物质内动能强度的大小 热是一种动能形式 它能转化为其他能 热的传递方式有辐射 对流与传导三种 一 水温变化的特点养殖水体的温度随气温的变化而变化 因此 水温具明显的季节和昼夜差异 但水温变化与气温变化不尽相同 如在池塘中 昼夜平均温度 水温高于气温 白天平均水温一般低于平均气温 而夜晚则高于气温 从昼夜变化看 一般14 00 15 00水温最高 它比气温 地温出现的时间要晚一些 早上日出前水温最低 这是由于水的热学特性决定的 二 水温对养殖鱼类的影响1 水温直接影响鱼类的新陈代谢强度 从而影响鱼类的摄食和生长 2 温度对养殖水体物质循环的重要影响 水温直接影响水中细菌和其他水生生物的代谢强度 3 水温的高低也影响水的溶解氧含量 水中氧气的溶解度随水温的升高而降低 但水温上升 水生生物的新陈代谢增强 呼吸加快 有机物的耗氧量明显增高 在池塘等小水体就容易产生缺氧现象 这在夏秋高温季节 应特别注意 六 水体运动养殖水体的运动有波浪 混合 风成流 重力流 惯性流等 对于湖泊 水库 海洋那样的大水体 除了风力 水位落差 潮汐等因素使水体流动外 上 下水层的对流是重要的水体流动 对于大水体 主要在水库中的夏季出现因水温差而引起的温跃层 而对于水较浅的养殖大水体 由于密度流影响 上下水层较容易混合 不易产生温跃层 池塘水体的运动没有湖泊 水库 海洋那么明显 往往容易忽视 但恰恰是池水运动对养殖鱼类的生存和生长具有重大影响 对此 必须给予充分重视 一 池塘水体运动规律池塘是静水环境 其水体运动除了注排水 运转增氧机外 主要原因是风力和上下水层因密度差而引起的对流 风力除了产生波浪向水中增氧外 还可以使上下水层混合 将溶氧高的上层水传递至下层 在同样面积的池塘中 混合作用的大小除了与风力的强弱有关外 还与上下水层的密度差有密切关系 这种水的密度分布不均匀性使水层处于稳定状态 同时形成了水的热阻力 所谓热阻力就是较冷的下层水被较热的上层水所替换所作的功 上层水温提高 密度小 下层水温不变 密度大 白天 上层水温下降 密度增大下沉 下层水温相对较高 密度相对较小上浮 夜晚 对流 对流打破了原来上下水层密度分布的稳定状态 最后使整个池水的密度和水温趋于一致 这种因气温变化使上下水层产生密度差而引起的对流称为密度流 二 池水对流对鱼类生存和生长的影响池水对流有利的一面是 通过水体对流 将溶氧较高的上层水输送至下层 使下层水的溶氧得到补充 改善了下层水的氧气条件 同时也加速了下层水和塘泥中有机物的氧化分解 加速池塘物质循环强度 提高池塘的生产力 池水对流不利的一面 由于白天水的热阻力大 上层池水不易对流 上层过饱和的高氧水就无法及时输送到下层 傍晚上层水中大量过饱和的溶氧逸出水面而损失 至夜晚发生对流时 上层水中溶氧本已大量减少 此时还要通过密度流将上层溶氧输送至下层 由于下层水的耗氧因子较多 致使夜晚实际耗氧量增加 使溶氧较快下降 这就加速了整个池塘溶氧的消耗速度 容易造成池塘缺氧 引起鱼类浮头 甚至窒息死亡 密度流的强弱与上下水层的水温差 密度差 有关 白天上下水层温差越大 夜晚将产生的密度流强度也越大 此外 密度流的强弱还与夜晚气温下降速度和风力大小有关 根据这一原理 在鱼类生长季节 可根据当天天气的变化情况来判断密度流的强弱 从而预测鱼类是否会浮头和浮头强弱 这已成为养鱼生产上的重要经验 第三节养殖水域的化学特性 一 溶解气体 一 溶解氧 O2 我国渔业水质标准规定 一昼夜16h以上溶氧必须大于5 0mg L 1 其余任何时候的溶氧不得低于3 0mg L 1 我国湖泊 水库等大水体的溶解氧平均检测值大多在7 0mg L 1以上 对于湖泊 水库和海湾等大水面 溶解氧并不是养鱼的主要矛盾 而对于池塘等静水小水体 溶解氧的多少往往是鱼类生长的主要限制因子 主要介绍池塘溶氧的特性和控制方法 1 池塘溶氧的补给与消耗 2 池塘溶解氧的变化规律主要养殖水体的溶氧均有4个变化规律 1 水平变化 2 垂直变化 3 昼夜变化 4 季节变化 水质越肥 这种变化也越为显著 因此 对于精养鱼池而言 溶氧的这4种变化规律也最为突出 对鱼类生长的影响也最大 1 水平分布原因 风力作用造成浮游植物水平分布 浮游植物光合作用 浮游生物呼吸作用 2 垂直分布原因 水中辐照度有垂直分布 浮游生物垂直分布 浮游植物光合作用 浮游生物呼吸作用 热阻力 3 昼夜变化的原因 辐照度的昼夜变化 浮游植物光合作用 浮游植物呼吸作用 热阻力和密度流 4 季节变化由于夏秋季节水温高 浮游生物和微生物的新陈代谢强 生长繁殖快 水质肥 耗氧因子多 溶氧的水平 垂直和昼夜变化十分显著 冬春季节 水温低 则产生相反的结果 上述4个变化规律以溶氧的昼夜和垂直变化密切 在生产上也最为重要 它们是同时产生 互相关联又互相制约 显示了池塘溶氧在时间和空间上的变化情况 3 氧盈与氧债 1 氧盈夏秋季节 晴天下午精养鱼池上层溶氧往往超过饱和度 为研究这部分氧气的变化规律以便合理利用 将溶氧超过饱和度100 以上的值称为氧盈 简称OS OxygenSuper 其计算公式为 OS DOt SOt mg L 式中 DOt t小时的溶氧 SOt t小时溶氧的标准饱和度值 氧盈所在的水层即称为氧盈层 2 氧债当下层所有溶氧被用完后 有机物的还原过程仍继续进行 在塘泥中尤为突出 该过程是由不需要游离氧气的厌气性微生物通过发酵作用来完成 其结果会产生大量有机物的中间产物和无机还原物 它们分解成简单的无机盐或转化为氧化物 需要消耗大量的氧气 但此时下层水和塘泥恰恰严重缺氧 为研究这部分物质的耗氧变化规律以便降低这些耗氧量对水质的影响 将上述耗氧定名为氧债 简称OD OxygenDebt 氧债是好气性微生物 有机物的中间产物和无机还原物在缺氧条件下 其理论耗氧值受到抑制的那部分耗氧量 所谓理论耗氧值 简称TOC 就是在溶氧充分供应时有机物的耗氧值 实际耗氧值就是在池塘自然情况下的耗氧量 简称AOC 其计算公式为 OD AOC TOC mg L 注意 氧债的符号为负值 氧债的偿还包括生物氧化和化学氧化两个过程 这两个过程虽以不同方式进行 但有一个共同点 即它们对氧气亲和力很强 一旦下层水溶氧升高 下层水和塘泥表层的还原物质随即迅速氧化 偿还氧债 因此 氧债的偿还带有爆发性 据无锡精养鱼池测定表明在离池底0 5m处的池水溶氧下降到4 5mg L 1以下时 池水耗氧开始受到抑制 当溶氧下降到2 0mg L 1以下时 氧债明显增加 在鱼类主要生长季节 精养鱼池下层水一昼夜 理论耗氧值为10 89 3 85mg L 1 实际耗氧值为6 27 1 15mg L 1 氧债为 4 26 3 04mg L 1 即有22 3 52 0 的理论耗氧值以氧债形式存在 塘泥一昼夜理论耗氧值为792 7 288 4mg L 1 m 2 在自然情况下 塘泥中绝大部分理论耗氧值以氧债形式存在 3 氧盈和氧债对精养鱼池的溶氧影响白天 上层辐照度高 浮游植物数量多 光合作用产氧量大 至下午溶氧往往达到过饱和产生大量的氧盈 据测定 氧盈层中的氧气数量占浮游植物光合作用产氧量的66 占一昼夜溶氧总收入的61 由于水温差而产生的热阻力 上层水中的氧盈无法及时向下层补充 就逸出水面 造成白天下层水缺氧 生物和化学氧化不同程度地受到抑制 在夏秋季节 晴天白昼精养鱼池的溶氧分布很不均匀 有明显的分层现象 当辐照度越强 水温越高 就越显著 造成上层氧盈越大 下层氧债越高 中层氧跃层越为明显的不合理现象 下图为夏季晴天13 00时池塘溶氧和水深的关系模式 溶氧的补偿深度为1 0m 氧盈值最高在离水面0 2m左右 表层呈匙状弯曲 溶氧在2mg L 1以下的水层为氧债层 其特点是溶氧曲线在该处有明显转折 在2mg L 1以下 溶氧曲线随着水深的增加面则迅速下降 接近塘泥的底层水的溶氧为零 在鱼类主要生长季节 精养鱼池的溶氧和耗氧分布是不均匀和 不合理 因此 改善池塘的溶氧条件 重点不是如何增氧 有人建议 采用夜间增加光照 池底铺塑料薄膜环和增氧机增氧等等 而应从改变溶氧和耗氧的不均匀性着手 采用调节 或调配 溶氧技术 充分利用晴天白昼氧盈层内的氧盈 及时偿还下层氧债 从而减少夜间下层水的实际耗氧量 提高溶氧值 在池塘养鱼生产上 调节溶氧技术便成了池塘水质管理的主要内容之一 5 溶解氧对鱼类的影响氧气是鱼类赖以生存的首要条件 对于湖泊 水库 河流以及粗养的鱼池等水体 一般不存在缺氧问题 但对于精养小水体 由于放养密度高 投饵施肥量大 有机物耗氧量大 溶氧供不应求 因此必须通过换水 机械增氧等方法加以补充 但池塘属静水水体 换水量少 水体小 载鱼量高 而且受天气变化的影响很大 在这种特定条件下 池塘溶氧的高低往往是鱼类生长季节衡量水质优劣的重要标志 鱼儿离不开水 更确切地说是 鱼儿离不开氧 在生产上最可怕的是池水缺氧泛塘 俗话说 养鱼有二怕 一怕鱼病死 二怕鱼泛塘 而泛塘的突发性比鱼病短得多 危害也更大 素有 一忽穷 之称 我国主要养殖鱼类对低氧的忍耐能力很强 一般溶氧下降到1 0mg L 1左右才引起浮头 至0 5 0 7mg L 1以下则开始窒息死亡 但这并不等于说 这些养殖鱼类在低氧的条件下它们的生长不受影响 日本千叶氏研究鲤鱼的摄食率 饵料利用率和鱼体增重率表明 用含氧量2 1 7 2mg L 1的水在22 的水温条件下进行饲养鲤鱼试验 研究得出三条著名的曲线 表明鲤鱼的摄食率 饵料利用率和鱼体增重率在含氧量4 1mg L以下时均急剧下降 图 鲤鱼在不同溶氧条件下的摄食率 饵料利用率和增重率曲线 12345678 此曲线表明长期生活在低溶氧水中的鱼类 其饵料利用率 摄食率和鱼体增重率均有很大影响 我国主要养殖鱼类溶氧保持在4 0 5 5mg L 1以上 才能正常生长 溶氧低于此水平 鱼类生长就会受到不同程度的抑制 因此 尽管池塘内饵料比湖泊 水库丰富 但鱼类生长却比湖泊 水库等大型水体慢得多 其主要原因是池塘溶氧条件差 特别是夜间的溶氧条件恶化 鱼类生长受到抑制 鱼谚有 白天长肉 晚上掉膘 是十分形象化的解说 溶氧在加速池塘物质循环 促进能量流动 改善水质等方面起重要作用 池塘有机物分解成简单的无机盐 主要依靠好气性微生物 而好气性微生物在分解有机物的过程中要消耗大量氧气 据环保部门测定 分解1t人粪尿要消耗3 6t氧气 分解1t牛粪要消耗5 7t氧气 因此 池塘溶氧条件良好 就会产生良性循环 池塘能量流动加快 物质循环快 池水饵料生物多 溶氧较高 水质良好 否则 池水溶氧低 有机物分解缓慢 水中营养盐类少 池塘生产力低 有机物被厌气性微生物还原产生大量的中间产物 如有机酸 氨 硫化氢等有毒物质 它们对鱼类和水生生物的生长都产生不良影响 而且中间产物又是氧债的主要来源 使池水溶氧进一步下降 引起恶性循环 池塘生产力继续下降 在精养鱼池这种特定条件下 溶氧已成为加速池塘物质循环 促进能量流动的重要动力 因此 在养鱼生产中 改善池水溶氧条件 是获得高产稳产的重要措施 二 氨 NH3 养殖水体中产生的氨 NH3 有三个方面 含氮有机物的分解产生氨 水缺氧时 含氮有机物被反硝化细菌还原 水生动物的代谢一般以氨的形式排出体外 氨易溶于水 在水中生成分子复合物 NH3 H2O 并有一部分解离成离子态铵 NH4 形成如下化学平衡 NH3 H2O NH4 OH 分子氨 NH3 和离子铵 NH4 总和称为总铵 1 氨的毒性 1 毒性机理水环境的氨增加 大多数鱼类氨的排出量减少 因而血液和组织中氨的浓度升高 对动物的细胞 器官和系统的生理活动带来严重的影响 氨对细胞的影响 分子氨进入血液后 转变为游离氨 并产生一个氢氧根离子 OH 浓度高时对酶的催化作用和细胞膜的稳定性有明显的影响 氨对排泄的影响 以NH3的形式直接排出是大多数鱼类的重要途径 水环境中氨浓度增加造成排氨困难 鱼类可能首先减少或者停止摄食以减少代谢氨的产生 停止摄食后 必然降低生长率 氨对渗透作用的影响 水中高浓度的氨影响鱼类的渗透作用 因氨增加了鱼类对水的渗透性 从而降低体内的离子浓度 氨对氧运输的影响 氮能严重损害鱼的鳃组织 降低鳃血液吸收和输送氧的能力 鱼类在含氨的环境中 红血球和血红蛋白的数量显著减少 氨对组织的影响 氨的致死 半致死浓度可引起各种鱼类的肾 肝 脾 甲状腺和血液组织变化 鱼类长期生活在含氨的环境中 可引起死亡 2 致死作用分子氨对鱼类是极毒的 可使鱼类产生毒血症 分子氨对鲢 鳙鱼苗24h的半致死浓度分别为0 91mgN L 1 0 46mgN L 1 我国鲤科养殖鱼类对分子氨的耐受力较强 尽管目前尚未统一规定分子氨对鲤科养殖鱼类的安全浓度 但一般都按0 05mgN L 1 0 1mgN L 1的分子氨作为可允许的极限值 在高密度养殖的小水体 象精养鱼池 育苗温室和养鳖温室 如换水量少 管理不力 水中的分子氨浓度高时会抑制生长发育 甚至发生大批死亡 因此 对于小水体的集约化养殖 防止水体分子氨升高 是水质控制的重要关键 分子氨和离子铵在水中可以互相转化 它们的数量取决于养殖水体的pH和水温 分子氨也有昼夜和垂直变化 这种变化在晴天尤为显著 其变化规律是 总铵的高低与浮游植物光合作用强度呈正相关 分子氨的多少与pH高低呈正相关 早晨 池水总铵含量最高 分子氨含量最低 白天 上层总铵明显下降 而分子氨则上升 下层分子氨达最低值 夜间 上层总铵含量逐渐上升 分子氨含量逐渐下降 至清晨 上 中 下三层总铵 分子氨含量逐渐接近 二 溶解盐类 一 氮化合物1 氮化合物的组成 氮化合物 有机氮 无机氮 溶解氮气 N2 铵态氮 NH4 N 亚硝态氮 NO2 N 硝态氮 NO3 N 氨基酸 蛋白质 核酸和腐殖酸等物质中所含的氮 溶解氮 N2 只有被水中的固氮菌和固氮蓝藻通过固氮作用才能转化为可被植物利用的NH4 或NO3 铵态氮 NH4 N 浮游植物最先利用 其次是硝态氮 NO3 N 最后才是亚硝态氮 NO2 N 因此 上述三种形式的氮通常称有效氮 或称为三态氮 亚硝态氮是不稳定的中间产物 对鱼类和其它水生动物有较大的毒性 2 养殖水体氮的循环在溶氧丰富的水体 硝化作用强 氮循环正常 在缺氧条件下反硝化作用强 氮逐步被还原为分子态氮 而逸出 造成氮的损失 3 亚硝态氮的毒性 1 毒性机理NO2 N的毒性主要是影响氧的运输以及损坏器官组织 血液中NO2 N的增加能将血红蛋白中的二价铁氧化为三价铁 三价铁血红蛋白则没有运输氧的能力 NO2 N还可引起小血管平滑肌松驰而导致血液淤积 2 致死作用NO2 N对鱼类的致死作用因水的化学性质和鱼类品种不同而差异很大 斑点叉尾鮰和虹鳟96小时半致死浓度 LC50 分别为l2 8mg L 1 13 1mg L 1和0 20mg L 1 0 40mg L 1 4 硝态氮的毒性NO3 N对鱼类来说毒性最小 但高浓度的硝酸盐也影响水的pH 渗透作用和氧的运输 特别是在封闭式黑暗型水循环系统中 由于氨态氮的硝化而产生硝态氮的积累 造成pH下降为酸性 工业化养鳗淡水中 pH由7 8降至5 8 6 0 河蟹温室育苗海水中 pH由8 2降至7 2 6 8 此外 高浓度的硝态氮也会将二价血红蛋白氧化为三价血红蛋白 水生动物96小时的硝酸盐半致死浓度为1000mg L 1 3000mg L 1 5 三态氮的比例在养殖水体中 由于溶氧的丰歉 引起铵态氮 亚硝态氮和硝态氮比例和数量差异 对于海洋 湖泊 水库 河流以及粗养池塘 由于水中溶氧高 水中的无机氮绝大部分是以硝态氮形式存在 而对于温室育苗池和精养鱼池 三态氮的结构 比例及数量 是衡量水质优劣的一项重要指标 在天然水域中 三态氮中以硝态氮为主 总铵态氮次之 亚硝态氮含量最低 如武汉东湖 总铵态氮占30 1 亚硝态氮占3 6 硝态氮占66 3 在精养鱼池中 在鱼类主要生长季节 三态氮中以三态氮中以总铵态氮为主 硝态氮次之 亚硝态氮含量稍低 如无锡精养鱼池 总铵态氮占60 左右 亚硝态氮占15 左右 硝态氮占25 左右 如何衡量水体三态氮优劣 1 看绝对值在鱼类主要生长季节的池塘中 当总铵超过0 5mg L 1 亚硝态氮超过0 1mg L 1 表示水中受大量有机物污染 精养鱼池在夏秋季节则往往超过此值 通常总铵为0 5mg L 1 4mg L 1 亚硝态氮为0 1mg L 1 0 4mg L 1 硝态氮为0 1mg L 1 2 0mg L 1 一般海洋 湖泊和水库等水域 当总氮超过0 2mg L 1 总磷超过0 02mg L 1 表明该水体已富营养化 2 看三态氮比例当水体有效氮不变 如总铵比例下降 则硝态氮比例上升 说明水体溶氧条件好 硝化作用强 池塘物质循环快 水质良好 否则反之 3 看三态氮变化情况要求 总铵氮高峰维持时间短 下降迅速 NO2 N高峰低 下降迅速 NO3 N上升快 二 磷酸盐1 磷的组成 总磷 溶解无机磷 主要以H2PO4 和HPO42 形式存在 溶解有机磷 经水解后可转变为无机磷 如卵磷脂水解为磷酸甘油 进而再水解为磷酸 颗粒磷 以颗粒状悬浮于水中的各种磷酸脂 如多聚磷酸盐 羟基磷酸钙 浮游生物体内的有机磷以及被泥沙颗粒所吸附的磷酸盐 植物能利用的是溶解无机磷酸盐 部分藻类能利用多聚磷酸盐 故这部分磷称为有效磷或活性磷 有效磷在水中含量低 往往以 g L 1L计算 必须强调指出 水样直接用 钼蓝法 测出的磷含量 不仅包括有效磷 而且还包括易水解的有机磷和部分颗粒磷 其单位往往以mg L 1计算 误差很大 故有效磷的测定 必须将水样离心 过滤后 取上清液 再用 钼蓝法 进行测定 才能真正反映水体有效磷的实际含量 2 有效磷的含量养殖水体有效磷除了被藻类利用外 水中的金属离子 如与水中的Ca2 形成Ca3PO4而产生难溶性的磷 水体中的胶体和水底淤泥对磷的吸附和固定起了很大作用 因此使水中溶解的有效磷只能保持在较低的水平 养殖水体有效磷的含量 有效磷的变动范围为3 50 g L 1 湖泊 水库 河流和粗养鱼池一般为3 g L 1 20 g L 1 精养鱼池一般为10 g L 1 30 g L 1 睛天白昼上层水 而大部分藻类要求有效磷的最低需要量均高于此值 如 衣藻对有效磷的最低需要量为35 g L 1 3 对水中有效磷的数量评价从水产养殖角度看出 有效磷往往是池塘初级生产力的限制因子 水中有效磷增加 藻类则大量繁殖 水体的初级生产力大大提高 如鸭粪含磷量高 鱼鸭混养 池水中浮游生物量高 品质好 滤食性鱼类产量高 但是 水中含磷量 特别是有效磷 高 水域极易造成富营养化 目前防止水域富营养化的主要措施就是降磷 对于天然水域 由于水中的氮来源广泛 除了外源有机物污染外 空气中的氮也会溶入水中 因此水体中的氮不易控制 而水体中的磷 特别是有效磷 均受外来有机物污染 农业污染 养鸡 养鸭和养鱼 生活污水污染 如原白猫衣粉 含多聚磷酸盐28 以上 及工业污染 水体中的有效磷浓度已成为衡量水体是否富营养化或富营养化程度的重要指标 主要措施除减少有机物污染外 在治理上主要采取扩大N P 关于池塘有效磷的变化规律也有4个 水平变化 垂直变化 昼夜变化 季节变化 变化规律与溶氧相似 三 碳酸盐类 碱度 硬度和钙 镁所谓硬度是指水中钙 镁离子的含量 淡水中钙比镁多 含盐量小于0 5 的淡水中 Ca2 Mg2 2 4 1 咸淡水中 随着含盐量增大 Ca2 和Mg2 的比值减小 标准海水的Ca2 Mg2 1 3 作为养殖用水 需要一定的硬度 即需要有一定数量的钙 镁和碳酸盐 钙和镁的作用1 钙和镁是生物不可缺少的营养元素2 钙能降低重金属离子和一价金属离子的毒性3 调节池水的pH值和保持水中CO2数量的均衡水中碳酸盐和碳酸氢盐处在CO2平衡系统中 白天CO2不足Ca HCO3 2CaCO3 H2O CO2夜间CO2过多 四 氯化物 五 硫酸盐 六 铁化合物 七 硅酸盐三 pH一般养殖水体的pH应在7 0 8 5 第四节养殖水域的生物特性 不同的水域类型其生物的种类和数量具明显差异 总的趋势是 水体越大 生物的多样性越显著 水体越小 受人为和自然影响越大 生物的种类明显减少 而种群的生物量则明显增加 各种群的数量从不稳定到相对稳定 一 池塘的生物 一 池塘生物的特点1 细菌数量多 以异养菌为主 2 水体中以浮游生物为主 池塘中高等水生植物和底栖生物很少 3 在浮游生物中又以浮游植物为主池塘水体小 滤食性鱼类放养密度大 其生物量往往是被鱼类摄食后留下的那部分剩余生物量 而摄食浮游动物的鱼类比摄食浮游植物多 而且后者繁殖的速度也比前者快 因此 精养鱼池中主要的生物是浮游植物 4 浮游植物的优势种极为显著其种类少 生物量大 并在夏秋季节往往形成水华 其数量因测试方法不同而有所变化 夏季一般精养鱼池为5000万 1亿个 L 1 高产池达4亿个 L 1 计数法 或一般池为0 2ml L 1 0 8ml L 1 高产池达2 5ml L 1 容量法 或一般池为30mg L 1 125mg L 1 高产池达400mg L 1 重量法 5 生物的变动量大池塘水体小 受环境条件的变化较为剧烈 加以受鱼类 饲养管理措施等影响 其生物量的增长和衰减速度很快 往往造成水中浮游生物的种类和数量在2 3天中就有很大的变动 从上述池塘的生物特性可见 每一个池塘就是一个独立的生态系统 其生物组成差异很大 特别是浮游生物 不仅表现在地区性上 就是两个相邻的池塘 其浮游生物的种类和数量也往往不同 因此 以往有人往往采用相邻两个池塘作养殖生长比较试验 说 两个池塘的生态条件相似 实际上两个池塘就是在同一个人管理下 两个池塘的生态条件差距仍然很大 试验改进方法 1 采用大批池塘 30个以上 通过生物学统计分析 消除系统误差 2 采用网箱群 或水族箱群 在相同的水质条件下进行饲养 通过生物统计 消除系统误差 二 池塘生物的变化规律池塘生物的变化规律以浮游生物最为显著 浮游生物有季节 昼夜 垂直和水平变化规律 1 季节变化产生季节变化的主要原因是温度 季节变化实际上就是年温度变化 由于不同季节温度的明显差异 直接影响浮游生物的代谢强度 这就影响了浮游生物的生长和繁殖 包括微生物 因此 随着年温度变化造成了生物有明显的季节变化 此外 不同季节的光照强度和营养盐类数量也影响水生生物的数量变动 1 春季早春硅藻 衣藻大量出现 轮虫及桡足类开始大量繁殖 到晚春逐渐减少 此时 枝角类达到最高数量 2 夏季浮游生物量达到最高峰 浮游动物中以轮虫和原生动物为主 大型浮游动物 如枝角类 桡足类 很少 浮游植物优势种明显 往往大量繁殖形成 水华 3 秋季浮游动物数量逐渐增加 但仍大大少于春季 浮游植物中 蓝藻 绿藻数量下降 硅藻和甲藻类数量上升 4 冬季浮游生物种类和数量均大大减少 萼花臂尾轮虫 剑水蚤 2 昼夜变化和垂直变化由于不同的浮游生物具不同的趋光性 一般浮游动物趋弱光 浮游植物趋强光 因而造成浮游生物昼夜垂直移动 浮游生物 特别是浮游植物的昼夜 垂直变化是造成池塘溶氧昼夜垂直变化的重要原因之一 也造成了池塘水色和透明度日变化的主要原因 对蓝绿裸甲藻的昼夜 垂直变化测定表明 图 蓝绿裸甲藻的昼夜 垂直变化 3 水平变化池塘浮游生物由于受风力的影响 使其在水平分布上也呈不均匀状态 一般浮游生物量均是下风高于上风 渔谚有 上风清 下风浓 说法 正反映了这种规律 浮游生物的水平变化与风力和池塘长宽比有关 风力大 池塘长宽比大 上下风浮游生物量的差距大 否则反之 浮游生物的水平变化 是造成池塘溶氧水平变化的重要原因之一 马达新池 长宽比5 3 庙长池 长宽比3 1 风3 4力级 风力3 4级 上风浮游生物量为下风的2 3 上风浮游生物量为下风的1 2 第五节养殖水体的污染 一 何谓水体污染 人类活动造成进入水体的物质超过了水体自净能力 导致水质恶化 影响到水体用途 则为水体污染 目前各国制定的水污染标准 都是以某种物质在水中的含量 浓度 为依据的 并根据水体在某些用途上的受损程度 对水质进行评价 分类 衡量水质受污染的程度 也是根据水的用途制定各种水质标准 如饮用水的标准 渔业用水标准等 二 污染物的来源1 能源的开发利用与环境污染2 原料工业生产与环境污染 1 重金属污染 2 有机毒物污染3 生活资料的生产 消费与环境污染4 人工合成化学物质与环境污染污染源种类繁多 现将最常见的 危害最严重的污染源介绍如下 三 当前危害最严重的几种污染源1 氰化物污染主要来自电镀厂 淬火工场 焦化厂 金属加工厂 治金厂和塑料制品厂的工业废水 氰化物属剧毒物质 只要口服0 20g 0 28g的氰化钠 可将人送上西天 氰化物在水中能与红血球中的铁结合 使红血球丧失载氧功能 抑制鱼类呼吸 淡水中只要含水量0 3mg L 1的氰化钠 24小时内鱼类全部死亡 2 酚类污染主要来自焦化厂 石化厂 印染厂 塑料厂 油脂厂 农药厂 医院 卫生院 苯酚 又称石碳酸 用于消毒 等 酚类主要损害鱼类神经系统 因此 鱼类死亡时 呈现兴奋状态 杂乱地向前冲 呼吸活动加强 肌肉痉挛和侧游 接着呈抑制状态 窒息死亡 死亡时 鳃盖和口张开 躯体由于一侧肌肉收缩 弯曲成弓形 皮肤和鳃分泌大量粘液 酚类对鱼的致死浓度一般都较高