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养殖水体溶解氧的基本原理及生态学意义

养殖水体溶解氧的基本原理及生态学意义
鱼类等水产动物只有在溶解氧充足的养殖水体中才能够维持其
正常的生命活动,因为只有溶氧充足才能维持动物正常的活动代谢和
生长发育。水体溶氧不足,对养殖生产而言会出现鱼类摄食强度和饲
料消化率降低、饵料系数提高、生长缓慢、抗逆性(如抗病性)下降
等现象。因此,深刻理解池塘、湖泊等养殖水体溶解氧的养殖生态学
意义,有助于养鱼者提高认识并自觉地对养鱼池溶解氧进行及时的和
持续的调控与管理。
一、水体溶解氧的来源与消耗
1、溶解氧的来源

(1)植物的光合作用:对于精养池塘等小水体而言,水中的溶
解氧最主要来源于水生植物(主要是浮游植物)的光合作用,因而光
合作用对于养殖水体的增氧有着非常重要的意义。

(2)空气中氧气的溶解:空气中氧气的含量在20%以上,然而
水中的饱和溶氧量为(7—11)mg/L,仅为空气中氧气含量的1/20。
在面积较小的池塘中,风的影响较小,使空气中的氧气溶解于水的部
分十分有限。若无风力或认为搅动,空气溶解增氧速率很慢,远不能
满足精养池塘对氧的需求。

(3)补水增氧、增氧机增氧、化学增氧:这三种方式属于人为
的增氧方式。补水增氧既是指通过加注溶氧充足的新水从而使水中溶
氧得到补充,这是一种简单有效的增氧方式和水质改良措施。增氧机
在此处键入公式。
增氧的原理有二:一是通过喷射作用使水和空气的接触
面积增加,从而使空气中的氧气更充分地溶解于水中;二是在高温季
节的晴天,机械搅水尽管加速了次表层水中溶氧的逸出,但却能有效
消除底层水好气性微生物和还原性物质引起的“氧债”、补充底层水
溶氧、改善整个水体下午光合作用的产氧效率,从而改善晚上的溶氧
状况。化学增氧是借助一些化学制剂向水中供氧,如过氧化钙(CaO2)
和“粒粒氧”等商品。

2、溶解氧的耗用
(1)水呼吸:是指水中微生物耗氧,主要包括浮游动物、浮游
植物、细菌呼吸耗氧以及有机物在细菌参与下的分解耗氧。一般细菌
呼吸好氧是水呼吸耗氧的主要组成部分。

(2)水生生物呼吸:主要是指鱼虾等水生动物的呼吸。鱼虾的
呼吸耗氧速率随鱼虾种类、个体大小、发育阶段、水温等因素而变化。
鱼虾的耗氧量(以每尾鱼每小时消耗氧气毫克数计)随个体的增大而
增加;而耗氧率(以单位时间内消耗氧气的毫克数计)随个体的增大
而减小;活动性强鱼耗氧率较大;在适宜的温度范围内,水温升高,
鱼虾耗氧率增加。

(3)底泥耗氧作用:底质耗氧包括底栖生物呼吸耗氧、有机物
分解耗氧、呈还原态的无机物化学氧化耗氧。
二、溶解氧的时空分布和变化
池塘中同一水层的溶解氧再不哦他那个时刻和不同季节会发生
变化,同样,同一时刻的不同水层或同一水层不同部分其溶解氧含量
也不一样,这就是池塘溶解氧的时空分布和变化。

1溶氧的时间变化
主要表现为同一水层的日变化和年变化。精养池塘同一水层溶解
氧的日变化与光合作用密切相关,而光合作用的阐扬速率与光照条
件、水温、水生植物种类和数量、营养元素供应情况等因素有关。各
水层光合作用产氧速率随深度的增加而变化,浮游植物在过强光照射
下会产生光抑制效应,因而表层水有时因光过强其光合作用速率反而
不如次表层大,晴天一般有光抑制现象,次表层水溶氧量最高,阴天
则表层水为最高,而表层水无论在晴天或阴天溶氧都处于最低值。此
外,夜晚因光线过弱则整个池塘多不存在光合作用产氧;气温较高的
夏季池塘产氧速率较大,冬季温度较低产氧速率要低一些;对于精养
池塘而言,一般都属于肥水池塘,因此水中浮游植物数量多,光合作
用强。

综合考虑上述要素,夏季高温季节精养池塘溶解氧昼夜变化的实
际特点是,白天次表层水光合作用的产氧量很高,到下午日落前达到
顶峰值,夜晚因高密度的鱼类和浮游生物等动、植物呼吸作用则会出
现深夜至凌晨阶段溶氧的最低值。溶氧昼夜变化中,最高值与最低值
之差就是溶解氧的“日较差”。溶氧的日较差是造成深夜池塘鱼类浮
头或泛塘的重要原因。对于以培养天然饵料养育而言,在溶氧最低值
不影响养殖鱼类良好存活的前提下,养鱼池的日较差大些较好,因为
日较差大说明水中浮游植物较多,浮游动物和有机物质适中,也即饵
料生物较为丰富,这有利于鱼类的生长。如果用全价配合饲料养鱼,
就不存在池水日较差大对鱼类生长有利的说法。

2、溶氧的垂直变化、
主要表现在5月—9月的高温季节同一时刻不同水层的垂直变
化。在高温季节,肥水池塘受高气温影响而使得上、下水层出现“上
轻下重”现象,且由于浮力作用浮游植物仅密集于高水温的上水层进
行强烈的光合产氧作用。因此,下层水在溶解氧和饵料浮游生物的含
量上远不及上层水 ,且在无风力作用下上、下水层无法得到有效混
合,从而使上、下水层溶解氧和饵料浮游生物含量呈“上多下少”的
垂直分布特点。

富营养型湖泊溶解氧的空间变化与肥水池塘基本相同,但贫营养
型湖泊溶氧含量主要与溶解度有关,光合作用对溶氧量的贡献度很
小。具有:“上轻下重”特点的夏季湖泊,其中上层水温较下层的高,
氧气的溶解度和含量则相对较低,因而,若无风,贫营养型湖泊上、
下水层溶解氧含量呈“上少下多”的垂直分布特点。

3、溶氧的水平分布
池塘和湖泊水体溶解氧的水平分布主要受风力影响。如上所述,
高温季节富营养型水体溶解氧和浮游植物的含量均呈“上多下少”的
垂直分布特性,因而在风力对水体表面的推动下,一方面上风处溶氧
含量丰富的上层水被推倒下风处,而上风处则由于下层水的上升变得
溶氧含量低;另一方面上层水含量同样丰富的浮游植物直接到达下风
处,从而使得下风处上层水进行强烈的光合作用。两者共同作用的结
果是使得下风岸的溶氧含量较上风处的高,有时相差(1—2)mg/L
甚至更多。而对于贫营养型水体,则可出现相反的情况----溶氧上风
处高于下风处。顺便指出,精养池塘一般属于富营养型水体。

三、溶解氧的生态学意义
1、溶解氧对养殖鱼类的影响
生产实践上,水体溶氧含量过高或过低对鱼类都是不利的,但溶
氧含量过低对鱼类养殖造成的直接或潜在的危害更为普遍。

粗略地讲,(0.5—2.5)mg/L的低溶氧水体环境会导致一般养殖
鱼类的窒息和死亡,死亡的快慢则与缺氧的严重程度、水温、水的肥
度等诸多因素有关;当溶氧浓度大约在(2.5—4.5)mg/L范围内,鱼
类可能能够长期生活在这种低程度缺氧状态中,但其代谢速率减慢,
因而在摄食、消化与呼吸、活动、省长以及抗病力等方面都不如正常
状态。长期生活在这种“郁闷”水环境下的亚健康状态的鱼类及可能
生长非常缓慢,且一旦环境因子突变如水质败坏、天气突变时则极易
出现爆发性鱼病,从而对养殖生产状态由于在较长时间内不会直接引
起“泛塘”及大批量死鱼的情况发生,很容易被养鱼者所忽视,因此
养鱼者对此应加以足够重视,经常对养殖水体的溶氧含量进行实时动
态检测;而当水体溶氧含量达(5.0—7.0)mg/L时,大部分养殖鱼类
都能够正常代谢、自由活动。

2、溶解氧对水质的影响
(1)对氧化还原电位的影响:天然水的氧化还原状况是由水中
的氧化还原物质所决定,一般含有较丰富溶氧的水称为氧化状态水
(或氧化环境),相反则为还原状态水(或还原环境),而还原状态水
对维持良好水质是极为不利的。

(2)对元素价态及毒物的影响:溶氧含量丰富的水体中N03-、
SO42-等离子是稳定的,如水中缺氧,则被相应还原为NH4+、S2-,
从而有可能转化为非离子氨或硫化氢等毒性物质。在缺氧条件下,有
机物的不完全氧化会产生有机酸及胺类;在有氧条件下,有机物氧化
则较完全,最终产物为CO2、N0-3、S042-等无毒或低毒物质。此外,
溶氧降低会使水生生物呼吸频率增加,随之水生生物对水体所含毒物
的接触量将增大,从而增强了毒物对鱼类的毒性强度,危害也就增大。
因此,溶解氧含量的多少直接影响到水质的好坏,形象地说,溶解氧
是影响养殖水体水质的一根极为敏感的神经。

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