池塘水質(zhì)管理原理

池塘水質(zhì)管理原理飼料光照草魚氨氮有機(jī)物浮游植物細(xì)菌浮游動(dòng)物雜魚雜魚：鰱魚、鳙魚、鯽魚、鯪魚、對(duì)蝦等。底棲動(dòng)物飼料光照草魚氨氮有機(jī)物浮游植物細(xì)菌浮游動(dòng)物雜魚25%:75%=1:3，一草帶三鰱。底棲動(dòng)物1公斤蛋白25%的飼料1.25公斤碳水化合物25%75%ProNH4+-NCH2OPro所謂“養(yǎng)魚先養(yǎng)水”，就是培養(yǎng)藻類，建立有效的光合作用系統(tǒng)。包括各種藻類、細(xì)菌、浮游植物、浮游動(dòng)物等生物鏈，完善生態(tài)系統(tǒng)中能量和物質(zhì)的傳遞與轉(zhuǎn)化。合理混養(yǎng)不僅可以充分利用各水層的食物鏈，提高效率；更關(guān)鍵的是對(duì)各食物鏈中各環(huán)節(jié)的物種的合理控制。浮游植物堿度微生物浮游動(dòng)物太陽輻射營養(yǎng)pH土壤密度傳統(tǒng)的水質(zhì)管理，本質(zhì)上就是藻類管理。營養(yǎng)的主要內(nèi)容是氮、磷、鉀以及各種微量元素。其中，磷是重點(diǎn)考慮因素，因?yàn)樵S多藻類具有固氮能力。養(yǎng)殖前期為了快速建立藻類種群，也向池塘中提供各種形式的氮源，包括有機(jī)氮和無機(jī)氮。通過施肥或換水是調(diào)節(jié)池塘中營養(yǎng)素濃度的主要手段。pH影響魚類的生長(zhǎng)，也影響藻類的生長(zhǎng)。合適的pH值可以提高光合作用效率。池塘中pH值的調(diào)整一般采用石灰。表面上看，石灰是堿性物質(zhì)，尤其是生石灰，水合后形成Ca(OH)2，使pH值上升。但當(dāng)Ca(OH)2與溶解于水中的二氧化碳反應(yīng)后，形成Ca(HCO3)2，對(duì)pH值具有雙重調(diào)節(jié)作用。pH值低時(shí)使用生石灰，pH值高時(shí)使用熟石灰。堿度和硬度是相對(duì)平衡的，堿度水平指的是水體中碳酸氫根(HCO3-)和碳酸根(CO32-)的濃度。是光合作用的主要原料——二氧化碳的來源。養(yǎng)殖水體中堿度低則造成光合作用原料不足而引起生產(chǎn)力下降。池塘堿度的補(bǔ)充一般是采用生石灰，在調(diào)整pH值的同時(shí)補(bǔ)充堿度。如果池塘pH值比較高，則采用熟石灰。土壤是養(yǎng)殖水體的營養(yǎng)庫。土壤通過與水體的營養(yǎng)交換影響水體的整個(gè)營養(yǎng)水平和營養(yǎng)素的緩沖能力。土質(zhì)決定水質(zhì)。所以，“養(yǎng)魚先養(yǎng)水，養(yǎng)水先養(yǎng)土”。養(yǎng)殖期間池塘土壤（底質(zhì)）管理甚至比水質(zhì)管理更重要，不時(shí)攪動(dòng)池塘底部土壤，可以有效保持水質(zhì)清爽。俗語說：“刮一次魚，長(zhǎng)一次大頭鳊”。藻類密度太高，會(huì)自我遮光，影響光合作用效果，此外，由于光照很淺，容易造成營養(yǎng)素、溶解氧、溫度分層。局部營養(yǎng)素缺乏和溶解養(yǎng)過高很容易造成藻類老化，最終造成藻相更替或反水。藻類密度太低，不能有效地利用太陽能。如果施肥不能有效地促進(jìn)藻類生長(zhǎng)，就要考慮其它影響因素。藻類密度太高可采用絮凝劑局部絮凝，盡可能避免使用化學(xué)殺藻劑。池塘中的微生物密度隨著養(yǎng)殖密度提高，飼料投入的增加而增加。一方面，微生物和藻類共生，互相補(bǔ)充營養(yǎng)素；另一方面，微生物與藻類競(jìng)爭(zhēng)共同營養(yǎng)素，互相抑制，達(dá)到一個(gè)平衡狀態(tài)。池塘微生物紊亂是目前魚病的主要因素。高密度養(yǎng)殖的情況下，微生物失控是很常見的。池塘微生物控制以往多使用殺菌劑、消毒劑，目前則采用微生物制劑進(jìn)行調(diào)整。浮游動(dòng)物是池塘生態(tài)系統(tǒng)的食物鏈中很重要的一環(huán)?？刂浦∮沃参?、原生動(dòng)物和細(xì)菌的密度。浮游動(dòng)物不足可能造成浮游植物過剩而引起池塘藻華，浮游動(dòng)物過量可能引起浮游植物密度過低而造成反水。浮游動(dòng)物的生物控制是濾食性魚類——鳙魚等，而藥物控制是殺蟲劑。太陽輻射是包括池塘生態(tài)系統(tǒng)在內(nèi)的所有自然能量輸入的源頭。以往池塘生態(tài)的一切參數(shù)，都是以太陽輻射為基礎(chǔ)的。為什么池塘的產(chǎn)量是以面積為單位而不是以體積為單位？因?yàn)樯a(chǎn)力來自太陽輻射，而太陽輻射是以單位面積計(jì)算的。為什么傳統(tǒng)池塘的深度是1.5-2.5米深？因?yàn)橐粋€(gè)太陽輻射所提供的能量只能支撐這么深水體的生態(tài)系統(tǒng)。池塘養(yǎng)殖水質(zhì)管理的核心是最大程度利用太陽輻射能。簡(jiǎn)單的光合作用方程：CO2+H2O→CH2O+O2復(fù)雜一點(diǎn)的光合作用方程：16NH4++92CO2+HPO42-+92H2O+14HCO3-→C106H263O110N16P

+106O2

106×32÷(16×14)=10.884(kgO2/kgN)太陽輻射的特點(diǎn)7月8月9月10月11月12月2月1月3月4月5月6月10.009.008.007.006.005.004.003.002.001.000.00廣州市2001年從1月1日到12月31日365天水質(zhì)管理的本質(zhì)是“魚蝦生活污水處理”。核心的氨氮的處理。飼料被養(yǎng)殖動(dòng)物攝食、消化吸收，將其中一部分蛋白轉(zhuǎn)化為養(yǎng)殖動(dòng)物蛋白，另一部分蛋白則被代謝為氨氮排放到養(yǎng)殖環(huán)境中。藻類在光合作用過程中，吸收養(yǎng)殖水體中的二氧化碳、氮、磷、鉀，合成藻類營養(yǎng)體。使養(yǎng)殖環(huán)境得到“凈化”，這是養(yǎng)水的本質(zhì)。根據(jù)光合作用方程：16NH4++92CO2+HPO42-+92H2O+14HCO3-→C106H263O110N16P

+106O2

池塘養(yǎng)殖過程中隨著養(yǎng)殖動(dòng)物的生長(zhǎng)，氮(飼料)的輸入是持續(xù)增長(zhǎng)的。但太陽輻射的輸入不但沒有隨著氮輸入的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，而且是不穩(wěn)定的。晴天的時(shí)候，池塘有光合作用：CO2+H2O→CH2O+O2陰天的時(shí)候，我們往池塘里增氧：O2+CH2O→CO2+H2O池塘中

CH2O不足是水質(zhì)紊亂的根源。隨著養(yǎng)殖密度的提高，當(dāng)氨氮的輸入高到一定程度時(shí)，即使是天天晴天，水體中藻類正常，單純靠光合作用也不能滿足氮處理的需要。產(chǎn)量、碳需要量與病害7月8月9月10月11月12月2月1月3月4月5月6月10.009.008.007.006.005.004.003.002.001.000.00沒有病害偶爾有病容易控制常有病害可以控制一定有病難以控制產(chǎn)量、碳需要量與病害當(dāng)碳能不足時(shí)，正常微生物不能繁殖，給病原微生物繁殖提供機(jī)會(huì)。社會(huì)動(dòng)蕩、兵荒馬亂、瘟疫流行，都源于饑荒。當(dāng)微生物繁殖受阻時(shí)，正常原生動(dòng)物不能生長(zhǎng)，給寄生蟲繁殖提供機(jī)會(huì)。養(yǎng)殖密度提高，病害增加的原因是碳輸入不足，微生物饑荒所造成的。養(yǎng)水的新概念高產(chǎn)養(yǎng)殖模式下，單靠光合作用已經(jīng)不能完全將養(yǎng)殖動(dòng)物所排放的氨氮全部?jī)艋?。池塘水體慢慢被污染而成了養(yǎng)殖廢水。因此，引入污水處理技術(shù)，對(duì)池塘中過剩的氨氮進(jìn)行原位處理，是一種最為有效、安全、健康的生態(tài)養(yǎng)殖模式，也是池塘養(yǎng)殖水質(zhì)管理的新概念?；驹砉夂献饔檬牵篊O2+H2O→CH2O+O2那么，在池塘中直接輸入CH2O+O2

就等于光合作用。利用池塘中的異養(yǎng)細(xì)菌，在分解的CH2O同時(shí)同化NH4+，將NH4+轉(zhuǎn)化為細(xì)菌蛋白：NH4+

+7.08CH2O+

HCO3-

+2.06O2

→C5H7O2N+6.06H2O+3.07CO2碳氮平衡7月8月9月10月11月12月2月1月3月4月5月6月10.009.008.007.006.005.004.003.002.001.000.00異養(yǎng)細(xì)菌每同化1

克

NH4+-N，需要15.17

克C

H2O或6.068

克C

和4.357

克HCO3-。50%50%50%25%25%50%25%12.5%50%NH4++7.08CH2O+HCO3-+2.06O2→C5H7O2N+6.06H2O+3.07CO2

將一個(gè)氨氮轉(zhuǎn)化為異養(yǎng)細(xì)菌蛋白氮需要7.08個(gè)有機(jī)碳和1

個(gè)無機(jī)碳。(C:N=6.069)，但這僅僅是氮形式的轉(zhuǎn)化，還不是氮的有效固定。原生動(dòng)物浮游動(dòng)物異養(yǎng)細(xì)菌NH4+-NC:N=6.069異養(yǎng)細(xì)菌NH4+-N魚蝦C:N=12.14異養(yǎng)細(xì)菌NH4+-N魚蝦C:N=24.28魚蝦C:N=48.56原生動(dòng)物異養(yǎng)細(xì)菌NH4+-N50%25%12.5%按照目前蛋白質(zhì)和淀粉的價(jià)格，C:N>40就沒有經(jīng)濟(jì)意義。碳氮平衡的優(yōu)點(diǎn)和作用氨的控制——解決養(yǎng)殖環(huán)境問題生物安全——解決病害問題節(jié)約用水——解決可持續(xù)發(fā)展問題蛋白二次利用——解決蛋白資源問題高產(chǎn)量，低成本認(rèn)識(shí)“生物絮團(tuán)”飼料蛋白質(zhì)魚蝦氨氮細(xì)菌蛋白質(zhì)飼料礦物質(zhì)魚蝦礦物細(xì)菌礦物質(zhì)飼料維生素魚蝦細(xì)菌維生素降低飼料成本降低對(duì)蛋白資源的依賴降低對(duì)環(huán)境的污染羅非魚池塘生物絮團(tuán)組成參數(shù)生物絮團(tuán)(g/100g)粗蛋白49.0±1.5碳水化合物*36.4±0.9總灰分13.4±0.6粗脂肪1.13±0.09粗纖維12.6±0.1鈣1.28±0.07磷1.29±0.08鈉1.27±0.03鉀0.75±0.13鎂0.41±0.05[mg/kg]鋅181±1銅92.5±3.0錳35.0±0.5Microbialflocmealasareplacementingredientforfishmealandsoybeanproteininshrimpfeed[DavidD.Kuhn,GregoryD.Boardman,AddisonL.Lawrence,LoriMarsh,GeorgeJ.FlickJr.,Aquaculture,296(2009)51-57]AlbertTacon(2002)的研究結(jié)果300350200250100150050233.47242.48247.3378.074.586.5增重(%)成活率(%)對(duì)照降低維生素降低礦物質(zhì)30%蛋白質(zhì)20%蛋白質(zhì)試驗(yàn)#1（51天）飼料C/N11.116.6日增長(zhǎng)(%)1.59a

2.0b飼料轉(zhuǎn)化率2.622.17蛋白轉(zhuǎn)化率4.382.42飼料成本(US$/Kg魚)0.8480.583試驗(yàn)#2(30天)飼料C/N11.116.6日增長(zhǎng)(%)1.63a2.22b飼料轉(zhuǎn)化率2.622.02蛋白轉(zhuǎn)化率4.352.18飼料成本(US$/Kg魚)0.8480.543印度尼西亞養(yǎng)殖實(shí)例印度尼西亞養(yǎng)殖實(shí)例1601401201008060402010201412108642018161815222936435057647178859299106113120127134飼料微生物碳源平均個(gè)體重微生物碳源（kg），飼料（kg/d）平均個(gè)體重（g）養(yǎng)殖天數(shù)平均飼料(kg/d)、微生物碳源(kg)，對(duì)蝦生長(zhǎng)性能生物碳源是用來培養(yǎng)水體中的微生物主要營養(yǎng)源。其組成牽涉到養(yǎng)殖品種、飼料、池塘環(huán)境等因素。飼料魚蝦氨氮+其他代謝物溶出物環(huán)境(土壤)水質(zhì)調(diào)節(jié)投入品配方碳源目標(biāo)微生物培養(yǎng)基太陽的作用：CO2+H2O→CH2O+O2沒有太陽自己出太陽，直接提供：CH2O+O2如果一個(gè)太陽是：(7.5克CH2O+8克O2)/m2再往池塘里補(bǔ)充(7.5克CH2O+8克O2)/m2，就相當(dāng)于兩個(gè)太陽。養(yǎng)魚先養(yǎng)水的概念與目標(biāo)：低產(chǎn)模式下，養(yǎng)水是藻類的控制高產(chǎn)模式下，養(yǎng)水是細(xì)菌的控制—生物絮團(tuán)的管理如果一個(gè)養(yǎng)殖周期為250天，天天晴天，藻相也控制得很好，最多也只能同化25公斤氨氮，主養(yǎng)草魚也不可能超過900斤/畝。主養(yǎng)羅非魚也不能超過2500斤。因?yàn)槲覀冎挥幸粋€(gè)太陽。飼料組成養(yǎng)殖品種生物制劑離子曝氣湍流碳源再懸浮光照：光照條件下生物絮團(tuán)中的浮游植物比例會(huì)增加。所增加的浮游植物種類與光照強(qiáng)度、溫度、無機(jī)營養(yǎng)鹽組成等有關(guān)。光照條件下通過光合作用，一方面補(bǔ)充了碳水化合物，減少了人工碳水化合物的輸入。另一方面，不同藻類所分泌的有機(jī)物質(zhì)不同，與之共生的微生物種群也不同，所以，光照影響生物絮團(tuán)的整體生物種群結(jié)構(gòu)。光照：光照是一種最優(yōu)質(zhì)的免費(fèi)資源，能否充分利用光照是一個(gè)養(yǎng)殖系統(tǒng)取得效益的重要指標(biāo)。如果按平均每平方米每天通過光合作用固定4克碳，每年每畝相當(dāng)于2.43噸碳水化合物輸入。光照的缺陷是不穩(wěn)定，受氣候影響，每天的輸入量都不可預(yù)測(cè)。長(zhǎng)時(shí)間缺乏光照會(huì)導(dǎo)致生物絮團(tuán)中的生物種群發(fā)生改變。光照：能否充分利用太陽輻射還取決于：合適的藻類密度合適的堿度合適的pH合適的無機(jī)營養(yǎng)鹽如果4gC/d/m2，相當(dāng)于2212kgCH2O/年/畝。養(yǎng)殖品種：生物絮團(tuán)的功能是污水處理，廢物再生。因此，生物絮團(tuán)的結(jié)構(gòu)和功能取決于污水成分。由于不同的水生動(dòng)物，以及同一種動(dòng)物的不同生長(zhǎng)階段，其排泄物都不同，必然導(dǎo)致生物絮團(tuán)的組成變化。其次，不同的動(dòng)物對(duì)生物絮團(tuán)的消費(fèi)具有一定的選擇性。如不同口徑攝食不同顆粒大小的生物絮團(tuán)。而顆粒大小不同的生物絮團(tuán)的微生物種群結(jié)構(gòu)也不同。養(yǎng)殖品種：合理的養(yǎng)殖品種搭配，是控制生物絮團(tuán)結(jié)構(gòu)組成的有效手段之一。盡可能減少食物鏈的環(huán)節(jié)，是提高碳源生態(tài)效能，降低投入成本，有效控制氨氮的最佳手段。飼料組成：飼料是最大宗的池塘投入品。殘餌、溶出物和動(dòng)物排泄物和分泌物組成了池塘水體中微生物“培養(yǎng)基”的主要組成部分。因此，不同的飼料配方、同一種飼料配方不同劑型，都會(huì)影響生物絮團(tuán)的生物種群組成。在進(jìn)行養(yǎng)殖水體碳/氮平衡處理時(shí)，所投入的微生物“培養(yǎng)基”的組成與平時(shí)使用的飼料有一定的相關(guān)性。在設(shè)計(jì)這些微生物“培養(yǎng)基”時(shí)應(yīng)該考慮飼料配方的組成。而這些“培養(yǎng)基”的使用也是基于飼料的碳/氮比值和蛋白利用率的。曝氣與湍流：曝氣程度影響水體溶解氧的濃度，進(jìn)而影響整個(gè)生物絮團(tuán)內(nèi)外氧的梯度濃度，氧的分布影響生物絮團(tuán)立體結(jié)構(gòu)中好氧/兼性/低氧/厭氧微生物的種群比例，最終影響整個(gè)生物絮團(tuán)的生物學(xué)功能。湍流存在一定的剪切力。水體的機(jī)械剪切力影響生物絮團(tuán)的大小和穩(wěn)定性，同樣影響生物絮團(tuán)的功能。生物制劑：生物制劑包括未明營養(yǎng)因子和生物酶，本質(zhì)上是微生物的代謝物。在養(yǎng)殖水體中補(bǔ)充生物制劑，相當(dāng)于系統(tǒng)中某些微生物被放大。因此，通過生物制劑可以調(diào)控生物絮團(tuán)的生物結(jié)構(gòu)組成和生物學(xué)功能。例如，補(bǔ)充某種或某類維生素，相當(dāng)于生物絮團(tuán)中產(chǎn)生這些維生素的微生物群落比例增加。補(bǔ)充非淀粉多糖酶，相當(dāng)于分解非淀粉多糖的微生物比例增加。從而使系統(tǒng)更加有效地利用本來難以利用的非淀粉多糖，提高生物學(xué)效率。碳源微生物對(duì)碳源具有相當(dāng)?shù)倪x擇性。特定的碳源可以選擇性培養(yǎng)生物絮團(tuán)的微生物種群，控制系統(tǒng)中的微生物相。反過來，特定功能的微生物需要特種碳源支撐，以達(dá)到特定的目的。在生態(tài)系統(tǒng)中，通過提供特定碳源或碳源組成可以選擇性地提高“有益微生物”的種群密度，抑制“不良”微生物或病原微生物的生長(zhǎng)，達(dá)到生態(tài)防病的目的。離子生物絮團(tuán)系統(tǒng)中離子除了作為營養(yǎng)鹽，調(diào)節(jié)滲透壓，酸堿平衡等作用外，單價(jià)離子和多價(jià)離子的比例也影響生物絮團(tuán)的絮凝作用。微生物--------微生物--------微生物--------Na+Na+Ca2+再懸浮分散微生物不是生物絮團(tuán)，不能形成“群體”功能。因此，將各種微生物通過絮凝成一定組織結(jié)構(gòu)，才能發(fā)揮完整的生物學(xué)功能。但是，過度絮凝將造成生物絮團(tuán)形成污泥沉淀。分散微生物生物絮團(tuán)活性污泥絮凝絮凝沉淀是不可避免的。沉淀物在池塘底部發(fā)酵，產(chǎn)生有毒有害物質(zhì)，威脅養(yǎng)殖系統(tǒng)。因此，沉淀物的再懸浮是生物絮團(tuán)系統(tǒng)管理的一相重要工作?？梢哉J(rèn)為每一個(gè)生物絮團(tuán)都是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立而完整的功能單位。培育一個(gè)與養(yǎng)殖對(duì)象相匹配的“凈化、周轉(zhuǎn)”系統(tǒng)是生物絮團(tuán)技術(shù)的核心。飼料魚蝦氨氮+其他代謝物溶出物環(huán)境(土壤)投入品配方碳源目標(biāo)微生物培養(yǎng)基“培養(yǎng)基”必須設(shè)計(jì)成幾個(gè)部分：目標(biāo)微生物“培養(yǎng)基”（用于培養(yǎng)主微生物群落）——氮、磷、碳、微量元素。此時(shí)微生物可能是分散的。絮團(tuán)形成“培養(yǎng)基”（用于形成絮團(tuán)和補(bǔ)充碳源）——碳、絮凝促進(jìn)物。養(yǎng)殖前期“培養(yǎng)基”——碳、氮、磷、微生物制劑。養(yǎng)殖后期“培養(yǎng)基”——碳、微生物制劑。草魚養(yǎng)殖的經(jīng)驗(yàn)是“一草帶三鰱”。產(chǎn)量低、但效益高。氨25%75%光照25%：75%=1：3氨光照氨草魚養(yǎng)殖比例增加，過剩的氨氮排放。產(chǎn)量高、但病害多，效益低。使用優(yōu)質(zhì)草魚飼料，補(bǔ)充碳源將氨氮轉(zhuǎn)化為微生物蛋白。提高邊際效益，提高產(chǎn)量，減少病害，安全生產(chǎn)。氨光照氨CH2O由于草魚本身不能攝食微生物，因此，必須混養(yǎng)其它能直接攝食微