精养池塘水质生态调控研究进展

1、精养池塘水质生态调控研究进展摘要：本文介绍了目前精养池塘生态系统水质调控的化学、物理和生物方法，并讨论分析了各方法的优点和不足。总结归纳出精养池塘生态系统水质调控的发展方向：以生物调控为基底，物理调控为连接，化学调控为启动能量和格式化程序的精养池塘生态养殖模式。关键词：精养池塘；生态系统；水质调控池塘养殖生态系统是为实现经济目的而建立起来的人工开放型生态系统，池塘养殖生态系统的变化是自然和人为干预共同的结果。在我国传统的池塘养殖中，精养池塘养殖产量和效益的提高主要是通过大幅度提高放养密度和增加商品饲料的投入量来实现的，施肥和投饵成为提高池塘鱼产量的两大措施。一个池塘能够消除过多营养盐和有机物以

2、净化自身的能力是有限的，一旦超出负荷，缺氧和有毒代谢废物会严重影响养殖动物的生存和生长，更会给人类的生活带来无数的隐患。因此，研究开发精养池塘养殖水质净化处理的有效技术和方法，改善养殖池塘的内部环境和减轻乃至消除对自然环境的污染，真正实现健康生态的水产养殖，对中国水产养殖业的长期可持续发展具有非常重要的意义。目前，用于养殖用水处理的方法大致可分为化学调控、物理调控和生物调控三类。分别是利用化学、物理以及生物方法对池塘养殖生态环境进行调节，使整个生态系统水质改善，从而提高水产品质量和产量。1. 化学调控化学调控主要是利用某些化学物质特有的性质改善养殖生态系统中的某些不利因素，常用的化学物质有：福

3、尔马林、臭氧（O3）、高锰酸钾、农用石灰、硝酸钠等等。化学调控法主要特点是能够比较迅速的暂时解决不利因素给生产上带来的问题，但是治标不治本，用量过多可能会对生产上带来比较大的损失，同样也会给外界环境造成一定的污染。福尔马林主要用来控制鱼卵上的真菌和鱼体表面的寄生虫，同时具有降低总酸度的作用，但是它同样会杀死浮游植物，降低叶绿素a的浓度，导致浮游植物生长旺盛的池塘中产生缺氧；臭氧是一种强氧化剂，可以消除水中固体颗粒，降低NO2-N和非生物结构的有机分子，还能有效地抑制多种水生微生物，并能抑制藻。但是臭氧易分解，必须现场产气，设备昂贵，耗能大，且对人体有害，即使是低浓度，对水产生物来说毒性也很大，

4、0.01mg/L的浓度可使鱼类致死，因此应用时要注意剂量；高锰酸钾是一种强氧化剂，能用来清塘、处理鱼病、控制藻类、氧化有机物和某些还原产物，还能延缓池塘中的DO下降，但高浓度的高锰酸钾对鱼类也有毒害作用，其毒性与水体中有机物浓度呈负相关。农用石灰和硝酸钠相对上述化学物质对外界环境污染小很多，下面就对其做一简述。1.1 农用石灰较常用的石灰原料是农用石灰石（主要由CaCO3和CaMg(CO3)2组成）和氧化钙、氢氧化钙等；另外，液体石灰(农用石灰石细粒的悬浮液)已在国外广泛应用，其施用率为一般农用石灰石的2倍。Boyd认为有3种基本的池塘类型适合使用石灰：（1）水体含有大量腐殖质，并且底泥中具有

5、丰富的缓慢腐烂有机物的腐质营养池塘。（2）由于中等酸度的泥土和流域土壤产生的低pH值和低碱度的池塘。（3）酸性硫酸盐土壤使水体偏酸性，含有这种水体和底泥的池塘。Hasler发现利用石灰可以减少胶体有机物的浓度。另外，浮游植物和鱼类的生长需要一定量的Ca2+、Mg2+，石灰中Ca2+、Mg2+的加入给它们提供了生长所需的矿质元素。1.2 硝酸钠硝酸钠的应用并不广泛，但Boyd极力推荐。Masuda和Boyd认为硝酸钠的应用是一种维持底泥氧化层的技术，实验室的泥水系统的实验证实硝酸钠的处理能防止泥水界面低氧化还原电位的出现，并能降低水中的磷浓度。江兴龙和Boyd利用硝酸铵改良半咸水凡纳滨对虾池塘底

6、质和水质的研究中发现，NaNO3的施用显著提高了半咸水养殖凡纳滨对虾池塘底泥表层的氧化还原电位；显著降低了底泥的五日生化需氧量，改善了底泥表层的氧环境；显著降低了底泥可利用磷的浓度，促进了池塘水生生态系统内磷的生物地化循环，有利于提高水体的生产力。同时NaNO3的施用显著降低了池塘水中的蓝藻相对密度，有助于减少虾类的土臭味，改善养殖虾的风味品质。清水康弘用硝酸钠和硝酸钙进行渔场海底的有机污泥处理，结果23d后处理组的DO和pH值明显比对照组高，证实硝酸盐是有效的底质改良剂。2. 物理调控物理调控方法是指通过机械对养殖水体作用，通过增加水体上下水层对流、增大水体与空气接触面积、更换或添加天然新水

7、从而使得精养池塘生态系统沿着改善水质，提高水产品初级生产力等良性方向发展。精养池塘水质物理调控有换水、底泥处理、添加沸石粉和增氧等措施。物理调控对养殖水体和外界环境不会造成污染，但是由于对水体做功，耗能相对增大，增加了生产消耗，所以要合理选时限时利用物理调控，达到最大生产效益。2.1 换水经常及时的换水或加注新水是培育和控制优良水质必不可少的措施，主要有5个作用：（1）加注新水后，增加了鱼类的活动空间，相对降低了鱼类的密度。池塘蓄水量增大，也稳定了水质。(2)加水或换水后，使池塘水色变淡，透明度增大，使光透入水的深度增加，浮游植物光合作用水层（产氧水层）增大，整个池塘溶氧增加。（3）加水或换水

8、可以降低藻类（特别是蓝藻、绿藻类）分泌的抗生素的浓度，这种抗生素会抑制其他藻类生长。加水稀释后，有利于容易消化的藻类生长繁殖。（4）加水或换水可以直接增加水中溶解氧，使池水垂直、水平流转，解救或减轻鱼类浮头并增进食欲。（5）换水则对养殖水体中积累的有毒物质如H2S、NO2-N、非离子氨和一些有害微生物都有稀释作用，可减轻它们对鱼类的不良影响。2.2 底泥处理精养池塘养殖中，由于过量投饵的残饵、生物排泄物和尸体等长期积累及泥沙沉积，使池塘底部形成了一定厚度的底泥。池塘保持适当的底泥是必要的，因为底泥中含有大量营养物质。这些元素不断向水中溶解、释放；另一部分通过离子交换向水体释放。通过这些过程，池

9、塘的物质再循环得以实现。此外，池塘中的胶体物质能吸附大量的无机盐和有机物质，在池水施肥后营养过高时，底泥就通过吸附作用暂时把肥效保存起来，然后再释放到水中供饵料生物利用。因此，一定厚度的底泥能起到保肥、供肥和调节、缓冲池塘水质肥度、酸碱度的作用。但池塘底泥过厚对养殖生产是不利的。在养殖过程中，可以根据水温、天气、水质和塘泥的多少，使用水质改良机喷泥，充分利用塘泥。使用水质改良机喷泥要具备两个条件：（1）池水中浮游植物达到一定数量，要求藻类干重在0.032g/L以上或3000个/L以上。（2）白天天气晴朗，一般要求白天最大幅照度在50000lx以上，以维持足够的能量，用于藻类的光合作用。水质改良

10、机在晴天中午喷泥，是将下层氧债的制造者塘泥喷到空气和表层高氧水中，利用产生氧债的物质在高氧条件下具有爆发性耗氧的特点，促使其氧化分解，使有毒气体迅速逸出，并消除了水的热阻力，使上层过饱和氧气及时地对流至下层。改善了下层水的溶氧条件，降低了其中的氧债。待夜间对流时，下层实际耗氧大大下降，因而使溶氧消耗减少，至翌晨鱼类就不致引起浮头。池塘喷泥后，使原来淤积在塘泥中的营养物质再循环，塘泥中的有机物质分解大大加快，水中营养盐明显增加，提高了N、P利用率。喷泥后，池塘颗粒下沉时与细菌、悬浮物及溶解有机物的碰撞频率大大增加，絮凝速度加快，水中细菌、悬浮及溶解有机物等絮凝成食物团，供滤食性鱼类利用。与此同时

11、，这些絮凝物的下沉又使水的透明度增加，池水的补偿深度相应增大，其增氧水层增大，改善了池水的溶氧条件。此外，大量埋在塘泥中的轮虫休眠卵因喷泥而上浮或沉积于塘泥表层，促进了轮虫冬卵的萌发，轮虫数量大大增加。可见，喷泥后，使原来陷落在“能量陷阱”塘泥中的能量重新释放出来，提高了能量利用率。水中营养物质增加，浮游植物的大量繁殖，带来了池水溶氧条件进一步改善，这就为建立池塘良性生态系统创建了条件。如此循环往复，既改善了水质，又提高了池塘的初级生产力。干塘、挖泥、清塘是养殖池塘排水后采取的一系列改良池塘土质的措施。干塘后风吹日晒和冬季的严寒，能杀死池底许多害虫、鱼类寄生虫和一些鱼类致病菌，更重要的是更多的

12、氧气促使底泥中有机物分解，消除有害的还原性中间产物，提高池塘肥力。干塘是淡水池塘养鱼中调控水质一个很常用的方法。Seok和Boyd等研究发现池塘带少许水(10 cm左右) 越冬更有利于底泥有机物分解。2.3 沸石粉沸石粉是由沸石粉碎制成的粉状物质。在东南亚用沸石粉来控制虾池的氨氮浓度是一种普遍的作法。Marking和Bills认为沸石粉具有能将氨吸附的离子交换基，沸石粉的粉尘颗粒能把水体中的铵离子吸附于粉尘表面沉降到池底，因而起到降氨作用。Sommai研究了沸石粉的颗粒大小与降氨效果的关系。他发现：颗粒越小降氨效果越好，天然的沸石粉比人工合成的沸石粉降氨效果好。他还研究了盐度、硬度与沸石粉降氨

13、效果的关系，结果显示：降氨效果随着盐度的升高而降低，原因是盐度中一半的离子是正离子，可作为沸石粉尘的交换离子，当盐度升高时就会有更多的阳离子与氨竞争交换吸附位点，导致降氨效果变差。陆清尔等研究发现在草鱼饲料中添加一定量的沸石后引起草鱼血液尿素氰(BUN)的下降，同时，使草鱼相对增重率提高，饲料系数下降，肌肉养分积累(粗蛋白，粗脂肪)有所增加，血糖(BG)值上升。2.4增氧我国渔业标准规定，一昼夜16h以上溶氧必须大于5mg/L，其余任何时候的溶解氧不得低于3mg/L。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以上，对于湖泊、水库、海湾等大水体，溶解氧并不是养殖业的主要矛盾。对

14、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。我国水产养殖增氧设备有叶轮式增氧机、水质改良机（喷水增氧）、潜水沙头增氧和底层管道增氧系统等。其中，早期主要以叶轮式增氧为主，而今，由于底层管道增氧系统的增氧效果好，而且对底层水增氧效果好（主要运用于河蟹养殖），开始慢慢普及推广开来。叶轮式增氧机大多运用在成鱼养殖池塘中，具有增氧、搅水和曝气三方面的作用。最适开机时间可采取：晴天中午开，阴天清晨开，连绵阴雨半夜开，傍晚不开，浮头早开，鱼类主要生长季节坚持每天开为原则。运转时间可采取：半夜开机时间长，中午开机时间短；天气炎热、面积大或负荷水面大，开机时间长，天气凉爽、面积小或负荷水面小

15、开机时间短等措施。底层管道增氧系统主要运用于河蟹精养池塘。河蟹为底栖甲壳类水生动物，河蟹及其养殖水域的水体环境与周围理化环境方面，和一般鱼类养殖有较大差异，蟹池与鱼池是两个完全不同水体生态系统。长期以来养鱼应用的叶轮式、水车式、喷水式等增氧机，但因蟹池需水草多，水的流动性相对小得多，增氧范围、作用受到了限制，尤其是对提高水体底层氧气作用不明显，其噪声影响河蟹栖息或搅水导致水草上浮。因此，蟹池底层微孔曝气增氧技术，建立水体底层“人工肺叶”增氧网络，是为适宜蟹池开发增氧的一项应用新技术，以底层增氧为主，符合河蟹底栖的生物学特性要求，同时，降低了毒害因子NH3-N、NO2-N、H2S等，控制致病菌大

16、量滋生，充分发挥消除生长限制因子的作用，满足河蟹发挥正常生长机能的需要，促进快速生长。这在肖远金等的小规模河蟹和其他品种养殖应用上也得到反映。增加溶氧的特点和以往现有的增氧设施比：（1）改水体表面为底层增氧（池底）；（2）改水体局部为全面增氧，全池分布；（3）改水体搅动溶氧内源性平衡（上下层水体对流，仅是水体上层溶氧和下层溶氧的平衡）为压力空气外源性强制补充输氧；（4）溶解率高（微孔、气泡小），增氧效果好。何义进等通过对比喷水增氧、潜水沙头增氧、底层管道增氧和塑料管打孔增氧的效果研究发现底层微孔增氧方式效果较好，且底层微孔增氧管道间距以12m最佳。刘勃等通过对河蟹生态养殖池塘底层微孔增氧效果的

17、研究认为开增氧机时间：7月9月 21：00左右开机，至翌日太阳出来后停机，效果较好。3. 生物调控生物调控方法是指通过选择和培育有益和高效的生物种类微生物或自养性植物，来吸收利用水中的营养物质，防止残饵、多余肥料及养殖动物排泄物积累所引起的水质败坏，从而使得精养池塘生态系沿着改善水质、提高鱼产力等良性方向发展。较化学调控和物理调控方法，生物调控方法净化水体不会引起二次污染，耗能少，且能逐渐修复被破坏的水体生态平衡，是目前养殖水处理最可取、也是最具发展前景的方法。3.1 配养滤食性鱼、虾、螺、贝滤食性鱼类是以滤食水中的有机碎屑和藻类作为其营养来源，因此，其滤食活动可显著提高水体透明度。滤食性鱼在

18、滤食过程中产生的排泄物能够造成生物沉降，有助于加强底质中微生物活动。同时，滤食性鱼通过滤食减少了水中的有机碎屑，从而降低悬浮有机物(即水呼吸)的氧消耗，间接增加水中溶氧，这是因为配养动物滤食悬浮有机物而减少的氧消耗要远大于它们自身呼吸而增加的氧消耗。虾类配养于河蟹精养池塘中可以作为溶氧指示器，由于虾对水质要求比河蟹的要求更高，当池塘中溶氧较低时，虾会比河蟹先出现应急反应，出现上浮的现象，便于在没有仪器测定的时候判断增氧机的紧急开机时间。混养适量的螺可以作为某些主养水产生物的活饵料。放养滤食性鱼类、贝类对水体中的浮游生物和水质状况也会有较大影响。鱼类对浮游植物的大量摄食并不能使浮游植物的生物量降

19、低，这是因为更小型的藻类得以增殖。而鱼类对浮游动物摄食则会减轻浮游植物所承受的摄食压力，浮游植物生物量和初级生产力因而上升，鱼产力也会得到提高。王俊等也发现，贝类对浮游植物有明显的促长作用，并且浮游植物的增长与贝类密度呈正相关，贝类对浮游植物的促长作用随藻类种类的不同具有较大的差别，主要取决于藻类对营养盐的需求量。另外，滤食性鱼、贝类对大型浮游植物的滤食使得其水域初级生产力不会升得过高。可见滤食性鱼、贝对保持浮游植物多样性和维持池塘生态系的稳定性方面有着重要作用。国内外研究报道也显示，鱼、贝、虾、蟹共生在同一养殖系统中，可以构成生态互补与效益互补的关系，具有很高的物质利用水平，在饵料利用率的提

20、高与环境影响的减轻这两方面作用显著，有助于扩大池塘养殖容量。3.2 微生物制剂3.2.1 光合细菌光合细菌(Photosynthesis Bacteria，简称PSB)在生长繁殖过程中能利用有机酸、氨、硫化氢、烷烃及低分子有机物作为碳源和供氢体进行光合作用，同时降解和清除水体环境中的过量有机物和有害物质，降低池塘有机物的积累，防止水体富营养化，提高水体的溶氧量，从而净化水质，改善水产动物的生长环境。同时，光合细菌的固氮作用将水体中的游离氮气固定在自身体内，使得生态系中的氮含量增加，这对氮限制的水体更有意义。而且PSB蛋白质丰富，氨基酸组成齐全，并含丰富的维生素、辅酶Q、抗病毒物质和生长促进因子

21、，在作为饵料添加剂防治鱼病、促进鱼类生长、提高鱼类孵化率等方面均表现出良好性能。陈应江等将PSB用于蟹苗池，使蟹苗脱壳顺利完成，提高了整齐度和成活率，促进了水产养殖业的发展。施入水环境中的PSB大量繁殖时能分泌抗生素。可抑制病原菌的繁殖。陈秀为等人经过多年的研究和实践发现，PSB不仅能净化鱼塘水质，抑制和延缓虾病的发生，而且能预防和治疗鲤鱼的打印病和烂腮病。3.2.2 芽孢杆菌首先，它可以提供营养物质，促进生长。Ziaei-Nejad等通过研究芽孢杆菌对南美白对虾在不同个体发育阶段的消化酶活性、成活率和生长速率的影响，发现在各个生长阶段，南美白对虾消化道中的芽孢杆菌数目显著高于对照；淀粉酶、蛋

22、白酶和脂肪酶的活性及生长速率和成活率也显著高于对照。其次，它可以抑制病原菌，提高机体免疫力。Vasec-haran等人也发现枯草芽孢杆菌BT23对哈维氏弧菌有明显的抑制作用，使黑虎虾的累积死亡率降低90，因此认为BT23在水产养殖中可以代替抗生素使用。此外，它还能够改善养殖生态环境。Gunther等人在室内研究了枯草芽孢杆菌对罗非鱼、对虾的生长和食物利用的影响，结果发现益生菌对消化系统的增益作用相对较小，而对池中水质的改善和病原菌的抑制起到了一定的作用。3.2.3 酵母菌酵母菌(Yeast)在有氧和缺氧的条件下都能有效分解溶于池水中的糖类，在池内繁殖出来的酵母菌又可作为鱼虾的饲料蛋白利用。酵母

23、菌不仅能提高鱼的成活率，增加鱼的重量；而且能增强鱼苗对弧菌病菌的抵抗能力；酵母菌添加到食物当中能黏附在肠道中，刺激鱼虾体内淀粉酶和刷状缘膜酶的分泌，从而提高动物对食物的利用率。3.2.4 硝化细菌和反硝化细菌硝化细菌能在有氧的水中生长，参与氮的各种形式转化，把水中有毒的氨和亚硝酸离子氧化成无毒的硝酸离子，减小其对水产动物的毒害。硝化细菌在合成自身物质时可同化和异化硫化氢，达到水质净化、改良池塘底质、维护良好的水产养殖生态环境的效果。HShan等用固定化的硝化细菌处理龙虾养殖废水，获得了理想的效果。反硝化细菌(Denitrify Bacteria)是兼厌气性微生物，主要处于养殖池底的淤泥中，将池

24、底淤泥中的硝酸盐转化为无毒的氮气排入大气。3.2.5 复合微生态制剂现在用于水产养殖中的微生态制剂多为几种有益微生物的复合剂，应用复合微生物制剂对养殖水体进行处理，能有效降解有机淤泥，抑制有害微生物和有害藻类的繁殖，平衡养殖水体的微生态环境，促进养殖生物健康生长。复合微生物制剂应用于水产养殖已有很多成功的例子。茆健强等用复合微生物制剂改善池塘水环境，发现使用复合微生物制剂后，提高水体中的溶氧量4080，平缓pH波动，降低水中氨氮含量，加快了水中氨转化量，减少了氨的毒害作用，使水体中COD降低了3540，浮游植物种群结构发生了良性变化，种群数增加了20，而部分藻类总数下降4080，优化了水体中浮

25、游植物的种群结构，抑制了水体中藻类的过度繁殖。微生态制剂不仅能改良养殖水质，而且能有效地防治疾病并且没有污染，达到生态防治的目的。因此，以微生态制剂代替抗生素和化学促生素，将成为饵料添加剂的重要研究方向。3.3 人为决定藻类优势种在池塘中移植有益藻类，它不仅可以吸收有害藻类所需要的营养，而且，一旦它成为优势种，必然会限制其他无益藻类的生长。如微藻，这是一种微型的单细胞藻类，由于其具有太阳能利用率高、个体小、营养丰富、生长繁殖迅速、对环境适应力强、容易培养等优点，而被广泛应用。同时，微藻自身能进行光合作用，因此能增加养殖池塘中的溶氧量，能有效地吸收水中的N，P，Si等无机物，可改善和稳定水体生态

26、系统，减少养殖生物的发病率。随着水产养殖业的发展，国外已开发出40余种微藻应用于鱼、虾、贝类的育苗生产中。Mustafa等研究指出，小球藻干粉或提取物添加到鱼类的食物中，可增强黄尾鱼对疾病的抵抗力，改善鱼肉的品质。接种硅藻是近年来提出藻种改良水质的新措施。硅藻是某些鱼类良好的天然适口饵料，在缺乏硅藻的水体中引入硅藻并使之成为优势种，必能提高鱼产力。Lefebvre等人的试验结果表明，硅藻(Diatom)可吸收养鱼池塘废水富含的无机物质N，P，Si等，对废水净化率可达到90。微藻所含有或产生的生物活性物质如抗生素，包含抗细菌或真菌的物质，可以杀死水中的致病菌，黄翔鹄等在对虾养殖场中引入波吉卵囊藻(Oocystls borgeis)和微绿球藻(Nannochlorisoct lata)后，对虾血细胞数目、血清蛋白的含量以及酚氧化酶、超氧化物歧化酶、溶菌酶、抗菌酶的活性都较对照组显著提高。3.4 水生高等植物水生高等植物不仅能够快速吸收水体和沉积物中的营养盐，而且对水体生态系统的物理、化学及生物学特性亦有重要影响，有助于稳定