池塘水质管理原理

池塘水质管理原理饲料光照草鱼氨氮有机物浮游植物细菌浮游动物杂鱼杂鱼：鲢鱼、鳙鱼、鲫鱼、鲮鱼、对虾等。底栖动物饲料光照草鱼氨氮有机物浮游植物细菌浮游动物杂鱼25%:75%=1:3，一草带三鲢。底栖动物1公斤蛋白25%的饲料1.25公斤碳水化合物25%75%ProNH4+-NCH2OPro所谓“养鱼先养水”，就是培养藻类，建立有效的光合作用系统。包括各种藻类、细菌、浮游植物、浮游动物等生物链，完善生态系统中能量和物质的传递与转化。合理混养不仅可以充分利用各水层的食物链，提高效率；更关键的是对各食物链中各环节的物种的合理控制。浮游植物碱度微生物浮游动物太阳辐射营养pH土壤密度传统的水质管理，本质上就是藻类管理。营养的主要内容是氮、磷、钾以及各种微量元素。其中，磷是重点考虑因素，因为许多藻类具有固氮能力。养殖前期为了快速建立藻类种群，也向池塘中提供各种形式的氮源，包括有机氮和无机氮。通过施肥或换水是调节池塘中营养素浓度的主要手段。pH影响鱼类的生长，也影响藻类的生长。合适的pH值可以提高光合作用效率。池塘中pH值的调整一般采用石灰。表面上看，石灰是碱性物质，尤其是生石灰，水合后形成Ca(OH)2，使pH值上升。但当Ca(OH)2与溶解于水中的二氧化碳反应后，形成Ca(HCO3)2，对pH值具有双重调节作用。pH值低时使用生石灰，pH值高时使用熟石灰。碱度和硬度是相对平衡的，碱度水平指的是水体中碳酸氢根(HCO3-)和碳酸根(CO32-)的浓度。是光合作用的主要原料——二氧化碳的来源。养殖水体中碱度低则造成光合作用原料不足而引起生产力下降。池塘碱度的补充一般是采用生石灰，在调整pH值的同时补充碱度。如果池塘pH值比较高，则采用熟石灰。土壤是养殖水体的营养库。土壤通过与水体的营养交换影响水体的整个营养水平和营养素的缓冲能力。土质决定水质。所以，“养鱼先养水，养水先养土”。养殖期间池塘土壤（底质）管理甚至比水质管理更重要，不时搅动池塘底部土壤，可以有效保持水质清爽。俗语说：“刮一次鱼，长一次大头鳊”。藻类密度太高，会自我遮光，影响光合作用效果，此外，由于光照很浅，容易造成营养素、溶解氧、温度分层。局部营养素缺乏和溶解养过高很容易造成藻类老化，最终造成藻相更替或反水。藻类密度太低，不能有效地利用太阳能。如果施肥不能有效地促进藻类生长，就要考虑其它影响因素。藻类密度太高可采用絮凝剂局部絮凝，尽可能避免使用化学杀藻剂。池塘中的微生物密度随着养殖密度提高，饲料投入的增加而增加。一方面，微生物和藻类共生，互相补充营养素；另一方面，微生物与藻类竞争共同营养素，互相抑制，达到一个平衡状态。池塘微生物紊乱是目前鱼病的主要因素。高密度养殖的情况下，微生物失控是很常见的。池塘微生物控制以往多使用杀菌剂、消毒剂，目前则采用微生物制剂进行调整。浮游动物是池塘生态系统的食物链中很重要的一环。控制着浮游植物、原生动物和细菌的密度。浮游动物不足可能造成浮游植物过剩而引起池塘藻华，浮游动物过量可能引起浮游植物密度过低而造成反水。浮游动物的生物控制是滤食性鱼类——鳙鱼等，而药物控制是杀虫剂。太阳辐射是包括池塘生态系统在内的所有自然能量输入的源头。以往池塘生态的一切参数，都是以太阳辐射为基础的。为什么池塘的产量是以面积为单位而不是以体积为单位？因为生产力来自太阳辐射，而太阳辐射是以单位面积计算的。为什么传统池塘的深度是1.5-2.5米深？因为一个太阳辐射所提供的能量只能支撑这么深水体的生态系统。池塘养殖水质管理的核心是最大程度利用太阳辐射能。简单的光合作用方程：CO2+H2O→CH2O+O2复杂一点的光合作用方程：16NH4++92CO2+HPO42-+92H2O+14HCO3-→C106H263O110N16P

+106O2

106×32÷(16×14)=10.884(kgO2/kgN)太阳辐射的特点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广州市2001年从1月1日到12月31日365天水质管理的本质是“鱼虾生活污水处理”。核心的氨氮的处理。饲料被养殖动物摄食、消化吸收，将其中一部分蛋白转化为养殖动物蛋白，另一部分蛋白则被代谢为氨氮排放到养殖环境中。藻类在光合作用过程中，吸收养殖水体中的二氧化碳、氮、磷、钾，合成藻类营养体。使养殖环境得到“净化”，这是养水的本质。根据光合作用方程：16NH4++92CO2+HPO42-+92H2O+14HCO3-→C106H263O110N16P

+106O2

池塘养殖过程中随着养殖动物的生长，氮(饲料)的输入是持续增长的。但太阳辐射的输入不但没有随着氮输入的增长而增长，而且是不稳定的。晴天的时候，池塘有光合作用：CO2+H2O→CH2O+O2阴天的时候，我们往池塘里增氧：O2+CH2O→CO2+H2O池塘中

CH2O不足是水质紊乱的根源。随着养殖密度的提高，当氨氮的输入高到一定程度时，即使是天天晴天，水体中藻类正常，单纯靠光合作用也不能满足氮处理的需要。产量、碳需要量与病害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没有病害偶尔有病容易控制常有病害可以控制一定有病难以控制产量、碳需要量与病害当碳能不足时，正常微生物不能繁殖，给病原微生物繁殖提供机会。社会动荡、兵荒马乱、瘟疫流行，都源于饥荒。当微生物繁殖受阻时，正常原生动物不能生长，给寄生虫繁殖提供机会。养殖密度提高，病害增加的原因是碳输入不足，微生物饥荒所造成的。养水的新概念高产养殖模式下，单靠光合作用已经不能完全将养殖动物所排放的氨氮全部净化。池塘水体慢慢被污染而成了养殖废水。因此，引入污水处理技术，对池塘中过剩的氨氮进行原位处理，是一种最为有效、安全、健康的生态养殖模式，也是池塘养殖水质管理的新概念。基本原理光合作用是：CO2+H2O→CH2O+O2那么，在池塘中直接输入CH2O+O2

就等于光合作用。利用池塘中的异养细菌，在分解的CH2O同时同化NH4+，将NH4+转化为细菌蛋白：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异养细菌每同化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

将一个氨氮转化为异养细菌蛋白氮需要7.08个有机碳和1

个无机碳。(C:N=6.069)，但这仅仅是氮形式的转化，还不是氮的有效固定。原生动物浮游动物异养细菌NH4+-NC:N=6.069异养细菌NH4+-N鱼虾C:N=12.14异养细菌NH4+-N鱼虾C:N=24.28鱼虾C:N=48.56原生动物异养细菌NH4+-N50%25%12.5%按照目前蛋白质和淀粉的价格，C:N>40就没有经济意义。碳氮平衡的优点和作用氨的控制——解决养殖环境问题生物安全——解决病害问题节约用水——解决可持续发展问题蛋白二次利用——解决蛋白资源问题高产量，低成本认识“生物絮团”饲料蛋白质鱼虾氨氮细菌蛋白质饲料矿物质鱼虾矿物细菌矿物质饲料维生素鱼虾细菌维生素降低饲料成本降低对蛋白资源的依赖降低对环境的污染罗非鱼池塘生物絮团组成参数生物絮团(g/100g)粗蛋白49.0±1.5碳水化合物*36.4±0.9总灰分13.4±0.6粗脂肪1.13±0.09粗纤维12.6±0.1钙1.28±0.07磷1.29±0.08钠1.27±0.03钾0.75±0.13镁0.41±0.05[mg/kg]锌181±1铜92.5±3.0锰35.0±0.5Microbialflocmealasareplacementingredientforfishmealandsoybeanproteininshrimpfeed[DavidD.Kuhn,GregoryD.Boardman,AddisonL.Lawrence,LoriMarsh,GeorgeJ.FlickJr.,Aquaculture,296(2009)51-57]AlbertTacon(2002)的研究结果300350200250100150050233.47242.48247.3378.074.586.5增重(%)成活率(%)对照降低维生素降低矿物质30%蛋白质20%蛋白质试验#1（51天）饲料C/N11.116.6日增长(%)1.59a

2.0b饲料转化率2.622.17蛋白转化率4.382.42饲料成本(US$/Kg鱼)0.8480.583试验#2(30天)饲料C/N11.116.6日增长(%)1.63a2.22b饲料转化率2.622.02蛋白转化率4.352.18饲料成本(US$/Kg鱼)0.8480.543印度尼西亚养殖实例印度尼西亚养殖实例1601401201008060402010201412108642018161815222936435057647178859299106113120127134饲料微生物碳源平均个体重微生物碳源（kg），饲料（kg/d）平均个体重（g）养殖天数平均饲料(kg/d)、微生物碳源(kg)，对虾生长性能生物碳源是用来培养水体中的微生物主要营养源。其组成牵涉到养殖品种、饲料、池塘环境等因素。饲料鱼虾氨氮+其他代谢物溶出物环境(土壤)水质调节投入品配方碳源目标微生物培养基太阳的作用：CO2+H2O→CH2O+O2没有太阳自己出太阳，直接提供：CH2O+O2如果一个太阳是：(7.5克CH2O+8克O2)/m2再往池塘里补充(7.5克CH2O+8克O2)/m2，就相当于两个太阳。养鱼先养水的概念与目标：低产模式下，养水是藻类的控制高产模式下，养水是细菌的控制—生物絮团的管理如果一个养殖周期为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，主养草鱼也不可能超过900斤/亩。主养罗非鱼也不能超过2500斤。因为我们只有一个太阳。饲料组成养殖品种生物制剂离子曝气湍流碳源再悬浮光照：光照条件下生物絮团中的浮游植物比例会增加。所增加的浮游植物种类与光照强度、温度、无机营养盐组成等有关。光照条件下通过光合作用，一方面补充了碳水化合物，减少了人工碳水化合物的输入。另一方面，不同藻类所分泌的有机物质不同，与之共生的微生物种群也不同，所以，光照影响生物絮团的整体生物种群结构。光照：光照是一种最优质的免费资源，能否充分利用光照是一个养殖系统取得效益的重要指标。如果按平均每平方米每天通过光合作用固定4克碳，每年每亩相当于2.43吨碳水化合物输入。光照的缺陷是不稳定，受气候影响，每天的输入量都不可预测。长时间缺乏光照会导致生物絮团中的生物种群发生改变。光照：能否充分利用太阳辐射还取决于：合适的藻类密度合适的碱度合适的pH合适的无机营养盐如果4gC/d/m2，相当于2212kgCH2O/年/亩。养殖品种：生物絮团的功能是污水处理，废物再生。因此，生物絮团的结构和功能取决于污水成分。由于不同的水生动物，以及同一种动物的不同生长阶段，其排泄物都不同，必然导致生物絮团的组成变化。其次，不同的动物对生物絮团的消费具有一定的选择性。如不同口径摄食不同颗粒大小的生物絮团。而颗粒大小不同的生物絮团的微生物种群结构也不同。养殖品种：合理的养殖品种搭配，是控制生物絮团结构组成的有效手段之一。尽可能减少食物链的环节，是提高碳源生态效能，降低投入成本，有效控制氨氮的最佳手段。饲料组成：饲料是最大宗的池塘投入品。残饵、溶出物和动物排泄物和分泌物组成了池塘水体中微生物“培养基”的主要组成部分。因此，不同的饲料配方、同一种饲料配方不同剂型，都会影响生物絮团的生物种群组成。在进行养殖水体碳/氮平衡处理时，所投入的微生物“培养基”的组成与平时使用的饲料有一定的相关性。在设计这些微生物“培养基”时应该考虑饲料配方的组成。而这些“培养基”的使用也是基于饲料的碳/氮比值和蛋白利用率的。曝气与湍流：曝气程度影响水体溶解氧的浓度，进而影响整个生物絮团内外氧的梯度浓度，氧的分布影响生物絮团立体结构中好氧/兼性/低氧/厌氧微生物的种群比例，最终影响整个生物絮团的生物学功能。湍流存在一定的剪切力。水体的机械剪切力影响生物絮团的大小和稳定性，同样影响生物絮团的功能。生物制剂：生物制剂包括未明营养因子和生物酶，本质上是微生物的代谢物。在养殖水体中补充生物制剂，相当于系统中某些微生物被放大。因此，通过生物制剂可以调控生物絮团的生物结构组成和生物学功能。例如，补充某种或某类维生素，相当于生物絮团中产生这些维生素的微生物群落比例增加。补充非淀粉多糖酶，相当于分解非淀粉多糖的微生物比例增加。从而使系统更加有效地利用本来难以利用的非淀粉多糖，提高生物学效率。碳源微生物对碳源具有相当的选择性。特定的碳源可以选择性培养生物絮团的微生物种群，控制系统中的微生物相。反过来，特定功能的微生物需要特种碳源支撑，以达到特定的目的。在生态系统中，通过提供特定碳源或碳源组成可以选择性地提高“有益微生物”的种群密度，抑制“不良”微生物或病原微生物的生长，达到生态防病的目的。离子生物絮团系统中离子除了作为营养盐，调节渗透压，酸碱平衡等作用外，单价离子和多价离子的比例也影响生物絮团的絮凝作用。微生物--------微生物--------微生物--------Na+Na+Ca2+再悬浮分散微生物不是生物絮团，不能形成“群体”功能。因此，将各种微生物通过絮凝成一定组织结构，才能发挥完整的生物学功能。但是，过度絮凝将造成生物絮团形成污泥沉淀。分散微生物生物絮团活性污泥絮凝絮凝沉淀是不可避免的。沉淀物在池塘底部发酵，产生有毒有害物质，威胁养殖系统。因此，沉淀物的再悬浮是生物絮团系统管理的一相重要工作。可以认为每一个生物絮团都是一个相对独立而完整的功能单位。培育一个与养殖对象相匹配的“净化、周转”系统是生物絮团技术的核心。饲料鱼虾氨氮+其他代谢物溶出物环境(土壤)投入品配方碳源目标微生物培养基“培养基”必须设计成几个部分：目标微生物“培养基”（用于培养主微生物群落）——氮、磷、碳、微量元素。此时微生物可能是分散的。絮团形成“培养基”（用于形成絮团和补充碳源）——碳、絮凝促进物。养殖前期“培养基”——碳、氮、磷、微生物制剂。养殖后期“培养基”——碳、微生物制剂。草鱼养殖的经验是“一草带三鲢”。产量低、但效益高。氨25%75%光照25%：75%=1：3氨光照氨草鱼养殖比例增加，过剩的氨氮排放。产量高、但病害多，效益低。使用优质草鱼饲料，补充碳源将氨氮转化为微生物蛋白。提高边际效益，提高产量，减少病害，安全生产。氨光照氨CH2O由于草鱼本身不能摄食微生物，因此，必须混养其它能直接摄食微