池塘生态系统与水质调控技术研究

阅读次数:次   发布时间:2019-04-22 11:43:32  所属栏目:理论与实践

                                                                                                           武汉中水生态渔业技术研究所 杨琼
池塘生态系统是指生活在同一池塘中的所有生物及与之相互作用的环境所构成的统一整体。它的构成包括生物部分如水生动物、植物和微生物及非生物部分如光、水、气、化学物质等等。对池塘生态系统影响最重要的因子是养殖水产动物、饵料、水体微生物种群及非饲投入物。
池塘生态系统具有自净功能,构成水体生态系统的各种生态物质比例相对稳定,生态物质(本方又称非药类调节剂)功能各异,但各负其责,共同完成水体生态系统的正常循环。但池塘生态系统的自净功能是有限的,如果片面、过多的投入某些生态物质(如饲料或消毒剂),生态循环途径受阻,平衡被破坏,就会造成有害物质堆积,池塘水体被污染。
1.池塘生态系统主要物质循环
1.1 碳(C)的生态循环
生物的营养物质包括蛋白质、脂肪和糖类,都含有碳元素。其循环途径有二种:一是通过碳的生物性同化作用,合成水产动物的体重部份,即生物生长;二是通过碳的生物性异化作用,使有机碳水化合物分解转化成CO2。前者增加水产动物的养殖产量,后者增加生态系统的CO2含量。CO2是藻类进行光合作用的必须物质,且能增加池塘水体的缓冲能力。CO2不具毒性,过多的CO2,可由水体直接散逸至大气中。
1.2 氮(N)的生态循环
 氮是蛋白质的重要组成元素,蛋白质是水产动物肌肉的主要成分。水产养殖动物从饵料中摄取蛋白质后,有机氮在消化系统中分解为氨基酸而被吸收,经过生物性同化作用,被固定在生物体内,形成产量;未被养殖动物消化吸收的有机氮以残饵、排泄物形式,经过生物性异化作用,在池塘生态系统中产生氨(NH3)或铵(NH4+)、亚硝酸盐(NO2—)、硝酸盐(NO3—)及氮气(N2)。氨(NH3)和亚硝酸盐(NO2—)毒副作用大,必须通过水质调节控制其浓度。
1.3硫(S)的生态循环
硫是含硫蛋白质的组成部分,含硫蛋白质被水产动物摄食后,经胃蛋白酶及胰脏蛋白水解酶消化作用,形成含硫氨基酸被吸收,同化成生物体,即形成产量。一般而言,同化成生物体的含硫蛋白质中的硫元素,在生物体内重复循环,不会排出体外。硫元素的生态循环有二种结果,一是被水中好气细菌分解产生硫酸盐,溶解于水中或沉淀池底;二是被水中嫌气细菌分解产生硫化氢(H2S),沉积于池塘底部。硫酸盐无毒,多产生于富氧水体;硫化氢(H2S)剧毒,有臭鸡蛋味,易产生于缺氧水体。
1.4 磷(P)的生态循环
养殖水体中磷的生态循环,与硫相似。饲料中的磷元素,是必不可少的,一部份经过同化作用固定在水产动物体内,形成体重;其余部份随排泄物进入池塘生态系统,经细菌的磷化作用产生磷酸,再与某些金属离子结合,形成磷酸盐,沉积池底。磷酸盐不具毒性,微溶于水,不会对水产动物造成危害。
      此外,其它微量元素,如钙、镁、铁、锌、钴、铜、锰、硒等,在生态系统中也很重要,但不会对池塘生态系统造成危害性影响。
      在投喂人工饲料养殖水产动物的池塘生态系统中,产生氨氮(NH3)、亚硝酸盐(NO2—)、硫化氢(H2S)等有害物质以及大量的有机物。有害物质通过鳃部进入水生动物体内,破坏鳃表皮,增加鳃的通透性,降低血液的携氧能力,使生物体内多种酶的活性受到抑制,导致免疫抗病能力、生殖能力和生长速度下降,增加疾病易感性。
2.超负荷养殖对池塘生态系统的影响
在池塘养殖中,往往由于片面追求高产量、盲目增加投入品,而影响池塘生态系统的平衡稳定。
2.1 过度投喂饲料的负面影响
提高养殖密度,必然大量投喂饲料,使得水体残存铒料增加,生物排泄粪便增多,当这些物质大量累积时,一方面直接为病原微生物的繁殖提供营养和能量,致使病原微生物大量滋生,并产生各种有毒有害成份;另一方面,这些污染物大量消耗水中氧气,导致水体溶氧(DO)减少或缺乏,养殖动物产生应激,免疫能力下降,危害养殖动物健康。
2.2 过量使用消毒剂的负面影响
池塘生态系统是一个平衡体系,有缓冲效应。一旦平衡被破坏,病原微生物会大量繁殖,趁虚而入,侵袭养殖动物,临床表现为感染或发病。此时消毒是多数养殖者的首选方法,但消毒剂会无选择性的杀灭水体所有微生物。频繁和超量使用消毒剂,大量药物残留及被杀灭的微生物尸体分解,极易造成池塘生态系统二次污染。所有的污染物由于缺乏分解者(硝化细菌、亚硝化细菌)而被堆积起来,有害物质—氨氮、亚硝酸盐含量将急剧上升。
3.  池塘生态系统水质调控技术
3.1 池塘生态系统水质调控原理
在被破坏的池塘生态系统中投入适量的生态物质(非药类调节剂),通过生态物质对有害污染物有效的吸附、氧化、还原、降解、络合及转化,达到降低、消除有害污染物的目的,在更高层次上建立新的、平衡的池塘生态系统。
3.2 非药类调节剂(生态物质)种类、应用现状
非药类调节剂,不能对水产动物产生毒素和残留,依据原料成份,在目前生产中普遍使用的有:有机生物肥类、有益微生态制剂类、矿物化工类、植物提取物类等。
3.2.1有机生物肥类
这是目前水产养殖中使用最广、用量最大的产品。最直接的作用培养水体有益藻类(硅藻、绿藻),加强水体光合作用,通过藻类的繁殖,增加水中溶解氧,吸收并氧化水体中毒氨(NH3-N)、亚硝酸盐(NO2-N)、硫化氢(H2S),达到解毒目的。同时维持水质稳定(藻相平衡),增加产量。
3.2.2有益微生态制剂类
包括:EM菌、光合细菌(PSB)、芽孢杆菌、乳酸菌、噬弧菌、硝化细菌、酵母菌、固氮菌等。
微生物菌群以有机污染物、毒氨(NH3-N)、亚硝酸盐(NO2-N)、硫化氢(H2S)为营养源,通过氧化、氨化、硝化、反硝化、硫化、固氮等一系生物化学反应,分解或减少池塘生态系统中的有机污染物、毒氨(NH3-N)、亚硝酸盐(NO2-N)、硫化氢(H2S)等有害物质,降低化学耗氧量(COD)和生物耗氧量(BOD),抑制病源菌生长,维持水质稳定(菌相平衡)。
有益微生态制剂在池塘生态系统中的作用:①快速繁殖为优势种群,抑制致病菌和有害藻类繁殖,平衡水体藻相和菌相;②分解残饵、粪便等有机污染物、毒氨(NH3-N)、亚硝酸盐(NO2-N)、硫化氢(H2S),消除有毒物质;③提高水体透明度,维持水质肥、活、嫩、爽,促进鱼虾生长。
有益微生态制剂无毒、无副作用、无残留和二次污染,不产生抗药性,能有效地改善养殖环境,维持生态系统平衡,在微生物繁殖的同时,产生活性胞外酶,能提高水产动物的免疫力,减少疾病的发生,增加养殖效益。
3.2.3 矿物化工类
矿物类包括:沸石粉、海泡石粉、活性硅藻土、蒙脱石粉、腐植酸、活性黄腐等。这类物质含有活性分子结构,通过吸附和络合作用,降低有毒氨(NH3-N)、亚硝酸盐(NO2-N)、硫化氢(H2S)含量,同时向水中释放生物活性物质和微量元素,加速有害物质转化。
化工类包括有机酸、表面活性剂、光合抑制剂、硝化抑制剂。
有机酸(如羟基乙酸、柠檬酸),有优良的解毒效果,在水产养殖生产中广泛应用。
表面活性剂,利用表面活性剂能改变水体表面涨力的特点,可以研发出具有特定效果的杀藻控藻产品、杀虫产品和长效增氧产品。
光合抑制剂,选择性抑制藻类的光合作用,从而达到控制有害藻类(如蓝藻)的滋生。
硝化抑制剂,能有效的抑制硝化反应,从而阻挡有毒物质——亚硝酸盐(NO2-N)产生。
3.2.4 植物提取物类
植物(包括中草药)提取物,含有丰富的活性物质,很早就有为数众多的人用、兽用产品。但在非药类调节剂方面,研究起步较晚。如某些生物碱制剂,有强大的杀虫效果,并且不会产生抗药性,
另外,微量元素、维生素、植物生长激素、海洋生物提取物等,作为非药类调节剂,也有意想不到的效果。
微量元素能够选择性地控制藻类繁殖生长方向,施用活性硅元素,能有效培养优质硅藻。添加硼、镁元素,能稳定的培养绿藻水。合理地施用磷、硼、钼、钴等,能有效地控制蓝藻水华产生。
维生素类,在水质调节中也是不可或缺,水中含有微量维生素B,能保持藻类生长旺盛,如果缺乏,藻类容易老化,甚至倒藻。
维生素C,在水产动物抗应激方面,表现出非凡的效果。
植物生长激素,能改变藻类生长繁殖条件和生活习性。如赤霉素,除能加快藻类生长繁殖速度外,还能使藻类细胞体积变大。
4.  池塘生态系统水质调控技术发展趋势与展望
非药类调节剂,从其功效来分,分为肥水类、调水类、解毒抗应激类、底改类、增氧类、杀虫类等。
非药类调节剂普遍使用和推广,使水产养殖变得轻松,水产病害易于控制治疗,养殖产量也大幅增长,养殖效益也大大提高。
4.1 推广养殖新技术。改变传统养殖模式,通过科学合理的养殖容量和品种搭配,建立可调控池塘生态系统,实现循环节水和零排放。在工厂化南美白对虾养殖中,探索运用这项技术,已经取得了良好效果。
4.2 研发高效、专一的微生物制剂。利用生物工程,基因重组、诱导技术,培养功能性、智能性有益微生物,如“工程菌”、“ 智能菌”、“噬菌细菌” “噬藻细菌”等,具有广阔的市场前景。
4.3 充分开发和研究海洋生物提取物和植物提取物,前景广阔,是生态养殖、可持续养殖发展方向。
5.结束语
非药类调节剂,最早使用始于1990年代末,主要在海南的高位池对虾养殖中使用,取得了不错的成绩,得以迅速推广应用。由海南向全国,由对虾养殖,向所有养殖品种推广。从大到几万亩的湖泊水库养殖,小到山塘景观水调节,都在使用。特别是2006年以后,生产研发企业呈现井喷式发展,但由于没有统一的国家标准,职能部门也缺乏有效监管。至目前为止,全国有数万家企业生产。产品质量鱼目混珠,参自不齐。已经对水产食品造成了严重的安全隐患。
在此,呼吁国家职能部门:尽快完善相关法律法规,加强监管,引导行业健康发展。

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