池塘里的那些事兒---池塘中的氧（58、59、60）

簡(jiǎn)介：林文輝，中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院珠江水產(chǎn)研究所研究員，并擔(dān)任社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展咨詢委員會(huì)顧問。主要研究、探索健康養(yǎng)殖的環(huán)境問題，大力推廣健康養(yǎng)殖，得到了行業(yè)的廣泛認(rèn)可。曾參與國(guó)家獸醫(yī)協(xié)會(huì)《水產(chǎn)執(zhí)業(yè)獸醫(yī)考試指南》編寫，翻譯美國(guó)奧本大學(xué)池塘環(huán)境經(jīng)典專著《池塘養(yǎng)殖水質(zhì)》和《池塘養(yǎng)殖底質(zhì)》，奠定了我國(guó)池塘生態(tài)研究理論基礎(chǔ)。

58池塘中的氧（1）

自然界氧氣主要來(lái)自光合作用：

CO2 + H2O —> CH2O + O2

嚴(yán)格來(lái)說，氧氣是光合作用碳還原（固碳）過程的副產(chǎn)物。

地球上光合作用與呼吸作用：

CH2O + O2 —> CO2 + H2O

大致相等。雖然近百年來(lái)由于石油、煤炭等礦物燃料大量使用使大氣中的二氧化碳有所增加（二氧化碳增加意味著氧氣減少），但對(duì)大氣中氧氣水平的影響不是很大。

據(jù)報(bào)道，近一百年來(lái)大氣中的二氧化碳濃度從350ppm增加到目前的400ppm。相應(yīng)減少的氧氣為［（400 - 350）/44·32］= 36.36ppm，即0.003636%。大氣中的平均氧氣含量為21%左右，即減少了0.0173%，幾乎可以忽略不計(jì)。（其中44是二氧化碳的分子量，32是氧氣的分子量）。

為什么人類燃燒了那么多礦物燃料，而大氣中的氧氣下降不多？這是因?yàn)榭諝庵卸趸紳舛壬仙耍?00 - 350）/350 = 14.3%。光合作用速度增加了，以致于氧氣的產(chǎn)生大于呼吸作用對(duì)氧氣的消耗。這是自然界具有自我平衡、自我調(diào)節(jié)能力的具體表現(xiàn)。

在池塘中，氧的主要來(lái)源有光合作用和空氣擴(kuò)散（包括強(qiáng)化擴(kuò)散，即機(jī)械增氧）以及偶爾化學(xué)增氧；氧的消耗主要來(lái)自飼料、氧債以及部分因過飽和而擴(kuò)散到空氣中。

剩余氧

由光合作用輸入到水體中的氧和碳是等當(dāng)量的，如果每天輸入的有機(jī)碳都被呼吸作用所消耗，則氧也同樣被消耗完。如果有一部分有機(jī)碳轉(zhuǎn)化為碳匯或氧債而沒有消耗氧，則水體中就有剩余的氧，我們稱之為“剩余氧”。

在養(yǎng)殖前期的培水期間，假設(shè)水體從沒有生物的干凈水到幾天后的50毫克生物量/升（包括藻類、微生物、原生動(dòng)物和浮游動(dòng)物），所有生物體中的有機(jī)碳都來(lái)自光合作用，并假設(shè)池塘底部沒有沉淀由死亡生物構(gòu)成的氧債，則水體的剩余氧量為：

50·50%/12·32 = 66.67毫克氧/升
其中50%為有機(jī)物質(zhì)平均碳含量，12為碳的原子量，32為氧的分子量。

可見，培水期間，池塘水體是很容易出現(xiàn)溶解氧嚴(yán)重過飽和的。當(dāng)然，由于溶解氧嚴(yán)重過飽和，會(huì)有大量的氧氣散失到大氣中。

如果是泥底的土塘，由于回水后土壤呼吸強(qiáng)度很大，可以大幅度消耗剩余氧，因而具有一定的緩沖和平衡能力。其能力大小取決于土壤的性質(zhì)。如果是水泥底或薄膜底的池塘，則培水期間很容易出現(xiàn)溶解氧嚴(yán)重過飽和現(xiàn)象。而此時(shí)如果所放的魚苗太小或?qū)θ芙庋踹^飽和比較敏感，就會(huì)導(dǎo)致成活率大幅度降低（對(duì)南美白對(duì)蝦幼苗來(lái)說，就是一種EMS）。

減少培水前期剩余氧量最有效的方法是適當(dāng)使用有機(jī)肥。對(duì)于地膜池、水泥池尤其重要。對(duì)于土池來(lái)說，通過提高底部土壤的呼吸作用強(qiáng)度也可以降低剩余氧量。

剩余氧是沒有增氧裝置的水體飼料投入量的基礎(chǔ)。當(dāng)所投入的飼料的氧消耗量大于光合作用的剩余氧量時(shí)，水體就會(huì)出現(xiàn)缺氧。

59池塘中的氧（2）

煤炭、石油、天然氣等礦質(zhì)燃料是幾十萬(wàn)年或幾億年前光合作用產(chǎn)物沉積在大海底部所形成的碳匯經(jīng)礦化演變而來(lái)的。那么，為什么大海深處（或池塘底部）會(huì)積累有機(jī)碳呢？根據(jù)呼吸作用方程：CH2O + O2 —> CO2 + H2O，有機(jī)物質(zhì)的分解速度與溶解氧濃度成正比。一般來(lái)說，無(wú)論是光合作用產(chǎn)氧，還是大氣擴(kuò)散的溶解氧，都是從水體的表層輸入。而有機(jī)物質(zhì)的濃度往往底層高于表層，尤其是水體底部。

在沒有人工有機(jī)物質(zhì)輸入的天然水體，溶解氧的分布是上高下低，而來(lái)源于光合作用的有機(jī)物質(zhì)以動(dòng)植物尸體的形式不斷向水體深處沉積，導(dǎo)致有機(jī)物質(zhì)的濃度下高上低（活體生物除外）。隨著水體深度的增加，必然存在一個(gè)界線，有機(jī)物質(zhì)的沉積速度大于有機(jī)物質(zhì)的分解速度，這導(dǎo)致有機(jī)碳不斷積累，天長(zhǎng)日久之后，有機(jī)物質(zhì)厭氧分解、礦化，就形成了各種礦質(zhì)燃料——石油、煤礦和天然氣。正是這些碳匯的形成，才導(dǎo)致當(dāng)今大氣中有這么多的氧氣。

上面的過程說明了兩個(gè)問題：一是提高溶解氧濃度高有利于有機(jī)物質(zhì)的分解和能量釋放；二是碳匯或氧債的形成有利于提高剩余氧的總量。

對(duì)于池塘養(yǎng)殖來(lái)說，提高溶解氧濃度有利于飼料中能量的釋放，說白一點(diǎn)，溶解氧越接近飽和，飼料效率越高、飼料系數(shù)越低，飼料中碳和氮轉(zhuǎn)化成魚蝦蛋白的比例也越高，污染也就越小。

有研究表明，羅非魚養(yǎng)成過程中，將一天分兩餐或三餐投喂的方式改為將一天的總投喂量一次連續(xù)在溶解氧濃度高的期間連續(xù)慢慢投喂，即從上午9:00～10:00池塘溶解氧高的時(shí)候開始，使用投餌機(jī)將一天的總投喂量連續(xù)慢慢投喂到13:00～14:00，每斤羅非魚可節(jié)約五毛錢飼料。

根據(jù)溶解氧的晝夜變化規(guī)律，不難發(fā)現(xiàn)，上午9:00～10:00溶解氧已經(jīng)能滿足羅非魚正?；顒?dòng)的需要，此時(shí)開始慢慢連續(xù)投喂，魚慢慢吃飽，溶解氧逐步升高，到下午13:00～14:00，魚達(dá)到飽食量，此后到太陽(yáng)下山，水體溶解氧一直處于高水平狀態(tài)，有利于羅非魚的消化和吸收，到凌晨以后，溶解氧最低，羅非魚也處于空腹?fàn)顟B(tài)，對(duì)溶解氧需求也最低。

有數(shù)據(jù)表明，草魚飽食狀態(tài)下的耗氧率是饑餓狀態(tài)下的 1.8 倍。如果飽食又處于缺氧狀態(tài)，不僅消化吸收效率大幅度降低，而且還容易引起腸炎等問題。

因此，借助在線溶解氧監(jiān)控系統(tǒng)，通過對(duì)溶解氧的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)與控制，盡最大可能提高飼料效率，不僅可以降低飼料對(duì)池塘的污染，還可以大幅度降低飼料成本。

60池塘中的氧（3）

我國(guó)傳統(tǒng)的池塘養(yǎng)殖產(chǎn)量在全世界都是一流的。池塘產(chǎn)量高的前提是載魚量要大，意味著飼料投入量也要大。因此，在沒有增氧機(jī)的年代，想提高飼料投入量必須提高剩余氧的量。那么，我們的先輩是如何做到的呢？

前面說過，光合作用輸入的氧和碳水化合物是等當(dāng)量的，只有將這些碳水化合物盡量多地轉(zhuǎn)化為不消耗氧的碳匯或氧債，才能得到更多的剩余氧用于飼料的投入。

在沒有增氧機(jī)或其它緊急增氧裝置的傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖中，進(jìn)入池塘的溶解氧主要來(lái)自光合作用?？諝鈹U(kuò)散進(jìn)入池塘的氧非常少。因此，只有把輸入到池塘的有機(jī)碳要么變成魚蝦肌體（碳匯），要么以還原性礦物的形式（氧債）存在，否則就必須消耗氧。

1、將有機(jī)碳轉(zhuǎn)化為魚肉（碳匯）。淡水池塘養(yǎng)殖混養(yǎng)鰱魚和鳙魚，不僅可以控制藻類和浮游動(dòng)物的生物量，維持生態(tài)平衡，強(qiáng)制物質(zhì)循環(huán)，還可以將有機(jī)碳轉(zhuǎn)化為魚肉，從而降低氧的消耗，提高剩余氧的量。

一公斤活魚大約含有150克左右的碳元素，相應(yīng)節(jié)約了［150/12·32=］400克氧。也就是說，池塘中每生產(chǎn)一公斤鰱鳙魚，相當(dāng)于儲(chǔ)存了150克碳匯，為水體增加了400克剩余氧。

2、將有機(jī)碳儲(chǔ)存于池塘底部的淤泥中（氧債），或直接以未分解的有機(jī)碳存在，或轉(zhuǎn)化為還原性惰性有機(jī)物或礦物質(zhì)存在。如將氧化態(tài)腐植質(zhì)還原為還原態(tài)腐植質(zhì)，或?qū)⒀趸瘧B(tài)鐵、錳、硫等礦物質(zhì)還原為還原態(tài)鐵、錳、硫。這一部分氧債可用化學(xué)耗氧量來(lái)度量。池塘底部氧債可提供的剩余氧的量與池塘土壤性質(zhì)有關(guān)。

一個(gè)養(yǎng)殖周期結(jié)束后，碳匯作為副產(chǎn)品收獲，而池塘底部的氧債必須通過干塘、曬塘（池塘底部修復(fù)）償還。如果池塘底部土壤沒有在休耕期間（即兩造養(yǎng)殖周期之間）得到完全修復(fù)（即徹底償還氧債），那么，下一造的剩余氧量將下降。所謂新塘旺三年的原因就是休耕期間氧債沒有還清導(dǎo)致池塘生產(chǎn)力降低所引起的。

由于我國(guó)傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖經(jīng)幾千年老一輩的探索，選擇出幾個(gè)適合于積累碳匯的養(yǎng)殖品種以及形成了一整套合理混養(yǎng)、搭配模式，并總結(jié)出一套高效科學(xué)的氧債管理技術(shù)，使得我國(guó)傳統(tǒng)池塘養(yǎng)殖產(chǎn)量能夠遙遙領(lǐng)先于國(guó)際水平。

另請(qǐng)點(diǎn)擊：林文輝說水產(chǎn)養(yǎng)殖專區(qū) 有系列精彩奉獻(xiàn)！