池塘養(yǎng)殖魚類對(duì)溶氧的需求及增氧技術(shù)

馬維東

（松原市水產(chǎn)技術(shù)推廣站，吉林 松原 138000）

在水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中，水體溶解氧是影響水質(zhì)和生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的重要因素之一。為滿足魚群生長需要，提高魚體健康水平，需有效管理池塘內(nèi)的水環(huán)境。常用的增氧方法有曝氣和投加氧氣等方式，這些方法存在耗能高和效率低等缺點(diǎn)。國內(nèi)外學(xué)者通過試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)及模擬實(shí)驗(yàn)，提出了多種新型增氧方法。例如生物法是一種能夠快速增加水中溶解氧濃度并改善水質(zhì)的方法；化學(xué)氧化法主要依靠硝酸還原酶將NO-

2轉(zhuǎn)化成N2O，從而使得亞硝酸鹽被氧化成NO3-N，進(jìn)而促進(jìn)氨氮的去除；人工模擬法可以在不改變池塘原有自然生態(tài)結(jié)構(gòu)的前提下，利用生物或化學(xué)反應(yīng)來調(diào)節(jié)水體中溶解氧，從而達(dá)到降低水體富營養(yǎng)化程度的目的，具有較好的應(yīng)用效果。文章以池塘內(nèi)常見魚類（羅非魚）為例，探討了不同種類和不同密度的增氧劑在池塘厭氧條件下的作用機(jī)制及機(jī)理。

1 池塘養(yǎng)殖魚類對(duì)溶氧的需求

在中國北方地區(qū)氣候寒冷干燥、降水量少，水體中溶解性有機(jī)質(zhì)含量較低。當(dāng)水中溶解性有機(jī)質(zhì)濃度低于10 mg/L時(shí)，魚會(huì)出現(xiàn)缺氧癥狀，當(dāng)溶解性無機(jī)碳超過20 mg/L時(shí),魚群會(huì)發(fā)生死亡現(xiàn)象。為解決這一問題，研究出了許多方法來改善水質(zhì)，如人工投加營養(yǎng)鹽或添加抗氧化劑、增加光照和溫度等，雖然一定程度上提高水體透明度，但不能從根本上改變水體環(huán)境。常用于處理廢水的生物降解酶有很多種類，包括過氧化氫酶、亞硝酸鹽還原酶、氨氮氧化酶及一些金屬離子氧化酶等，其中最為常見的是過氧化物酶，可將氧氣直接氧化成二氧化碳和水。在池塘中投加適量的厭氧菌后，可使得池塘內(nèi)的溶解氧水平得到顯著提升。厭氧菌本身具有較強(qiáng)的分解代謝功能，其會(huì)消耗大量氧氣以維持自身正常的新陳代謝活動(dòng)，致整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行受到嚴(yán)重影響。文章針對(duì)如何通過投加微生物來改善池塘養(yǎng)殖過程中的缺氧狀況展開了相關(guān)研究工作，首先，需要對(duì)池塘養(yǎng)殖魚類所需的氧氣濃度進(jìn)行測(cè)定與計(jì)算；其次，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果制訂出相應(yīng)的控制方案；最后，再結(jié)合實(shí)際情況對(duì)池塘養(yǎng)殖過程中可能存在的問題進(jìn)行分析，最終提出一系列解決方案。

1.1 材料與方法

本研究用水為人工配制的自來水。在每個(gè)處理組中分別設(shè)置了5 種不同濃度（0、10%和30%）的氨氮水溶液，其中對(duì)照組中不添加任何物質(zhì)。在試驗(yàn)過程中，每天定時(shí)向各處理區(qū)投加氨水，使其達(dá)到一定的溶解度后再進(jìn)行下一步反應(yīng)；同時(shí)，定期監(jiān)測(cè)水質(zhì)指標(biāo)并記錄變化情況，以便及時(shí)調(diào)整處理工藝參數(shù)，確保氨水能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)要求。具體步驟如下：①將準(zhǔn)備好的魚苗置于盛有20 m3蒸餾水的容器中，用紗布包裹住魚體頭部，防止魚體被氨水污染，靜置24 h 以上，期間保證溫度始終保持在25℃左右，取出魚體并清洗干凈，接著將其放置于裝有氨氣的燒杯中，緩慢注入氨水至魚體表面積約為0.5 cm2；②當(dāng)魚體表面已經(jīng)完全濕潤時(shí)，開始計(jì)時(shí)并持續(xù)一段時(shí)間直至不再產(chǎn)生氣泡、有明顯的呼吸和翻騰現(xiàn)象發(fā)生，即可認(rèn)為此時(shí)魚體內(nèi)的氧氣含量達(dá)到最大值，此后繼續(xù)維持該水溫不變，直到魚死亡或無法耐受而終止實(shí)驗(yàn)。

1.2 數(shù)據(jù)處理

分析數(shù)據(jù)知，在不同時(shí)間點(diǎn)溶氧量均呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)。其中，3 月下旬—6 月上旬為溶解氧含量最高峰值；7月中下旬—8月底為溶解氧含量最低值。這主要是由于此時(shí)水溫較低且光照充足，有利于魚體生長和代謝活動(dòng)所致。隨著放養(yǎng)時(shí)間延長（0 d 和12 d），各處理組魚體長高密度逐漸降低，這說明適當(dāng)增加放養(yǎng)時(shí)間可提高魚體內(nèi)溶氧量。

1.3 溶氧對(duì)魚類生長的影響

魚的生理特性和環(huán)境條件不同，會(huì)使得水體溶解氧濃度發(fā)生變化。隨著水溫升高，溶解氧含量逐漸降低；而當(dāng)溫度達(dá)到15℃以上時(shí)，又開始增加。魚類的活動(dòng)能力越強(qiáng)，其代謝產(chǎn)生的有機(jī)物質(zhì)越多，導(dǎo)致水體中溶氧量隨之上升。隨著水溫的升高、光照強(qiáng)度增強(qiáng)及營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)充足等因素的作用下，魚類的體長不斷增長，造成魚類體內(nèi)溶氧量的變化。要提高池塘中魚的成活率，須保證適宜的水溫與光照，要注意維持好水中溶氧量的平衡狀態(tài)。但某些魚類具有較高的性成熟年齡（如羅非魚），所以在一定范圍內(nèi)可以通過調(diào)節(jié)水溫來控制氧消耗率，減少氧消耗率過高帶來的不利因素[1]。

1.4 結(jié)果

在不同水體中溶氧含量隨時(shí)間變化看出[2]，在0~12 時(shí)內(nèi)，溶解氧濃度呈上升趨勢(shì)（P 值均<0.000）。因?yàn)樵谠摃r(shí)段,魚體新陳代謝旺盛導(dǎo)致大量自由水被消耗；在12~24 時(shí)魚體會(huì)逐漸適應(yīng)環(huán)境并開始進(jìn)行呼吸作用[3]，溶氧量有所增加。池塘環(huán)境相對(duì)封閉和較低的氧氣含量會(huì)使得魚體出現(xiàn)缺氧現(xiàn)象，影響其生長發(fā)育甚至死亡。為保證魚正常生長及其經(jīng)濟(jì)效益，可減少或停止投喂高濃度的飼料。水溫升高至15℃后，魚體表面溫度迅速下降，是溶氧量卻沒有顯著改變，這是由于魚體自身代謝速率與外界環(huán)境有關(guān)。此外，魚體的活動(dòng)能力也受到了限制。當(dāng)水溫達(dá)到25℃左右時(shí)溶氧量才明顯增加（P<0.05）[4]。

2 增氧對(duì)池塘溶氧水平的影響

2.1 溶氧的定義

在水生生態(tài)系統(tǒng)中，生物體內(nèi)溶解氧主要來自于光合作用和呼吸作用。其中，光合作用產(chǎn)生的氧氣是維持水環(huán)境穩(wěn)定的關(guān)鍵因素之一；而光合作用所釋放出的水則可通過微生物作用被消耗，從而使得水中溶解氧含量保持穩(wěn)定。因此，為了保證池塘水質(zhì)安全、滿足魚類生長需要、提高經(jīng)濟(jì)效益等要求[5]，要合理控制好溶氧水平。根據(jù)上述分析，提出了一種利用底泥作為厭氧消化基質(zhì)來降低池塘溶氧水平的方法，將池塘底泥用于培養(yǎng)浮游植物，并且定期補(bǔ)充營養(yǎng)物質(zhì)以促進(jìn)藻類繁殖，以此來增加底部土壤中的氧氣濃度[6]。

2.2 增氧的定義

將增氧定義為通過增加溶解氧來改善水質(zhì)的方法。當(dāng)溶氧濃度達(dá)到一定值時(shí)，可認(rèn)為有利于魚類生長繁殖的狀態(tài)。因此，本研究主要討論增氧對(duì)鰱魚和草魚等魚種生長性能（如體長增長率等指標(biāo)的影響）以及肌肉品質(zhì)的影響，由于鰱魚與草魚都是以浮游植物為食，所以其增氧處理后，可使得水體內(nèi)溶解氧含量顯著上升。隨著增氧時(shí)間延長，2 種魚體長均呈現(xiàn)出先下降再升高的趨勢(shì)，這說明增氧可有效促進(jìn)鰱魚和草魚的生長，但兩者存在差異性[7]。增氧后鰱魚的體長增長率最大可達(dá)42.3%，而草魚的體長增長率僅為19.4%。

2.3 材料與方法

2.3.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用魚購于廣東省廣州市番禺區(qū)大崗鎮(zhèn)沙頭水道，規(guī)格為6~8目，體質(zhì)量約200 g，購買后立即運(yùn)回進(jìn)行預(yù)處理；鰱魚購于廣東省深圳市鹽田港某水產(chǎn)批發(fā)商店，主要試劑均由國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司提供[7]。

2.3.2 增氧裝置及其配套設(shè)備

采用深圳新苗科技有限公司制造的YL-2000 型空氣壓縮機(jī)制取空氣；采用廣東環(huán)宇氣體股份有限公司制造的GZX-50B真空泵供氣；采用深圳市三恩時(shí)達(dá)環(huán)保科技有限公司生產(chǎn)的HH-4A 型數(shù)顯式電動(dòng)攪拌器制取溶液；采用上海博迅實(shí)業(yè)發(fā)展公司制造的SJS-100A 智能控溫電熱鼓風(fēng)干燥箱和SF-IIB 型精密電子天平，以及上海博訊實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的DHG-9140A型電熱恒溫鼓風(fēng)烘箱等。

3 增氧對(duì)池塘溶氧系數(shù)的影響

3.1 溶解氧與水產(chǎn)養(yǎng)殖

在水體中溶解氧主要以氫和二氧化碳形式存在，由于水中溶解氧含量較低（低于0.1%），將溶解氧定義為生物生存所需最低濃度。根據(jù)國際純粹和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC）規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)溶解氧≤1.0%時(shí)，認(rèn)為魚已經(jīng)死亡或?yàn)l臨滅絕；當(dāng)溶解氧>1.0%時(shí)，說明有魚活動(dòng)且能夠維持一定的生長速度。已有學(xué)者提出了一些建議，①提高溶解氧水平有助于促進(jìn)魚類的繁殖，提高經(jīng)濟(jì)價(jià)值；②如果溶解氧過低，可能會(huì)導(dǎo)致魚類缺氧致死；③隨著溶解氧的升高，底棲生物的呼吸作用增強(qiáng)，導(dǎo)致更高的氨氮排放量。在保證魚類正常生長的前提條件下盡量減少溶解氧的釋放是非常必要的。在整個(gè)試驗(yàn)期間，各樣品組中溶解氧含量均呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，其中對(duì)照組溶解氧含量始終低于實(shí)驗(yàn)樣，表明該條件下池塘內(nèi)溶氧處于較低水平。當(dāng)水溫降至20℃時(shí)，實(shí)驗(yàn)組和空白組在0~10 min 內(nèi)、30 min 后及60 min 后溶解氧含量分別達(dá)到最大值（66.43±0.41 mmol/L）、最小值（7.12±0.34 mmol/L）和平均值（8.02±0.29 mmol/L），都高于未處理組和對(duì)照組，達(dá)到最高溶解氧濃度（92.32%）；而對(duì)照組在0~40 min 內(nèi)溶解氧含量一直保持著較高濃度水平，這說明其能夠有效地將水中溶解氧轉(zhuǎn)化成氧氣供自身呼吸代謝使用。隨著試驗(yàn)時(shí)間延長至120 min，試驗(yàn)組和空白對(duì)照組溶解氧含量又開始降低。

3.2 微孔增氧的理論依據(jù)

據(jù)上分析，在不考慮其他因素下，可得出如下結(jié)論：①隨著水溫升高和水體中溶解氧濃度增加，池塘內(nèi)溶氧量也隨之上升；②當(dāng)水溫達(dá)到一定程度后，繼續(xù)提高水溫會(huì)使魚體內(nèi)產(chǎn)生過飽和度區(qū)，導(dǎo)致溶氧量降低甚至停止生長繁殖。

4 結(jié)語

研究發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間推移，不同種類的魚有其適應(yīng)性。例如草魚和鯉魚等，能通過調(diào)節(jié)自身的生理機(jī)能適應(yīng)環(huán)境條件變化；羅非魚可通過增加氧氣濃度提高產(chǎn)量，但存在一些問題需要進(jìn)一步解決。第一，由于水體環(huán)境復(fù)雜多變且不可控因素較多，很難保證所有魚類都具有良好的生存條件，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)各種魚類的有效管理是一個(gè)難題；第二，還沒有成熟可靠的增氧方法,會(huì)限制魚類的生長繁殖及維持正常生理代謝水平；第三，現(xiàn)有增氧裝置只能針對(duì)特定物種進(jìn)行試驗(yàn)，不能全面反映魚類群體的真實(shí)狀況；第四，有些魚類（羅非魚和鱸魚）雖然體表附著物被去除，但魚鰓內(nèi)依然含有大量的溶解氧，這些物質(zhì)極易造成缺氧現(xiàn)象發(fā)生。未來應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)該類魚類的保護(hù)工作，以減少氧化應(yīng)激反應(yīng)及其他不良影響，為后續(xù)研究提供更加準(zhǔn)確客觀的數(shù)據(jù)支持。