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如何正确理解水产养殖池塘中的氨

  理解水产养殖池塘中的氨


  Patrick Higgins. YSI, a xylem brand,USA


  理解水产养殖系统中的氨并进行控制是很关键的。如果氨积累了,对鱼类是有毒的,并可能有损于任何鱼类生产系统。氨浓度一旦达到毒性水平,鱼类就不能从其饲料中获取所需的能量。如果氨浓度达到足够高的水平,鱼类将会变得迟钝,昏昏沉沉,最终可能导致死亡。


  在合理管理的水产养殖池塘环境中,氨很少积累到致死浓度。然而,虽然不会导致死亡,但会有负面影响:生长速度降低、饲料转换率差,抗病能力下降等。所以,即使鱼类没有死于直接的氨中毒,但会以其他方式影响生产系统,最终影响整体养殖效果。


  氨的动力学


  单一的一次测量只能提供测量样品那一瞬间的氨浓度。氨的生产、清除和转化过程是很复杂的,一整年的养殖过程中都在不断变化。只有在不同时间采样和记录的数据才能反映氨影响水产养殖系统过程更详细、更准确的信息。


  氨主要来源于鱼类的排泄。其排泄率直接与投饵率以及所使用的饲料蛋白质水平直接有关。随着饲料蛋白在鱼体内分解,一些饲料蛋白用于形成鱼体蛋白(肌肉),另一些饲料蛋白作为能源,所产生的氨通过鳃排出。饲料中的蛋白质是投喂饲料的池塘中大多数氨的首要来源。


  氨的另一个主要来源是从池塘底泥扩散出来的。大量的有机物质或由藻类所产生或作为饲料投入到池塘中。粪便固体和死亡藻类沉淀到池塘底部并开始分解。这一过程会产生氨,并从底部淤泥扩散到水体中。


  氨的汇


  幸运的是,有几个过程可以导致氨的流失或转化。最重要的过程是氨通过藻类和其他植物的吸收而流失。植物以氮作为一种营养物质用于生长。光合作用就像一块海绵一样吸收氨,所以池塘中整体植物或藻类的生长可以帮助氨的利用。当然,植物生长过多对溶解氧水平的昼夜变化有影响,会导致夜间溶解氧非常低。


  氨的另一个清除过程是氨的转化,即通过硝化。在水产养殖环境中有两种主要类型的细菌,硝化细菌和亚硝化细菌,通过两步过程有效地氧化氨。第一步是将氨转化为亚硝酸(NO2-),再转化为硝酸(NO3-)。从根本上讲,硝化是氮复合氧化的过程(氮原子失去电子并有效地转移到氧原子上)。


  有几个因素影响硝化的速度,理解这些因素并在不同时间测量氨,可以为明确的管理决策提供更好的理解。氨浓度、温度和溶解氧浓度都起着主要作用。在夏季,氨浓度通常是非常低的,硝化的速度以及处理过剩的氨的细菌类群也是很低的。在冬季,低温抑制微生物的活性。然而,在春季和秋季,氨的浓度和温度的水平有利于更高的硝化速度。在许多池塘,春季和秋季往往是亚硝酸浓度的高峰期。


  最有可能的氨问题


  美国环境保护署(EPA)基于氨(氮)接触时间建立了三种标准(一种急性和两种慢性)。急性的标准是1小时平均接触浓度,是pH值的函数。一个慢性标准是30天的平均浓度,是pH值和温度的函数。另一个慢性标准是在30天内最高的4天的平均浓度,以30天慢性标准的2.5倍计算。EPA的标准有助于确定什么时候氨可能有问题。


  与一般的推测相反,冬季的氨浓度往往(2.5-4.0 mg/L或更高)要比夏季(~0.5mg/L)更高。冬季氨(氮)的30天慢性标准的范围大约为1.5-3.0 mg/L,取决于pH值。在冬季的某些时间段,当鱼类免疫系统被低温抑制时,氨浓度可能会超过这些值。


  另一个相关的氨问题发生于倒藻之后。死亡藻类的快速分解降低了溶解氧和pH值,并提高了氨和二氧化碳的浓度。倒藻之后,氨浓度会上升到6-8 mg/L,pH值会下降到7.8-8.0。4-天的慢性标准范围从pH值为8.0的、大约2.0 mg/L到pH值为7.8的、大约3.0 mg/L。因此,水华倒藻之后的氨浓度可能会超过4-天的慢性标准。


  有毒性的非离子氨浓度的昼夜变化取决于光合作用引起的pH变化,以及影响程度较小的温度的变化。在夏末或初秋,氨浓度开始升高,但pH值的昼夜变化仍然很大。在这种情况下,鱼类可能每天几个小时接触到超过急性标准的氨浓度。如果傍晚pH值约9.0,急性标准是1.5-2.0 mg/L总氨氮。在夏季这个浓度通常小于0.5mg/L,所以,如果傍晚pH值小于9.0,鱼类不太可能受应激。



  氨的管理


  即使在一个大型池塘水产养殖系统中实际的氨管理作用可能很有限,还是有一些方法能降低氨水平,但其他的方法可能使局势更加恶化——没有一种方法是完全长期的解决方案。


  降低投饵率——由于过剩的饲料和鱼类的排泄是氨积累的主要罪魁祸首,因此,只投喂鱼类所需要的饲料量似乎是合理的。这不是短期的修复,而是更好的全程管理,有助于保持合理的氨水平。使用如YSI 5200A (www.ysi.com.5200A)或5400(www.ysi.com/5400)等仪器连续监测与内置Feed SmartTM软件,可以基于用户输入的数据轻松地管理的饲料的投喂率。


  增加曝气——曝气在减少总体池塘氨浓度上是无效的,因为相对于池塘而言曝气的池塘面积很小。然而,它的确增加了溶解氧水平从而减少鱼类的应激。应避免激烈曝气,以防底部沉积物被搅动而造成氨浓度增加。


  碱化——使用诸如熟石灰或生石灰,实际上会由于pH值的突变和大幅度升高而使潜在的不良情况变得更糟糕。pH值的提高会将氨转化为对鱼类有毒的形态。此外,石灰中的钙会与可溶性磷起反应,并从水中清除,而使其对藻类不可用。


  许多鱼塘有足够的碱度,所以将碱度提高到20 mg/L CaCO3以上不会有更多的好处。它只会通过缓和下午高pH将氨的分布从有毒形式转化为无毒形式,并不是从根本上解决氨浓度高的根源。


  施磷肥——在普通的池塘条件下,藻华是非常密集,其生长速度是受光的可利用性的限制而不是营养素如磷或氮的限制。添加磷很少能降低氨的浓度,因为在池塘自然条件下藻类已经以最快的速度在生长了。


  添加细菌改良剂——常见水生细菌是池塘生态系统中氨的不断循环的一个重要部分。典型的池塘管理为细菌生长创造了非常有利的条件。这种生长和活动更多的是受氧气可获得性和温度的限制而不是细菌细胞的数量。大多数的改良剂中,最丰富的细菌是分解有机物的。因此,如果细菌改良剂加速有机物的分解,会出现相反的有害影响,氨水平实际上可能增加!


  氨的测量


  研究表明每天短时间接触远高于那些商业池塘中检测的氨浓度并不影响鱼类生长。然而,有些场合监测氨水平绝对值得的。


  用YSI Professional Plus (ysi.com/proplus)仪器读取氨浓度并将数据保存,用桌面数据管理器软件查看趋势,可以得到对管理您的水产养殖操作、放养密度、过度投喂和各种问题的宝贵资料。


  例如,在南方,通常大多数池塘中的氨浓度在9月份开始上升,10月中旬附近出现高峰,一般在最后一个高投料期的5-6个星期之后。约2-4周以后亚硝酸浓度也达到高峰。这是一个广义的模式,不会发生在每一个池塘里。各种程度的氨或亚硝酸的问题可以在任何时间发生,尤其是在9月和3月之间,测量将有助于了解这种模式。


  藻华后倒藻必须测量氨,在一年寒冷的月份里至少每周检测一次,有助于识别趋势和潜在的问题,不仅是氨,还有亚硝酸。


  总之,氨水平很难迅速和有效地矫正,特别是大池塘。所以,测量和了解您的池塘矫正高氨和亚硝酸水平的自然能力,能够避免出现高浓度。发现矫正高氨水平有困难后,氨的测量可得到高亚硝酸水平一个良好的征兆,并允许操作人员有效地使用盐来预防鱼类亚硝酸中毒。还需要格外警惕倒藻之后。一旦藻类重新建立,氨水平将通常会再次回退到"正常"水平。


  适当的氨管理的主要关键是应用能将这种问题降到最小的鱼类养殖实践。这意味着养殖密度合理,尽可能经常收捕以保持常规载鱼量,防止载鱼量过大,以及采用良好的投喂实践使饲料被鱼类摄食的比例最大化以避免过剩。


  测量氨并识别趋势和水平,以便于您的操作,是理解您的养殖场的良好运做决策的最简单的方法。纠正氨的问题是很难的,所以保持一个积极主动采样程序有助于防止高度的浓氨和亚硝酸。


  如果要测量许多池塘或鱼池的话,一些氨试剂盒是可以节省时间的,但可能只给出一种指示或氨的范围。带pH值和氨传感器的手持仪器可以更快、更准确地了解您的系统的氨问题,从而更快地做出决定,提高养殖场效率。


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