林文辉老师详谈池塘里的那些事儿（绪）

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　　池塘里的那些事儿（36）

　　
　　温度与分层
　　
　　池塘中的水温与太阳辐射和气温有关。水温密切地跟随着气温。所以，水温一般可以根据季节和地理位置来预测。很重要的一点是，在给定位置某一特定期间的气温可能偏离常规，水温也可能偏离。
　　
　　水的持热能力很大。水的比热是统一的，即1克水升高1度需要1 卡的热量。当光线穿过水体时太阳能量被吸收，水被加热。光能随深度按指数的形式被吸收，所以多数热量在水的上层被吸收。尤其是在池塘里，由于溶解的有机物质和颗粒物质的浓度高，相对于浑浊度较低的水体来说，浑浊度高的水体大大地提高了能量的吸收。热从上层水体向下层水体的转移很大程度上依赖于风的混合作用。
　　
　　水的密度与水的温度有关。由于接近水体表面的热吸收更快，以及暖和的水的密度比冷水小，池塘和湖泊会形成热分层。当上层和下层水体的密度差大到风力不能将它们混合时就出现分层。概括来说，在春季解冻后和冬季末，在没有冰覆盖的湖泊或池塘，水柱的温度相对均匀。在阳光明媚的日子里，尽管热在水面被吸收，但风的混合作用没有阻力，整个水柱循环并升温。随着春季的推移，表层水体受热的速度大于通过风力的混合作用将热由上层向下层扩散的速度，最终导致上层的水体比下层的水体暖和得多，而且风速往往随着天气的暖和而下降，已经没有足够的力量将两层水体混合。上层称为变温层，下层称为均温层。在变温层和均温层之间有一个温度差异显著的水层被称为变相层。不过，更常用“跃温层”来描述中间层。在湖泊方面，跃温层被定义为随着深度的增加温度下降的速度至少1℃╱米的水层。跃温层在水面下的深度则随着天气条件而变动。但大多数湖泊在秋季到来之前分层不会消失。在秋季期间，气温下降，表层水体的热散失到空气中，最终上下层之间的密度差下降到风力的混合作用引起整个湖泊的水体循环并使分层消失。
　　
　　水产养殖的池塘更浅、更浑浊，更能抵抗风力，而且表面积比湖泊小。常规温水池塘的平均深度很少超过2米，面积很少大于几公顷。然而，在无风、阳光充足的日子里，由于浑浊条件导致表层水迅速升温，即使是非常浅的池塘也会形成显著的温度分层。跃温层的传统定义对池塘并不适用，因为甚至在冬天，温度梯度往往超过1℃╱米水深。在池塘温度分层期间，跃温层的温度变化最大，所以很容易辨认。
　　
　　分层的稳定性是由将整个水体混合至温度一致所需要的能量而决定的，所需能量越大，分层越稳定。水产养殖的池塘往往相对比较小而浅，分层不像大水体那么稳定。强风可能提供足够的能量，导致完全对流，或冷而大的降雨进入暖和的变温层引起对流使分层消失。由于浮游生物藻华的消失导致加热层变深也会引起完全混合。
　　
　　水体分层是池塘诸多问题的  根源：分层导致水体底层还原物质所形成的氧债积累，如果氧债所需要的氧气大于水体溶解氧的总和，一旦由于某种原因在短时间内消层，将导致整个池塘无完全缺氧而全军覆没，如果这种消层是由降雨引起的，俗称“白撞雨”；分层导致底层有毒物质产生，引起养殖动物慢性或急性中毒，对虾的偷死可能与底层有毒物质有关；分层导致溶解氧低的底层水体中大量病原微生物生长，是导致鱼病发生的重要因素；分层导致植物营养素得不到及时周转，不能回到上层供透光层的浮游植物生长，是导致浮游植物老化的重要因素；分层同时也是导致蓝藻暴发的重要因素。因此，池塘水体上下温差的管理是水质管理、病害预防、生态稳定的关键。

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　　池塘里的那些事儿（37）

　　
　　水文。
　　
　　水产养殖的池塘有3种基本类型：集雨区池塘、挖掘池塘和筑堤池塘。集雨区池塘是在地形允许储水的自然水道上筑堤而成的。一般的情况是，这种类型池塘的堤坝是建造在形成集雨区隘口的两个小山之间。集雨区池塘可能只有径流水供应，或可能是径流水、溪水和地下水混合而成。挖掘池塘是在地上挖坑而形成的，在地下水位接近地面的地方水源可能是地下水；也可以建造在低洼地以便用地表水灌注；或使用井水。在筑堤池塘里的水是被“关”在由堤坝围起来的区域内的。几乎没有径流水进入筑堤池塘，所以，只能用井水、水库水、溪水或河口水灌注。
　　
　　一个池塘不可能只靠直接进入池塘的雨水来灌注并维持水位。而且，雨水也并不总是可靠，两次大到足以形成径流水的降雨之间的时间可能很长。完全依靠径流水灌注的集雨区池塘在比较干燥的月份，甚至不是在显著的干燥季节的潮湿气候的月份里水位可能很低。水产养殖的池塘需要相对稳定的水位，最好有水源能迅速重新灌满池塘。过度的水位下降会由于破坏产卵区、底栖生物、饵料生物和引起密度过高而对鱼类有不良影响。在长期的干燥期间，溶解的物质会浓缩，而在潮湿期间，溶解的物质会被稀释。如果池塘排水捕鱼，但又不能迅速回水，会失去部分或全部生长季节。当然，在大多数情况下，大量水流快速冲刷池塘并不理想，这会带走浮游生物和营养物质。
　　
　　当然，如果人为排水、水交换或取池塘中的水使用；或集雨区池塘的水源是由井水供应；或一个围堤池塘拥有一个比常规大得多的集雨区，则水的收支预算方程需要调整。
　　
　　降水量的测定方法是众所周知的，池塘的蒸发量可以用皿蒸发来测定，库存差异可以通过水深的变化来测定，地表径流量可采用曲线数字技术进行估计，如果有溪水流入池塘，可以采用拦河堰或水道来估计。在没有降雨、没有人为加水或排水的日子里每天水位变化量和池塘蒸发量之间的差异，是渗漏量最佳的估算方法。
　　
　　我国有许多水库养殖，包括网箱养殖。由于水库往往牵涉到农业用水，因此，还必须考虑农业用水。曾经出现过有些水库被承包后，养殖户没有考虑到农业用水问题，导致水库水位太低，造成水体太小而全军覆没。而河道或水道网箱养殖由于水库放水导致网箱被冲垮或上游不放水导致下游网箱水质恶化几乎每年都有报道。

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　　池塘里的那些事儿（38）

　　
　　微生物的生态功能
　　
　　一般认为“植物合成、动物消费、微生物分解，是地球生物圈生生不息的基本物质循环模式。微生物是自然界的还原者，将各种有机废物分解、矿化，释放出矿物质和能量，使自然界物质得以循环”。其实，任何异养生物都是还原者。例如，鱼虾摄食饵料生物，一部分饵料生物的能量被同化，一部分饵料生物被异化，被异化的部分就是被还原，回归自然。也就是说，食物链的每一个节点，同时存在着同化作用和异化作用（即矿化作用）。
　　
　　同样，微生物在利用分解有机物所释放的能量，将有机物质矿化，同时也将一部分能量合成自身物质用于生长，使部分能量和物质（能量的载体）再进入生物链。
　　
　　如果说植物或藻类的光合作用是生态系统光合食物链的开端：
　　
　　16NH4+ 92CO2 + 92H2O + 14HCO3 + H2PO4 → C106H264 O110N16P + 106O2
　　
　　那么，我们也可以认为，微生物的生物合成（生长）是生态系统腐生食物链的开端：
　　
　　NH4+ 7.08CH2O + HCO3 + 2.06O2 → C5H7NO2 + 6.06H2O + 3.07CO2
　　
　　就水生生态系统而言，光合食物链和腐生食物链都进入基本食物链的物质循环：藻类和微生物→原生动物→浮游动物→小型动物→大型动物→微生物→藻类……，如此往复循环。
　　
　　在天然水体中，生态系统的物质循环和能量流动是由光合作用从外部输入能量，物质是内部循环。因而驱动生态系统的能量流动和物质循环是以藻类的光合食物链为主；而在池塘养殖中，除了藻类的光合食物链外，饲料的投入是能量与物质同时输入，由于养殖动物对饲料的转化率比较低，还有大部分养殖动物未消化吸收和转化的物质不仅需要通过微生物进行矿化还原（即净化），同时微生物本身也作为有机营养物进入腐生食物链。因此，微生物可以说是池塘养殖，尤其是高产（高饲料投入）池塘的基础生态系统的基础。这也是“低产养藻，高产养菌”的道理所在。
　　
　　因此，了解微生物生态，尤其是了解细菌及细菌之间的相互关系，以及腐生食物链的结构和组成，是将来池塘养殖高产、可控、生态的基础。

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　　池塘里的那些事儿（39）

　　
　　奇妙的微生物
　　
　　自然界一切含有化学能的物质几乎都有微生物能加以利用！即使是人工合成的物质，如塑料，短短的几十年内，自然界都已经进化出拥有分解、利用塑料酶系的微生物。可以说，微生物无所不能，只有你没想到的，没有它做不到的。
　　
　　生物进化的方向是获能最大化、效率最大化。而获能的目的是用于繁殖。这是生命的本质，微生物尤为如此。
　　
　　水生生态系统中的微生物尤其微妙。共生与协同作战，使得尽管单一个微生物是那么脆弱，那么娇气，但只要它们长在一块，就非常坚韧，非常顽强。
　　
　　微生物因为太小，它们获得营养的方式是通过扩散而不是“吃”进入。所以，对于环境中的大分子营养素，如蛋白质、脂肪、淀粉或甚至纤维素等，微生物只有先分泌水解酶和消化酶，将这些物质分解成可以直接通过扩散而吸收的氨基酸、单糖或更小的物质。
　　
　　由于微生物的这种体外消化的特点，在一个水生生态中，只要有一种微生物能分泌蛋白酶，将水体中的蛋白质分解成氨基酸，那么，周围的其它微生物都可以一起分享。这就使得缺乏蛋白酶的微生物能够得以在环境中生存。
　　
　　尽管自然界大多数微生物能力很低，只能做一点点“工作”，但由于它们的协同作用，使得大家都可以生存。如果把一种物质的降解过程看成是一条流水线，微生物就是每个“岗位”上的工人。例如，蛋白质的矿化：有的微生物分泌蛋白酶，先将蛋白质卸成几大块——多肽；有的微生物分泌多肽酶，将肽分解成氨基酸；有的微生物将氨基酸分解为氨和脂肪酸；有的微生物将脂肪酸分解为二氧化碳；有的微生物将氨转化为亚硝酸；有的微生物将亚硝酸转化为硝酸；有的微生物将硝酸转化为氮气。这样，经过大伙儿的协同作用，将蛋白质最终矿化为氮气和二氧化碳。
　　
　　微生物的这种协同作用，使得微生物世界看起来又是一个非常有“组织”的团体。
　　
　　一个生态系统，必须含有生命活动所需要的所有物质和酶系。但是，对于单一一个微生物而言，借助于微生物的这种共享与协同机制，它又可以非常的不完善。因此，水生生态系统中的绝大多数微生物是难以单独生存的，也就是通常所说的——不可培养。
　　
　　有人说，自然界98%的微生物是不可培养的。我认为，对于水生生态系统来说，可培养的微生物更少。可以说，我们对水生生态系统中的微生物的认识，连皮毛都谈不上！
　　
　　如果把池塘比喻成一个人，那么，池塘里的微生物就如人的细胞。虽然我们吃饭可以养活身上的所有细胞，但大多数细胞基本上没办法单独培养。池塘里的微生物也一样，大多数微生物也无法单独培养。

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　　池塘里的那些事儿（40）

　　
　　微生物的种类
　　
　　按能量与碳源来源分类
　　
　　化能异养菌（氧化还原物质获得能量，将有机碳同化为细菌物质，如枯草芽孢杆菌）
　　
　　光能异养菌（俘获太阳辐射能为能量，将有机碳同化为细菌物质，如紫色非硫细菌）
　　
　　化能自养菌（氧化还原物质获得能量，将无机碳同化为细菌物质，如硝化细菌）
　　
　　光能自养菌（俘获太阳辐射能为能量，将无机碳同化为细菌物质，如红硫细菌）
　　
　　按电子受体分类
　　
　　好氧菌（以氧气作为最终电子受体，如枯草芽孢杆菌）
　　
　　厌氧菌（以有机小分子或无机氧化物作为最终电子受体）
　　
　　以有机小分子做电子受体，如乳酸杆菌
　　
　　以氮氧化物做电子受体，如脱氮杆菌
　　
　　以铁氧化物做电子受体，如铁还原菌
　　
　　以锰氧化物做电子受体，如锰还原菌
　　
　　以硫氧化物做电子受体，如脱硫杆菌
　　
　　以二氧化碳做电子受体，如沼气产生菌
　　
　　兼性好氧菌（有氧时以氧气为最终电子受体，无氧时以无机氧化物作为最终电子受体）
　　
　　按形态分类
　　
　　球菌（如葡萄球菌、链球菌）
　　
　　杆菌（如芽孢杆菌、大肠杆菌）
　　
　　弧菌（如溶血弧菌、霍乱弧菌）
　　
　　螺旋菌（如钩端螺旋菌、幽门螺旋菌）
　　
　　按着色结果分类
　　
　　革兰氏阳性菌（革兰氏染色显阳性，如金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌）
　　
　　革兰氏阴性菌（革兰氏染色显阴性，大肠杆菌、肺炎杆菌）
　　
　　按培养方式分类
　　
　　可培养细菌
　　
　　不可培养细菌
　　
　　还有一些以特征命名的，如能产乳酸的细菌都称为乳酸菌；能形成芽孢的杆菌，都称为芽孢杆菌。

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　　池塘里的那些事儿（41）

　　
　　微生物的吃喝拉撒（1）
　　
　　世间任何生物都需要新陈代谢，微生物也不例外。微生物由于个体小，结构简单，没有专门用于摄取营养的器官。因此，微生物的营养物质的吸收以及代谢产物的排出都是依靠细胞膜的功能来完成的。
　　
　　大分子的营养物质（如蛋白、脂肪和多糖）需要由微生物分泌的胞外酶事先水解成可溶性小分子才能吸收。
　　
　　根据微生物周围存在的营养物质的种类和浓度，按照细胞膜上有无载体参与、运送过程是否消耗能量以及营养物是否发生变化等，将微生物对营养物质的吸收方式分为：
　　
　　被动扩散、促进扩散、主动运输和基团转位四种方式。
　　
　　被动扩散：简单扩散，当细胞外营养物质的浓度高于细胞内的营养物质浓度时，存在浓度差异，营养物质自然从高浓度的地方（胞外）向低浓度的地方（胞内）扩散，当胞内外的营养物质浓度达到平衡时，扩散便停止。
　　
　　用这种方式运输的物质有：水、二氧化碳、乙醇和某些氨基酸。
　　
　　特点：(1)扩散是非特异性的，速度取决于浓度差、分子大小、溶解性、pH、离子强度和温度等；(2)不消耗能量；(3)不需要载体蛋白，不能逆浓度梯度进行，运输速度慢。
　　
　　缺点：很难满足微生物的营养需要，没有选择性。
　　
　　促进扩散（或称协助扩散）：利用营养物质的浓度差进行。需要细胞膜上的酶或载体蛋白的可逆性结合来加速运输速度。即载体在膜外与高浓度的营养物质可逆性结合，扩散到膜内在将营养物质释放。
　　
　　特点：(1)动力来源于浓度差；(2)不消耗能量，不能逆浓度运输；(3)需要载体蛋白参与，能提前达到平衡；(4)被运送的物质不发生结构变化；(5)运送的物质具有选择性或高度专一性。
　　
　　主动运输：在提供能量和载体蛋白协助的前提下，将营养物质逆浓度梯度运送。此为微生物新陈代谢的主要运输方式。
　　
　　特点：(1)消耗代谢能；(2)可逆浓度运输；(3)需要载体蛋白参与，但运输后不改变结构；(4)被运送的物质具有高度的立体专一性。
　　
　　能量来源：好氧微生物来自呼吸能，厌氧微生物来自化学能，光合微生物来自光能。
　　
　　主动运输的营养物质有：无机离子、有机离子和一些糖类（如葡萄糖、蜜二糖）。
　　
　　基团转位：一种即需要载体，又消耗能量，并且转运前后营养物质发生分子结构变化的运输方式。
　　
　　特点：(1)消耗代谢能；(2)可逆浓度运输；(3)需要载体蛋白参与；(4)运输后会改变分子结构；(5)被运送的物质具有高度的立体专一性。
　　
　　主要用于运送：葡萄糖、果糖、甘露糖、核苷酸、丁酸和腺嘌呤等。
　　
　　

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　　池塘里的那些事儿（42）

　　

　　微生物的吃喝拉撒（2）

　　同化与异化
　　
　　微生物吃东西的目的是用于生长。当然，要生长就得合成新细胞的建筑材料，因此，必须消耗能量。微生物的能量来源主要有化能和光能，对于池塘养殖来说，主要来自化能。也就是说，微生物吸收的营养素有一部分用于燃烧产生能量，我们称为“异化”；一部分用来合成产生细胞物质，我们称为“同化”。如果我们想培养微生物作为天然饲料，我们当然希望同化效率越高越好，如果我们是利用微生物进行污水处理，我们则希望同化效率越低越好。
　　
　　生命进化的方向是提高效率！生命越高等，同化效率也就越高。尽管细菌的生命形态比较原始，同化效率不是很高。但是，它们能够生存到今天，至少在同类中，它们的同化效率是最高的了。提高同化效率的根本手段就是提高异化过程的产能效率！也就是说，你的炉灶要比别的微生物先进，烧了同样数量的木材，得到的能量比别的微生物多。
　　
　　提高异化产能效率的关键，是电子受体！氧作为电子受体的氧呼吸产能效率比有机物作为电子受体的厌氧呼吸产能高。所以，酵母菌在有氧的条件下绝不用有机物做电子受体。从电子受体的角度看，产能效率的顺序是：氧呼吸>氮呼吸>锰、铁呼吸>硫呼吸>碳呼吸。
　　
　　微生物的“节约原则”。微生物吸收营养，用于生长（对于微生物而言，生长就是繁殖）。要生长就得合成构成细胞的物质，而且每种物质需要多少数量，都能十分精确地控制。例如，微生物繁殖一代需要100个甘氨酸，它绝不会合成101个！这是残酷的物种竞争中进化出来的。因为如果你多合成了，说明你的效率就低一些，在竞争中就可能被淘汰！
　　
　　微生物如何控制“产量”的？这就牵涉到基因的表达与控制了。例如，微生物要繁殖，需要100个甘氨酸，就要启动甘氨酸合成的机器。首先，控制中心下达指令，启动甘氨酸合成生产线（基因上的启动子活化），开始合成甘氨酸（基因表达），当合成的甘氨酸数量满足繁殖需要（100个），控制中心就下达指令，关闭甘氨酸合成生产线。
　　
　　当然，有些微生物“断电开关”坏了，关不了了！甘氨酸会一直生产下去，如果细胞体内甘氨酸大量积累，这个微生物就活不下去了。如果这个微生物的细胞膜上刚好有个“洞”，能把多余的甘氨酸处理掉（排出细胞外），这个微生物还能活下来，当然，繁殖速度就大幅度降低了，在自然界也就没有什么竞争力了。
　　
　　目前所有氨基酸发酵工业利用的就是这个原理。要么筛选自然界自己搞坏“断电开关”的微生物，要么利用现在先进的基因敲除技术直接把微生物的“断电开关”基因敲掉（也就是通常说的工程菌）。当然，这种微生物必须严格在无菌条件下培养，因为任何普通微生物的生长速度都比它快。
　　
　　所以，要明白，当我们以微生物细胞为目标时，我们要提高同化效率（如用葡萄糖通过谷氨酸杆菌生产味精，投入同样数量的葡萄糖，产生的味精越多越好）；如果我们是利用微生物进行“鱼虾生活污水处理”，我们应当尽可能提高异化效率（污水处理厂微生物同化的“产品”就是活性污泥，是另一种形式的污染物，所以，对于污水处理而言，同化效率越低越好，也就是污泥越少越好）！由于微生物是比较古老的，同化效率比较低，因此，用微生物进行鱼虾生活污水处理才是正确的（目前水产养殖污水处理方式五花八门，大家可以据此给予判断，以免被忽悠）。

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　　池塘里的那些事儿（43）

　　微生物的吃喝拉撒（3）
　　
　　前面我们说过微生物吃喝的方式。而微生物几乎什么都能吃。任何天然物质，只要有能量可以利用，它们都不放过。那么，在自然界，谁给微生物提供食物？
　　
　　(1) 动植物的有机分泌物，尤其是藻类胞外分泌物；一般来说，藻类在生长过程中也会分泌一些物质，有些是与外界进行物质交换，而更多的是当部分营养素缺乏时，光合作用的产物不能有效地用于生长，多余的有机物质就会分泌到环境中。一般情况下，对数期之前的藻类胞外分泌物主要是用于物质交换，而对数期过后的藻类由于生长速度降低，胞外分泌物就会增加。据报道，藻类的胞外分泌物占光合作用总产物的不到5%到大于95%。有过培藻经历的技术人员都知道，大面积培藻后期经常会出现杂菌数量增加。池塘也一样，蓝藻暴发后期微生物密度也会增加。不同的藻类的胞外分泌物结构不同，与之相适应的微生物也不同。藻类多样性丰富，微生物种群多样性也丰富，藻类单一，微生物多样性就会降低。
　　
　　(2) 动植物排泄物中的可溶性物质；
　　
　　(3) 动植物的尸体；
　　
　　在养殖的池塘里，人工投入饲料，溶解和散失的饲料有机成分是微生物的重要营养来源。因此，投多少饲料，长多少细菌是必然的，不让微生物生长，那谁来帮你净化水质？池塘长什么微生物，取决于饲料成分和供氧条件以及温度、盐度、pH等因素。物竞天择、适者生存是池塘微生物的生存法则，不是你加什么微生物就能长什么微生物的。
　　
　　饿极了，狗也会跳墙！饥饿状态下，微生物也会主动进攻！
　　
　　溶藻菌：正常情况下，健康的藻类是不会被微生物“吃掉”的。但是，当营养缺乏和营养素不平衡时，微生物就会产生分泌物。如果，这种分泌物恰好能溶解藻类，微生物就能大吃特吃了，我们称这些微生物为溶藻细菌。
　　
　　致病菌：同样如果微生物的分泌物对动物有毒，就会引起动物中毒死亡，微生物又有东西吃了，我们称这类微生物为病原菌。
　　
　　其实，自然界大多数病原微生物都是条件致病菌。
　　
　　需要说明的是，自然界那些可沉降的有机物质（如动植物尸体）都会沉到池塘底部，向外扩散速度很慢。溶解并均匀分散到水体里面，供悬浮于水中的微生物吃喝的并不多，主要是藻类胞外分泌物。

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　　池塘里的那些事儿（44）

　　
　　微生物的吃喝拉撒（4）
　　
　　微生物吃喝了，总要拉撒的，我们称之为代谢产物或分泌物。但拉的和撒的是不同的。拉的我们称为代谢终产物，撒的我们称为胞外分泌物。
　　
　　微生物拉了些什么呢？有些微生物吸收葡萄糖，只能部分利用，剩下的就拉出来里。如酵母在有氧状态下拉二氧化碳，无氧状态下拉乙醇；乳酸菌吃了葡萄糖，拉乳酸。特别由于是厌氧微生物三羧酸循环不完善，不能将有机物都彻底矿化为二氧化碳，可以说，微生物拉的产物应有尽有，如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、琥珀酸、酒石酸、……、只要你能想到的，都有微生物能拉出来！
　　
　　当然，一种微生物的代谢终产物又是另一种微生物的“食物”，这就构成了错综复杂的微生物生态系统，最终把所有有机物都矿化成无机盐，回归自然。
　　
　　微生物胞外分泌物有几大类：
　　
　　第一类是胞外酶，用于水解和消化大分子营养物。目前微生物胞外酶领域已成为海洋生态学的研究热点，众多学者对不同类型环境中的各类胞外酶活性展开了广泛研究，如海水、半碱水、海洋沉积物中的葡萄糖苷酶、乳糖苷酶、氨基酸、蛋白水解酶、磷酸酶、硫酸酯酶、几丁质酶、脂肪酶等。这是微生物为了生存、生长必须预先付出的。欲取先予，想收获就得先付出，连微生物都懂得这个“做菌”的基本道理！
　　
　　第二类是用来争夺地盘的，当微生物可利用的营养素不足时，为了保护地盘，消除异己，微生物会分泌一些物质，去杀灭或抑制别的微生物，这些物质我们称之为抗菌素。
　　
　　第三类是各种其他物质。当由于环境中某些营养素不足，微生物同化的物质不能有效地用于生长，只能分泌出去。很多时候，这些分泌物只是一些多糖类、或具有絮凝作用的黏多糖（引起水体发黏）。有些时候，这些分泌物“恰好”有生物活性，会引起某些其他生物毒性，如能溶解藻类（溶藻菌）、能引起动物中毒（肉毒杆菌）等等。

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　　池塘里的那些事儿（45）

　　
　　水产养殖的本质
　　
　　池塘养殖的目的是赚钱，任何没钱赚的养殖模式再好也没有意义。尽管大多数养殖者来说，都明白这个道理，但至于养殖是怎么赚钱的，核心是什么，却不是每个水产从业人员都明白。
　　
　　那么，养殖为什么能赚钱？通过什么方式赚钱？这就必须了解养殖的本质。养殖的本质是“蛋白转化”！比方说，我们进行对虾养殖，其本质是将对虾饲料中的蛋白转化为对虾蛋白。例如，对虾饲料价格为8000元/吨，蛋白含量为40%，则对虾饲料蛋白的价格为20元/公斤。假设对虾的价格为36元/公斤，蛋白含量为18%，则对虾蛋白的价格为200元/公斤。
　　
　　也就是说，养殖的本质是将低值的蛋白转化为高值的蛋白。从中赚取差价。当然饲料蛋白还有一个转化率的问题。例如，饲料蛋白的转化率为40%，则饲料蛋白成本为20/40%=50（元/公斤）。
　　
　　那么，水质管理的本质，就是根据投入的饲料提供所需要的氧气，并将没有转化成鱼虾蛋白的饲料部分（残饵和鱼虾的代谢物，即鱼虾的大小便）处理干净。如果不处理干净，池塘水体中就会积累有机物质和氨氮，当这些物质积累到一定程度，池塘水质就会恶化，鱼虾就会生病甚至死亡。
　　
　　也就是说，水质管理的本质就是“鱼虾生活污水处理”。
　　
　　很明显，投入到池塘的饲料不变成鱼虾蛋白，就会变成有毒有害的物质。因此，提高饲料利用率是减少池塘污染、维持水质稳定，减少鱼虾病害的关键措施。
　　
　　那么，饲料带来了什么污染？如何处理？
　　
　　饲料为鱼虾提供了两个最基本的东西，一个是用于活动、消化、吸收以及合成肌体成份的能量（有机碳），另一个是组成肌体的蛋白（有机氮）。鱼虾吃了饲料之后，不能消化吸收的部分，成为粪便，排出体外。消化吸收的部分，一部分通过氧化，产生能量，另一部分用于生长。
　　
　　因此，养殖人员必须清楚所使用的饲料中，有多少氮和碳能转化为鱼虾蛋白，有多少氮和碳需要处理。同时，也要知道自己的池塘以及设备能承受多少饲料投入，这样，才能科学设计自己池塘的养殖模式。

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　　池塘里的那些事儿（46）

　　
　　饲料的属性
　　
　　养殖的本质是蛋白质转化，所以，衡量一种饲料的技术水平就是蛋白转化率。因此，无论饲料配方添加什么成份，目标都是围绕提高蛋白转化率的。
　　
　　生物界各种生物之间形成一个错综复杂的食物网，一种生物捕食或摄食其它生物以获得能量和生长物质的同时，其自身往往又作为其它生物的“食物”。组成生物的主要成份是蛋白质、脂肪和碳水化合物（植物，动物除了血糖、肝糖元外，碳水化合物含量很少）。其中蛋白质平均含碳52%、含氮16%；脂肪平均含碳76.7%；碳水化合物平均含碳44.4%（葡萄糖含碳40%）。
　　
　　饲料中所含的物质，如果不转化成鱼虾肌体，必然就成了废物，污染池塘。因此，饲料中所含的一切物质，非利即弊。但是，一般养殖人员关心的是饲料的价格、饲料系数和营养成份，即关心的只是“利”的一面，很少了解“弊”的一面。
　　
　　饲料首先作为一种能量载体，必须在氧的配合下才能充分释放能量。也就是说，任何进入池塘的有机碳，如果不转化为鱼虾肌体，就必须用氧氧化为二氧化碳，否则池塘就会积累有机物质，或者说，会“缺氧”。
　　
　　那么，每公斤饲料投入到池塘，需要同时提供的溶解氧可以按如下方程计算（克氧/公斤饲料）：
　　
　　［O2］=（饲料碳含量（克/公斤）- 鱼虾碳含量（克/公斤）/饲料系数）/碳原子量X氧分子量
　　
　　例如，某品牌对虾饲料含碳50%（虽然不同饲料碳含量有所不同，但大多在50%左右），蛋白质含量为40%，饲料系数为1.2。假设活体对虾碳含量为15%，则该饲料投入到池塘后，每公斤饲料所需要的氧量为［（500 - 150/1.2）/12X32 =］1000克。
　　
　　此外，饲料中的蛋白质不可能全部转化为鱼虾蛋白，没有转化为鱼虾蛋白的饲料蛋白最终都会转化为氨氮。饲料的氨氮产量可以用下列方程计算（克氮/公斤饲料）：
　　
　　［NH3-N］=（饲料蛋白含量（克/公斤）- 鱼虾蛋白含量（克/公斤）/饲料系数）X 蛋白质氮含量
　　
　　假设活体对虾蛋白质含量为18%，则每公斤上述饲料投入到池塘后产生的氨氮量为［（400 - 180/1.2）X 16 =］40克。
　　
　　饲料的基本属性是池塘养殖规划最重要的参数。也就是说，养殖人员要十分清楚每天投入到池塘的饲料需要多少氧气，会产生多少氨氮，才能对水质管理作出科学合理的决策。

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　　池塘里的那些事儿（47）

　　
　　池塘的承载能力
　　
　　从事养殖的人，没有不希望高产的。但是，一亩池塘能养多少鱼虾、能取得多少产量，谁说了算？
　　
　　决定池塘承载能力（或养殖密度）有两个因素：一个是池塘的供氧能力和氮净化能力，另一个是饲料的氧需要量和氮污染量。
　　
　　在没有增氧设备的条件下，养殖产量受池塘供氧能力所限制；在氧不受限制的情况下，养殖产量受氮处理能力的限制。
　　
　　例如，我们使用含碳50%、蛋白40%、饲料系数1.2的饲料养殖对虾。这种饲料的氧需要量为1000克/公斤，氨氮产量为40克/公斤。
　　
　　如果你的池塘每亩每天可供氧（包括光合作用、空气中的氧气扩散和水交换）为20公斤、氨氮处理能力为1000克（包括藻类生长、微生物生长、微生物脱氮和水交换），那么，你的池塘可以承载20公斤饲料。如果你的投饵率为虾体重的2.5%，你的池塘可以承载［20/2.5%=］800公斤/亩的对虾。（此时氨氮排放量为［20X40=］800可克，小于池塘的自净能力，没问题）。
　　
　　如果你将池塘的供氧能力提高到25公斤氧/天，你可以投入25公斤饲料，每亩可以承载1000公斤对虾。此时氨氮的排放量刚好等于池塘的氮处理能力（25X40=1000）。
　　
　　也就是说，池塘的产量由养殖设备（供氧能力）和池塘氮处理能力所决定。如果你的养殖密度相应的投饵量超过了池塘的承载能力，要么耗氧因子积累（缺氧、产毒、病原滋生），要么氨氮积累（氨氮、亚硝酸高或藻类、细菌密度高），最终暴发病害。
　　
　　因此，想提高产量，减少病害，只能通过降低饲料污染和提高池塘供氧及氮处理能力来实现。这就是池塘水质养殖管理的关键。

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　　池塘里的那些事儿（48）

　　
　　源头截污（1）
　　
　　池塘水质管理的本质是“鱼虾生活污水处理”。因此，尽可能减少源头污染是池塘水质管理的重要措施之一。
　　
　　源头污染包括池塘底质污染、水源污染以及无效饲料污染。
　　
　　池塘底质改良与修复。
　　
　　池塘底质对水质具有决定性的影响。如果将池塘比喻为一个茶壶，土壤就是茶叶。只有好的茶叶，才有可能泡出好的茶水。不同属性的土壤，也就基本上决定了水质的属性。
　　
　　除非遇上极端土壤（如酸性硫酸盐土壤或盐碱地），一般情况下很少刻意对池塘土壤进行改良。但是，应该根据池塘土壤环境条件要求进行定向修复。例如，池塘底部土壤偏瘦，在干塘处理时避免将有机物质清洗干净，如果土层太浅，就应该合理保留。
　　
　　根据前人的研究，比较高产的池塘土壤的一些参数为：
　　
　　质地：壤土
　　
　　深度：15～20厘米
　　
　　有机质：1.5～2.5%
　　
　　钙离子：200～300毫克/升
　　
　　pH：7.5～8.5
　　
　　硫不能大于0.75%
　　
　　池塘底部土壤的养殖后的修复主要是氧化——即干塘晒塘。尤其是高产池塘或对虾池塘，根据上面土壤指标，合理使用碳酸钙（不能用石灰）。有条件的情况下，最好能将表层15～20厘米的塘泥翻耕、破碎，彻底氧化。
　　
　　如果休耕时间长，还应该在池塘中开挖大约40～50厘米深，宽度根据土壤质地而定，只要边沿不崩溃即可。排（抽）干水，提高土壤干燥深度，促进矿物和氨氮氧化，当土壤完全干燥后，沟里再进水湿润土壤，两三天后再抽干，如此重复，可最大程度去除土壤中的氨氮。
　　
　　池塘底部修复最关键的目的是调整pH、氧化矿物（清除氧债）和消除氨氮。以免将上一造的污染物遗留到下一造，形成连作障碍，导致“新塘旺三年”的后果。
　　
　　回水前将沟填平。

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　　池塘里的那些事儿（49）

　　
　　源头截污（2）
　　
　　土壤有机物质中腐殖质的重要性
　　
　　腐殖质定义：已死的生物体在土壤中经微生物分解而形成的有机物质。黑褐色，含有植物生长发育所需要的一些元素，能改善土壤，增加肥力。主要方法是帮助增加可以让空气和水进入的空隙，也同样产生植物必须的氮，硫，钾和磷。动植物残体在微生物作用下形成简单化合物的同时又重新合成复杂的高分子化合物。
　　
　　腐殖质是土壤有机质的主要组成部分，一般占有机质总量的50～70%。腐殖质的主要组成元素为碳、氢、氧、氮、硫、磷等。腐殖质并非单一的有机化合物，而是在组成、结构及性质上既有共性又有差别的一系列有机化合物的混合物，主要成分为腐植酸（Humic acid，HA），富里酸（fulvic acid, FA）和胡敏素（humin, HM）。其中HA溶于碱，但不溶于水和酸；FA既溶于碱，也溶于水和酸；而HM溶于稀碱，不溶于水和酸。能与水中的金属离子离合，有利于营养元素向作物传送，并能改良土壤结构，有利于农作物的生长。与金属离子有交换、吸附、络合、螯合等作用；在分散体系中作为聚电解质、有凝聚、胶溶、分散等作用。腐植酸分子上还有一定数量的自由基，具有生理活性。腐殖质不仅是土壤养分的主要来源，而且对土壤的物理、化学、生物学性质都有重要影响，是土壤肥力指标之一。
　　
　　目前，在水产养殖中腐殖质一般用于“解毒”，即作为有害重金属的络合剂，以及作为微量元素的缓释剂使用。
　　
　　其实，腐殖质在土壤中，尤其是厌氧土壤中的真正意义在于腐殖质是微生物与可还原物质（氧化态铁、氧化态锰、二价汞、硝酸等）在氧化还原的过程中充当介质（电子穿梭体）。也就是说，微生物氧化有机物质时在细胞内产生的电子，必须借助腐殖质的帮助，才能传导到细胞外的电子受体中，腐殖质起着“导线”的作用。据报道，微量的腐殖质可以大幅度提高土壤微生物的呼吸活性。
　　
　　同样，腐殖质的氧化还原也是土壤有机物质分解的重要介质。研究表明，在某些水淹土壤与淡水沉积物中，腐殖质呼吸直接导致80%以上的有机物质矿化，其贡献超过硝酸盐呼吸、硫酸盐呼吸、产甲烷作用等其它厌氧代谢方式的总和。可见，腐殖质在提高土壤微生物活性、促进土壤有机物质分解、降低氧债方面的重要性。

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　　池塘里的那些事儿（50）

　　源头截污（3）
　　
　　水源处理
　　
　　不是所有的水质（包括八大离子组成）都适合于养殖，尤其在江河湖海以及地下水普遍受到各种污染的今天，能拥有完全不受到包括有机污染、氮污染、重金属污染，而水中八大离子又相对平衡的水源的养殖场几乎微乎其微。
　　
　　传统上，养殖水源采用生石灰处理，近代则采用氯制剂（漂白粉、强氯精）处理。虽然，两种处理方法都能达到“消毒”、杀灭不良生物的作用，但在本质上却有天壤之别！
　　
　　生石灰与氯制剂处理水源作用的比较
　　
　　作用 生石灰 氯制剂
　　
　　使用剂量 大 小
　　
　　消毒 有 有
　　
　　杀灭不良生物 有 有
　　
　　氧化作用 无 有
　　
　　与重金属共沉淀 有 无
　　
　　与有机物质絮凝 有 无
　　
　　氨氮挥发 有 无
　　
　　低碱硬度水体
　　
　　可提高碱硬度 有 无
　　
　　高碱硬度水体
　　
　　可降低碱硬度 有 无
　　
　　促进土壤释放
　　
　　微量元素 有 无
　　
　　促进土壤有机
　　
　　物质分解 有 无
　　
　　中和土壤酸度 有 无
　　
　　土壤改良作用 正 负
　　
　　产生氯胺 无 有
　　
　　药物毒性残留 无 有
　　
　　我们只是把生石灰看成是简单的“消毒剂”，并采用氯制剂替代，是对生石灰作用的误解。相信人类几千年来，应该尝试过各种各样的处理方法，最后只留下生石灰这一措施，一定有它的道理。
　　
　　因此，水源处理最好还是回归传统，并在传统的基础上科学化。即先采用生石灰处理，然后再根据八大离子平衡原则，对水体进行合理调节。
　　
　　水源处理步骤：
　　
　　1、将水抽到沉淀池，根据水体属性，用生石灰将水体的pH提高到10～11，保留20毫克钙/升，静置沉淀。
　　
　　2、待水体澄清后，抽入调节池并曝气，待pH回落，检测八大离子组成，根据养殖对象的需要，合理调整pH、硬度、碱度、镁钙比、钠钾比等。
　　
　　3、高精度水处理还需要过滤处理。

naturehu

学习了，非常有价值，通读了一遍，感谢林老师的分享。

chenyushuicha

很好的文章,谢谢林老师无私奉献此大作.

zhoushuangyan

chenyushuicha 发表于 2016-9-17 22:45
很好的文章,谢谢林老师无私奉献此大作.

谢谢您的支持

pingwba

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malovo

非常实用，谢谢老师的大公无私