水产养殖池塘水体氨氮与亚硝酸盐的管理
发表时间:2019/01/10 18:12:40 浏览次数:2304
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本文从养殖池塘氮循环入手，试着探讨养殖池塘水体氨氮与亚硝酸盐的管理。
一、养殖池塘的氮循环
在养殖池塘生态系统中，氮循环是养殖池塘生态系统物质循环中重要的一部分，含有蛋白质的饲料输入成为系统含氮物质最重要的来源，饲料的输入一方面为养殖的对象提供饵料，满足了养殖动物在生长过程中对营养的需求，剩余饵料的分解也为池塘的浮游生物生长提供了营养物质，促进了养殖水体中的藻类和浮游动物的生长，间接为养殖对象提供了饵料，促进了养殖动物的生长。另一方面，在投喂饲料的池塘中，饲料中的蛋白质成为养殖池塘中氮的主要来源，随着投喂饲料的增多，养殖对象机体新陈代谢过程中未利用氮的排泄和残饵粪便中蛋白质的分解，水体中氨氮、亚硝酸盐的积累日益增多，超出了养殖生态系统的自净能力，最终导致养殖水体水质恶化，降低了鱼虾的生长速度和对病原的抵抗力，加上其他因素的叠加效应，病害增多，也在制约着养殖效益的提高。养殖池塘氮循环的示意见图1。
图1 养殖池塘氮循环示意
如图1所示，在养殖过程中，养殖动物本身的排泄以及沉积在池底的残饵、粪便等含氮有机物分解产生的氨氮成为养殖池塘水体中氮的两个主要来源。养殖水体中的氮存在的形态主要由有机态氮和无机态氮组成，有机态氮主要包括蛋白质、氨基酸、肽等，最终由氨化细菌分解成氨态氮。无机态氮主要包括溶解态氮气、氨氮、亚硝酸盐氮、硝态氮。各种无机态氮之间的转化主要是由硝化细菌和硝酸还原细菌来完成的。
硝化细菌大部分为化能自养菌，只有少数为异养菌，均为好氧菌，硝化反应在pH 为7.8～8.9、温度为25～35℃时进行得最快。
硝酸还原菌大部分为异养菌、只有少数为自养菌，均为厌氧菌，在厌氧环境中，通过将硝态氮经过一系列中间价态的产物(NO2- 、N2O 等) 还原至氨(NH3)，也可以经脱氮作用形成气态氮从养殖水体中逸出。
含氮物质从水体的移除，主要包括转化为养殖动物机体蛋白，通过养殖对象的捕捞从水体中移除；氨氮从水体中的逸出；脱氮作用生成大气氮从养殖水体中逸出；残饵粪便、藻类死亡后沉积到池底，养殖周期未能完全分解，养殖间隙清淤从养殖系统中移除等方式。
二、养殖池塘水体氨氮过高的危害
在养殖生产中，通常测得的氨氮是指池塘水体的分子氨和离子氨的总和，两者之间存在着一个动态平衡关系，分子氨和离子氨各自占氨氮的比例主要受pH 和温度的影响。对水生动物危害较大的是分子氨，而离子氨目前主流观点认为基本是无毒的。在养殖实际操作中，因为分子氨不能直接测定，只有通过测总氨氮的方法来测算水体中分子氨的含量，不同pH 和温度下分子氨占总氨氮的比例可以通过相关的换算公式或者查阅相关表格求得。
氨氮过高的危害主要有以下几个方面：
1.妨碍水生动物体内氨的排泄。大部分淡水鱼类通过鳃直接将氨排到体外，水体氨氮浓度过高，鱼类排氨不易，最终影响鱼的摄食，生长速度下降。
2.腐蚀鳃组织，破坏鳃组织的黏膜层，增大了鳃被各种病原侵染的机会。
3.影响鳃的呼吸，由于对鳃组织的破坏，影响了鳃组织和水体之间的气体交换，使得鳃对水体溶氧的吸收和转运能力下降。
4.氨对渗透压的影响，水体中高浓度的氨增加了鱼类对水的渗透性，从而降低了体内离子的浓度。
三、养殖池塘水体亚硝酸盐过高的危害
亚硝酸盐的毒性主要体现在影响血液对氧的运输。亚硝酸盐能够与血液中的血红蛋白结合，将血红蛋白中的二价铁氧化为三价铁，从而使血红蛋白失去运输氧的能力，导致鱼体相关组织和器官的缺氧，影响器官的正常生理功能。亚硝酸盐还可以使小血管平滑肌松弛而导致血液淤积。长期生活在亚硝酸盐高的水体环境中的水生动物容易出现生长速度缓慢、对病原的抵抗力不强、易患病等情况。一般而言，养殖水体的NO2-不应高于0.1 毫克/升。
四、养殖池塘水体氨氮、亚硝酸盐过高的调控措施
在高密度精养池塘的养殖水体中，氨氮和亚硝酸盐的管控一直都是一个比较棘手的问题，仅用一种方法很难在整个养殖周期中非常有效地将水体中的氨氮和亚硝酸盐控制在较为理想的水平，往往需要几种手段的综合运用。处理方式一般有以下几种：
1.换水 改善水质最快、最有效的方法就是换水，但前提是水源水的质量要显著优于养殖池塘水体。否则，换水便失去了意义。因此，处理氨氮和亚硝酸盐过高的问题，换水仅仅适用于有充沛的水源且水源条件好的池塘。在实际生产中，随着工农业污水的排放，很多池塘的水源水不具备这样的条件。
2.科学合理地投喂饲料 根据不同养殖对象不同生长阶段的营养需要，对投饵率进行优化，合理地制定投饵率，不仅有利于饲料的充分吸收利用，减少饲料中未完全利用的蛋白质和糖类转化成的脂肪在肝脏的积累，降低肝胆的负担，同时还可以降低未利用的氮的排泄，一定程度上减少养殖水体中氨氮和亚硝酸盐的来源。
3.多开增氧机 特别是晴天中午多开增氧机，一方面是促使水体中的氨更多地从水体逸出，另一方面，及时偿还池塘底部的氧债，维持池塘底部的好氧环境，促进有机物的分解和藻类对氨氮的利用。
4.施磷肥，以磷促氮 这种处理的原理就在于，大多数情况下磷元素是限制养殖池塘初级生产力的关键因子，通过施磷肥，能够提高养殖池塘浮游植物的丰度，通过浮游植物对氨态氮和硝态氮的吸收利用，来降低水体氨氮和亚硝酸盐的水平，通过施磷肥来降低池塘氨氮和亚硝酸盐仅仅适用于水质较瘦的池塘，在水质较肥的池塘，由于整个池塘养殖生态系统的限制，浮游植物的丰度不可能再大幅提高，施磷肥也就失去了意义。
5.添加硝化细菌处理 在自然环境中，硝化细菌的繁殖速度较慢，自然环境中需20 多小时繁殖一代，远远低于异氧菌。通过人为添加硝化细菌，补充池塘生态系统中硝化细菌的不足，通过增强硝化作用来降低池塘氨氮和亚硝酸盐的水平。在实际使用的过程中，由于硝化细菌大多是自养需氧菌，在增殖过程中对环境要求比较高，需要水体环境中有一定的溶氧、碱度及碳源等，生长速度较慢，一般需提前几天使用。由于硝化菌对水体环境的要求较其他有益细菌要苛刻很多，对不同养殖水体的环境适应能力较差，影响了在使用过程中水质处理效果的体现。
6.螯合剂 腐植酸钠、木质磺酸钠等螯合剂，通过自身官能团对水体中氨氮和亚硝酸盐的螯合，来达到降氨氮和亚硝酸盐的目的。使用该方法处理养殖水体氨氮和亚硝酸盐过高的问题时有一定的效果，缺点是使用后效果持续时间短，易反弹。
7.物理吸附 对于氨氮偏高的池塘，可以采用沸石粉吸附处理。主要的原理就在于沸石粉自身具有独特的结构，沸石粉的晶体矿物骨架中具有很多的大小均一的通道和空腔，形成了表面积很大的孔穴，这种多孔结构决定它具有很强的吸附性。可吸附大量的有极性的分子(如氨、二氧化碳、硫化氢等)，用于水质改良最好使用180 目至200 目规格的优质斜发沸石粉。
8.强氧化剂底改，化学增氧剂配合使用 该方式降氨氮和亚硝酸盐的原理是通过强氧化剂改底，提高池塘底部的氧化还原电位，同时将池塘底部部分有机物氧化，减少池塘氨氮的来源；另一方面，通过补充氧气，为池塘的硝化作用提供更充足的氧气，促进硝化作用的进行。该方法的效果持续时间较使用螯合剂的方法要长。
9.中毒处理 当养殖水体氨氮或亚硝酸盐偏高，出现中毒情况，可以首先全池使用有机酸解毒剂，降低鱼类的应激，再使用沸石粉吸附水体中的氨氮或使用腐植酸钠等螯合剂螯合水体中的亚硝酸离子，作为应急处理，快速降低水体中氨氮和亚硝酸盐的浓度，缓解鱼虾中毒症状，当天晚上要使用化学增氧剂增氧。接下来再按正常步骤处理氨氮和亚硝酸盐偏高的问题。
在处理养殖水体亚硝酸盐过高、导致鱼虾中毒的情况时，往养殖水体中撒食盐可降低亚硝酸盐的毒性，相关研究表明氯离子(Cl-)可降解亚硝酸盐的毒性。这是由于亚硝酸根离子(NO2-)和氯离子(Cl-)都需要通过鳃小板上的氯细胞才能进入鱼体，NO2-因Cl-在氯细胞吸位点上的竞争而增加了进入鱼体的难度，氯离子(Cl-)从而起到了降低亚硝酸盐毒性的作用。
需要指出的是，在养殖过程中，用于分解养殖池塘有机物的细菌制剂得到广泛的使用，在使用的过程中，有时候反而会使养殖池塘氨氮水平上升，这是因为在养殖的中后期，细菌分解的残饵和粪便等有机物的C/N 的比值较小，在分解有机物过程中产生的氮未能被细菌完全利用，在分解过程中伴随着氮的矿化。
五、总结
养殖池塘氨氮及亚硝酸盐的管理，需从养殖周期一开始就要有这方面的意识，根据池塘情况、养殖水平、市场情况合理设计养殖密度和养殖模式，很多时候养殖池塘最大的产量未必是最经济的产量，因地制宜，选择合适的放养密度，才能获取最大的经济效益。在养殖过程中，池塘水体氨氮和亚硝酸盐的水平，很大程度上取决于饲料投入的多少和饲料的利用率。在养殖过程中应选择优质、蛋白利用率高的配合饲料，制定科学合理的投喂策略，以提高饲料的利用率，减少未利用蛋白氮对水体的压力。在养殖过程中，寄希望于1～2 次调水、改底来解决整个养殖周期的氨氮、亚硝酸盐偏高的问题是不切实际的，需要自始至终地坚持，多管齐下，才能在整个养殖周期中将氨氮和亚硝酸盐的水平控制在合理范围内，使养殖水体的水质处于有利于养殖对象生长的状态，保证养殖生产的顺利进行。
(出处：科学养鱼 作者：无锡渔愉鱼科技有限公司 李样红)
一、养殖池塘的氮循环
在养殖池塘生态系统中，氮循环是养殖池塘生态系统物质循环中重要的一部分，含有蛋白质的饲料输入成为系统含氮物质最重要的来源，饲料的输入一方面为养殖的对象提供饵料，满足了养殖动物在生长过程中对营养的需求，剩余饵料的分解也为池塘的浮游生物生长提供了营养物质，促进了养殖水体中的藻类和浮游动物的生长，间接为养殖对象提供了饵料，促进了养殖动物的生长。另一方面，在投喂饲料的池塘中，饲料中的蛋白质成为养殖池塘中氮的主要来源，随着投喂饲料的增多，养殖对象机体新陈代谢过程中未利用氮的排泄和残饵粪便中蛋白质的分解，水体中氨氮、亚硝酸盐的积累日益增多，超出了养殖生态系统的自净能力，最终导致养殖水体水质恶化，降低了鱼虾的生长速度和对病原的抵抗力，加上其他因素的叠加效应，病害增多，也在制约着养殖效益的提高。养殖池塘氮循环的示意见图1。
图1 养殖池塘氮循环示意
如图1所示，在养殖过程中，养殖动物本身的排泄以及沉积在池底的残饵、粪便等含氮有机物分解产生的氨氮成为养殖池塘水体中氮的两个主要来源。养殖水体中的氮存在的形态主要由有机态氮和无机态氮组成，有机态氮主要包括蛋白质、氨基酸、肽等，最终由氨化细菌分解成氨态氮。无机态氮主要包括溶解态氮气、氨氮、亚硝酸盐氮、硝态氮。各种无机态氮之间的转化主要是由硝化细菌和硝酸还原细菌来完成的。
硝化细菌大部分为化能自养菌，只有少数为异养菌，均为好氧菌，硝化反应在pH 为7.8～8.9、温度为25～35℃时进行得最快。
硝酸还原菌大部分为异养菌、只有少数为自养菌，均为厌氧菌，在厌氧环境中，通过将硝态氮经过一系列中间价态的产物(NO2- 、N2O 等) 还原至氨(NH3)，也可以经脱氮作用形成气态氮从养殖水体中逸出。
含氮物质从水体的移除，主要包括转化为养殖动物机体蛋白，通过养殖对象的捕捞从水体中移除；氨氮从水体中的逸出；脱氮作用生成大气氮从养殖水体中逸出；残饵粪便、藻类死亡后沉积到池底，养殖周期未能完全分解，养殖间隙清淤从养殖系统中移除等方式。
二、养殖池塘水体氨氮过高的危害
在养殖生产中，通常测得的氨氮是指池塘水体的分子氨和离子氨的总和，两者之间存在着一个动态平衡关系，分子氨和离子氨各自占氨氮的比例主要受pH 和温度的影响。对水生动物危害较大的是分子氨，而离子氨目前主流观点认为基本是无毒的。在养殖实际操作中，因为分子氨不能直接测定，只有通过测总氨氮的方法来测算水体中分子氨的含量，不同pH 和温度下分子氨占总氨氮的比例可以通过相关的换算公式或者查阅相关表格求得。
氨氮过高的危害主要有以下几个方面：
1.妨碍水生动物体内氨的排泄。大部分淡水鱼类通过鳃直接将氨排到体外，水体氨氮浓度过高，鱼类排氨不易，最终影响鱼的摄食，生长速度下降。
2.腐蚀鳃组织，破坏鳃组织的黏膜层，增大了鳃被各种病原侵染的机会。
3.影响鳃的呼吸，由于对鳃组织的破坏，影响了鳃组织和水体之间的气体交换，使得鳃对水体溶氧的吸收和转运能力下降。
4.氨对渗透压的影响，水体中高浓度的氨增加了鱼类对水的渗透性，从而降低了体内离子的浓度。
三、养殖池塘水体亚硝酸盐过高的危害
亚硝酸盐的毒性主要体现在影响血液对氧的运输。亚硝酸盐能够与血液中的血红蛋白结合，将血红蛋白中的二价铁氧化为三价铁，从而使血红蛋白失去运输氧的能力，导致鱼体相关组织和器官的缺氧，影响器官的正常生理功能。亚硝酸盐还可以使小血管平滑肌松弛而导致血液淤积。长期生活在亚硝酸盐高的水体环境中的水生动物容易出现生长速度缓慢、对病原的抵抗力不强、易患病等情况。一般而言，养殖水体的NO2-不应高于0.1 毫克/升。
四、养殖池塘水体氨氮、亚硝酸盐过高的调控措施
在高密度精养池塘的养殖水体中，氨氮和亚硝酸盐的管控一直都是一个比较棘手的问题，仅用一种方法很难在整个养殖周期中非常有效地将水体中的氨氮和亚硝酸盐控制在较为理想的水平，往往需要几种手段的综合运用。处理方式一般有以下几种：
1.换水 改善水质最快、最有效的方法就是换水，但前提是水源水的质量要显著优于养殖池塘水体。否则，换水便失去了意义。因此，处理氨氮和亚硝酸盐过高的问题，换水仅仅适用于有充沛的水源且水源条件好的池塘。在实际生产中，随着工农业污水的排放，很多池塘的水源水不具备这样的条件。
2.科学合理地投喂饲料 根据不同养殖对象不同生长阶段的营养需要，对投饵率进行优化，合理地制定投饵率，不仅有利于饲料的充分吸收利用，减少饲料中未完全利用的蛋白质和糖类转化成的脂肪在肝脏的积累，降低肝胆的负担，同时还可以降低未利用的氮的排泄，一定程度上减少养殖水体中氨氮和亚硝酸盐的来源。
3.多开增氧机 特别是晴天中午多开增氧机，一方面是促使水体中的氨更多地从水体逸出，另一方面，及时偿还池塘底部的氧债，维持池塘底部的好氧环境，促进有机物的分解和藻类对氨氮的利用。
4.施磷肥，以磷促氮 这种处理的原理就在于，大多数情况下磷元素是限制养殖池塘初级生产力的关键因子，通过施磷肥，能够提高养殖池塘浮游植物的丰度，通过浮游植物对氨态氮和硝态氮的吸收利用，来降低水体氨氮和亚硝酸盐的水平，通过施磷肥来降低池塘氨氮和亚硝酸盐仅仅适用于水质较瘦的池塘，在水质较肥的池塘，由于整个池塘养殖生态系统的限制，浮游植物的丰度不可能再大幅提高，施磷肥也就失去了意义。
5.添加硝化细菌处理 在自然环境中，硝化细菌的繁殖速度较慢，自然环境中需20 多小时繁殖一代，远远低于异氧菌。通过人为添加硝化细菌，补充池塘生态系统中硝化细菌的不足，通过增强硝化作用来降低池塘氨氮和亚硝酸盐的水平。在实际使用的过程中，由于硝化细菌大多是自养需氧菌，在增殖过程中对环境要求比较高，需要水体环境中有一定的溶氧、碱度及碳源等，生长速度较慢，一般需提前几天使用。由于硝化菌对水体环境的要求较其他有益细菌要苛刻很多，对不同养殖水体的环境适应能力较差，影响了在使用过程中水质处理效果的体现。
6.螯合剂 腐植酸钠、木质磺酸钠等螯合剂，通过自身官能团对水体中氨氮和亚硝酸盐的螯合，来达到降氨氮和亚硝酸盐的目的。使用该方法处理养殖水体氨氮和亚硝酸盐过高的问题时有一定的效果，缺点是使用后效果持续时间短，易反弹。
7.物理吸附 对于氨氮偏高的池塘，可以采用沸石粉吸附处理。主要的原理就在于沸石粉自身具有独特的结构，沸石粉的晶体矿物骨架中具有很多的大小均一的通道和空腔，形成了表面积很大的孔穴，这种多孔结构决定它具有很强的吸附性。可吸附大量的有极性的分子(如氨、二氧化碳、硫化氢等)，用于水质改良最好使用180 目至200 目规格的优质斜发沸石粉。
8.强氧化剂底改，化学增氧剂配合使用 该方式降氨氮和亚硝酸盐的原理是通过强氧化剂改底，提高池塘底部的氧化还原电位，同时将池塘底部部分有机物氧化，减少池塘氨氮的来源；另一方面，通过补充氧气，为池塘的硝化作用提供更充足的氧气，促进硝化作用的进行。该方法的效果持续时间较使用螯合剂的方法要长。
9.中毒处理 当养殖水体氨氮或亚硝酸盐偏高，出现中毒情况，可以首先全池使用有机酸解毒剂，降低鱼类的应激，再使用沸石粉吸附水体中的氨氮或使用腐植酸钠等螯合剂螯合水体中的亚硝酸离子，作为应急处理，快速降低水体中氨氮和亚硝酸盐的浓度，缓解鱼虾中毒症状，当天晚上要使用化学增氧剂增氧。接下来再按正常步骤处理氨氮和亚硝酸盐偏高的问题。
在处理养殖水体亚硝酸盐过高、导致鱼虾中毒的情况时，往养殖水体中撒食盐可降低亚硝酸盐的毒性，相关研究表明氯离子(Cl-)可降解亚硝酸盐的毒性。这是由于亚硝酸根离子(NO2-)和氯离子(Cl-)都需要通过鳃小板上的氯细胞才能进入鱼体，NO2-因Cl-在氯细胞吸位点上的竞争而增加了进入鱼体的难度，氯离子(Cl-)从而起到了降低亚硝酸盐毒性的作用。
需要指出的是，在养殖过程中，用于分解养殖池塘有机物的细菌制剂得到广泛的使用，在使用的过程中，有时候反而会使养殖池塘氨氮水平上升，这是因为在养殖的中后期，细菌分解的残饵和粪便等有机物的C/N 的比值较小，在分解有机物过程中产生的氮未能被细菌完全利用，在分解过程中伴随着氮的矿化。
五、总结
养殖池塘氨氮及亚硝酸盐的管理，需从养殖周期一开始就要有这方面的意识，根据池塘情况、养殖水平、市场情况合理设计养殖密度和养殖模式，很多时候养殖池塘最大的产量未必是最经济的产量，因地制宜，选择合适的放养密度，才能获取最大的经济效益。在养殖过程中，池塘水体氨氮和亚硝酸盐的水平，很大程度上取决于饲料投入的多少和饲料的利用率。在养殖过程中应选择优质、蛋白利用率高的配合饲料，制定科学合理的投喂策略，以提高饲料的利用率，减少未利用蛋白氮对水体的压力。在养殖过程中，寄希望于1～2 次调水、改底来解决整个养殖周期的氨氮、亚硝酸盐偏高的问题是不切实际的，需要自始至终地坚持，多管齐下，才能在整个养殖周期中将氨氮和亚硝酸盐的水平控制在合理范围内，使养殖水体的水质处于有利于养殖对象生长的状态，保证养殖生产的顺利进行。
(出处：科学养鱼 作者：无锡渔愉鱼科技有限公司 李样红)
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