养殖水域生态与环境控制

第二章 养殖水域生态环境与控制 养殖水域环境是指水生经济动物生存所需的各种自然条件，它是各种经济水生动植物产卵繁殖、生长育成、越冬、洄游所需的诸环境条件的统称。它由相互联系的非生物性环境（包括水的物理特性、化学特性、气象、底质、径流等）和生物环境（包括植物、动物、微生物等）所组成。凡适宜水生经济动物生长、繁殖、索饵、越冬及洄游的水域，统称为增养殖水域。根据生产习惯，一般把增养殖水域划分为海洋、淡水及咸淡水，或天然、人工及半人工等水域类型。 第一节 增、养殖水域的水环境特征 一、江河水 l、水体更新快 江河水长年保持流动，水流不断更替，其更新期较其他陆地水体短，水流与地表物质接触时间不长，水面蒸发小，因此与其他陆地水体相比江河水矿化度较低，一旦遭受污染，易于恢复，是水源保护的有利因素。 2、受流域内水文气象条件影响，水的化学组成成分变化快 江河水的成分在流动过程中随着水量增减及支流或坡面水流汇人而变化。气象条件影响下的大气降水，不仅改变河流水文动态，也为河水增补大气中的溶解物，江河水与大气的良好接触使江河水经常溶有大气的气体成分。 3、水化学成分与水生生物活动强弱及水流补给来源有关 水生生物生命活动过程为河水提供大量的有机物及大气中不含有的极微量的气体成分，但生物过程对水中离子和气体成分作用比较弱，气体成分多以分子形式存在。此外，水中化学组成随水流过程、变化及时间变化强烈。原因是江河水不仅与地表水之间有交换过程，而且与地下水有着密切联系，因而致使江河水化学成分复杂多样。 4、人类活动频繁的河段易受污染 江河水系是人类社会主要供给水源，也是人类生产活动较多的场所，它被污染的机会多、途径多，污染物来源广，种类复杂，一旦遭受到污染就会严重影响人类生活和生产活动。 二、湖泊水 1、水流迟缓，湖水的换水周期长 湖泊内的水一般流动性较差，其浑浊度较低，透明度较高，但水流不易混合，会出现水质分布的不均匀性，尤其是深水湖泊或容量大的湖泊更为显著。 湖泊的换水周期，是指湖泊蓄积的水量被年平均人湖水量替换所需要的时间。换水周期小于1年的湖泊（如我国东部平原区的五大淡水湖），其换水周期短，湖水被利用后可很快得到补充，其水量充沛、水质良好，水资源可充分利用。换水周期1～3年的湖泊（如滇池、洱海、博斯腾湖等），其湖水仅可部分利用。如需大量利用湖水，必须保护湖泊的生态环境。换水周期大于3年的湖泊，大多位于我国的干旱地区（如乌伦古湖的换水周期要8.5年，羊卓雍错要25.5年，青海湖要60.4年）。这些湖水的补充量缓慢，因此湖水资源如被大量引用，其生态环境必然恶化。开发利用这些湖泊时，必须持慎重态度。 2、矿化庋较河流高 由于水对底质的溶蚀作用较强，加上湖面水蒸发，一般湖水矿化度较河流高。又因为水在湖泊中停留时间较长，这就会增强湖水对湖盆中岩石、土壤的溶蚀作用。同时湖泊水面较宽广，在强烈水面蒸发作用下，提高了湖水矿化度，最终导致水质成分的变化。

3、水质成分变化受湖泊面积犬小影响 湖泊面积大小不仅会影响其水量的调节，而且会导致水质成分变化。一般，大湖泊的水质比小湖泊稳定，同时小溯泊水质具有强烈的区域特征，而大湖泊水质相当于大区域中水质的平均状态。 4、水生生物因素对水中气体及生物生成物质影响大 一般受热条件好，矿化度低的小湖泊中生物活动繁盛，往往成为水质动态变化的最重要因素之一。对大湖或矿化度高的湖泊，生物作用减弱。 三、水库水 水库多是由河道修坝构成的人工湖泊。其水文及水质条件从河流变成溯泊而发生剧烈变化，水库的水环境特征与建库的水文特征密切相关。 （－）水库类型 1、按水库规模大小分类 水库的规模通常按库容或面积大小将水库分为巨型、大型、中型和小型和山塘。其分类法见表2-1。 表2-1 水库常按库容或面积分类 水库类型 库容（m） 3巨型 ＞10亿 ＞6666.7 ＞100000 大型 1亿－10亿 666.7-6666.7 10000-100000 中型 1000万－1亿 66.7-666.7 1000-10000 小型 10万－1000万 6.67-66.7 100-1000 山塘 ＜10万 ＜6.67 ＜100 面积（hm） 2面积（亩） 2、按水库形态分类 根据水库所在地区的地貌、淹没后库床及水面的形态，分为以下4种类型： （1）山谷河流型水库 建造在山谷河流上的水库。拦河坝常横卧于峡谷之间，库周群山环抱，岸坡陡峻，坡度常在30°～40°以上；水库洄水延伸距离大，长度明显大于宽度；库床比降大，水位落差大；一般水深为20～30m，最大水深可达30～90m如浙江的新安江水库（4万hm）、安徽的梅山水库（5万hm）、甘肃的刘家峡水库（1.06万hm）等。 222（2）丘陵湖泊型水库 建造在丘陵地区河流上的水库。库周围山丘起伏，但坡度不大，岸线较曲折，多库湾，洄水延伸距不很大，新敞水区往往集中在大坝前一块或数块地区；最大水深15～40m，淹没农田较多，水质一般较肥沃。如河南南湾水库（5666.7 hm）、江苏沙河水库（1373.3 hm）、浙江青山水库（566.7 hm）。 222（3）平原湖泊型水库 在平原或高原台地河流上或低洼地上围堤筑坝而形成的水库。库周围为浅丘或平原，水面开阔，敞水区大，岸线较平直，少湾汊；与山谷水库相比，单位面积库容较小，水位波动所引起的水库面积变化较大，常有较大的消落区；库底平坦，多淤泥，最大水深在10m左右。如河南宿鸭湖水库（1．49万hm）、安徽蜀山湖水库（1733.3 hm）。 22（4）山塘型水库 是为农田灌溉而在小溪或洼地上修建的微型水库，其性状与池塘相似。 （二）水库的水环境特征

水库的水环境其上游具有河流的特点，中下游则有湖泊的特性。此外，水库还具有其自身的特点： 1、库水处于经常交换状态，营养物质的输人和循环较快，水温、溶解气体的分布较均匀，因而有利于鱼类及其浮游生物的生长和繁殖。特别是在建库初期，由于大片土地被淹没，其有机物及可溶性无机盐类大量进人库内，同时库内水温增高，蒸发加剧，透明度提高，这为浮游生物及鱼类繁殖、生长提供了良好的条件。 2、水库的消落区（随水库水位升降而呈水陆交替变动的区域，称为消落区）是水库生态系的重要能量来源。在消落区露裸阶段，就会有许多陆生植物（特别是湿地植物）大量生长，这些植物吸收太阳能生产出大量有机物；在消落区被淹呈水相时，就为鱼类及其他水生生物提供了食物或营养（有机物腐烂转化为肥料）。 3、水库的上游，入库河流某些河段具备一定的流速、流态，由于汛期水流的刺激，一些江河性产卵鱼类（如草鱼、青鱼、鲢、鳙、鲮、鳃等），它们的成熟亲鱼可上溯并找到一定的产卵场所，这是水库作为鱼类繁殖环境的一个重要特点。 4、水库的中下游水深，水流极为缓慢，其透明度大，溶氧丰富，浮游生物量较大，是鱼类生长育肥的良好场所。 四、海水 l、海水含有复杂的盐溶液、多种溶解气体以及大量的、各种粒度的有机和无机悬浮物质 海洋是地表溶质径流最终归宿场所，聚积了所有地表风化后的化学元素。据估计在5亿年以前海水含盐量为25×103，原始海水几乎完全为淡水。但现在除近岸海区，特别是河口区由于大陆径流的影响，海水盐度低一些外，开阔洋中海水盐度一般为33到38，平均为35.虽然盐度增加速度是缓慢的，但在今后地质年代中，海水的盐度会进一步提高。 2、海水交替条件好，加上水体积大，局部水域水质变化不会对整个海洋发生影响 海洋占整个地球面积的70.8％，水体积约13.2×10km，占全球总贮水量的97.3%。如此宏大的水体，加以海洋特有的形态、气候条件等，使海洋中存在着各种各样的海水运动，如潮波运动、海浪运动、海水混合等等。这些运动使得海水得到很好的交替更换、混合；此外海水复杂的化学组成，也使海洋能容纳、分解各种污染物质，并通过海水各种运动扩散到整个海洋中。正是由于这些运动，加上海水容量大，故从海洋整体上讲是不易被污染的。然而，随着现代大工业的迅速发展，人类的各种活动规模越来越大，其结果使海洋发生了很大的变化，尤其是向海洋中排放的各种废弃物质和热量，给沿岸海域带来了明显的污染，而且现在己扩散到广大的海洋，使污染成为全球规模的大问题。 3、海水化学成分随地理纬度、离陆地远近不同变化较大 众所周知，地球上不同纬度太阳辐射能量分布不均匀，因而使不同纬度的海水温度、海水化学成分以及水生动植物的组成和分布具明显的差异。在同一纬度上，由子大陆径流携带的陆源物质的加人，使得海洋近岸海域水化学组成较复杂，生物种群增多。因此，一般大洋海水的透明度大，而近岸海水透明度相对要小。 4、大陆溶质径流及生物沉淀作用直接影响着海水中化学物质的平衡关系 海水盐度几乎全部决定于几种主要离子。这些主要离子有一个固定程序：即Cl＞SO4＞HCO3，Na＞K＞Mg＞Ca，而且各离子间数量比例关系近似恒定，这种恒定关系在不同海区或同一海区不同深度有所变化。在远离陆地，不受大陆径流影响的大洋中，这种恒定性较好；但在近岸海区，这种海水化学组成的恒定性会由于大陆径流带人大量的-2-2-++2+2+83

有机、无机物质，生物作用加强而不同程度发生变化。 五、河口水 l、水运动复杂，混合作用大，水体更新期短 咸淡水交汇的河口，由于人海河口一般都受到海洋潮汐的影响，加以江河水流的影响，河口咸淡水能充分混合交换，最终随潮流或海区近岸流进人到海洋中。 2、水化学组成成分主要取决于水源物质、径流沿程冲刷 河口区既然是江河水与近海海水的交汇区，其混合后的水的化学组成显然与这两种水原有的化学成分有关。而江河水在流人海洋前，在陆地上经历了漫长的流程，在此期间由于水流的冲刷作用，沿程的各种物质有不少被水流带走，进而影响江河水的化学成分。 3、水化学成分变化受咸淡水混合激烈程度影响较大 河口区中咸淡水混合是有一个过程的。由于海水密度大于淡水，故交汇时河水一般在上层，海水在下层。当以河流水文形势为主时，水流表现为向海洋的单一流向，虽也受海洋潮汐影响，此时交汇区的水化学组成近于江河水质；当河流与海洋的水文形势相当时，既有河流的下泻，也有潮流的上溯，此时交汇区的水质较复杂，而且不稳定；当以海洋水文形势占主导地位时，即海洋潮汐对河冂区影响大时，海水可上溯到河日内很深的距离，此时交汇区中水的化学组成则偏近于海水特征。 4、水生生物的限制生长，影响交汇区水的理化特性 在不同盐度条件下，淡水、半成水和海水种类的生物也随着变化。河口的盐度变化很大，仅有少数广盐性的生物种类能忍受这种变化。河口区独特的水文状况，导致了有限数量的本地种生物，也阻碍了许多淡水和海水种的移动。尤其是盐度低、密度小，对于许多海水鱼类产浮性卵是致命的。然而在许多河口，大量的淡水带来丰富的天然饵料、有机絮凝物和营养盐类，某些适应这些生活条件的水生经济动物，其个体数量获得很大的发展，往往形成渔汛。 六、地下水 存在于地表下，充填在土壤、岩石的孔隙、裂缝和洞穴中的所有天然水都属于地下水，它是由降水经过土壤地层的渗流而成的。有时也通过地表水渗流得以补给。但由于存在条件的差异，地下水质可能与地表水有较大差别。 1、含盐量 地下水含盐量差别很大，低者小于500mg,高的达30-50g/L，甚至高至200-300g/L，可用来制盐。与大气降水、河水相比，地下水含盐量相对较高。同一地区不同埋藏深度的地下水，含盐量可能不同。有的地区地下水含盐量自上而下增加，依次出现淡水带、咸水带、盐水带、卤水带、浓卤水带。 2、主要离子 含盐量低的地下水离子组成多以HCO3与Ca为主；含盐量高的地下水，以Cl和Na为主，并且常富含钾、硼、溴、锂和碘等元素；有石膏地层的地下水含有丰富SO4离子；接近油田的地下中SO4含量减少。 3、溶解气体 地下水溶有氮、氧、二氧化碳、惰性气体、甲烷等气体。地下水溶氧主要来自空气，随深度增加而逐减，在较深地下水中缺乏溶解态氧。地下水游离二氧化碳含量较高，通常为15～40mg/L，一般低于150mg/L，个别高于10mg/L。甲烷是由于有机物分解时各种生物化学作用的结果而积累在地下水中。 ３2-2--2+-+4、微量元素 地下水微量元素主要有Fe、Mn、F、Br、I、Cu、Ti、B、Li、Co等。人们将含有某些特殊微量组分或气体成分、或具有较高温度、对人体生理机能有益或有一定医疗作用的天然地下水称为矿水

或矿泉水。 5、含盐地下水在水产养殖中的应用 目前在辽宁、山东、福建使用含较多盐分地下水开展海水经济动物养殖，并取得了较好经济效益。但并不是凡含一定量盐的地下水均可直接用以养殖，地下盐水具有水质类型复杂、氨氮、硫化物与有机物含量较高的特点，如用以养殖海水品种，尤其是苗种培育，应注意使水质类型与养殖品种的生理需求相匹配，其次应将水的含盐量、其中主要离子含量及其比值进行适当调配，此外尚应注意其他有关水质指标如不合适应作相应的处理。 第二节 养殖水体的主要物理化学特性 一、透明度 透明度是用测定萨氏盘（黑白间隔的圆板）的深度来间接表示光透人水的深浅程度。其大小取决于水的混浊度（指水中混有各种浮游生物和悬浮物所造成的混浊程度）和色度（浮游生物、溶解有机物和无机盐形成的颜色）。在正常情况下，养殖水体中的泥沙含量少，其透明度的高低主要取决于水中的悬浮物（包括浮游生物、溶解有机物和无机盐等）的多少，透明度与水中悬浮物数量之间呈曲线关系。凡是水中悬浮物多的养殖水体，其透明度必然较小。 在鱼类主要生长季节，精养鱼池水的透明度通常为0.20～0.40 m；粗养鱼池水的透明度为1.0～1.5 m。浅水的藻型湖泊，因藻类丰富，且易受风浪搅动使底泥悬浮，故透明度较低，—般为0.3～1.0 m。如武汉东湖平均透明度为0.73 m；而浅水的草型湖泊，由于水草丰富，水中悬浮物少，透明度较高。 二、补偿深度 光照强度随水深的增加而迅速递减，水中浮游植物的光合作用及其产氧量也随即逐渐减弱，至某一深度，浮游植物光合作用产生的氧量恰好等于浮游生物（包括细菌）呼吸作用的消耗量，此深度即为补偿深度（单位：m）；此深度的辐照度即为补偿点（单位：μE）。补偿深度为养殖水体的溶氧的垂直分布建立了一个层次结构。在补偿深度以上的水层称为增氧水层，随着水层变浅，水中浮游植物光合作用的净产氧量逐步增大；补偿深度以下的水层称为耗氧水层，随着水层变深，水中浮游生物（包括细菌）呼吸作用的净耗氧量逐步增大。 不同的养殖水体和养殖方法，其补偿深度差异很大。水体中有机物越高，其补偿深度也越小。通常，海洋、水库、湖泊的补偿深度较深，而池塘的补偿深度较浅，特别是精养鱼池，其补偿深度最浅。补偿深度为养鱼池塘的最适深度提供了理论依据。据测定，在鱼类主要生长季节，精养鱼池的最大补偿深度一般不超过1.2 m（王武，1984）；北方冬季冰下池水的最大补偿深度为1.52 m（雷衍之，1985）。因此，日本养鳗池（指单一养鳗，不混养其他鱼类）的设计水深均在补偿深度以内，通常不超过1 m。 三、溶解氧 （一）水中氧气的来源 1、空气的溶解 水面与空气接触，空气中的氧气将溶于水中，溶解的速率与水中溶氧的不饱和程度成正比，还与水面扰动状况及单位体积的表面积有关，也就与风力和水深有关。氧气在水中的不饱和程度大，水面风力大和水较浅时，空气溶解起的作用就大。