池塘生态系统的概念
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池塘生态系统修复技术与生态养殖研究
池塘生态系统修复技术与生态养殖研究
1.
池塘生态系统的概念和生态物质循环途径
1.1.
池塘生态系统的概念
池塘生态系统是指生活在同一池塘中的所有生物的总和。生态系统是由生态物质组成的,包括所有的水生动物、植物和微生物。对池塘生态系统影响最重要的生态物质是养殖水产动物、饲料、水体微生物种类。
池塘生态系统有自净功能,构成水体生态系统的各种生态物质比例相对稳定,生态物质功能各异,但各负其责,共同完成水体生态系统的正常循环。如果投入池塘生态系统的生态物质适中,循环途径畅顺,池塘生态系统就能保持正常运转。
但池塘生态系统的自净功能是有限的,如果片面、过多的投入某生态物质(如饲料或消毒剂),生态循环途径受阻,平稳被破坏,就会造池塘中有害的生态物质堆积。这就所谓水体被污染。
因此,生态物质的投入种类和数量,对池塘生态系统有至关重要的影响。
1.2.池塘生态系统主要生态物质循环途径
1.2.
1.
碳(C)的生态循环途径
生物的营养物质包括蛋白质,脂肪和糖类,都含有碳元素。其生态循环历程有二种:一是通过碳的生物性同化作用,合成水产动物的体重部份,所谓生物生长。二是通过碳的生物性异化作用,使有机碳水化合物转化成CO2。
碳的第一去向增加水产动物的养殖产量;碳的第二去向使生态系统的CO2增加。CO2是藻类进行光合作用的必须物质,且能增加池水体的缓冲能力。产生多余的CO2,由水体直接散逸至大气中。
CO2不具毒性。因此,在碳的生态循环历程中,不会对水体及水产动物造成危害。
1.2.
2.
氮(N)的生态循环途径
氮是蛋白质的重要组成元素,水产动物大部份肌肉是由蛋白质构成的。饲料中蛋白质的含量相对较大,一般为40%左右。水产动物摄食蛋白质后,在消化系统中分解为氨基酸而被吸收,经同化作用重新合成新的蛋白质,修补细胞组织,构建体质,增加体重。蛋白质转化为水产动物身体的一部份,形成产量。因此,氮的第一个重要生态循环和碳一样,被固定在水产动物体内。
水产动物所摄食的饲料,尚有少量未完全消化的蛋白质,以排泄物的形式进入池塘生态系统。同时有少量饲料蛋白质散落或溶解于水中(即残铒),这些蛋白质被异营养型细菌所利用,迅速分解,同样产生氨(NH3),进入池塘生态系统。
蛋白质也是能量来源之一。构成动物体重的蛋白质亦能再次分解成氨基酸,通过异化作用,由蛋白质变成氨(NH3),同时释放能量,氨(NH3)随排泄物进入养殖池塘生态系统。
因此,构成蛋白质的有机态氮通过氮的生物性异化作用,转化成一种氮态化合物——氨(NH3)。氨在池塘生态系统中存在二种方式:分子态氨(NH3)和离子态铵(NH4+)。前者有毒,后者无毒,受水中各种因素的影响,二者互相转化。
氨态氮(即氨氮NH3)继续在水中生态循环,一部份被藻类所利用,促进藻类生长繁殖。大部份被异养型硝化细菌转化成亚硝酸盐(NO2—),再经亚硝化细菌转化成硝酸盐(NO3—),硝酸盐(NO3—)经反硝化细菌再进一步转化成游离氮(N2),逸出水体进入大气。
由上可知:进入池塘生态系统的有机氮(N)元素,经过生物性同化作用,被固定在生物体内,形成产量;经过生物性异化作用,在池塘生态系统中产生了氨(NH3)或铵(NH4+),亚硝酸盐(NO2—),硝酸盐(NO3—)及氮气(N2)。
氨(NH3)和亚硝酸盐(NO2—)毒性很大,对水产动物有强烈毒害作用,必须通过水质管理来控制其浓度,否则后患无穷。
1.2.
3.硫(S)的生态循环途径
硫是含硫蛋白质的组成部分,通过与氮元素相同的方式进入水体生态系统,其生态循环历池塘生态系统,产生很大影响。
含硫蛋白质被水产动物摄食后,经胃蛋白酶及胰脏蛋白水解酶消化作用,形成含硫氨基酸被吸收,同化成生物体,即形成产量。一般而言:同化成生物体的含硫蛋白质中的硫元素,在生物体内重复循环,不会排出体外。硫元素的生态循环历程有二种结果。一是受水中好气细菌分解产生硫酸盐,溶解于水中或沉淀池底。二是受水中嫌气细菌分解产生硫化氢(H2S)。
硫酸盐无毒,多发生于富氧水体,硫化氢(H2S)剧毒,有臭鸡蛋味,易产生于缺氧水体。硫化氢(H2S)常沉积于池塘底部。
1.2.
4.
磷(P)的生态循环途径
养殖水体中磷的生态循环,与硫相似。磷元素在饲料中是必不可少的,占有一定含量。饲料中的磷,一部份经过同化作用固定在水产动物体内,形成体重。其余部份随排泄物进入池塘生态系统。
未被消化吸收进入池塘生态系统的无机磷,经细菌的磷化作用产生磷酸,磷酸与某些金属离子结合,形成磷酸盐,沉积池底。
磷酸盐不具毒性,微溶于水,不会对水产动物造成危害。
此外,其它微量元素如:钙、镁、铁、锌、钴、铜、锰、硒等,虽然在生态系统中也很重要,但它们在生态循环途径中,不足以对池塘生态系统造成危害,在此不作讨论。
以上分析得出结论:在投喂人工饲料的水产动物养殖中,池塘生态系统中产生了氨氮(NH3)、亚硝酸盐(NO2—)和硫化氢(H2S)等有毒物质,同时产生了大量的有机物(粪便)等有害物质。
氨氮(NH3)、亚硝酸盐(NO2—)和硫化氢(H2S)等对水动物的危害,主主要表现在:通过鳃部进入体内,破坏鳃表皮,降低体内离子浓度(Na+、K+)和离子交换功能,使生物体内多种酶的活性受到抑制,增加鳃的通透性,并降低血液的携氧能力,导致免疫抗病能力、生殖能力和生长速度下降,增加疾病易感性。
2.
高强度集约化养殖对水体生态系统的影响
2.1.
高强度投喂饲料的后果
现代水产养殖,是以获取最大利润为目的。因此,集约化、高强度养殖是获得利润的唯一手段。提高养殖密度,必然大量投喂饲料,使得水体残存铒料增加,生物排泄粪便增多。换言之,就是向池塘生态系统中片面大量地投入了某种生态物质,这些生态物质在一定的时间未被消耗或排出,导致了大量堆积,这些物质被称为污染物。污染物产生各种有毒有害成份,同时给病原微生物生存创造了有利的条件,并直接为病原微生物的繁殖提供营养和能量,致使病原微生物大量滋生。另一方面,污染物大量消耗水中氧气,直接造成水体溶氧(DO)减少或缺乏,导致养殖动物产生应激,免疫能力下降。直接或间接危害养殖动物健康。
2.2.
强制性施用消毒剂的负面影响
池塘生态系统是一个平衡体系,有缓冲效应。一旦平衡被破坏,病原微生物会大量繁殖,趁虚而入,侵袭养殖动物,临床表现为感染或发病。此时消毒是唯一杀灭病原微生物的方法。但消毒剂不分清红皂白对生态系统内的所有微生物进行统杀。频繁和超量使用消毒剂,大量污染物特别是被杀灭的微生物尸体引起池塘生态系统二次污染。所有的污染物由于缺乏分解者(硝化细菌、亚硝化细菌)而被堆积起来,有害物质——氨氮、亚硝酸盐含量急剧上升。
3.
池塘生态系统修复技术
3.1.
池塘生态系统修复原理
由于人工高强度的投入,打破了自然池塘生态系统平衡,为了使生态系统循环途径顺畅,就必须使用人工方法,在被破坏的池塘生态系统中投入适量的生态物质,通过生态物质对污染物有效的吸附、