池塘生态系统的概念

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、