《养殖水环境化学》第五章天然水体中的生物营养元素

3 0.91 3 0.73 3 0.87 3 0.86 3 0.72
铁限制与非限制条件下N、P的吸收动力学参数
细基江蓠繁枝变型
Nutrition Vmax
Ks
a r2
Control
NH4+ NO3PO43-
39.6±1.50 30.5±1.09 1.56±0.06
5.45±0.58 7.27 0.93 4.27±0.39 6.98 0.89 1.03±0.03 1.51 0.90
Fe-limitation
NH4+ 36.1±1.03* 5.24±0.44 6.89 0.90 NO3- 10.2±0.45** 2.93±0.12 3.48 0.87 PO43- 1.43±0.04 0.99±0.02 1.44 0.93
Vmax
孔石莼
Ks
a r2
37.2±1.45 5.28±0.49 7.05 0.91 51.6±1.53 6.80±0.61 7.59 0.92 1.38±0.04 0.93±0.02 1.48 0.88
1、概念 必需元素：某种元素被证明至少是某种生物所必需的，且直接参与生物
的营养，其功能不能被别的元素替代，生物生命活动不可缺少的元素。
常量必需元素：需要量大的必需元素
如N、P、K、Ca、Mg、S、C、H、O
微量必需元素：需要量很少的必需元素
如Fe、Mn、Cu、Zn、B、Mo、Cl等
2、环境中必需元素和非必需元素的含量（浓度）与生物生长的关系 微量元素的缺乏（a)与过量(b)对生物的影响
浮游植物细胞还需要8种微量元素，如Fe、Mn、Cu、 Zn、B、Mo、V和Co 。
浮游植物群落的生产力通常会受到一种或两种相对可 利用量最短缺的元素的制约，这一种或两种元素被称为限 制性元素。
限制性营养元素：氮、磷、铁
一般认为，为了得到藻类的正常繁殖速率，水体的限制性营养元 素浓度[S]应维持在3Km(此时吸收速率V=0.75Vmax)以上。若[S]不足 时，浮游植物的生长、繁殖将直接受到限制。
NH4++H2O
NH3+ຫໍສະໝຸດ Baidu3O+
铵离子（离子氨）或离子氨态氮：NH4+-N
非 离 子 氨或 非离子氨态氮： NH3-N或UIA
NH4+基本没有毒，NH3的毒性很大。
在海水水质标准（GB3097-1997）和渔业水质标准(GB11607-89) 中都规定非离子氨含量不得超过0.020mg/L。
2、NH3-N的计算方法
5.1.2 藻类对营养盐的吸收
养殖水体的植物 养殖水体的植物：
淡水水体：浮游植物、大型的水生维管束植物 海洋：浮游植物、大型海藻、海洋维管束植物
浅水区：大型维管束植物和大型海藻 深水域：浮游植物
水生植物——初级生产者，水质调节者，产品
藻类对营养盐的吸收速率与水中营养盐的浓度关系符合一般的 酶促反应动力学方程—米氏方程
2.9±0.35 5.8±0.39 6.7±0.55 4.6±0.48 2.2±0.20
0.96±0.06 2.2±0.21 3.2±0.18 5.3±0.35 7.4±0.46
7.28 7.33 7.94 8.15 7.41
7.53 7.64 7.72 7.85 8.03
3 0.81 3 0.89 3 0.85 3 0.90 3 0.79
34.5±1.04* 5.02±0.42 6.87 0.94 18.8±0.51** 3.65±0.22 5.15 0.95 1.29±0.02 0.90±0.02 1.43 0.90
*P<0.05, **P<0.01
§5-2 天然水体中的氮
5.2.1天然水中氮元素的存在形态 5.2.2 天然水中氮的来源与转化 5.2.3 天然水中的无机氮与水产养殖的关系 5.2.4 天然水中无机氮的分布变化
营养元素限制浮游植物生长的原因：
营养元素有效形态的实际浓度[S]太低 水体内营养元素的总储量或补给量不足 各种营养元素有效形态浓度比例不适合浮游植物生理需要 迁移扩散速率太低以致[S]0不足
不同温度下细基江蓠繁枝变型NO3-- N和NH4+- N的吸收动力学参数
营养盐 Nutrient
Vmax T(℃)
Ks (μmol N g dw-1 h-1)
a
[μmol N g dw-1 h-1
(μmolL-1)
(μmolL-1)-1]
n r2
NO3--N
5
10
15
20
25
30 NH4+-N
5
10
20
25
30
21.1±1.21 42.5±1.35 53.2±2.08 37.5±1.46 16.3±0.87
7.23±1.01 16.8±1.48 24.7±1.03 41.6±1.21 59.4±2.19
活度 系数
UIA% 100cNH3
c c NH3
NH4
100
1 10(pK
' a
pHpγ
H
)
pK’a,t= pK’a,25 +0.0324（25-t）
《养殖水环境化学》
第五章 天然水体中的生物营养元素
§5-1 营养盐与藻类的关系 §5-2 天然水体中的氮 §5-3 天然水体中的磷 §5-4 天然水中的硅和微量营养元素
§5-1 营养盐与藻类的关系
5.1.1 必需元素与非必需元素 5.1.2 藻类对营养盐的吸收
5.1.1 必需元素和非必需元素
按照元素在生物生理方面的功能和需要，可将组成生物体的元素划分 为必需元素和非必需元素。
V d[S] Vmax[S] dt Km [S]
式中：V为酶促反应速度，即底物消失速度或产物生成速度 [S]为限制性底物的浓度 Vmax为最大反应速度，即[S]足够大时的饱和速度 Km为米氏常数（半饱和常数）：若[S]=Km时，V=1/2Vmax
酶促反应速度与浓度的关系
大约有20种元素是浮游植物必需元素，其中11种在浮 游植物中大量存在，是大量元素，如C、H、O、N、P、S、 K、Mg、Ca、Na和Cl。Si对于硅藻也是大量元素，因为其 细胞壁有大量的Si元素。
5.2.1 天然水中氮元素的存在形态
Ø 溶解游离态氮气
Ø 无机氮化合物 铵（氨）态氮(TNH4-N) 硝酸态氮(NO3--N) 亚硝酸态氮(NO2--N)
Ø 有机氮化物 尿素、氨基酸、蛋白质、腐殖酸等
1、铵（氨）态氮（TNH4-N)
天然水的铵（氨）态氮是指在水中以NH3和NH4+形态存在的 氮的含量之和。