水产养殖中溶氧的作用及三个变化规律

　　1 溶氧在水产养殖中的作用

　　1.1 提供养殖动物生命活动所必需的氧气
　　从能量学和生物化学的观点来看，动物摄食是为了将储存在食物中的能量转化为其自身生命活动所必需的、能够直接利用的能量，而呼吸摄入的氧气正是从分子水平上通过生化反应为最终实现这种转化提供了保证。一旦缺少氧气，这些生化反应过程将被终止，生命即宣告结束。实践中人们对增氧能够解决养殖动物浮头问题和预防泛塘都有比较清楚的认识，但正因如此，很多养殖者把增氧仅仅看成一种“救命”措施，而没有充分意识到在此之前低氧早已对养殖动物和水体环境所造成了危害。

　　1.2 有利于好氧性微生物生长繁殖,促进有机物降解  
　　好氧性微生物对水体中有机物的降解至关重要,在有氧条件下,进入水体的粪便、残饵、生物尸体(包括死亡的藻类)和其它有机碎屑等被微生物产生的各种胞外酶逐步降解成为各种可溶性的有机物,最后成为简单无机物进入新的物质循环,从而消除水体有机污染。而这些都是需要氧气的参与才能进行的。

　　1.3 减少有毒、有害物质的作用    
　　氧气能直接氧化水体和底质中的有毒、有害物质，降低或消除其毒性。氧气具有很强的氧化性，可直接将水中毒性大的硫化氢（H2S）、亚硝酸盐(NO2-)等分别氧化成低毒的硫酸盐、硝酸盐等。

　　1.4 抑制有害的厌氧微生物的活动    
　　在缺氧条件下，厌氧微生物活跃起来,对有机物进行厌氧发酵,产生许多恶臭的发酵中间物,如尸胺、硫化氢、甲烷、氨等，对养殖动物造成极大危害。在低氧条件下水体和底质变黑发臭,主要是因为其中硫化氢遇铁产生黑色的沉淀所致。水体中较高溶氧将对这类有害的厌氧微生物产生抑制作用,有助于创造合适的养殖环境。

　　1.5 增强免疫力   
　　水中充足的溶氧还有助于提高养殖动物对其它不利环境因子（如氨氮、亚硝酸盐等）的耐受能力，增强对环境胁迫的抵抗力。处于连续低溶氧环境中的动物，其免疫力下降，对病原体的抵抗力减弱。研究表明，水体溶氧长期不足时，斑点叉尾对细菌性疾病的易感性增加。

　　2 水中的溶氧量及影响因素

　　2.1 水中的溶解氧在各种因素作用下不断变化
    水体中的溶氧是指以分子状态溶解于水中的氧气单质，而不是化合态的氧元素或者常见的氧气泡。氧气在水中的溶入（溶解）和解析（逸散）是一个动态可逆过程，当溶入和解析速率相等时，即达到溶氧的动态平衡，此时水中溶氧的浓度即为该条件下溶氧的饱和含量，即饱和溶氧量。
    水中饱和溶氧量受到大气氧分压、水温、水中其它溶质（如其它气体、有机物或无机物）含量等因素共同作用的影响。水中的饱和溶氧与大气氧分压呈正相关关系，自然条件下大气氧分压不会有大幅度变化，因此对饱和溶氧量的影响可以忽略。
    溶氧随着水温升高，饱和溶氧量下降；盐度对溶氧也有直接而明显的影响，随着水体盐度升高，饱和溶氧量下降。
    大多数情况下,养殖水体中溶氧的实际含量低于饱和溶氧量，其数值取决于当时条件下水中增氧与耗氧动态平衡作用的结果。当增氧大于耗氧时，溶氧趋于饱和，有时还会出现“过饱和”现象，这一般会出现在晴天午后，藻类密度高、光合作用强的池塘中；当耗氧占主导地位时，水中溶氧开始持续下降，其结果将会出现低氧甚至无氧水区，此时可能出现养殖动物“浮头”，甚至“泛塘”现象。

　　2.2 水中溶解氧增加的因素
    在池塘养殖中，水中的增氧主要来源于：① 浮游植物光合作用放氧、② 人工增氧(机械增氧、化学增氧等)和 ③ 大气中氧气的自然溶入,但在不同条件下上述几种增氧作用所占的比例也各不相同。
    富营养型静水池塘以光合作用增氧为主,高密度精养池塘以人工增氧为主，贫营养型水体及流动水体以大气溶解增氧贡献较大。

　　2.3 水中溶解氧减少的因素
    水体中的耗氧作用可分为生物、化学和物理来源的耗氧。
    ① 生物耗氧包括动物、植物和微生物的呼吸作用所消耗的溶氧，大多数情况下，水中的浮游生物和底栖生物呼吸耗氧占据池塘耗氧的绝大部分，呼吸耗氧主要发生在阴天和夜间光合作用不强的时候 。
    ② 化学耗氧包括环境中，有机物的氧化分解和无机物的氧化还原。
    ③ 物理耗氧主要指水中溶氧向空气中逸散，只占据很小部分，这一过程仅在水-气界面进行。

　　3 养殖池塘水体中溶氧的变化规律

    任何时候，水中都同时存在着一系列复杂的生物、化学和物理过程，这些相互联系的过程决定着水体增氧与耗氧的动态平衡，使水中溶氧的分布与变化既呈现出复杂多变的态势，又具有相对的规律性。

　　3.1 昼夜变化
    在没有人工增氧作用的养殖池塘中，上层水的溶氧昼夜变化十分明显。通常情况下，下午高于早晨，白天高于夜间。白天随着藻类光合作用的进行溶氧逐渐上升，至下午日落前达到最大值，夜间由于藻类不能进行光合作用，而各种耗氧作用依然进行，因此水体溶氧会持续下降，至清晨日出前达到最低水平。但随着水层深度的增加，特别是在补偿深度以下，溶氧的这种昼夜变化也趋于减弱甚至停滞。

　　3.2 季节变化
    池塘水体溶氧的季节变化也比较明显。一般而言，冬春两季温度较低，藻类生长受到抑制，光合作用弱，产生的氧气少，而此时水中生物量低，呼吸作用和化学耗氧下降，因此溶氧相对较低且变化较小。
    夏秋两季水温高、光照强烈，藻类生长快，光合作用旺盛，释放大量氧气，水体增氧作用明显；但夏秋两季也是水体生物量、粪便、残饵、死亡的动植物尸体等各种有机废物含量最高、耗氧最强烈的季节，因而此时水体溶氧变化大，并会经常出现溶氧过饱和水区，低氧甚至无氧水区等极端溶氧水平，是水产养殖最容易出现溶氧问题的季节。

　　3.3 垂直变化
    与盐类溶于水后均匀分散不同，溶氧在水中的分布呈现出从上到下垂直递减状态，这主要与不同水层所接收到的光照和温度差异有关。
    由于水体以及其中的藻类等物质的吸收，光线进入水中后会随着深度的增加而变得越来越弱，到达一定深度后完全变成无光的黑暗水区。藻类只能在有光线的水层中生长并进行光合放氧，而耗氧作用却在每一个深度都不停地进行，从而使水体溶氧形成上层高、下层低、非均匀递减的垂直分布，这种现象常见于高温季节的深水池塘。

　　4 低氧对动物的危害及其行为反应

    溶氧是水产养殖中最重要且最容易发生问题的水质因子之一，水体的实际溶氧量受到其中生物、物理和化学等因素的共同影响而时刻变化。当水中溶氧不足时，首先直接对养殖动物产生不利影响；其次是通过影响水体环境中其它生物和理化指标而间接影响养殖动物，致使其生长、繁殖甚至生存造成不同程度的危害，轻则体质下降、生长减缓，重则浮头、泛塘，导致大量死亡。

　　4.1 临界溶氧和致死溶氧
    水中溶氧低于某一水平时，养殖动物的生理代谢和生长开始受到不利影响，但并不会导致死亡，这时的溶氧浓度称为临界溶氧(Critical Dissolved Oxygen)。若溶氧继续降低，到不能满足生理上的最低需要时，养殖动物会因窒息而死亡，此时的溶氧浓度称为致死溶氧（Lethal Dissolved Oxygen）。临界溶氧和致死溶氧依动物种类和规格不同而异，并且受到水温、盐度等其它环境因子的影响，例如，随着水温升高动物的致死溶氧下降。

　　4.2 动物对低氧的行为反应
　　当水中溶氧稍低于临界水平时，养殖动物开始表现出摄食下降、生长减慢、饲料系数增加，虾类脱壳频率降低，且经常在浅水区活动；动物经常群集在增氧机附近。长时间持续低氧会降低动物对环境胁迫和对疾病的抵抗力，常常导致应激性疾病的发生。
    在接近致死溶氧时，养殖动物将停止采食，因呼吸困难而大批游到水面吞取空气，发生严重的“浮头”现象。此时鱼虾运动活力很低，对外界刺激反应迟钝。高密度养殖条件下，如果浮头发生在上半夜或午夜刚过，表明水体严重缺氧，应及时采取补救措施，否则会造成鱼虾大批死亡，甚至泛塘。