池塘里的那些事儿---水文、微生物(37、38、39)
简介:林文辉,中国水产科学研究院珠江水产研究所研究员,并担任社会经济发展咨询委员会顾问。主要研究、探索健康养殖的环境问题,大力推广健康养殖,得到了行业的广泛认可。曾参与国家兽医协会《水产执业兽医考试指南》编写,翻译美国奥本大学池塘环境经典专著《池塘养殖水质》和《池塘养殖底质》,奠定了我国池塘生态研究理论基础。
以下文章来自于林文辉的QQ空间连载文章:池塘里的那些事儿!已出版成书,内容很多,西南渔业网经少许调整后将分批转载分享!
37水文。
水产养殖的池塘有3种基本类型:集雨区池塘、挖掘池塘和筑堤池塘。集雨区池塘是在地形允许储水的自然水道上筑堤而成的。一般的情况是,这种类型池塘的堤坝是建造在形成集雨区隘口的两个小山之间。集雨区池塘可能只有径流水供应,或可能是径流水、溪水和地下水混合而成。挖掘池塘是在地上挖坑而形成的,在地下水位接近地面的地方水源可能是地下水;也可以建造在低洼地以便用地表水灌注;或使用井水。在筑堤池塘里的水是被“关”在由堤坝围起来的区域内的。几乎没有径流水进入筑堤池塘,所以,只能用井水、水库水、溪水或河口水灌注。
一个池塘不可能只靠直接进入池塘的雨水来灌注并维持水位。而且,雨水也并不总是可靠,两次大到足以形成径流水的降雨之间的时间可能很长。完全依靠径流水灌注的集雨区池塘在比较干燥的月份,甚至不是在显著的干燥季节的潮湿气候的月份里水位可能很低。水产养殖的池塘需要相对稳定的水位,最好有水源能迅速重新灌满池塘。过度的水位下降会由于破坏产卵区、底栖生物、饵料生物和引起密度过高而对鱼类有不良影响。在长期的干燥期间,溶解的物质会浓缩,而在潮湿期间,溶解的物质会被稀释。如果池塘排水捕鱼,但又不能迅速回水,会失去部分或全部生长季节。当然,在大多数情况下,大量水流快速冲刷池塘并不理想,这会带走浮游生物和营养物质。
当然,如果人为排水、水交换或取池塘中的水使用;或集雨区池塘的水源是由井水供应;或一个围堤池塘拥有一个比常规大得多的集雨区,则水的收支预算方程需要调整。
降水量的测定方法是众所周知的,池塘的蒸发量可以用皿蒸发来测定,库存差异可以通过水深的变化来测定,地表径流量可采用曲线数字技术进行估计,如果有溪水流入池塘,可以采用拦河堰或水道来估计。在没有降雨、没有人为加水或排水的日子里每天水位变化量和池塘蒸发量之间的差异,是渗漏量最佳的估算方法。
我国有许多水库养殖,包括网箱养殖。由于水库往往牵涉到农业用水,因此,还必须考虑农业用水。曾经出现过有些水库被承包后,养殖户没有考虑到农业用水问题,导致水库水位太低,造成水体太小而全军覆没。而河道或水道网箱养殖由于水库放水导致网箱被冲垮或上游不放水导致下游网箱水质恶化几乎每年都有报道。
38微生物的生态功能。
一般认为“植物合成、动物消费、微生物分解,是地球生物圈生生不息的基本物质循环模式。微生物是自然界的还原者,将各种有机废物分解、矿化,释放出矿物质和能量,使自然界物质得以循环”。其实,任何异养生物都是还原者。例如,鱼虾摄食饵料生物,一部分饵料生物的能量被同化,一部分饵料生物被异化,被异化的部分就是被还原,回归自然。也就是说,食物链的每一个节点,同时存在着同化作用和异化作用(即矿化作用)。
同样,微生物在利用分解有机物所释放的能量,将有机物质矿化,同时也将一部分能量合成自身物质用于生长,使部分能量和物质(能量的载体)再进入生物链。
如果说植物或藻类的光合作用是生态系统光合食物链的开端:
16NH4+ 92CO2 + 92H2O + 14HCO3 + H2PO4 → C106H264 O110N16P + 106O2
那么,我们也可以认为,微生物的生物合成(生长)是生态系统腐生食物链的开端:
NH4+ 7.08CH2O + HCO3 + 2.06O2 → C5H7NO2 + 6.06H2O + 3.07CO2
就水生生态系统而言,光合食物链和腐生食物链都进入基本食物链的物质循环:藻类和微生物→原生动物→浮游动物→小型动物→大型动物→微生物→藻类……,如此往复循环。
在天然水体中,生态系统的物质循环和能量流动是由光合作用从外部输入能量,物质是内部循环。因而驱动生态系统的能量流动和物质循环是以藻类的光合食物链为主;而在池塘养殖中,除了藻类的光合食物链外,饲料的投入是能量与物质同时输入,由于养殖动物对饲料的转化率比较低,还有大部分养殖动物未消化吸收和转化的物质不仅需要通过微生物进行矿化还原(即净化),同时微生物本身也作为有机营养物进入腐生食物链。因此,微生物可以说是池塘养殖,尤其是高产(高饲料投入)池塘的基础生态系统的基础。这也是“低产养藻,高产养菌”的道理所在。
因此,了解微生物生态,尤其是了解细菌及细菌之间的相互关系,以及腐生食物链的结构和组成,是将来池塘养殖高产、可控、生态的基础。
39奇妙的微生物
自然界一切含有化学能的物质几乎都有微生物能加以利用!即使是人工合成的物质,如塑料,短短的几十年内,自然界都已经进化出拥有分解、利用塑料酶系的微生物。可以说,微生物无所不能,只有你没想到的,没有它做不到的。
生物进化的方向是获能最大化、效率最大化。而获能的目的是用于繁殖。这是生命的本质,微生物尤为如此。
水生生态系统中的微生物尤其微妙。共生与协同作战,使得尽管单一个微生物是那么脆弱,那么娇气,但只要它们长在一块,就非常坚韧,非常顽强。
微生物因为太小,它们获得营养的方式是通过扩散而不是“吃”进入。所以,对于环境中的大分子营养素,如蛋白质、脂肪、淀粉或甚至纤维素等,微生物只有先分泌水解酶和消化酶,将这些物质分解成可以直接通过扩散而吸收的氨基酸、单糖或更小的物质。
由于微生物的这种体外消化的特点,在一个水生生态中,只要有一种微生物能分泌蛋白酶,将水体中的蛋白质分解成氨基酸,那么,周围的其它微生物都可以一起分享。这就使得缺乏蛋白酶的微生物能够得以在环境中生存。
尽管自然界大多数微生物能力很低,只能做一点点“工作”,但由于它们的协同作用,使得大家都可以生存。如果把一种物质的降解过程看成是一条流水线,微生物就是每个“岗位”上的工人。例如,蛋白质的矿化:有的微生物分泌蛋白酶,先将蛋白质卸成几大块——多肽;有的微生物分泌多肽酶,将肽分解成氨基酸;有的微生物将氨基酸分解为氨和脂肪酸;有的微生物将脂肪酸分解为二氧化碳;有的微生物将氨转化为亚硝酸;有的微生物将亚硝酸转化为硝酸;有的微生物将硝酸转化为氮气。这样,经过大伙儿的协同作用,将蛋白质最终矿化为氮气和二氧化碳。
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