池塘里的那些事儿---池塘中的氧（58、59、60）

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。

58池塘中的氧（1）

自然界氧气主要来自光合作用：

CO2 + H2O —> CH2O + O2

严格来说，氧气是光合作用碳还原（固碳）过程的副产物。

地球上光合作用与呼吸作用：

CH2O + O2 —> CO2 + H2O

大致相等。虽然近百年来由于石油、煤炭等矿物燃料大量使用使大气中的二氧化碳有所增加（二氧化碳增加意味着氧气减少），但对大气中氧气水平的影响不是很大。

据报道，近一百年来大气中的二氧化碳浓度从350ppm增加到目前的400ppm。相应减少的氧气为［（400 - 350）/44·32］= 36.36ppm，即0.003636%。大气中的平均氧气含量为21%左右，即减少了0.0173%，几乎可以忽略不计。（其中44是二氧化碳的分子量，32是氧气的分子量）。

为什么人类燃烧了那么多矿物燃料，而大气中的氧气下降不多？这是因为空气中二氧化碳浓度上升了（400 - 350）/350 = 14.3%。光合作用速度增加了，以致于氧气的产生大于呼吸作用对氧气的消耗。这是自然界具有自我平衡、自我调节能力的具体表现。

在池塘中，氧的主要来源有光合作用和空气扩散（包括强化扩散，即机械增氧）以及偶尔化学增氧；氧的消耗主要来自饲料、氧债以及部分因过饱和而扩散到空气中。

剩余氧

由光合作用输入到水体中的氧和碳是等当量的，如果每天输入的有机碳都被呼吸作用所消耗，则氧也同样被消耗完。如果有一部分有机碳转化为碳汇或氧债而没有消耗氧，则水体中就有剩余的氧，我们称之为“剩余氧”。

在养殖前期的培水期间，假设水体从没有生物的干净水到几天后的50毫克生物量/升（包括藻类、微生物、原生动物和浮游动物），所有生物体中的有机碳都来自光合作用，并假设池塘底部没有沉淀由死亡生物构成的氧债，则水体的剩余氧量为：

50·50%/12·32 = 66.67毫克氧/升
其中50%为有机物质平均碳含量，12为碳的原子量，32为氧的分子量。

可见，培水期间，池塘水体是很容易出现溶解氧严重过饱和的。当然，由于溶解氧严重过饱和，会有大量的氧气散失到大气中。

如果是泥底的土塘，由于回水后土壤呼吸强度很大，可以大幅度消耗剩余氧，因而具有一定的缓冲和平衡能力。其能力大小取决于土壤的性质。如果是水泥底或薄膜底的池塘，则培水期间很容易出现溶解氧严重过饱和现象。而此时如果所放的鱼苗太小或对溶解氧过饱和比较敏感，就会导致成活率大幅度降低（对南美白对虾幼苗来说，就是一种EMS）。

减少培水前期剩余氧量最有效的方法是适当使用有机肥。对于地膜池、水泥池尤其重要。对于土池来说，通过提高底部土壤的呼吸作用强度也可以降低剩余氧量。

剩余氧是没有增氧装置的水体饲料投入量的基础。当所投入的饲料的氧消耗量大于光合作用的剩余氧量时，水体就会出现缺氧。

59池塘中的氧（2）

煤炭、石油、天然气等矿质燃料是几十万年或几亿年前光合作用产物沉积在大海底部所形成的碳汇经矿化演变而来的。那么，为什么大海深处（或池塘底部）会积累有机碳呢？根据呼吸作用方程：CH2O + O2 —> CO2 + H2O，有机物质的分解速度与溶解氧浓度成正比。一般来说，无论是光合作用产氧，还是大气扩散的溶解氧，都是从水体的表层输入。而有机物质的浓度往往底层高于表层，尤其是水体底部。

在没有人工有机物质输入的天然水体，溶解氧的分布是上高下低，而来源于光合作用的有机物质以动植物尸体的形式不断向水体深处沉积，导致有机物质的浓度下高上低（活体生物除外）。随着水体深度的增加，必然存在一个界线，有机物质的沉积速度大于有机物质的分解速度，这导致有机碳不断积累，天长日久之后，有机物质厌氧分解、矿化，就形成了各种矿质燃料——石油、煤矿和天然气。正是这些碳汇的形成，才导致当今大气中有这么多的氧气。

上面的过程说明了两个问题：一是提高溶解氧浓度高有利于有机物质的分解和能量释放；二是碳汇或氧债的形成有利于提高剩余氧的总量。

对于池塘养殖来说，提高溶解氧浓度有利于饲料中能量的释放，说白一点，溶解氧越接近饱和，饲料效率越高、饲料系数越低，饲料中碳和氮转化成鱼虾蛋白的比例也越高，污染也就越小。

有研究表明，罗非鱼养成过程中，将一天分两餐或三餐投喂的方式改为将一天的总投喂量一次连续在溶解氧浓度高的期间连续慢慢投喂，即从上午9:00～10:00池塘溶解氧高的时候开始，使用投饵机将一天的总投喂量连续慢慢投喂到13:00～14:00，每斤罗非鱼可节约五毛钱饲料。

根据溶解氧的昼夜变化规律，不难发现，上午9:00～10:00溶解氧已经能满足罗非鱼正常活动的需要，此时开始慢慢连续投喂，鱼慢慢吃饱，溶解氧逐步升高，到下午13:00～14:00，鱼达到饱食量，此后到太阳下山，水体溶解氧一直处于高水平状态，有利于罗非鱼的消化和吸收，到凌晨以后，溶解氧最低，罗非鱼也处于空腹状态，对溶解氧需求也最低。

有数据表明，草鱼饱食状态下的耗氧率是饥饿状态下的 1.8 倍。如果饱食又处于缺氧状态，不仅消化吸收效率大幅度降低，而且还容易引起肠炎等问题。

因此，借助在线溶解氧监控系统，通过对溶解氧的精准调节与控制，尽最大可能提高饲料效率，不仅可以降低饲料对池塘的污染，还可以大幅度降低饲料成本。

60池塘中的氧（3）

我国传统的池塘养殖产量在全世界都是一流的。池塘产量高的前提是载鱼量要大，意味着饲料投入量也要大。因此，在没有增氧机的年代，想提高饲料投入量必须提高剩余氧的量。那么，我们的先辈是如何做到的呢？

前面说过，光合作用输入的氧和碳水化合物是等当量的，只有将这些碳水化合物尽量多地转化为不消耗氧的碳汇或氧债，才能得到更多的剩余氧用于饲料的投入。

在没有增氧机或其它紧急增氧装置的传统池塘养殖中，进入池塘的溶解氧主要来自光合作用。空气扩散进入池塘的氧非常少。因此，只有把输入到池塘的有机碳要么变成鱼虾肌体（碳汇），要么以还原性矿物的形式（氧债）存在，否则就必须消耗氧。

1、将有机碳转化为鱼肉（碳汇）。淡水池塘养殖混养鲢鱼和鳙鱼，不仅可以控制藻类和浮游动物的生物量，维持生态平衡，强制物质循环，还可以将有机碳转化为鱼肉，从而降低氧的消耗，提高剩余氧的量。

一公斤活鱼大约含有150克左右的碳元素，相应节约了［150/12·32=］400克氧。也就是说，池塘中每生产一公斤鲢鳙鱼，相当于储存了150克碳汇，为水体增加了400克剩余氧。

2、将有机碳储存于池塘底部的淤泥中（氧债），或直接以未分解的有机碳存在，或转化为还原性惰性有机物或矿物质存在。如将氧化态腐植质还原为还原态腐植质，或将氧化态铁、锰、硫等矿物质还原为还原态铁、锰、硫。这一部分氧债可用化学耗氧量来度量。池塘底部氧债可提供的剩余氧的量与池塘土壤性质有关。

一个养殖周期结束后，碳汇作为副产品收获，而池塘底部的氧债必须通过干塘、晒塘（池塘底部修复）偿还。如果池塘底部土壤没有在休耕期间（即两造养殖周期之间）得到完全修复（即彻底偿还氧债），那么，下一造的剩余氧量将下降。所谓新塘旺三年的原因就是休耕期间氧债没有还清导致池塘生产力降低所引起的。

由于我国传统池塘养殖经几千年老一辈的探索，选择出几个适合于积累碳汇的养殖品种以及形成了一整套合理混养、搭配模式，并总结出一套高效科学的氧债管理技术，使得我国传统池塘养殖产量能够遥遥领先于国际水平。

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