池塘里的那些事儿：天然生产力（76、77、78）

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。

76天然生产力与池塘承载量
根据光合作用通用方程： 16NH4 + 92CO2 + 14HCO3 + 92H2O + H2PO4 —> C106H263O110N16P+ 106O2 我们可以发现，藻类每产生106摩尔氧，会同化16摩尔氨氮，或每产生 1 毫克氧，可同化0.1761毫克氨氮。而池塘中每投入 1 公斤饲料（蛋白含量40%、碳含量50%、饲料系数1.2）消耗1000克氧并产生40克氨氮，或每消耗1毫克氧会产生0.04毫克氨氮。可见光合作用产氧与饲料耗氧相同的情况下，藻类对氮的同化量是饲料氮产量的4.4025倍。意味着在没有使用增氧装置、饲料所消耗的溶解氧都来自光合作用的剩余氧的情况下，池塘中不会有氮的积累。 根据上述结论，理论上可知当人工增氧超过光合作用剩余氧的3.4025倍的时候，藻类不能完全同化由饲料产生的氨氮，必然造成池塘氨氮的积累，如果池塘没有其它氮处理手段，就必须通过换水，将氨氮转移出池塘，才能解决氨氮的积累问题。 由此可见，池塘饲料承载能力在有增氧装置、且氧不受限制的情况下，是池塘天然生产力的函数。如果饲料质量按上述例子为标准，设天然生产力剩余氧为y（公斤/亩），则 池塘饲料承载量 = 4.4025×y（公斤/亩） 如果投饵率为鱼虾体重的2.5%，在不换水的情况下，则： 池塘的载鱼量= 4.4025/2.5% = 176.1y（公斤/亩）。 当然，实际关系比这复杂得多，影响因素也很多，与养殖模式、饲料质量、养殖品种、投喂策略、气候条件等都有关系。本例子只是简单地表明池塘天然生产力与池塘养殖产量之间的示意关系。亦即通过提高池塘的天然生产力，可以提高池塘的承载量。

77天然生产力与鱼虾病害

对于天然水体而言，天然生产力决定了单位水体的渔获量，也就是产量，如水库、湖泊。而对于人工投喂饲料的池塘而言，天然生产力则决定了池塘的净化能力，即池塘的饲料承载量。
一个池塘的天然生产力不是一成不变的，对于碱度、温度确定的池塘来说，天气是影响天然生产力的最大因素。在晴天的日子里，天上飘来一片云，遮挡了太阳，天然生产力的最基础表现——光合作用即刻降低。也就是说，池塘的天然生产力是时时刻刻在发生变化的。
当饲料输入量小于池塘的最低天然生产力承载能力时，池塘水体不会有任何问题。当饲料输入量大于一段时间（如几天的阴雨天、或藻类老化等）的平均天然生产力的承载能力时，池塘水体可能由于污染的积累而出现水质波动，进而造成鱼虾病害发生。
饲料的进步提高了饲料中碳氮的有效率（降低污染）、增氧机的使用又进一步提高了饲料效率和水体污染物的净化效果，因而在相同的池塘天然生产力条件下，我们池塘的饲料承载能力有了大幅度的提升，这是上世纪80年代后池塘养殖产量不断提升的主要因素。但是，我们忽略了天然生产力的作用，以至于从上世纪80年代以后，基本上见不到关于池塘天然生产力研究的文献。
随着产量的进一步提高，饲料的污染超出了池塘自净能力，转移是唯一的途径。因而大幅度的水交换成了池塘养殖的趋势，最终整个养殖区域的大环境被污染（当然，也有市政、农业、工业、餐饮等污染），池塘虽然换了水，但由于水源污染，换水的作用并不理想，于是，病害开始高频率发生。

78辅助生产力与可控生态

池塘生态系统紊乱、病害发生的根源在于两个方面，一是生产力的不稳定性（天气变化、藻相变化等），二是饲料投入量与生产力不匹配，污染超出了生产力的净化能力。那么，如果能使池塘的生产力稳定，并加以提高，以满足饲料投入量的需求，这样，池塘生态在一定范围内就可以人为控制了。
一般来说，池塘的生产力来自天然生产力，即光合作用。有人把饲料投入也当成生产力，这是不完善的。所谓生产力，其本质是能量输入。就天然生产力而言，其能量输入方式为：
二氧化碳 + 水 + 光能 —> 碳水化合物 + 氧气 （CO2 + H2O + 光能 —> CH2O + O2）
其中，二氧化碳和水是能量的载体，其能量以可燃物（CH2O）和燃素（O2）的形式存在。也就是说，可燃物和燃素是太阳辐射输入池塘的具体形式。
例如，某池塘每平方米每天光合作用效率是4～16克氧、3.75～15克碳水化合物，即阴天时是4克氧、3.75克碳水化合物，晴天时是16克氧、15克碳水化合物。这种天气的波动是造成池塘生产力波动进而引起池塘生态系统不稳定、不可控的主要因素。
既然引起池塘生态系统不稳定、不可控的光合作用是以可燃物（CH2O）和燃素（O2）的形式输入池塘，那么，如果在太阳辐射不足，光合作用效率下降的时候，人为直接输入CH2O和O2不就可以避免天气变化引起的池塘生态系统不可控的麻烦。例如在上述池塘里，晴天时光合作用生产力是16克氧、15克碳水化合物。也就是说，直接往池塘里人为输入16克氧、15克碳水化合物就相当于一个晴天的生产力。这种人为直接输入光合作用产物（生产力）的方式我们称为辅助生产力。
对于某个具体池塘，我们设定目标生产力=实际光合作用（即天然生产力）+辅助生产力，这样，无论天气如何变化，我们可以通过辅助生产力的灵活应用与调节，使池塘生态系统处于一个相对可控、稳定的状态。