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李宗瑞视频

水產養殖中氮的轉化以及pH對養殖的影響
時間:2020-03-26  瀏覽: 次    分類:李宗瑞视频

       氮是構成生物體蛋白質的主要元素之一,在水體中起著非常重要的作用,而水體中氮的平衡,對水體養殖有著非常重要的作用。天然水體中氮、磷、硅元素的可溶性無機化合物在藻類的生長繁殖過程被吸收和利用,成為藻類的重要組成元素,因此通常把天然水中的可溶性氮、磷、硅稱為營養元素。在藻類蛋白質中,氮元素和磷元素的含量分別約為10%和0.7%,磷在脂肪中的含量約占2%,硅元素是硅質生物(如硅藻等)的重要組成元素。水中氮化合物包括有機氮和無機氮兩大類。有機氮主要是氨基酸、蛋白質、核酸和腐植質等物質中所含的氮。某些藻類和微生物可直接利用有機氮。在正常的養殖中,無機氮才是氮源最重要的來源,無機氮主要有溶解氮氣(N2)、酰胺態氮、銨態氮(NH4+)、亞硝態氮(NO2-)和硝態氮(NO3-)。分子態氮只有被水中的固氮菌和固氮藍藻通過固氮作用才能轉化為可被植物利用的NH4+或NO3-,酰胺態氮植物葉面可以直接吸收,大多藻類也可以直接吸收,但是通過根系吸收需要在脲酶的作用下水解成銨態氮(NH4+)才能被植物吸收利用。一般浮游植物根系最先利用的是銨態氮,其次是硝態氮,最后是亞硝態氮,亞硝態氮是不穩定的中間產物,對魚類和其他水生動物都有較大的毒性。但是長期大量施用硫酸銨,會把大量的SO42-帶進水體,遇上厭氧條件,會還原生成有毒的H2S,增加了水體中有毒物質的積累。合理施用氮肥,注意水中有效形式的N/P值,僅在氮是真正的限制因子時,施用氮肥才能有效,如果水中相對缺磷,再施用氮肥就是浪費。
    水中溶解的氮來自于動物分泌物、動植物尸體、沉入池底的飼料、魚蝦類的排泄物、肥料等,魚類的含氮排泄物中80-90%為氨氮(取決于飼料中的蛋白質含量和投飼量),它們在微生物的作用下先分解為氨(NH3),氨在水中部分離解為離子態氨(NH4+),兩者之和稱為總氨(銨態氮)。在溶氧豐富的水體,亞硝化細菌和硝化細菌(均屬好氧性細菌)大量繁殖,銨態氮則可被亞硝化細菌氧化為亞硝態氮(NO2-),亞硝態氮是很不穩定的中間產物,在硝化細菌的作用下很快氧化為硝態氮。如果水中缺氧,則好氧性微生物受到抑制,厭氧性微生物(如反硝化細菌)大量繁殖,水中有機物分解形成的總氨不僅無法進一步氧化為亞硝態氮和硝態氮,而且原有的亞硝態氮和硝態氮也被反硝化細菌還原為總氨,總氨又會被反硝化細菌還原為氮,并逸出水面。
在養殖水體中,氨氮是一個重要的指標,水體中產生氨的四個方面:1、人工投料進入水體的中氨。2、含氮有機物的分解。3、水中缺氧時,含氮有機物被反硝化細菌還原.4、水生動物的代謝一般以氨的形式排出體外。氨易溶于水,在水中生成分子復合物:NH3·H2O,并有一部分解離成離子態氨(NH4+),并能形成化學平衡。離子氨或者離子態氮(NH4+)毒,非離子氨即分子態氨(NH3)有毒。分子氨和離子銨在水中可以互相轉化,他們的數量取決于養殖水體的pH和水溫。pH越小,水溫越低,水體總氨中分子氨的比例越小,其毒性越低。pH<7時總氨幾乎都是以銨離子形式存在,pH越大,水溫越高,分子氨的比例越大,其毒性也就大大增加。氨水肥水之后,正常情況下放養魚類無事,而在晴天的時候就容易發生魚類中毒情況,其中一個很重要的原因就是光合作用消耗二氧化碳使水體pH上升,分子態氨含量隨之上升。
在水循環系統中,銨態氮可通過硝化作用轉化成硝態氮,硝態氮對魚類來說毒性非常小,但高濃度的硝酸鹽也影響滲透作用和氧的運輸,其毒性主要是由于魚類不能在高鹽環境中維持正常的滲透壓,另外高濃度的硝態氮也會將二價的血紅蛋白氧化為三價血紅蛋白。亞硝態氮的毒性主要是影響氧的運輸、重要化合物的氧化以及損壞器官組織。血液中亞硝態氮的增加將血紅蛋白中的二價鐵氧化為三價而失去了運輸氧的能力(人體的一氧化碳中毒是因為一氧化碳極易與血紅蛋白結合,形成碳氧血紅蛋白,使血紅蛋白喪失攜氧的能力和作用,造成組織窒息,對全身的組織細胞均有毒性作用,尤其對大腦皮質的影響最為嚴重)。亞硝態氮還可引起小血管平滑肌松弛而導致血液淤積。溫度對水體中硝化作用也有較大的影響,因為不同的硝化細菌對溫度的要求不同,溫度較低時,硝化作用減弱,在冬季幾乎停止,氨氮很難轉為為亞硝態氮,因而氨氮濃度會較大,溫度升高,硝化細菌活性增強,硝化作用加速,可將氨氮轉化為亞硝態氮和硝態氮,當亞硝態氮濃度增高到一定程度,又會造成亞硝酸鹽的中毒。
    水體、水體土壤中氮的轉化尿素施入水體后,可以直接被水體中植物葉片吸收,但是不能直接被植物根系吸收利用,須在水體中脲酶以及水體土壤脲酶的作用下分解轉化為氨,作物才能吸收利用。
水體、水體土壤脲酶
NH2CONH2           CO2 + 2 NH4+
尿素(酰胺態氮)      H2O
氮肥施入水體以及進入水體土壤后在微生物如硝化菌作用下,經亞硝化、硝化和反硝化作用,使銨態氮轉化為亞硝態氮、硝態氮、氧化亞氮和氮氣。                                     
                  分子氨                    揮發
作物吸收                                  N2O  N2
             反硝化細菌(缺氧)
氮肥      銨態氮                  亞硝態氮            硝態氮
亞硝化細菌(溶氧) (NO2-)  硝化細菌 (NO3-
        
淋溶               淋溶
 
    pH是水溶液中非常重要的理化參數之一,池塘中pH的日正常變化范圍為1-2,根據我國漁業水質標準,魚類養殖的水體適合pH范圍為6.5-8.5,最適宜的是弱堿性水體,即7-8.5,過高或者過低的pH都會對魚類生長造成損害,在低pH的水環境中,魚類血液中的pH也會相應下降,導致血液對于氧的承載力降低,魚類在缺氧的情況下會表現出呼吸困難、攝食量減少、消化率低以及生長緩慢等癥狀,在持續的低pH情況下會出現死亡的情況;高pH會影響魚類的血液循環并腐蝕魚類的皮膚,使水體中的氨氮轉化為分子氨濃度上升,毒性成倍增加,尤其是達到10以上,直接影響魚類血液的pH,發生堿中毒,影響血液緩沖系統平衡,影響魚類的正常生長發育。另外高pH的水體中易形成藍綠藻,同時還會形成難溶性的磷酸三鈣,導致水體中營養物質和能力循環減慢,營養不良。一般酸堿度對于魚類致死的上限為pH為11,下限為pH為4,魚類在pH6.5以下或者pH9.5左右一段時間,雖然不會立即死亡,但是對雨的生長以及生殖都有不利影響。pH還通過影響其他環境因子而間接影響魚類的生長,如pH過低,Fe2+和H2S的濃度會增高,而這些成分的毒性又和低pH有協同增強毒性的作用,而pH過高也會增大分子氨的毒性,當pH為7時,絕大部分總氨氮是處在離子態的,當pH為8.75時,30%的總氨氮處于非離子態,對魚類毒性較大。pH降低到6.8以下,將影響到硝化細菌的活性,是硝化細菌的生長受到一定的抑制,導致氨氮的轉化速率小于生長速率,氨氮含量上升。控制氨氮的措施比較多,快速的比如使用氧化劑(次氯酸鈉、二氧化氯等),也可以用光合細菌、EM菌等微生物制劑,增氧(過氧化物),調節水體的pH等。
分子氨在水體中有晝夜和垂直變化,并且晴天尤為顯著。早晨分子氨含量最低,而總氨含量最高,且上中下三層的分子氨和總氨含量較接近(分子氨往往是上層低于下層,這是因為魚類聚集活動在上層,魚類的呼吸作用是上層的pH低于下層,另外下層的總氨含量比上層高,所以正常情況其分子氨的比例上層要高)。白天,隨著輻照度增加,上層浮游植物光合作用增強,水溫升高,消耗以及水中游離的CO2減少,pH升高,使總氨明顯下降,上下層總氨差異顯著,分子氨上升,至下午3-4點上層分子氨達到最高值,而此時下層因有有機物分解致使pH下降,分子氨達到最低值,夜間,浮游植物光合作用停止,溫度降低,pH下降,同時隨著上下層產生對流,上層總氨含量逐漸上升,而分子氨含量逐漸下降。


 

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