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养殖系统修复

水产养殖概念的延伸
现在，水产养殖的工作已经不仅仅是对养殖的水产动物进行饲养管理，更是精心维护一个小型的水生生态系统的过程。
我们所有技术措施的受体应该是整个养殖池塘或区域，是一个小型生态系统，而不只是目前我们所关注的养殖对象群体。
水产养殖业不好做，风险不断增大，养殖动物疾病频繁发生，养殖水域污染严重，养殖过程中还会出现全军覆没。即使高频率大剂量的反复投加各种药物，似乎也没有多大改善，疾病照样高发，水质照样败坏。
目前，大多数水产养殖工作者对于水产养殖的理解还是围绕在对养殖对象的管理上，对养殖对象投喂配方更加优异的饲料，使用更新的药物，即便是近年流行的水质改良剂也仅仅只把文章做到了水上。
虽然做了这么多的努力，我们说，这还是非常不够的，我们需要从养殖生态系统的角度认识水产养殖。
水体不仅仅就是水，水体中也不仅仅就是我们养殖的鱼、虾、蟹、贝、藻、参，它还包括很多我们不能直接看到的有机溶解物、悬浮物、水生生物和底泥等。
养殖对象也并不是孤立的生活在水中。这些养殖动物只是水生生态系统的一小部分。因此，我们所有技术措施的受体应该是整个养殖池塘或区域，是一个小型生态系统，而不只是目前我们所关注的养殖对象群体。
所有人为措施的受体不仅仅是养殖对象，它的作用对象应该是一个生态系统。生态系统在接受外来物质的同时还要进行自身调整，不能完全以人的意志为转移。
这就是为什么在水产养殖中人们所使用的一些养殖措施并不能达到预期效果的原因所在。
因此，如何精心维护水生生态系统，使其更好的发挥自身的功能，已成为养殖成功的必要条件。
自然生态系统的结构和功能
在发育良好的生态系统中，结构和功能是相互协调的，最优化的结构才会产生最高的功能效率。
自然生态系统的结构，包括生物系统和非生物系统两大组成部分：
1、非生物系统：
（1）C、H、O、N、P、S、CO2、H2O、O2等涉及物质循环的无机物质和无机化合物。
（2）蛋白质、碳水化合物、脂类、腐殖质等联系生物和非生物的有机化合物。
（3）温度、光照、溶氧、盐度、pH值等自然理化因子。
2、生物系统
（1）生产者：指能通过光合作用把简单的无机物制造成为复杂的有机物，并将光能转化为生物能贮藏在体内的自养型绿色植物（包括藻类）。
（2）消费者：以其它生物或有机碎屑、腐殖质等有机颗粒物质为食的异氧型动物。
（3）分解者：主要包括细菌和真菌等异氧型生物，它们能把死亡的有机体中复杂的有机物重新分解为简单的化合物或无机物，这些简单的化合物或无机物可以被绿色植物利用，从而构成新的循环。
生态系统既是自然界的基本结构单位也是基本功能单位，而生态系统最基本的功能就是生态系统中的物质循环和能量流动。
构成生态系统的生物和非生物部分相互作用，相互依存，组成了一个有机的统一体，各部分有各自的功能，但又必须依赖其它部分，才能发挥出各自特有的功能。生态系统的特点就是各成分之间的有机联系和程序组合，以及在最适结构基础上形成的最高功能效率。
结构影响功能效率，功能必须依赖结构来完成。在发育良好的生态系统中，结构和功能是相互协调的，最优化的结构才会产生最高的功能效率。
水产养殖生态系统的结构和特点
水产养殖生态系统虽然也是一个生态系统，可是它主要的生产目的是为人类提供尽可能多的养殖动物，在人类活动的干扰下，水产养殖生态系统原有的结构和功能已经遭到破坏。
所以水产养殖系统是一个被人为改造后的一个严重失衡的生态系统。
水产养殖生态系统虽然是一个生态系统，但夹杂了极大量的人为活动，准确的说它应该是一个半人工或全人工的小型生态系统。
所以水产养殖生态系统有着完全不同于自然生态系统的特点：
1、参与水产养殖生态系统物质循环的物质除了水体自身含有和周围环境溶入的元素以外，很大一部分来自养殖过程中大量人为投加的饵料和药物，所以水产养殖生态系统的物质循环是一个开放的循环。
随着养殖周期的变化，进入系统的物质的量是极其不稳定的，因此系统的生物组成也存在相应的剧烈变化。既便是相同的人为活动，系统的应答也是不同的。
2、水产养殖生态系统是一个被人为破坏了的生态系统，所以生物组成较为简单。这种生物组成的简单性主要体现在营养级数少以及食物链的缺环。
（1）水产养殖生态系统的生产者主要由单细胞藻类和水生植物组成，对多数系统来说生产者的量是不足的。
（2）水产养殖生态系统的消费者主要是由养殖动物组成，与自然环境中消费者不同的是多数情况下它的食物来自养殖者的供给，不再依赖捕食生产者。各不同种类的消费者之间也不存在明显的捕食与被捕食关系，所以不存在初级消费者、次级消费者及三级消费者等。
（3）水产养殖生态系统的分解者也是由细菌、真菌等微生物组成，大量的残饵、粪便以及其它各种人为投加的产品，使系统对分解者的需求，不论是种类还是数量都大大增高了。
因此，目前的水产养殖系统是一个被人为改造后的一个严重失衡的生态系统。
目前水产养殖生态系统存在的问题
人们从事水产养殖的出发点就是尽可能生产出更多的水产品，所以养殖动物自然就成为水域生态系统中的优势种群，但是这种优势种群的形成并不是生态系统自行调节的结果，而是通过人为活动干扰强加于系统的，如果这种干扰超出系统的承载能力，系统就会失衡。
1、物质循环存在障碍
（1）营养物质的滞留
为了获取尽可能多的养殖动物的量，人们常常往系统中大量投加饲料，碍于现有水产动物营养学研究和人工投喂技术的限制，部分饲料直接溶失在水中，即便被养殖动物摄食的部分也不能完全消化吸收，而是以代谢废物的形式排放入系统中。随着养殖动物的生长，通过饲料进入系统的未被利用的物质会越来越多，超过了系统的承载能力，导致系统中物质循环率大大降低，大量的外源物质滞留在系统中，不能参与系统的物质循环和能量流动，直接影响了水体的理化状态，使得养殖动物不能在系统中很好的生长、生存。
如：多数养殖水体NH3的浓度普遍较高，就是因为来自饲料中的含氮有机物大量进入水体，经微生物的氨化作用，形成大量NH3，由于系统中硝化细菌的缺乏不能进一步形成NO3-,所以高浓度的NH3滞留在水体中，直接影响养殖动物的生存。
（2）残留药物（或化学品）的累积
整个养殖周期投加的大量各种结构的有机化合物，如杀菌剂、杀虫剂、除草剂、抗生素等，它们具有特殊的化学结构，化学稳定性比较高。
自然界中的微生物细胞内现存的降解酶不能识别这些化学结构和化学键，接触这些生物异源物质时也不能诱导细胞合成降解酶。由于这些生物异源物质不能或难以被微生物降解，或者只能被微生物部分降解，导致这些物质在系统中大量累积，当积累到一定程度就会严重威胁养殖动物的健康。
即便可以降解的部分，在降解的过程中也会大量消耗氧，与养殖动物争夺系统内有限的资源，大大降低系统对养殖动物的承载能力，直接影响养殖动物的生长状态。
2、食物链缺环，营养级数低
（1）生产者的数量不足。
自然水生生态系统中水生植物和单细胞藻类扮演生产者的角色，为消费者提供食物。
水产养殖生态系统中养殖动物是主要的消费者，但是养殖动物的食物依赖于人为的饲料投加，已不再需要生产者提供了。
值得注意的是，水产养殖生态系统中不需要生产者提供食物来源，并不意味着生产者是系统中多余的成员。
实际上水生植物和单细胞藻类在水域生态系统中还有一个很重要的作用——制造氧气。水产养殖需要一定的溶氧量，所谓溶氧量就是指水体中氧气的含量，水中含氧量的多少对水产动物的生存、生长、发育都有很大的影响。
而水体中溶解氧的主要来源就是通过水生植物和单细胞藻类的光合作用产生的，另外一小部分则来自于空气在水体中的溶入。
在实际的养殖管理中，化学制品的大量投入，直接导致了单细胞藻类和水生植物种类的贫乏以及数量的骤减，加之养殖者对单细胞藻类和水生植物的忽视，系统中没有及时补充足够量的自养生物，所以大多数水域生态系统生产者的种类和数量是不足的。
（2）消费者结构简单，且在系统中占绝对的优势
自然生态系统中的各级消费者，如：初级消费者、次级消费者、三级消费者（复杂系统还有更多级消费者），通过捕食与被捕食关系与生产者和分解者一起组成完整的食物链，完成系统的物质循环和能量流动。
水产养殖系统的消费者主要就是由养殖动物组成，它可能是一种动物，也可能是几种动物，食物来源主要是人工投喂的外源物质而不是完全通过捕食生产者获得。存在多个种群的消费者的系统，不同种群的消费者之间也没有捕食与被捕食关系（或仅有一些极为低级简单的关系），它们在营养级上是相近的。
由此可见，水产养殖生态系统中食物链并不完全，物质在系统中的得不到充分循环。
（3）分解者种类和数量都无法满足系统的需求
水产养殖生态系统与自然状态下的水域生态系统相比，有着种类更多元化，数量更多，进出频率更多变的外源物质，要将这些外源有机物完成良好的物质循环就要求系统必须具有种类足够多数量足够大的分解者。
目前流行的养殖模式是通过频繁大量的投放化学制剂用来杀灭有害微生物，以减少养殖动物疾病发生的几率。但是，这种投药方式不仅可以杀灭有害微生物的还会杀灭对系统有贡献的分解者，杀灭有益微生物以后并没有及时有效地为系统补充新的分解者，使得原本就数量不足的分解者，变得更加贫乏。
生产者和分解者的种类和数量的贫乏直接导致物质的转化率大大降低，大量不能降解的有机物滞留在系统中，造成系统的理化状态不稳定，导致养殖动物产生应激反应，甚至会发生某种中间产物的浓度会不正常提升，直接伤害养殖动物的生命健康。

水产养殖生态系统的改善与修复
为了使养殖动物在人工或半人工的系统中更好的生活，最大限度的提高系统的生产力，我们可以采用人为的方法，模拟自然状态进行系统修复，使各种物质在系统中得到充分的循环，系统的理化和生物状态趋于稳定。
只有生活在这种稳定的系统中，养殖动物才能健康的生长，疾病爆发的频率也才会明显降低。
系统修复就是在生态系统的物质循环或能量流动出现障碍的位点，用物理、化学或生物手段进行处理，模拟原生态位的结构和功能，使得生态系统的结构趋于完整，物质循环或能量流动可以顺畅的进行，尽可能的维护或创造新的系统的生态平衡，使水生生态系统中水生生物之间和水生生物同水域环境之间，其能量转化和物质循环的投入和产出保持协调关系。
简单的说就是人类通过应用现代技术手段和技术产品来提高水生生态系统的平衡以提高生产力。
对多数水产养殖生态系统存在的问题，概括地说主要有两方面的问题：
1、物质循环出现障碍引起系统中物质的转化率和能量的利用率低。
2、系统中的生物种类不够丰富，不能更好的进行物质循环和能量流动。
根据我国养殖业的特点，考虑到成本和可操作性，我们可以采用原位修复的系统修复的手段进行生态养殖，简单的讲就是在系统内部采用物理、化学以及生物等系统修复的方法对原有的失衡的水产养殖水域系统进行修复，使系统内的物质循环和能量流动可以更好的进行，提高系统的物质循环率和能量利用率，使人为的养殖活动更符合系统的自然生态平衡。
系统修复的手段
一、氧化修复
在养殖生态系统中，水中的溶解氧的多少是水质好坏的一项重要指标。在正常施肥和投饵的情况下，水中溶解氧的含量不仅会直接影响鱼类的食欲和消化吸收能力，而且溶解氧的含量还关系到好气性细菌的生长繁殖。在缺氧情况下，好气性细菌的繁殖会受到抑制，从而导致沉积在系统底部的有机物（如，动植物尸体、代谢废物和残饵等）为厌气性细菌所分解，生成大量危害水产养殖动物生长的有毒物质和有机酸，使水质进一步恶化。
溶氧量高的水体，能促使水产动物摄食旺盛，提高消化率，加快生长，提高饲料效率，最终使水产品产量提高。溶氧量还可以通过间接途径影响水产养殖的产量。如充足的溶氧量可以加速水中含氮物质的硝化作用，使对鱼类的害的氨态氮、亚硝酸态氮转变成无害的硝酸态氮，为浮游植物所利用。从而促进池塘物质的良性循环，起到净化水质的作用。
在低溶氧或缺氧情况下，厌氧菌较活跃，有机物质分解不彻底，产物不完全是稳定的无机物，还包括甲烷、乙酸等有机物和NH3等氧化不彻底的无机物，而这些产物通常对养殖动物是有害的。
目前的养殖模式下系统中有机物降解及各种生物的呼吸大量消耗水体中的溶解氧，而水系统中可以通过光合作用产生氧气的生物数量及种类较少，加上系统中容纳养殖对象的数量也接近系统的耐受极限，通常水系统中溶解氧的含量不能维持系统正常运转的需要，所以人为的增加系统中溶解氧的含量已成为推进养殖成功的重要手段。
在化学反应中，氧化还原反应是氧化剂和还原剂之间在水溶液中进行的电子交换过程。对于一个水体来说，往往存在多个氧化还原电子对，是一个相当复杂的体系。我们可以以还原剂和氧化剂之间的电位差——氧化还原电位作为一个综合性指标来衡量水体的氧化还原能力。
氧化还原电位不能明确表明某种氧化物质或还原物质的浓度，但是可以帮助我们了解水质的状态。
当水体的氧化还原电位髙时，表示水体氧化能力强，即处理生物代谢的还原性有机物能力强，系统可更快更有效地处理污染物。
对于氧化还原电位较低的系统，不仅仅水体氧化能力差，溶解氧含量也不会髙，而这样的系统对养殖动物的生存也是不利的。
目前常用的方法是往系统中加入容易被降解的高效氧化剂，来提高系统的氧化还原电位。
我们可以通过一些容易降解的化学产品来改变系统的氧化性，改变需降解的有机物的存在状态使微生物更好地对其进行识别，从而促进微生物对有机物的进一步降解。
系统的给氧途径主要有两种：增加水中氧气和减少氧气消耗。
1、改变生物组成提高系统的造氧能力。水中溶解氧的主要来源是水生植物的光合作用，因此，通过提高单细胞藻类和植物的量可以提高水中的溶氧含量。
A、直接在系统中引入髙浓度的单细胞藻类生物制品，或种植水生植物提髙单细胞藻类和水生植物的量
B、投加促进单细胞藻类或水生植物的生长的化学制品，加快系统内部单细胞藻类或水生植物的生长或繁殖，来提髙单细胞藻类或水生植物的量
C、根据系统的理化状态，补充系统缺乏的单细胞藻类或水生植物生长繁殖所需的营养元素，为单细胞藻类或水生植物的生长繁殖营造良好的理化环境，从而提髙单细胞藻类或水生植物的量
2、增加大气溶入的物理増氧法：
物理增氧法就是采用増氧机，增加大气溶入来提高系统中溶解氧含量的方法，目前最常用的是叶轮式增氧机。叶轮式增氧机主要通过搅水、增氧、混合、曝气等作用增加系统中的溶解氧的含量。开机时，叶轮把它下部的贫氧水吸起来，再向四周推送出去，使死水变成活水。在叶轮下面的水受到叶片和管子的强烈搅拌，在水面激起水跃和浪花，形成能裹入空气的水幕，不仅扩大了气液界面的表面积，而且气液间的双膜变薄，并不断更新，促进了空气中氧气的溶解速度。搅拌时还把水中原有的有害气体，如硫化氢、氨、甲烷、二氧化硫等通过曝气从水中解吸出来，排入空气中。
3、利用化学反应生成氧的化学增氧法：
化学增氧法就是将双氧水、增氧片类的化学增氧物质投放入养殖系统中，遇水即可放出大量可溶于水的氧气，能迅速增加水体中溶解氧的含量。有效防止养殖动物因缺氧而引起的浮头和泛塘，具有改善水质的效果，能氧化水体中的有害有机物，去除水中的氨氮、硫化氢和微生物毒素。
化学增氧法更适合系统底部和系统整体缺氧，具有作用迅速的特点，除了可以增加系统的氧含量还可以杀菌消毒控制系统中微生物的浓度。
4、减少氧气消耗
系统中溶解氧的消耗主要是用于动植物的呼吸和有机物的分解，另外水底气泡上升和缺氧水流入也会消耗一部分溶解氧。
A、通过使用消毒剂降低系统中有害微生物的量，来降低系统溶解氧的消耗。
B、通过使用高效氧化剂提髙系统的氧化性，来降低有机物分解造成的溶解氧的消耗。
应该特别强调的是，高效氧化剂一般都具杀菌消毒功能，这些高效氧化剂通过水解反应快速释放出新生态游离氧，杀灭细菌、病毒，也可以减少系统溶解氧的消耗。
二、生物修复
养殖动物健康生长需要系统提供一个良好稳定的环境，良好稳定的环境不仅仅是指水产养殖水域系统维持良好的理化状态，各项理化指标复合养殖动物的生理需要；良好的养殖水域系统还应该具有良好的生态状态，即系统中生物种类的组成及比例是最适合的。生物修复就是通过调整生物的种类和数量，使系统形成最适合功能的结构。
广义的生物修复是指根据系统的现有状况，尽可能合理地安排养殖系统中的生物种类，和每种生物的数量，补足系统缺失的营养级，使系统中的生物群落更适合该系统的物质循环和能量流动，使失衡的系统重新达到生态平衡。
狭义的生物修复是指利用生物，特别是微生物催化降解有机物的能力，去除或消除有机物环境污染的的一个受控或自发进行的过程。也就是以微生物对有机物的降解作用为基础，人为的促进水系统进行调整，恢复水系统可以自行规避污染对系统的损害。
很多化学反应在生物酶的催化下，反应速率会大大加快。因此，生物在系统中扮演很重要的角色，系统中各种生物体内的生化反应直接决定着系统的物质循环和能量流动的速率。
无论是狭义的生物修复还是广义的生物修复，总的来说生物修复就是利用不同种类生物不同的新陈代谢活动协助系统完成物质循环和能量流动。
生物修复的特点：
1、使用方便
选用生物修复产品对养殖水系统进行修复的方法不需高昂的设备，也不需配备繁杂的检测方法，只需根据系统常年的运行状况，定期投加即可，非常方便快捷。
2、对环境影响小
生物修复是一个自然过程的强化，其产物可以进入系统的物质循环和能量流动，不会导致二次污染，或污染的转移，较为科学合理地消除污染物对养殖水域系统的破坏。
3、最大限度的降低污染物的浓度
利用有益微生物进行生物修复就是人为将高浓度的具有超强分解能力和产氧能力的菌藻等微生物制品投加到养殖水域系统中的一种方法，能很好的利用生物的代谢活动产生氧气或降解污染物的特点，可以更好的维持系统的结构和功能，将外界污染对系统的伤害降到最低。
4、修复范围广
由于生物的生理特点，生物修复的对象不仅仅是处理养殖水体，对底质的改善也有明显的效果，而且生物修复对系统的改善还是持续有效地进行，而不是一个短期行为。
生物修复的方法：
1、调整系统的物质结构改变系统生物组成
不管是作为生产者的单细胞藻类还是作为分解者的细菌、真菌等微生物，在一些水产养殖水域系统中繁殖不起来的原因，常常是因为系统能提供的营养元素不足。
为什么大量外源物质在系统内部滞留，还不能给各种微生物提供足够的营养物质呢？
微生物的特点是可以利用有机或无机的营养物质进行自身的新陈代谢，这个反应是在生物酶催化下的生化反应，既然是生化反应，各种反应底物浓度需达到一定的比例才可以达到最大的反应效率，这就要求系统中各种营养元素的存在状态和相互之间的比例要符合生化反应的要求，才能被微生物利用。
所以即便对于某些营养元素超饱和的系统依然还要追加系统缺乏的其它元素，才能被微生物很好的利用，系统中的微生物才能繁殖起来，更好的进行物质循环和能量流动。
2、从系统外部引入生物种群
人为的从系统外部投入新的生物种群，弥补系统原有的生态位的缺失，丰富系统的生物种类，增加系统对不良环境的抗性。因为具有复杂生物群落的生态系统，在外来因素干扰的情况下可以自行进行结构调整，从而达到新的生态平衡，而不会彻底打破平衡导致系统崩溃。
A、投放微藻，有益菌等微生物制品，调节系统的藻相和菌相的平衡。
对一个水域生态系统来说单细胞微藻作为物质循环和能量流动的起点，可以通过光合作用将无机物合成有机物。细菌、真菌等微生物又可以将系统中的有机物降解成无机物为单细胞藻类利用。所以要使一个水域生态系统具有良好稳定的理化状态和生态状态，维持最佳的物质和能量转化率，一定有一个最适的有益微生物的种类和数量。
现行的养殖模式往往打破了系统原有的生态结构，系统中有益微生物（包括单细胞藻类和有益菌）的种类和数量都不是最佳的，为了使系统生产更多的水产动物，我们可以人为的向系统特别投加含有有益微生物的产品，调节系统内的藻相和菌相达到平衡。
B、调整养殖模式，充分利用生态空间
除了增加系统中有益微生物的种类和含量，我们还可以增加系统中养殖动物的品种，人为的根据不同品种的生物学特征，进行合理的套养、混养。如在养殖中实行贝藻混养、鱼虾混养、虾贝类混养等。
合理搭配的混养，利用了上、中、下不同水层，实现了立体养殖，充分的利用有限的水域空间和天然饵料，增加了物质和能量的利用率。
3、定期改变养殖品种
定期更换养殖品种，也就是人们通常说的轮养，对维护良好的水产养殖水域系统也很有效。
A、减轻池塘底质的恶化程度
不同养殖动物的养殖模式是不同的，对饲料的消化吸收程度也不相同，产生的代谢废物也各不相同，人工投放的化学品也有所区别，分阶段更换养殖品种，不仅有效减少了养殖活动对系统原有的自然资源过渡消耗，而且更加避免了长期养殖单一品种造成某些物质在系统中的过度积累。
B、减少病害传染
不同养殖动物对不同的病原的敏感度是不同的。对于那些有发病历史的系统，一些有害微生物会在系统中滞留下来，在特定的系统条件下，还会大量增殖，当达到一定的量时疾病还会爆发。如果定期更换养殖品种，该种病原可能不会或较少感染其它种类的动物，自然避免大规模爆发疾病造成的经济损失。
C、根据市场行情，更灵活选择养殖品种
定期更换养殖品种，比长期从事单一品种养殖可以更有效的降低养殖风险。我们可以根据市场行情，灵活多变的选择养殖品种，有效避免因养殖量大幅度提高导致价格大幅度降低造成的经济损失。
值得注意的是，如果养殖水系统的生物组成破坏严重，多次大面积爆发疾病，施用生物修复产品之前，最好先使用消毒剂降低有害微生物的数量，以便于投放的生物制品更易在系统中成为优势。