水化学（9）

溶解氧

溶解氧浓度

光合作用和呼吸作用：尽管氧可以在空气和水之间扩散，但在调节池塘水体溶解氧浓度方面，生物学过程比物理学过程更为重要。池塘中生长的植物在光合作用中产生氧气，其方程式如下：

控制光合作用速度和氧产生的因子包括温度、光、营养浓度、植物种类、植物丰度、水的波动情况和各种次要因子。在池塘水体表面，光合作用所产生的氧量一般随浮游植物的丰度而增加。

植物和动物在呼吸作用中连续消耗氧气，从实践的角度来看，呼吸作用仅仅是光合作用的相反过程。在光合作用中，二氧化碳中的无机碳被还原成糖中的有机碳，光能被转化为糖的化学能，并释放氧气；在呼吸作用中，糖中的有机碳被氧化为二氧化碳中的无机碳，储存在糖中的化学能以热能的形式释放，并消耗氧气。呼吸作用的简要方程式如：

很明显，池塘中当光合作用比呼吸作用快时，二氧化碳的浓度会比较低，而溶解氧浓度会比较高。这是在光的强度比较高和植物比较丰富时的一般情况。当然，如果呼吸作用超过光合作用，溶解氧浓度就会下降，二氧化碳的浓度就会上升，晚上的池塘水体通常是这样。

分层作用：在养鱼的池塘中，温暖的月份期间营养浓度通常比较高，而且浮游植物比较丰富，控制光向池塘里面穿透很大程度上是悬浮和胶体颗粒（浊度），在大多数池塘中，浮游的各种生物是形成浊度的主要来源。所以，在营养丰富的池塘中，浮游生物，一般主要是浮游植物，是限制光穿透以及不同深度的光合作用速度的主要因素。浮游植物所产生的氧气，在靠近表层的地方最大，由于浮游植物本身遮光的缘故，产氧量随着深度的增加而减少。浮游植物密度高的池塘，靠近表面的产氧速度比浮游植物密度低的池塘高，但浮游植物密度低的池塘产氧的深度比较大。光合作用所产生的氧刚好与呼吸作用所消耗的氧相等的深度称为补偿点，相应于透光带的深度。透光带的定义是至少收到穿透表面辐射1%的水层。池塘中的补偿点一般小于1.5米，有时小于0.5米。

在温度分层的池塘中，透光带一般与变温层一致，变温层的光合作用通常能维持相当高的溶解氧浓度。均温层的溶解氧浓度在温度分层开始时一般也高。由于没有足够的光进行光合作用，以及不能与变温层混合而再充氧，分层开始后均温层要获得溶解氧只有在水体消层之后。由于呼吸作用，池塘均温层的溶解氧浓度随时间而下降，很快变成无氧状态。均温层的呼吸速度很大程度上取决于变温层中产生的浮游生物的量。浮游的各种生物的生命周期很短，死亡之后沉淀到均温层而成为微生物的底物。天然湖泊和水库，如果夏季分层期间均温层出现溶解氧耗离，称为富营养型，否则称为贫营养型。浮游生物大量繁殖的池塘的均温层一般都出现溶解氧耗竭。图2-7说明了一口浮游生物适中的深池塘氧气分层的发生过程。在2月下旬，整个水柱的溶解氧浓度还很高；但是，随着温度的变暖，溶解氧浓度不断下降，到5月5日，2米深以下已经没有溶解氧。

商品养殖的许多池塘没有足够的深度能长期形成温度分层。在一口1米深的池塘中，白天可能会发生温度分层，但到晚上表层水散热后就足以引起消层。浅的池塘也可能存在溶解氧浓度分层，但除非营养输入、有机物浓度和浮游生物丰度非常高，一般底层水体不会缺氧。

在滋生底栖大型植物的清澈池塘可能出现氧反相分层，这些池塘浮游植物稀少，光合作用产氧不足以使上层水体过饱和，但是，在白天的时间里，底栖植物产生大量的氧气，靠近池塘底部的水体变得强烈的氧过饱和。

昼夜波动：在白天的时间里，透光带中的光合作用所释放的氧气一般超过其呼吸所消耗的氧气。晚上光合作用停止，但呼吸作用持续消耗氧气。氧气的这种白天产生，但持续消耗的模式造成透光带中溶解氧浓度的昼夜波动(图2-8)。溶解氧最高浓度出现在午后，最低浓度出现在太阳刚刚出来之时。

图2-8的数据取自水体表面。在虾类养殖中，池塘底部的溶解氧浓度非常重要，因为虾类大部分时间都在池塘底部。在厄瓜多尔虾塘对溶解氧浓度的研究(Danil等，未发表)表明，虾塘的溶解氧浓度表面和底部都有类似的昼夜模式(图2-9)。当然，池塘底部的光密度比池塘表面低，当池塘出现某种程度的热分层时  表面的溶解氧浓度比底部高。在厄瓜多尔干燥季节期间，水温比潮湿季节低几度，所以，在潮湿季节中，白天表面水温热得比较快，溶解氧浓度在表面和底部有所差别。在晚上，由于池塘表面的散热，水温变得一致，水体混合，池塘从上到下溶解氧浓度都一样(图2-9)。在干燥季节期间，表面与底部的水温相差不大，  水体持续混合，表面和底部的溶解氧浓度大致相同(图2-9)。  

浮游生物浊度和溶解氧：乍看起来，似乎增加浮游植物丰度能够增加由光合作用产生的溶解氧，从而增加池塘的溶解氧供应。实际上，增加浮游植物丰度导致更多的有机物产生和更高的呼吸速度。高密度的浮游植物阻挡光线导致光合作用的氧产量只局限在更浅的深度，降低变温层。尽管光合作用的速度在靠近表层会更快，但从整个变温层看，氧的总产量不会更高，甚至更少。

不同浮游生物密度的池塘中浮游生物密度、光的穿透和溶解氧浓度之间的动态关系见图(2-10)。浮游生物密度非常高的池塘溶解氧浓度昼夜波动的幅度很大，整个早上溶解氧浓度都低，变温层浅；浮游生物密度过高的池塘由于呼吸作用所带来的氧消耗量极大，任何降低光合作用的因素，哪怕是很短的时间，都可能 导致缺氧。浮游生物生长水平低的池塘溶解氧动态比较稳定，但不适合于许多鱼类品种的养殖，因为需要更高的浮游生物密度作为基础饵料和提供一定的浊度以控制水底杂草。在鱼类有补充饲料的池塘因为分泌产物中含有养分，一般很难维持低水平的浮游生物产量。很明显，浮游生物产量适中比浮游生物产量高更为理想，因为溶解氧动态比较稳定。

（文章来源：池塘养殖水质 美国奥本大学渔业和联合养殖系 克劳德E. 博伊德 著 中国水产科学院珠江水产研究所 林文辉  译）