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溶解氧在水产养殖的重要作用

摘要:池塘中的溶解氧是指空气中分子态氧溶解在水中,我国渔业水质标准规定,一昼夜6小时以上的溶氧必须大于5mg/L,其余任何时候的溶解氧不得低于3mg/L。在高密度的养殖池塘,溶解氧的变化直接影响了养殖鱼虾的成活率和生长速率,利用智能设备对池塘中的溶解氧进行智能监控,实时监测池塘中的溶解氧,一能预防养殖鱼虾的缺氧,二能合理使用渔业机械,三能指导科学调水,在节能的同时,大大提高养殖效率和成功率,向智慧渔业迈进。

关键词:溶解氧;智能化物联网水质在线监控系统;智慧渔业;科学肥水

溶解氧是决定水产养殖成败的首要关键因素,在溶解氧充足的池塘,饵料生物生长繁殖旺盛,养殖鱼虾抢食能力强,饵料系数低,氨氮能迅速被转化成为硝酸盐而被浮游植物利用。反之池塘中则容易产生硫化氢、甲烷等有害气体,以及氨氮和亚硝酸盐等有毒物质,导致养殖动物食欲不佳,机体受损,病害增多,饵料系数增高,生长缓慢甚至死亡。而利用智能物联网设备监测溶解氧的新技术,能大大解决上述矛盾,提高养殖的成功率。

1溶解氧的来源、变化规律和对水产养殖的影响与利用

充足的溶解氧可以改善鱼虾的生长生活环境,而溶解氧的来源、变化规律和消耗有一定的规律可循。

1.1溶解氧的来源

在池塘中,溶解氧的来源最重要的一部分是水生浮游植物的光合作用(通常占到80%-90%),而空气中溶入、雨、雪、地下水等带入的溶解氧只是极少的一部分(通常在10%-20%)。所以溶解氧会随着光合作用的强度变化而变化。在晴天到时候,光合作用强,池塘中的溶解氧含量也高,在日中后2个小时左右,溶解氧会达到一天的峰值。

1.2溶解氧的变化规律

由于池塘中水的上下层对流、水平运动、温度变化引起的光合作用强度的变化等原因,一天中,溶解氧有昼夜、水平、垂直的变化。晴天白天,表层比底层光合作用强度大,溶解氧含量较底层水要高,夜晚随着水温的变化引起的密度变化,表层的富氧水运动到底层,底层溶解氧较表层高,由于风带动水体运动时,会带入一部分空气中的氧溶入水中,所以下风口的溶解氧较上风口要高。在一年中,池塘中的溶解氧也会随着季节的变化而变化。因此,由于多种因素的共同作用,水体中溶氧的变化规律其实非常复杂,仅凭经验很难完全准确掌握,一旦出现误判,就可能造成巨大的损失。

1.3溶解氧的消耗

池塘中的浮游植物除了进行光合作用产生溶解氧之外,还会进行呼吸作用消耗溶解氧,养殖动物的粪便,残饵的分解,也需要耗氧,这些统称为水呼吸,水呼吸是溶解氧的最重要的消耗。而水中的浮游动物、养殖动物的呼吸作用消耗溶解氧仅占全部溶解氧消耗的20%左右。因此通常在天亮后的一个小时左右,也是太阳照到水面前的一个小时左右,溶氧将达到一天的最低值,此时导致缺氧死鱼的事故风险最高。

2溶解氧与水产养殖的关系及缺氧的危害

溶氧量充足改善鱼类栖息的生活环境,降低氨氮、亚硝酸态氮、硫化氢等有毒物质的浓度。渔业水质标准(GB11607-1989)要求,池塘养殖过程中,溶解氧的含量在16h内不能低于5mg/l,其余任何时刻不能低于3mg/l,溶解氧低于这个水平,养殖动物容易缺氧而浮头、窒息、死亡,严重时甚至引起泛池,大大降低了养殖成功率。实践证明,溶解氧与摄食量有非常紧密的联系,溶氧量5mg/L以上,鱼类摄食正常;溶氧量降为4mg/L,鱼类摄食量下降13%;溶氧量降为2mg/L,鱼摄食量下降54%,生长停滞,开始出现浮头现象;溶氧量降为1mg/L,鱼虾类基本不吃食,而且浮游出水面,形成浮头现象;溶氧量降为0.5mg/L,鱼虾类在几小时就会全部窒息死亡。温水性鱼类:要保证鱼虾正常快速生长,溶氧量24h中8h溶解氧含量不能低于4mg/L,16h保证在5mg/L以上,何时候都不能低于2mg/L。冷水性鱼类:溶解氧的临界浓度为2mg/L~3mg/L。观赏鱼类要求水中的溶氧量在3mg/L以上,溶氧量越高,变色速度也越快。如果下降到1mg/L,金鱼就会浮头,变色慢且无光泽。草鱼、鲢、鳙:青鱼、鲢、鳙在水中溶氧低于1mg/L时开始浮头,当低于0.4mg/L时就窒息死亡。鲤、鲫:鲤、鲫的窒息范围为0.1mg/L~0.4mg/L。草鱼:草鱼在5.5mg/L溶氧的水体生长比2.7mg/L增肉率提高9.88倍,饲料系数降低5.5倍。河蟹:河蟹育苗场:溶氧8.4mg/L,70kg/667m2;溶氧6.6mg/L,50kg/667m2;比未增氧的土池育苗高出更多,而且蟹苗病少、活泼、个体大、培育豆扣蟹种成活率高,能长大蟹溶氧。虾:溶氧含量降低到3mg/L以下时,对虾摄食量明显减少;溶氧含量降低到2mg/L以下时,对虾几乎不摄食。对虾集约化养殖中溶氧含量最好控制在7mg/L以上,对虾生长较快。溶氧量与饲料系数:溶氧量从7.6mg/L下降到3.1mg/L,饲料系数提高5.6倍、而生长速度却降低9倍至10倍。溶解氧还可以直接反应池塘中浮游植物的情况,当池塘中溶解氧高时过高,低时过低,则说明池塘中浮游植物含量过高,存在着倒藻的危险,倒藻时产生的藻毒素能迅速致死鱼虾,造成养殖的大损失。所以,在一定范围内,保持较高池塘中的溶解氧水平,有利于养殖动物的生长,有利于池塘养殖的高产高效。

3智能监控溶解氧在水产养殖应用

在预防水体缺氧上,我们通常会采取培藻培水,加装增氧机,加注新水,甚至用便携式溶氧仪去测水体溶氧等等手段去预防,这些方法固然是正确的,但是现在便携式溶氧仪检测一个时间点的溶氧局限性实在是太大了,尤其在晴天白天,基本没什么意义。我们需要至少需要了解24h水体溶解氧水平,观察溶氧变化规律,提前预知水质变化,监测藻类的含量丰富度。根据水体的溶氧变化,制定调水方案,做到科学肥水。智能监控溶解氧系统此时将发挥它的功能。

3.1智能监控溶解氧系统的组成

智能监控溶解氧系统由传感器、物联网网关、数据平台和智能设备四部分组成,通过传感器实时监测池塘中的溶解氧,传送到物联网和数据平台,最终显示在电脑、智能手机、平板电脑等智能设备上。如图1所示:此系统可以随时通过手机APP或电脑了解到现场溶解氧的情况,查询任何时间的溶解氧值,通过对智能设备的设置,可在溶解氧低于某个水平时自动报警并自动启动增氧设备,极大的方便了水产养殖工作人员控制现场状况,降低缺氧风险。

3.2智能监控溶解氧在养殖中的应用

在春初秋末,池塘水温较低,光照不足,藻类繁殖数量不够,光合作用强度弱,此时溶解氧含量较低,养殖鱼虾容易在此时缺氧、进而引发鱼类的浮头,早春,养殖鱼虾的缺氧会引起相应的应激反应,如不及时处理,它们的体质就会变弱,在中后期抵抗力下降,患病率提高。而在晚秋,养殖过程中积累的粪便,残饵较多,这些物质的在缺氧的情况下分解,产生硫化氢等有毒气体,造成不良后果。利用智能设备监控溶解氧,及时的反映池塘中溶解氧的情况,在溶解氧含量高时,自动打开报警系统和增氧机,大大提高增氧机的使用效率,降低浮头等方面的危害。在夏季的高温季节,水温升高,藻类大量繁殖,短时吸收池塘的营养,快速形成倒藻;接着藻毒,病菌接踵而来;“倒藻”就是养殖水体中的藻类大量或全部死亡,导致水色骤然变清、变浊甚至于变红(硅藻)。养殖初期个体尚小时水色会变清,相反则会变浊。其中变浊又有黄浊、白浊和粉绿色混浊之分。如果处理不善,“倒藻”会导致养殖动物缺氧、发病甚至大量死亡。发生“倒藻”时,首先溶解氧会下降,二氧化碳会增加,使pH值迅速下降;其次,大量的死藻分解,会加大耗氧外,还会产生氮氮和亚硝酸盐;第三,水中的原生物会大量繁殖,反过来抑制藻类的生长。倒藻之前的水,溶解氧含量一般特别高,在利用智能设备监控溶解氧,在溶解氧含量最高的时候发出警报,提醒养殖者及时调水改水,能最大限度的避免倒藻引起的养殖鱼虾死亡。如图2所示,红色曲线表示池塘中溶解氧变化较大,藻类含量过多,存在倒藻高风险,属于较危险水体,应及时调水。绿色曲线表示溶解氧变化适中,全天数据均在安全线范围内,是安全稳定的好水;蓝色曲线表示池塘中水比较瘦,藻类数量少,溶解氧在安全线以上时间短,长时间处于缺氧状态,需要及时肥水。在养殖过程中,实时监测溶解氧,在溶解氧低于安全线时,通过物联网系统,自动打开增氧机,降低养殖动物浮头、泛塘的概率,既经济节约,又安全有效。曲线反应的池塘溶解氧情况,直观、科学的反应养殖水体的水质情况,为科学肥水提供数据支持。

4结语

我国是世界第一的水产养殖大国,但养殖技术与发达国家相比,还处于落后的地位,利用物联网技术,实现溶解氧等关键因子的智能监测,实现智能化、可控化、自动化养殖的智慧渔业,对提高我国养殖的整体水平有非常重大的现实意义。

作者:徐俊龙 莫莉莉 阳连贵 单位:广西钦州农业学校

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