一、氨氮和亚盐是什么
池塘水质指标pH、氨氮、亚硝酸盐
氨氮通常是水中以非离子氨即分子氨(NH3)和铵离子(NH4+)两种形式的总称。一般养殖户觉得氨氮都是有害的,其实不然,对于水体养殖动物,真正起毒害作用的是非离子氨,离子氨毒性很弱,几乎可以忽略。农业中常用铵态氮肥(硫酸铵、氯化铵、碳酸氢铵、氨水和液氨)和铵态硝态氮肥(硝酸铵、硝酸铵钙和硫硝酸铵)都是含有离子铵(NH4+),在水产中也有不少应用,可以提高水体的初级生产力。
纯净水与自来水亚硝酸盐检测(缅甸)
我们检测的亚硝酸盐指标一般是亚硝酸根离子(NO3-)或者是亚硝酸根氮(N-NO2-)。大家普遍觉得NO2-是还原态,不稳定,但是NO2-也有氧化性并且挺稳定。比如NO2-弱酸性环境中可以将I-氧化成I2,又如笔者以前在缅甸测试发现加热和曝气并不能转变NO2-。
二、氨氮和亚硝酸盐的危害
氨氮和亚硝酸盐对养殖动物的危害可以分为急性毒性和亚急性毒性。
氨氮的毒性主要是由非离子氨(NH3)引起的,非离子氨为非极性化合物,脂溶性,半径较小,容易穿透细胞膜进而毒害细胞组织,其毒性为离子氨的50倍。
N-NO2-的毒性作用是由于N-NO2-进入血液后,将血红蛋白分子(鱼)的Fe2+氧化成为Fe3+ , 或者是促使氧合血蓝蛋白(甲壳动物)转化为脱氧血蓝蛋白,降低机体的输氧能力,从而造成组织缺氧、代谢紊乱、神经麻痹甚至窒息死亡。
大量的试验和研究都表明,氨氮和亚硝酸盐会降低动物的抵抗力和对病原的清除率,使动物更容易生病,降低动物的存活率和生长率。
另一个普遍关注又争议较多的问题,氨氮和亚硝酸盐的安全浓度是多少?
氨氮和亚硝酸盐的毒性受物种、年龄、溶氧、温度、溶氧等指标影响,科学家在不同条件下测试的结果千差万别,但是整体来说要比我们平时生产中建议的安全浓度高很多,有研究指出南美白对虾幼虾安全浓度是总氨氮是0.787 mg/L,离子氨是0.054 mg/L,亚硝酸盐氮是1.9 mg/L。
因亚盐过高导致的南美白对虾软壳偷死(越南)
但是我们在实际生产中面临的情况往往比试验环境要复杂的多,需要考虑高密度、低溶氧、水质突然变化,病原等因素带来的影响。
不同温度、pH条件下非离子氨占比表(Emerson, etc. Aqueous ammonia equilibrium calculations: effect of pH and temperature)
从表中可以看出,pH和温度对非离子氨的比例有显著影响,尤其是当pH升到8.0以上,水温上升到28℃以上后,非离子氨的占比大幅增加。
建议将非离子氨的浓度控制在0.1 ppm以内,总氨氮控制在0.6 ppm以内,当总氨氮较高时,要保持对水温和pH的特别关注。
一般来讲,亚硝酸盐的毒性小于氨氮,常规的水质测试盒上限只有0.3 ppm,一般来说此浓度对动物毒性不明显,但是亚硝酸盐具有生成快,转移慢的特点,所以建议发现之后就要及时关注和调控。亚硝酸盐氮建议控制在0.6 ppm以内,不同品种试具体情况而定。
高盐度会降低亚硝酸盐的毒性,氯离子会以通道的竞争方式而抑制亚硝根离子通过鳃的上表皮细胞,较高的氯离子/亚硝根离子比率可抑制亚硝酸进入血液中,从而降低毒性。
酸性会增加亚硝酸盐的毒性。当pH低于 7 时,结合亚硝酸离子的氢离子会增加,形成亚硝酸分子的比例也会增加,亚硝酸分子很容易扩散通透鳃的上皮细胞,顺利的进入到血液中,而不会被任何其他离子所抑制,从而引起鱼虾中毒。
三、水产养殖池塘氮循环
池塘的氮循环
1、有机氮包括藻类、微生物等生命体,以及残饵、粪便、动植物尸体等含氮有机物。
2、NO是氨氮和亚硝酸盐的中间产物。
3、亚硝酸盐可以通过反硝化作用转变成NO,再逐步转变成N2;也可以通过厌氧氨氧化等作用转变成氨氮。
微生物构成的氮化合物的转化
(Marcel M. M. Kuypers etc. The microbial nitrogen-cycling network)
自然界微生物系统要复杂的多,新的理论和反应也不断被发现且还有很多将被发现。比如厌氧氨氧化作用可以直接将NH3氧化成N2,亚硝酸盐还原酶可以将亚硝酸盐转化成氨氮,同一种细菌可以同时硝化反应和反硝化反应等。当前已知的微生物参与的氮化合物转化可以分为六个过程:同化作用(Assimilation)、氨化作用(ammonification)、硝化作用(nitrification)、反硝化作用(denitrification)、厌氧氨氧化作用(anammox) 和固氮作用(nitrogen fixation)。
水产养殖池塘氮分布
我们以一个面积1000 m2水深1 m的虾塘为模型,假如饲料CP 40%,投喂1000 kg,FCR 1.0,收获1000 kg。(忽略肥料、反硝化等其他影响池塘总氮的次要因素)
我们投入池塘的总氮约1000* 40%*16%=64kg(蛋白质中的含氮量以16%计),鲜虾的蛋白以16%计算(实际可能更低),那虾体的氮含量约1000*16%*16%=25.6kg,剩下38.4 kg的氮(实际比例往往超过60%)会以其他形式比如微生物、底泥等形式存在于水体中。
假如此时水体中的氨氮是1 ppm,亚硝酸盐氮是3 ppm,那它们也只占到了剩余总氮的10.4%。即使我们每天换水30%,连续换水10天,池塘也还是有26.4kg的氮以其他的形式存在。所以我们除了关注氨氮和亚硝酸盐等指标,还需要关注藻类、菌类、底质等情况。
饲料中的氮流动(标号1包括氨氮、尿素等)
当饲料投喂到池塘中时,残饵是无法避免的,通常在10%左右,管理不善或摄食不佳时这个比例会更大。被动物摄食的部分,一部分转变成动物机体,其余的会以排泄和排便的方式排出去,其中排泄物的氮有70%以上是以氨氮的形式存在,也就是一天投喂100 kg CP40%的饲料,有1.8 kg的氮会以氨氮的形式直接排出到水体,池塘的面积以1000 m2计算,就是可以直接产生1.8 ppm的氨氮,残饵和粪便也会被分解往水体释放氨氮,我们日常看到的池塘氨氮基本都远低于这个水平,其中微生物扮演着关键的角色。
四、如何调控池塘的氨氮和亚硝酸盐
案例一
巴沙鱼池塘水质变化(越南)
在正常投喂不换水不使用调水产品情况下,巴沙鱼池塘水质变化图,可以看到非常明显的氨氮上升趋势,而亚硝酸盐的上升会有所延迟。
在这种不使用增氧机的池塘,水体溶氧状态往往不理想,亚硝化细菌的活力也比较弱,天气不好及藻相不理想的情况下,氨氮会迅速积累无法转移;硝化反应一般出现在亚硝化反应之后,且速度比较慢,所以它的积累会滞后于氨氮。
案例二
高密度池塘水质情况
在池塘增氧功率达到1hp/100 m2以上,溶氧始终保持在6 ppm以上的池塘,亚硝酸盐还是很高;可见只靠增加溶氧无法解决亚硝酸盐的问题,亚硝酸盐和氨氮也不存在捆绑关系。
案例三
水蛛暂养池水质检测
检测水蛛暂养池的水质发现氨氮非常高,由此可见浮游动物具有非常强的产氨能力,综合分析可能通过水蛛排泄产生。
下面我们将从开源和节流两个方面讨论控制池塘氨氮和亚硝酸盐的综合防控。
池塘氨氮的主要来源和转化
池塘氨氮的来源和转化相对复杂,但是上升和降低都相对较快。池塘氨氮主要是来自动物的排泄和有机物的分解,生物固氮,另外还有水源、施肥等其他途径,而它的转化主要依靠藻类吸收(优先吸收氨氮、其次硝酸盐,亚硝酸盐较少)和微生物亚硝化作用等。
池塘氨氮过高的处理建议:
水体氨氮过高的处理建议
1、氨氮可控时可以选择分解型底改,促进藻类繁殖;过高时可以选择氧化型底改产品改底。
2、有机酸可以改善水质和溶氧,也可以补充碳源。
3、益生菌可以选择芽孢杆菌、光合细菌等。
4、可以酌情适当补充磷肥或者矿物质、碳源等。
正常状况下水体的亚硝化细菌和藻类对氨氮都有较好的吸收或转化效果,如果出现氨氮升高的情况,说明菌相和藻相均已失衡。上述方案主要是通过修复池塘的菌相和藻相起到间接控制氨氮的效果。
池塘亚硝酸盐的主要来源和转化
池塘亚硝酸盐的来源和转化相对简单,但是亚硝酸盐来的调控往往比较困难。亚硝酸盐的来源主要就是氨氮的亚硝化反应,它的转化主要是靠微生物的氧化或还原。硝化反应是需氧反应,硝化细菌繁殖较慢是亚硝酸盐转移慢的一大主要因素(将氨氮转化成亚硝酸盐的亚硝化细菌只需18分钟繁殖一代,而将亚硝酸盐转化成硝酸盐的消化细菌需要18小时),而反硝化作用和厌氧氨氧化作用主要是厌氧反应(也有好氧反硝化等作用)。
池塘亚盐过高的处理建议:
1、建议选择氧化型的底改。
2、理论上硝化细菌和反硝化细菌是可以直接降低亚硝酸盐,但是实际使用效果未必很好;可以考虑选择一些其它繁殖速度教快、生命力较强的异养益生菌。
3、除了补充藻类的肥料,要特别注意补充碳源。
处理亚硝酸盐的思路和处理氨氮的思路基本一致,因为氨氮就是亚硝酸盐的直接来源,如果可以从源头控制控制氨氮,亚硝酸盐的压力也就小很多;操作上的一些细节有所差异,需要注意。
12月10日 12月12日 12月14日
使用有机酸搭配益生菌调控南亚野鲮池塘亚硝酸盐(缅甸)
养殖场水质检测(印度)
通过系统的养殖方案,产量提升50%以上,一直到养殖收获,亚硝酸盐始终控制在安全的范围内。
针对氨氮和亚硝酸盐预防的一些建议
1、根据自己池塘的软硬件条件设计合适的养殖模式和放苗密度。
2、定期做好清淤和晒塘工作。
3、定期补充益生菌,尽量维持池塘生态系统的稳定性。
4、合理施肥。
5、保证池塘充足的溶氧。
6、注意补充碳源。