盡管養殖戶對水質的重要性達成了普遍共識，但許多養殖戶仍然低估了水質對水產養殖產生負面影響。

在本系列文章中，我們將討論關鍵的水質參數以及它們如何影響魚蝦生產的健康、性能和經濟性。

溶解氧 （DO） 對于魚和蝦的生存以及水生環境中的各種生物過程至關重要。溶解氧始終是集約化水產養殖系統中生產的第一個限制因素。因此，曝氣對于防止缺氧非常重要。每日溶解氧監測使養殖戶能夠預測池塘中溶解氧的下降情況，并在魚蝦的性能和健康受到損害之前調整池塘管理。控制浮游植物、降低投喂率、部分收獲、部分換水、使用曝氣器等是防止DO達到令魚蝦不舒服或致命濃度的主要策略。

魚和蝦通過它們的鰓進行呼吸（圖1）。氧 （O2）高，二氧化碳 （CO2） 濃度低，呼吸就越容易。二氧化碳對氧氣有拮抗作用，在水中過量會導致魚蝦窒息。水中高濃度的 二氧化碳會升高血液中的溶解氧，一種稱為高碳酸血癥的疾病，會干擾血紅蛋白（魚）和血藍蛋白（蝦）的氧結合能力，從而損害氧氣在體內的吸收和分布。高碳酸血癥還會導致血液pH值下降（呼吸性酸中毒），從而損害新陳代謝。

圖1：魚類呼吸圖示。氧氣 （O2） 和二氧化碳 （CO2） 通過鰓片擴散。對于蝦，呼吸的作用是一樣的。

一、水生環境中的氧氣和二氧化碳動力學：

水中的DO和CO?濃度受溫度、鹽度、海拔、雨水和風的影響。然而，它受池塘浮游植物密度、攝食率、魚蝦生物量、飼料質量等生產因素的影響要大得多。為此，每個池塘或水池都有其獨特的氣體動力學，需要單獨監測。在精養池塘養殖中，溶解氧和二氧化碳波動主要由微藻光合作用和呼吸驅動。

在陽光明媚的日子里，“綠藻水”池塘通常會在下午pH值通常超過8.3時，氧氣會變得過飽和，游離二氧化碳會耗盡。在夜間，如果沒有光合作用，微藻、魚、蝦和其他水生生物的呼吸作用會消耗氧氣并釋放二氧化碳，這通常會導致溶解氧和pH值降低，以及二氧化碳升高，直至清晨。過多的浮游植物放大了水面上的日常波動DO、二氧化碳和pH值（圖2）。曝氣通常在夜間進行，以保持充足的氧氣并控制二氧化碳的積累。為了最大限度地減少pH值變化，養殖戶必須通過施石灰來加強緩沖系統，并通過換水、滅藻、使用懸浮粘土和表面大型植物進行遮蔭和營養控制來控制浮游植物。

圖2：浮游植物豐度不同的水域中溶解氧 （DO）、二氧化碳 （CO2） 和pH值的每日變化。

池塘水可能是飽和、欠飽和和或溶解氧過飽和（圖3）。飽和水中的DO與大氣中的二氧化碳處于平衡狀態。在28攝氏度和海平面上，淡水的飽和含量約為每升氧氣7.8毫克（鹽度為0ppt時100%飽和）。對于每升含鹽量為40克的海水，溶氧飽和度約為每升6.3毫克（鹽度為40ppt時為100%飽和）。在過飽和水中使用曝氣器會導致氧氣流失到大氣中。

盡管如此，在中午打開曝氣器幾個小時，將溶解氧低的地層水和富含溶解氧的表層水，進行融合，這樣一來，有利于魚蝦的生長。比如：蝦往往呆在池塘沉積物附近，它們經常在那里找到天然食物資源，底層水的溶解氧提高，將幫助對蝦受益。因此，氧飽和度的概念對于管理水曝氣和循環、確定激活曝氣器的適當時間至關重要。在密集系統（例如RAS和BFT）中，由于魚和蝦以及生物過濾器或懸浮絮團物中的微生物對氧氣的需求量很高，曝氣器通常會連續運行。

圖3：水氧飽和度條件和氧擴散方向的表示。

25攝氏度和海平面的純水中二氧化碳含量為每升0.46毫克。在水產養殖池塘中，二氧化碳主要來自藻類、水生植物、魚、蝦、浮游動物、底棲生物和微生物的呼吸作用。在生產周期中，呼吸作用可能超過光合作用，而光合作用是去除二氧化碳的主要機制。這會導致二氧化碳的大量積累，超過每升25毫克。二氧化碳高于每升40毫克在生物絮團系統中很常見。用于運輸魚類的水中可能出現高于每升60毫克的濃度。

通過使用水質檢測試劑盒進行滴定測量，可以準確測量二氧化碳。化學滴定測試也可用于測量溶解氧。然而，使用數字溶解氧儀可以在不同的池塘和水池中更快地讀取溶解氧。溶解氧儀以毫克/升 （mg per lister） 或飽和度的百分比 （百分比） 為單位測量氧氣。在許多養殖場，整夜監測氧氣，當氧氣水平下降到每升3-4毫克或飽和度約為40%-50%時，會打開曝氣器。一些系統使用放置在每個池塘中的實時氧傳感器（圖4），這些傳感器通常與控制面板集成，這些控制面板根據預設的氧氣閾值按順序激活曝氣器。

圖4：實時氧傳感器，當達到低DO限值時，可以遠程激活曝氣器。

二、二氧化碳對魚類和海蝦的影響：

雖然二氧化碳易于測量，但在水產養殖中經常被忽視。高于10毫克/升的水平需要采取糾正措施，例如：（a） 施石灰以增加堿度和硬度，從而增加緩沖系統，（b） 控制浮游植物以減少夜間呼吸，（c） 降低攝食率，以及 （d） 增加增氧。在密集生物絮團系統 （BFT） 中，二氧化碳水平通常超過每升40毫克，導致魚和蝦呼吸緊張。防止BFT中出現高二氧化碳和低氧的關鍵策略，包括定期調整pH值和堿度（使用熟石灰和碳酸氫鈉）、加強曝氣和去除過量的懸浮固體。

1、羅非魚：

Hamad等人（2023）的研究發現， 發現每天12小時暴露于高二氧化碳（每升15至30毫克），即使將溶解氧飽和度保持在100%，與保持在最佳水平的魚相比，114克幼魚的生長量也減少了38%，FCR增加了30%（DO 100%飽和度，二氧化碳<3毫克/升）。此外，溶解氧（飽和度4% 至100%）和二氧化碳（每升3至30毫克）的晝夜波動，模擬池塘條件，使羅非魚的生長速度降低61%，飼料轉化率 （FCR） 增加了43%。雖然羅非魚存活率在35天內不受影響，但高二氧化碳和低溶解氧的條件之下，對魚的食欲、生長和FCR產生負面影響。

2、海蝦：

在Casillas-Hernández等人（2021年）的一項RAS研究中，暴露于高二氧化碳水平（每升36毫克）的南美白對蝦，與低二氧化碳（每升12毫克）相比，存活率分別為58%和92%）、生長速度較低（降低了60%）和FCR較差。高二氧化碳水體的pH值較低（6.7），這可能對蝦造成了額外的壓力。在暴露于高二氧化碳的蝦的肌肉、肝胰腺和鰓組織中觀察到組織學損傷。

表1：在為期35天的生長研究中，溶解氧和二氧化碳每日波動方案對114克羅非魚的采食量、生長、飼料轉化率 （FCR） 和存活率的綜合影響。

三、溶解氧對魚類性能和健康的影響：

通常需要60%-70%的飽和氧水平（高于每升4.5毫克）才能使魚蝦達到最佳健康和性能。對低溶解氧的耐受性因物種而異，并受溫度、二氧化碳、氨和亞硝酸鹽。雖然少數一些魚類可以在接近零的溶解氧中存活數小時，但長時間暴露會降低生長、飼料效率，并增加疾病易感性和壓力。

四、溶解氧對蝦性能和健康的影響：

在海水對蝦養殖中，溶解氧水平應保持在70%以上的飽和度，相當于在40ppt鹽度和28°C下每升4.4毫克。 曝氣在集約化對蝦養殖中是必不可少的。泰國研究人員在2011年的一項研究表明，暴露于低氧（每升<2 毫克）的南美白對蝦的存活率和生長速度會降低（表1）。溶解氧高于4mg/L的蝦在水中生長更快，存活率更高。保存在低氧水中對蝦的血細胞計數減少，免疫反應減弱，在弧菌攻擊后存活率降低。

表2：溶解氧（毫克/升）對南美白對蝦的最終重量、存活率、免疫反應和對弧菌感染耐受性的影響。

一項關于南美白對蝦和南美藍蝦 （Litopenaeus stylirostris） 聯合養殖的研究，評估了曝氣的最佳溶解氧（表2）。與在40%或15%溶解氧飽和度下開始曝氣相比，在65%的溶解氧飽和度下打開曝氣器可以提高存活率、產量和進料轉化率。雖然早期曝氣增加了成本，但它帶來了更高的成活率、更好的飼料效率和更大的凈利潤。

表3：曝氣時，溶解氧飽和對南美白對蝦和南美藍蝦的影響。

五、結語：

保持足夠的水體的溶解氧和二氧化碳在魚和蝦養殖中是必不可少的。通過施石灰提高堿度和水硬度（水的緩沖系統），并控制投喂和浮游植物密度，是減少二氧化碳和提高溶解氧的有效措施。