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簡(jiǎn)述養(yǎng)殖水體的物理性質(zhì)——含鹽量、熱膨脹、流轉(zhuǎn)混合和溫度分布

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水產(chǎn)養(yǎng)殖離不開水,養(yǎng)殖水體的各種特性影響著水產(chǎn)養(yǎng)殖,比如水體的含鹽量、熱膨脹、透光性和透明度、流轉(zhuǎn)混合和溫度分布等,本文就這些養(yǎng)殖水體的物理性質(zhì)作一簡(jiǎn)述。



一、水體的含鹽量

含鹽量會(huì)影響到水體的生態(tài)學(xué)性質(zhì)和水的可利用價(jià)值,它是養(yǎng)殖水體的一項(xiàng)重要指標(biāo)。反映天然水體含鹽量的參數(shù)通常有離子總量、礦化度、鹽度、氯度。從實(shí)際生產(chǎn)的角度,水的含鹽量用礦化度表示更具實(shí)際意義。礦化度是水中所含無機(jī)礦物質(zhì)成分的總量。一般認(rèn)為,礦化度小于1克/升為淡水,礦化度在1~25克/升為微咸水,礦化度大于25克/升以上為海水。

水生生物對(duì)鹽的含量有一定的適應(yīng)范圍。水生生物對(duì)鹽度的反應(yīng),主要靠滲透壓的調(diào)節(jié)來完成。鹽度超過了水生生物滲透壓的調(diào)節(jié)范圍,水生生物不是“渴死”就是“脹死”。淡水經(jīng)濟(jì)動(dòng)物一般適宜生活在鹽度低的水體中,不同種類或不同生長(zhǎng)階段的淡水經(jīng)濟(jì)動(dòng)物,所適應(yīng)的鹽度范圍不同。例如,鰱鳙魚苗耐鹽上限為2.5克/升左右、成魚5~6克/升,夏花苗種為3.0克/升左右;草魚苗種6~8克/升、成魚8~10克/升左右(上限10~12克/升);鱒魚成魚耐鹽度可達(dá)30克/升;團(tuán)頭魴的耐鹽能力介于草魚和鰱魚之間。

二、水的熱膨脹

水的密度會(huì)隨水的溫度變化而變化,純水密度與溫度的關(guān)系見表1-1。



表1-1純水密度與溫度的關(guān)系

淡水養(yǎng)殖水體通常情況下可以參照純水:以4℃(準(zhǔn)確溫度是3.98℃)時(shí)為密度最大。一般淡水及鹽度小于24.7%的海水,密度最大時(shí)溫度都在冰點(diǎn)之上,由密度最大時(shí)溫度開始升溫或降溫,密度均逐漸變小。正是由于這一點(diǎn),自然水體結(jié)冰首先是表層水,底層水的溫度都在冰點(diǎn)之上,這正是水生生物在寒冷的冬季得以保存的原因所在。

水溶液的密度與溫度之間的這種依賴關(guān)系,對(duì)于水體、尤其是靜止水體中水的停滯分層與混合流轉(zhuǎn)影響很大。若設(shè)淡水冰點(diǎn)為0℃,最大密度為4℃,則淡水水體的停滯及淡水有以下四種典型情況,如圖1-1所示。



圖1-1淡水湖泊四季水溫分布

(1)由0℃或0℃以下向4℃升溫。當(dāng)表層水溫從0℃及其以下升至4℃時(shí),密度最大。此時(shí),若底層水低于4℃,則表層水下沉,尤其是在風(fēng)力作用下,使整個(gè)水體的溫度均達(dá)到4℃為止,這種情況稱為“全同溫流轉(zhuǎn)期”,如圖1-1中a所示。

(2)由4℃起繼續(xù)升溫。若天氣轉(zhuǎn)暖,表層水會(huì)因?yàn)闇囟壬叨芏冉档?,在表層水和底層水之間就存在一個(gè)躍溫層,此水層深度不大但溫度下降卻很快,溫度梯度很大。此時(shí),表底層水由于溫差原因,上輕下重,因而很難自由轉(zhuǎn)混合,呈分層停滯狀態(tài),這種現(xiàn)象稱為“正分層”,如圖1-1中b所示。

(3)由高溫向4℃降低。表層水因溫度下降而密度增大而下沉,底層水也會(huì)因溫度較高密度小而上浮,最后使全池水溫統(tǒng)一在4℃左右,這種現(xiàn)象稱為“全同溫流轉(zhuǎn)期”,如圖1-1中c所示。

(4)由4℃降溫。表層水溫下降密度降低至結(jié)冰,底層水溫較高,這種現(xiàn)象稱為“逆分層”,如圖1-1中d所示。

但是,北方越冬池水溫變化是先降低再升高。北方氣溫下降速度快,氣溫太低,通過對(duì)流實(shí)現(xiàn)熱量傳遞使水溫在4℃時(shí)繼續(xù)下降,大約每年2月開始回升,如圖1-2所示。



圖1-2北方越冬池水溫變化規(guī)律

三、水的透光性和透明度

1.水的透光性

太陽光到達(dá)水面后,一部分被反射,一部分經(jīng)折射進(jìn)入水體。進(jìn)入水體的光一部分被吸收,一部分被散射,余下的部分繼續(xù)向深部穿透,如圖1-3所示。



圖1-3太陽光的透光與反射

太陽光照射水面的角度不同反射率不同,角度越小反射率越大,通常認(rèn)為照射到水面的光反射率為5%~10%。

通過水面進(jìn)入水中的光一部分被水體中的溶存物質(zhì)、懸浮物質(zhì)吸收,光通過輻射轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苁顾疁厣?,溫度的升高有利于水體浮游生物和水生經(jīng)濟(jì)動(dòng)物的生長(zhǎng),所以,養(yǎng)殖水體要求光照條件好。

2.水體的透明度

透明度是指光在水中的照射深度。把透明度板(也叫塞奇sechi板,為直徑25cm的黑白板,如圖1-4所示)沉入水中至恰好看不到板面白色部分,此時(shí)的深度稱為透明度。透明度是衡量進(jìn)入水體內(nèi)太陽光能大小的一種量度,因而也是水體內(nèi)能量流動(dòng)、能源大小的一種量度。



圖1-4透明度測(cè)定盤

值得說明一點(diǎn),純水對(duì)太陽光的吸收有兩個(gè)特點(diǎn):

(1)有一定的選擇性。以波長(zhǎng)為5000A附近的藍(lán)、綠光穿透力最大,與植物的光合成色素的極大吸收區(qū)大體相等,對(duì)浮游植物生長(zhǎng)有利。

(2)隨深度的增加,能量衰減很快。對(duì)水生植物來說有三種可能的后果。

第一,光抑制區(qū):光強(qiáng)度過大,抑制浮游植物的生長(zhǎng),在光照強(qiáng)烈的白天可能出現(xiàn)這一情況。

第二,光適宜區(qū):光強(qiáng)度適宜,在其它條件適合時(shí),水生植物可以飽和速度進(jìn)行光合作用。日照強(qiáng)烈的次表層、陰天或日照不強(qiáng)時(shí)的最表層,多屬這一情況。

第三,光限制區(qū):光強(qiáng)太弱,即使條件適宜,植物也無法生長(zhǎng)。

純水對(duì)太陽光吸收的兩個(gè)特點(diǎn)對(duì)養(yǎng)殖水體來也比較適用,只不過養(yǎng)殖水體的情況更為復(fù)雜,影響進(jìn)入水中的有效太陽光能的因素很多。主要有:

(1)抵達(dá)水面的太陽輻射總量。這又與云層覆蓋程度、海拔高度、緯度、日長(zhǎng)等有關(guān)。

(2)水面對(duì)光的反射性。入射光與水面的交角越小,反射損失的數(shù)量就越多,進(jìn)入水中的光線就越少,水中“白天”遠(yuǎn)沒有大氣白天那么多。

(3)水體渾濁度。懸浮于水中的黏土粒子、有機(jī)碎屑、浮游生物、微生物等各種沉淀及絮凝物質(zhì)等,都能形成渾濁度。渾度高,光的散射損失也大,透明度也隨之下降,如表1-2所示。



表1-2透明度與渾濁度換算表

總之,進(jìn)入水體表層的光照強(qiáng)度較大,植物可以正常生長(zhǎng),動(dòng)物所需營(yíng)養(yǎng)是在這一層生存的,故叫做“營(yíng)養(yǎng)生成層”。相反,在水體底層光照太弱,植物不能正常生長(zhǎng),有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被消耗,不能合成積累,因而被稱為“營(yíng)養(yǎng)分解層”。在營(yíng)養(yǎng)生成層與分解層之間的某一深度,有機(jī)物質(zhì)的合成與分解量大體相等,稱為“營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)償點(diǎn)”,相應(yīng)的深度為“補(bǔ)償深度”,約為透明度的2倍。

一般說來,水體較肥,透明就度較小。實(shí)際生產(chǎn)中,習(xí)慣將20~30厘米作為養(yǎng)殖水體的透明度參考值。透明度小于20厘米,水體太肥;透明度在30厘米左右,水體較肥,適宜開展水產(chǎn)養(yǎng)殖;透明度大于40厘米,水體太瘦。

四、水的流轉(zhuǎn)混合

水體的流轉(zhuǎn)混合及水溫分布對(duì)水中溶解氣體、營(yíng)養(yǎng)鹽類、主要離子的分布、變化都會(huì)產(chǎn)生影響。一般水體比如湖泊、池塘引起水體流轉(zhuǎn)混合的主要因素有兩個(gè)方面:一是風(fēng)力引起的渦動(dòng)混合,二是因密度差引起的對(duì)流混合。

1.風(fēng)力的渦動(dòng)混合

水面受到風(fēng)力吹拂后,表面水會(huì)順著風(fēng)向移動(dòng),水在下風(fēng)處產(chǎn)生“堆積”現(xiàn)象,水位增高,此高水位形成向下運(yùn)動(dòng)的原動(dòng)力,便在水體垂直方向形成“風(fēng)力環(huán)流”。風(fēng)力越大,渦動(dòng)混合作用越強(qiáng)。水面開闊的較淺水體混合徹底,不形成溫躍層。如果水體較深,水體表層和底層溫差較大,密度差較大,當(dāng)風(fēng)力足夠大時(shí),就會(huì)在表層和底層之間的次表層形成溫躍層。

2.水的密度環(huán)流

通常情況下的養(yǎng)殖水體,水溫在4℃時(shí)其密度最大;水溫在4℃以上時(shí),溫度越高,水的密度就越小;水溫在4℃以下時(shí),溫度越低,水的密度就越小。由于溫度的變化,導(dǎo)致水體不同水層水的密度變化,水體就會(huì)形成“密度環(huán)流”。比如夏季末期水體底層溫度達(dá)到25℃,遇到氣溫下降導(dǎo)致水體表層水溫下降到25℃以下時(shí),水體上重下輕,表層水會(huì)從水體邊緣向下沉,底層水會(huì)從水體中間向上浮形成環(huán)流。如果水體上層溫度高、下層溫度低,表層和次表層間由于密度變化,也會(huì)出現(xiàn)水體在表層和次表層之間形成環(huán)流。另外,水體放水或加水也會(huì)引起大范圍的水體運(yùn)動(dòng),注水密度(溫度)不同,進(jìn)入水體后可能進(jìn)入不同的水層。

在水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中要注意的是,表層水溶解氧含量比底層水高,如果突然降溫,表層水溫度下降密度增大形成環(huán)流,表層高溶氧水進(jìn)入底層很快被底質(zhì)消耗,環(huán)流到表層的水有害物質(zhì)多且溶氧含量低,容易導(dǎo)致水體缺氧而造成損失。

五、水的溫度分布

水體的同一平面溫度差別不大。水溫下降期時(shí),水體邊緣溫度低,中間溫度高;水溫上升期時(shí),水體邊緣溫度高,中間溫度低。晴朗天有太陽和風(fēng)時(shí),下風(fēng)處的表層水溫高于上風(fēng)處的表層水溫。高溫季節(jié)時(shí),深水區(qū)的溫度低,表層水的溫度高;相反,低溫季節(jié)時(shí)則是表層水溫低、底層水溫高。但是,在同一個(gè)水體,同一深度的水溫是一樣的。因此,在魚苗培育初期,水深一般保持在50~60厘米,有利于水溫升高,促進(jìn)浮游生物的生長(zhǎng)和魚苗的采食量提升。

作者:梁洪,劉文俊

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