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水质参数
对于为鱼类、植物和细菌提供最佳生长条件，了解水生动物中的水化学是必不可少的。 通过在循环系统中培养鱼类，需要提供生存的所有基本元素，例如温度、氧气、pH 值和水分密度。 像所有生物一样，在水生生物系统中培养的生长和存活的最佳范围。 虽然每个生物体的最佳水质范围之间存在重叠，但必须在生产的许多方面作出妥协（表 6）。
表 6：水生动物的建议水质参数\ *。
\ * 转载和改编自粮农组织小规模水生食品生产（萨默维尔 et al. 2014 年）。
水生物需要考虑的五个最重要的水化学参数是溶解氧、温度、pH 值、总氨氮和碱度。
-[6.1 溶解氧] (./6.1 溶解氧 .md) -[6.2 温度] (./6.2 温度 .md) -[6.3 pH 值] (./6.3 博士) -[6.4 总氨氮] (./6.4-总氨-硝基. md) -[6.5 碱度] (./6.5 碱性 .md) -[6.6 循环系统] (./6.6-循环系统 .md) -[6.7 纠正措施] (./6.7-纠正措施 .md)
- 资料来源：珍妮尔·海格，利·安·布赖特，乔什·杜西，詹姆斯·蒂德威尔，2021 年。 肯塔基州立大学 水果生产手册：种植者实用手册。 *
Kentucky State University — Janelle Hager, Leigh Anne Bright, Josh Dusci, and James Tidwell.
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6.1 溶解氧
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鱼类、植物和细菌需要高浓度氧气。 氧含量通过水中溶解氧（DO）进行量化，并以毫克/升（毫克/升）表示（萨默维尔 et al. 2014）。 水生系统的密集性需要补充氧气。 氧气可以通过表面搅拌或水柱中的扩散器进入系统。 鱼放养密度、植物的数量和种类、有机固体的数量、生物需氧量和温度都是决定需要多少溶氧量的因素（Rackocy et al. 2006，Wurts 和 Durborow 1992）。 DO 和温度有重要的关系。 氧气比温水更易溶于冷水，这意味着冷水可以比温水保留更高的溶解氧。 这对于养殖温水鱼或在全年或季节性高温地区经营的生产者尤其重要。 建议将溶解氧保持在 5-8 毫克/升之间，溶解氧很难测量，因为米可能昂贵或难以找到。 在这种情况下，生产商可以购买 DO 水族馆测试套件，或联系当地的分机或大学寻求帮助。
- 资料来源：珍妮尔·海格，利·安·布赖特，乔什·杜西，詹姆斯·蒂德威尔，2021 年。 肯塔基州立大学 水果生产手册：种植者实用手册。 *
6.2 温度
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水温在水生物中比空气温度更重要。 许多水化学因素都受到温度的影响，例如存在的有毒氨（非离子化）量和氧的溶解度。 它还直接影响鱼类和植物的健康和生存。 鱼是毒热，或冷血。 这意味着他们的体温取决于水温。 在极端温度下，鱼会停止进食，变得昏睡，容易患病。 在植物中，高温可以降低钙等基本植物营养素的吸收，迫使在寒冷的天气作物中早期开花，并增加植物根源病原体的潜力，如 pythium spp。 出于这个原因，防止日常温度下的大幅波动非常重要。 遮蔽或覆盖水面，隔热鱼缸和植物床，以及在温室使用被动或太阳能加热是许多生产商采用的策略。 在温带地区，温度随季节变化剧烈，生产者可以季节性地交替鱼类和种植作物，以降低取暖或冷却成本。
- 资料来源：珍妮尔·海格，利·安·布赖特，乔什·杜西，詹姆斯·蒂德威尔，2021 年。 肯塔基州立大学 水果生产手册：种植者实用手册。 *
6.3 pH 值
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pH 值是一种溶液酸度或碱度的测量。 它取决于是否存在游离氢离子（H^+^），其中 H^+^ 存在越多，溶液就越酸性。 酸性溶液具有低 pH 值。 pH 值以 1-14 的尺度进行测量，其中 7 表示中性。 pH 值低于 7 表示溶液是酸性的，高于 7 表示溶液是基本的。 pH 值以对数尺度记录，因此对于许多从业者来说并不直观。 例如，如果水生系统的 pH 值测量为 7，那么在两周后测量 5，pH 值并没有降低 2 度，而是 100 倍。 了解 pH 值对于水管理和校正至关重要。
鱼类、植物和细菌具有特定的 pH 值耐受范围。 虽然它们可以容忍超出其最佳范围的参数，但亚标准条件可以极大地影响生长和生存。 鱼类可以耐受范围广泛的 pH 值，从 6.0-8.5，但它们需要慢慢适应变化。 pH 值对植物和细菌尤其重要。 所有微量和宏观营养物质的 pH 值在 6.0-6.5 之间（图 16）。 高于或低于这个范围，某些营养物质无法提供给植物。 当 pH 值超过 7.5 时，植物很快就会缺乏基本营养物质，如铁、磷和锰（萨默维尔 et al. 2014）。 相反，低 pH 值可能对硝化细菌产生负面影响。 低于 6.0，氨转化为硝酸盐的能力大大降低。
！ [图片-3] (/images/learn-library/ce6363a5-836f-46da-96d2-79ab7a0f9988.jpg)
有许多因素影响 pH 值。 硝化（在下一节中讨论）和鱼放养密度分别产生 H^+^ 和 CO
2，从而降低 pH 值。 需要进行修改，以使 pH 值达到适当的培养水平。 管理 pH 值从一致的监控和记录开始。如果 pH 值低，则可以使用氢氧化钙（水合石灰; Ca (OH)
2)、农业石灰 (碳酸钙 (CaCo3))、氢氧化钙 (KOH) 或碳酸钾 (K2CO3) 等增加总碱度的化学品。 添加钙和钾碱是交替的，以提供不含在鱼类食物中的必要营养物质。 由于它们的 pH 值高（10-11），这些碱度必须谨慎添加，小剂量，以免过快地提高 pH 值。 硝化通过消耗水的总碱度和 H^+^ 离子的释放来持续降低 pH 值，因此一致的监测非常重要。 由于硝化，降低 pH 值的需要通常不是水生生产者的问题。 然而，生产者可能需要通过添加硬水或化学品来改变其水源，以增加碱度，从而稳定或增加 pH 值。 如果系统的 pH 值始终很高，即使在循环之后，第一步是确保固体不会在系统中积累。 积聚的固体形成厌氧（低氧或无氧）区。 当厌氧条件发生时，会发生一种称为脱硝化的过程，将硝酸盐转化为氨。 碱性在这种转化过程中释放，从而稳定 pH 值。- 资料来源：珍妮尔·海格，利·安·布赖特，乔什·杜西，詹姆斯·蒂德威尔，2021 年。 肯塔基州立大学 水果生产手册：种植者实用手册。 *
6.4 总氨氮
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氮作为鱼饲料中的粗蛋白进入水生生态系统。 鱼类食物中约 30％ 的蛋白质被鱼类保留。 百分之七十被消化和释放为固体废物，或通过鳃或作为尿素排泄（Timmons 和 Ebeling 2013）。 总氨氮 (TAN) 由两种形式组成，其比例为非离子氨（NH
3，对鱼有毒）与离子氨（NH4+ 无毒）。 一种形式超过另一种形式的存在取决于 pH 值和温度。 在高 pH 值（碱性）和温度下，毒性氨的比例较高。 在低 pH 值（酸性）和温度下，氨与多余的 H^+^ 离子结合，成为较少毒性的形式，即铵。 一般来说，水质测试会得到 TAN 值，其中包括 NH3和 NH4+。 毒性氨的确切值可以通过取与记录的温度和 pH 值相交的数量（表 7）并乘以现有 TAN 值（Masser et al. 1999）来确定。表 7：不同 pH 值和温度下有毒（非离子）形式的总氨的比例。
资料来源：（马塞尔等人，1999 年）
通过硝化过程，细菌将氨氮（NH
3）转化为亚硝酸盐（NO2-），然后转化为硝酸盐（NO3-）。 氨和亚硝酸盐对鱼类的毒性比硝酸盐高 100 倍（萨默维尔 _et 等人，2014 年）。 植物主要利用氮的形式为铵（NH4+）、NO3-和氨基酸，如 L-甘氨酸（Rentsch et al. 2007、桑切斯和多尔格 1999 年）。 在一个完全运作的水生生物系统中，氨和亚硝酸盐值应接近零，硝酸盐应低于 150 毫克/升。虽然鱼类可以耐受更高的浓度，上升到 400 毫克/升（蒂蒙斯和 Ebeling 2013），但超过 250 毫克/升可能对植物产生负面影响（Rackococky et al.，2006）。 从管理角度来看，了解鱼类和植物物种的耐受性范围以优化生长条件非常重要。 在过量的情况下，这些有毒化合物会损害鱼鳃并阻碍它们的生长。- 资料来源：珍妮尔·海格，利·安·布赖特，乔什·杜西，詹姆斯·蒂德威尔，2021 年。 肯塔基州立大学 水果生产手册：种植者实用手册。 *
6.5 碱度
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碱性是水质的一个常常被忽视的方面，但对于维持系统稳定至关重要。 碱度是水缓冲或抵抗 pH 值变化的能力的一种衡量标准（Wurts 和 Durborow 1992）。 最常见的碱性形式是碳酸盐（CO
3-）和碳酸氢盐（HCO3-）。 这些碳酸盐与游离 H^+^ 离子结合，这是硝化的结果，防止 pH 值下降。 低碱度和稳定硝化率的水在 pH 值上会出现大幅波动，这可能对鱼类、植物和细菌的健康造成不利影响。 建议在 60-140 毫克/升之间保持碱度。碱度通常与水硬度混淆。 硬度取决于源水中存在的正离子数量，即钙（Ca
2+）和镁（Mg2+）离子的数量。 来自石灰岩基岩的水具有高硬度（120-180 毫克/升），而软水具有低硬度（0-60 毫克/升）。 软水与来自火山岩的雨水或地下水有关。 缺乏适当硬度的水需要作为 Ca2+ 和 Mg2+ 离子进行修正，这对植物和鱼类都是必不可少的。碱度通常不会在水生生物中定期进行测试，但通过添加碱来提高 pH 值来维持。 除了上述措施外，增加碱度和 pH 值的非化学措施还包括添加细碎贝壳、粗石灰石砂砾和粉碎粉笔（Somerville et al. 2014 年）。 放在网状袋中，它们可以添加到水槽中，直到 pH 值或碱度升高到适当的水平。 系统的大小将决定这些修订的生效时间以及需要更换的频率。 必须小心彻底清洗这些物品，以防止污染物进入系统。
- 资料来源：珍妮尔·海格，利·安·布赖特，乔什·杜西，詹姆斯·蒂德威尔，2021 年。 肯塔基州立大学 水果生产手册：种植者实用手册。 *
6.6 循环系统
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！ [图片-2] (/images/learn-library/4c4e0f60-57d8-477e-8e4e-62f16106fd4b.jpg)
循环是指建立生物过滤器的过程。 这可能需要六到八周的时间（图 17）。 硝化细菌是在环境中自然发现的，因此该过程从添加氨源开始。
这可以通过添加鱼类、鱼类食品或水从一个完善的系统中实现，或者将这些结合起来。 当使用鱼循环系统时，最常见的错误之一是最初添加过多的鱼。 这会导致氨水平上升，往往导致鱼类死亡。 从总鱼容量的 20% 开始是一个很好的经验法则。 这使得适当的、系统特定的生物生物能够殖民。 如果使用无鱼循环策略，可以使用家用氨。 采购不含表面活性剂的氨非常重要，因为它缺乏通常添加到这些不适合系统的清洁剂。
- 资料来源：珍妮尔·海格，利·安·布赖特，乔什·杜西，詹姆斯·蒂德威尔，2021 年。 肯塔基州立大学 水果生产手册：种植者实用手册。 *
6.7 纠正措施
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-** 低溶解氧（低于 5 毫克/升）**：增加曝气，减少喂食直到纠正
-** 低 pH 值（低于 6.0）**：添加碱（氢氧化钙、碳酸钙、氢氧化钾或碳酸钾），减少喂养直至纠正
-** 高氨（1 毫克/升谭以上）**：减少喂养直到纠正，进行 20% 的水交换，检查积累的固体物质，增加生物过滤
-** 高亚硝酸盐（0.5 毫克/升以上）**：减少喂养直到纠正，进行 20% 的水交换，增加生物过滤
-** 持续高硝酸盐 **：降低鱼类生物量或喂食率，增加更多植物生物量
-** 硝酸盐始终为零 **：增加鱼类饲料或鱼类生物量
-** 低碱性 **：添加碳酸盐碱，例如。 (碳酸钙, 碳酸钾)
**\ * 注意 **：在系统中添加任何基础必须小心。 这些化学品的少量添加导致 pH 值大幅增加。 基本增加额应在添加之前计算。 总是在谨慎一侧出错。
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