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池底与水之间的反应

克劳德·博伊德,博士 丽丽

酸之间应撒石灰,池塘底部应在作物之间干燥

 池塘
各地的土壤性质差异很大,并且水通常取自不能反映池塘底部s性质的水源。

水产养殖者认为土池底部的pH和有机物浓度很重要,并且经常采用管理技术来提高底部土壤的pH值和降低有机物浓度。然而,大多数水产养殖者对底层土壤和水如何相互作用以控制池塘中水的基本组成知之甚少。

池塘土壤和水的基本,初始属性之间可能会有很大差异。流域池塘是一个例外,因为它们所处的流域充满了径流。

土壤,水反应

将水添加到池塘中时,它会接触土壤并发生各种反应。如果水是酸性的,而底层土壤是碱性的,则土壤中的碱会中和水中的酸性,从而增加其pH值和总碱度。当然,相反的情况也会发生–碱性水会中和酸性土壤。

在土壤和水都是酸性的情况下,使用石灰来中和土壤的酸度,并确保池塘水中足够的pH值和总碱度。在土壤和水都是基本反应的地方,除非有其他酸度来源,否则就不需要撒石灰。在这种水产养殖池中,酸度的常见来源是肥料中的铵态氮硝化或养殖物种所排泄的氨,以及未食用的饲料和粪便的微生物分解。在某些干旱地区,碱性土壤和水导致pH值过高,通常无法缓解。

阳离子交换

吸引到粘土上带负电荷的部位的阳离子和土壤中的有机物颗粒可以与水中的阳离子交换。土壤通过此过程吸附阳离子的能力称为其阳离子交换能力(CEC),以每100克土壤中毫克当量的阳离子表示。池塘土壤的CEC值可能小于5至40 meq / 100克。

离子交换发生在土壤和水之间,直到达到平衡为止。如果在平衡状态下将阳离子添加到水中,则会进行交换直到获得新的平衡状态。包含可膨胀的分层粘土矿物的土壤也可以在粘土层之间固定钾和其他阳离子。以这种方式固定的阳离子基本上再也不可用水了。

阳离子交换和固定会导致池塘水中阳离子浓度的变化。这些过程对水产养殖重要性的最好例证是在低盐度水中对虾的内陆养殖。镁和钾通过在阳离子交换位点上的吸附或通过层状粘土矿物对钾的固定而从水中除去。为了避免低浓度的这两种阳离子对虾的生存和生长造成负面影响,经常需要定期在内陆虾塘中补充钾和镁。

土壤矿物质具有一些可以吸附阴离子的正位。但是,阴离子交换对土壤中氯离子,硫酸根,碳酸氢根,碳酸根和硝酸根的吸收很小,并且不会影响水中这些离子的浓度。

土壤矿物质,地下水

在半干旱和干旱地区,土壤通常含有可溶性矿物质盐,由于相对于蒸发的降雨少,它们不会从土壤剖面中浸出。当向这些池塘中添加水时,这些盐将从土壤中溶解,从而增加了主要离子的浓度,例如钙,镁,钠,钾,硫酸根,氯离子和碳酸氢根/碳酸根。

如果将高钙,总碱度和二氧化碳浓度高的地下水添加到池塘中,则水与大气中的二氧化碳平衡,并且碳酸钙沉淀。水中的钙和碱度浓度在没有土壤参与的情况下下降,但是沉淀的碳酸钙成为土壤的一部分。

用于填充池塘的地下水在某些位置可能总碱度较高,但钙浓度非常低。由于光合作用,此类水可产生极高的pH值。土壤和水之间的反应很少能解决这种情况,因为钙比钠和钾离子更牢固地固定在土壤中的阳离子交换位点上,从而平衡了高碱度,低硬度水中碳酸氢根/碳酸根离子的电荷。通常可以通过应用硫酸钙或其他可溶性钙盐增加水中的钙浓度来解决该问题。

通过与铁和氢氧化铝或底部土壤中的钙反应,土壤具有从水中吸收磷的能力。施肥后池塘水中磷的迅速消失说明了这一过程。

 池塘
图1:施用磷肥后池塘中磷浓度的变化。

一旦固定在土壤中,磷就无法在水柱中充分利用。石灰池土壤会增加pH值,并有利于土壤中的化合物提高磷的溶解度,但仍必须频繁施用肥料以保持足以使浮游植物良好生长的浓度。在钙浓度高的池塘中,尤其是pH值大于8时,磷酸钙会直接从水中沉淀出来,并成为底层土壤的一部分。

底层土壤也通过阳离子交换吸附痕量金属,但是在池塘水不是酸性的地方,痕量金属往往以高度不溶的矿物质沉淀。例如,池塘中用作杀藻剂的硫酸铜中的铜可以吸附在底部土壤的阳离子交换位点上,但它也以氧化铜的形式从水中迅速沉淀进入土壤。总体结果是水中的铜迅速流失(图2)。

 池塘
图2:施用硫酸铜以控制引起异味的藻类后,池塘中的铜浓度。

可能影响水质的土壤类型有:

  • 强酸性土壤–主要阳离子含量低的高淋滤土壤或含有黄铁矿的土壤,会氧化形成硫酸
  • 具有20 meq / 100 g或更高的高阳离子交换容量,特别是那些包含可膨胀的分层粘土矿物的金属
  • 有机碳浓度高于3 mg / L的s
  • 含有石灰石,石膏或其他可溶性矿物质
  • 的粘土含量为30%或更高。

可能影响质量的水类型为:

  • 高酸性水
  • 高矿化水
  • 与高浓度物质发生反应的水,例如磷酸盐或铜。

微生物反应

池塘底部也是许多微生物反应的场所。死浮游生物,未食用的饲料和粪便中的有机物沉降到底部并与土壤混合。土壤表面积很大,为有机物的分解,养分的循环利用和其他微生物过程提供了极好的介质。在好氧区,有机物分解的主要产物是二氧化碳,氨,磷酸盐,硫酸盐和其他矿物质。

氧在土壤中的扩散速度很慢,土壤-水界面以下的微生物会迅速消耗掉孔隙水中的溶解氧。在厌氧条件下,微生物活性还会释放出氮气,亚硝酸盐,亚铁,锰锰,硫化物,甲烷和部分还原的有机化合物。其中一些物质,尤其是亚硝酸盐和硫化物,对鱼和虾有剧毒。

重要的是要以减少厌氧区扩展到土壤-水界面的可能性的方式来管理池塘。改善底部土壤状况的措施包括防止过量喂食和适当的机械通气,以使溶解氧浓度保持在3 mg / L以上,并使水在整个池底循环。

酸性土壤应撒石灰,且作物之间的池塘底部应干燥,以促进有机物的分解并氧化还原的无机化合物。应采取措施控制池塘的侵蚀,以减少软质有机富集沉积物的积累。

(编辑’注意:本文最初发表于2011年5月/ 6月的 全球水产养殖倡导者