水上乐器中的水质
在每个生物体的耐受范围内工作
！ 如第 2 章所述，水生动物主要是平衡由三组生物组成的生态系统：鱼类、植物和细菌（图 3.2）。 水生单元中的每个生物体对水质的每个参数都有一个特定的耐受范围（表 3.1）。 这三种生物的耐受范围相对相似，但需要妥协，因此一些生物体将无法在其最佳水平发挥作用。 # 表 3.1 鱼类（温水或冷水）、水培植物和硝化细菌的一般水质公差 生物体型 温度（°C） pH 值 氨（毫克/升） 亚 硝酸盐（毫克/升） 硝酸盐（毫克/升） DO （毫克/升） 温 水 鱼 类 小 于 3 个 细菌 表 3.2 说明了关键水质参数所需的水生物的理想折衷方案。 平衡的两个最重要的参数是 pH 值和温度。 建议将 pH 值保持在 6-7 的妥协水平或略酸性水平。 # 表 3.2 #######水生物的理想参数作为所有三种生物之间的妥协 温度（°C） pH 值 氨（毫克/升） 亚 硝酸盐（毫克/升） 硝酸盐（毫克/升） 溶氧 （毫克/升） 水上乐 器 学 一般温度范围为 18-30 °C，应根据目标鱼类或植物种进行管理；细菌在整个范围内生长。 选择与环境条件相匹配的鱼类和植物物种的适当配对是非常重要的。 第 7 章和附录 1 描述了普通鱼类和植物的最佳生长温度。 总体目标是维持一个健康的生态系统，其水质参数能够满足鱼类、蔬菜和细菌同时种植的要求。 有时候，需要积极操纵水质，以达到这些标准，并保持系统正常运行。 资料来源：联合国粮食及农业组织，2014 年，克里斯托弗·萨默维尔、莫蒂·科恩、爱德华多·潘塔内拉、奥斯汀·斯坦库斯和亚历山德罗·洛瓦泰利，小规模水生粮，http://www.
· Food and Agriculture Organization of the United Nations五个最重要的水质参数
氧气 氧气对于参与水生动物的所有三种生物来说都是必不可少的；植物、鱼类和硝化细菌都需要氧气才能生存。 DO 水平描述水中的分子氧量，以毫克/升为单位。 这是水质参数对水生物具有最直接和最严重的影响。 事实上，鱼类在鱼缸内暴露于低溶氧物时，可能会在数小时内死亡。 因此，确保足够的溶氧水平对于水生动物来说至关重要。 虽然监测溶解氧浓度非常重要，但它可能具有挑战性，因为精确的溶氧化物测量装置可能非常昂贵或难以找到。 小型单位往往只需依靠经常监测鱼类行为和植物生长情况，并确保水泵和空气泵不断循环和给水充气就足够了。 氧气从大气中直接溶解到水面。 在自然条件下，鱼类可以在这种水中生存，但在鱼类密度较高的密集型生产系统中，这种溶氧化物的扩散量不足以满足鱼类、植物和细菌的需求。 因此，需要通过管理战略来补充指定指定指定书。 小规模水上乐器的两个策略是使用水泵创建动态水流，以及使用在水中产生气泡的曝气器。 水的运动和曝气是每一个水生装置的关键方面，它们的重要性怎么强调都不过分。 这些主题，包括设计方法和冗余方法，将在第 4 章中进一步讨论。 每个生物体的最佳溶解氧浓度为 5-8 毫克/升（图 3.3）。 一些鱼类，包括鲤鱼和罗非鱼，可以耐受低至 2-3 毫克/升的溶氧化物浓度，但水生鱼的浓度更高要安全得多，因为所有这三种生物都要求在水中使用溶氧氧化物。 ！ 水温和 DO 具有独特的关系，可以影响水生食品生产。 随着水温升高，氧的溶解度降低。 换句话说，水容量随着温度的增加而减少；温水保持 氧气比冷水少（图 3.4）。 因此，建议在温暖的地方或在一年中最热的时候使用气泵增加曝气，特别是在饲养细腻的鱼时。 ！ pH 值 ！ 掌握 pH 值的一般知识对于管理水生子系统非常有用。 溶液的 pH 值是衡量溶液在 1 到 14 的规模上的酸性或碱性。 pH 值 7 是中性的；低于 7 的任何物质都是酸性的，而高于 7 的任何物质都是基本的。 术语 pH 值被定义为溶液中氢离子（H + ）的量；氢离子越多，酸性就越高。 pH 规模的两个重要方面如图 3.5 所示。 -pH 值为负值；pH 值为 7，氢离子比 pH 值 6 少。
· Food and Agriculture Organization of the United Nations水质的其他主要组成部分：藻类和寄生虫
藻类光合活性 水生单元中藻类的光合生长和活性影响 pH 值、DO 和氮水平的水质参数。 藻类是一类类似于植物的光合生物，并且它们会很容易生长在任何水体中，含有丰富的营养物质和暴露在阳光下。 有些藻类是微观的单细胞生物，称为浮游植物，它们可以为水呈绿色（图 3.8）。 大型藻类大得多，通常形成丝状垫子，连接在罐体底部和侧面（图 3.9）。 ！ 图片-3 对于水生动物，重要的是要防止藻类生长，因为它们是有问题的原因有几个。 首先，他们将消耗水中的营养物质，并与目标蔬菜竞争。 此外，藻类同时作为溶氧的来源和吸收器，通过光合作用在白天产生氧气，并在夜间呼吸过程中消耗氧气。 它们可以大幅降低夜间水中的溶氧水平，从而导致鱼类死亡。 这种氧气的生产和消费与二氧化碳的生产和消费有关，二氧化碳的生产和消费导致 pH 值日常变化，因为碳酸要么从系统中去除（白天-较高的水 pH 值）或返回（夜间时间-较低的水 pH 值）。 最后，丝状藻类会堵塞排水渠并阻塞装置内的过滤器，从而导致水循环问题。 褐丝藻也可以生长在水培植物的根部，特别是在深水培养中，并对植物生长产生负面影响。 然而，一些水产养殖业从饲料藻类培养中受益匪浅，称为绿水养殖，包括罗非鱼养殖、虾养殖和生物柴油生产，但这些主题与水生动物没有直接关系，在这里不讨论。 预防藻类是相对容易的。 所有水面都应该阴影。 应使用遮阳布、防水布、编织棕榈叶或塑料盖覆盖鱼缸和生物过滤器，以免水与阳光直接接触。 这将抑制藻类在单位开花。 # 寄生虫、细菌和其他生活在水中的小生物 Aquaponics 是一个主要由鱼类、硝化细菌和植物组成的生态系统。 然而，随着时间的推移，可能还有许多其他生物对这一生态系统作出贡献。 这些生物有一些是有帮助的，如蚯蚓，并促进鱼类废物的分解。 其他一些是良性的，既不帮助也不损害系统，例如生活在生物过滤器中的各种甲壳动物。 另一些则是威胁；寄生虫、害虫和细菌是不可能完全避免的，因为水生动物不是一种无效的努力。 防止这些小威胁成为危险侵害的最佳管理做法是通过确保高度有氧条件并获得所有基本营养物质，培育健康、无压力的鱼类和植物。 通过这种方式，生物体可以使用自己的健康免疫系统避免感染或疾病。 第 6 章和第 7 章讨论了鱼类和植物疾病的附加管理，第 8 章更详细地介绍了食品安全和其他生物威胁。 资料来源：联合国粮食及农业组织，2014 年，克里斯托弗·萨默维尔、莫蒂·科恩、爱德华多·潘塔内拉、奥斯汀·斯坦库斯和亚历山德罗·洛瓦泰利，小规模水生粮，http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf。 经许可复制。 *
· Food and Agriculture Organization of the United Nations水质测试
为了保持水生装置的良好水质，建议每周进行一次水测试，以确保所有参数都在最佳水平范围内。 但是，成熟和经验丰富的水生装置将具有一致的水化学成分，不需要经常进行测试。 在这些情况下，只有在怀疑存在问题时才需要进行水测试。 此外，对鱼类和生长在该单位的植物的日常健康监测将表明是否出现问题，尽管这种方法不是一种替代水测试。 ！ 图片-3 强烈建议每个水生装置进行简单的水测试。 颜色编码的淡水测试套件可随时获得且易于使用（图 3.13）。 这些试剂盒包括 pH、氨、亚硝酸盐、硝酸盐、GH 和 KH 的测试。 每次测试都需要在 5 毫升水中添加 5-10 滴试剂；每次测试不超过 5 分钟完成。 其他方法包括数字 pH 或硝酸盐计（相对昂贵且非常精确）或水试验条（最便宜和适度准确，图 3.14）。 ！ 每周进行的最重要测试是 pH 值、硝酸盐、碳酸盐硬度和水温，因为这些结果将表明系统是否处于平衡状态。 结果应每周记录在专门的日志中，以便在整个生长季节监测趋势和变化。 对氨和亚硝酸盐的测试也非常有助于诊断单位的问题，特别是在新设备中，或者如果鱼类死亡率的增加引起了正在进行的系统中毒性问题。 虽然它们对于现有单位的每周监测不是必不可少的，但它们可以提供非常有力的指标，说明细菌对鱼类废物的转化程度和生物过滤器的健康状况。 如果发现鱼类或植物有任何问题，氨和硝酸盐测试是第一步。 资料来源：联合国粮食及农业组织，2014 年，克里斯托弗·萨默维尔、莫蒂·科恩、爱德华多·潘塔内拉、奥斯汀·斯坦库斯和亚历山德罗·洛瓦泰利，小规模水生粮，http://www.fao.org/3/a-i4021e.pdf。 经许可复制。 *
· Food and Agriculture Organization of the United Nations水生水的来源
平均而言，水生系统每天使用总水量的 1-3 个百分点，具体取决于植物种类和地点。 植物通过自然蒸发和保留在植物组织内的方式使用水。 直接蒸发和飞溅会损失额外的水。 因此，该单位需要定期补充。 使用的水源将对单位的水化学产生影响。 以下是一些常见水源的描述，以及该水的共同化学成分。 新的水源应始终进行 pH 值、硬度、盐度、氯以及任何污染物测试，以确保水安全使用。 在这里，重要的是要考虑一个额外的水质参数：盐度。 盐度表示水中盐的浓度，其中包括食盐（氯化钠-NaCl），以及植物营养物质，这实际上是盐。 在决定使用哪种水时，盐度含量会产生很大的影响，因为高盐度会对蔬菜生产产生负面影响，特别是当它来自氯化钠时，因为钠对植物有毒。 水盐度可以通过电导率 (EC) 计、总溶解固体 (TDS) 计、折光率计或比重计测量，或者操作员可以参考当地政府关于水质的报告。 盐度测量为电导率或通过水的电量，以微西门子每厘米 (µS/cm) 为单位，或以 TDS 表示每千分之零件 (ppt) 或百万分之零件 (ppm 或毫克/升) 为单位。 作为参考，海水的电导率为 50 000 微秒/厘米，TDS 为 35 ppt（35 000 ppm）。 虽然盐度对植物生长的影响因植物而有很大差异（附录 1 第 9.4.2 节），但建议使用低盐度水源。 一般来说，如果来水的导电率超过 1 500 微克/厘米或 TDS 浓度超过 800 ppm，则盐度过高。 尽管 EC 和 TDS 测量仪通常用于水培来测量水中营养盐的总量，但这些测量仪无法提供硝酸盐水平的精确读数，可以使用氮气测试试剂盒更好地监测硝酸盐水平。 # 雨水 收集的雨水是一个很好的水源水的水的水。 水通常具有中性 pH 值和两种硬度（KH 和 GH）的浓度非常低，盐度几乎为零，这是补充系统并避免长期盐度积聚的最佳选择。 然而，在东欧、美利坚合众国东部和东南亚一些地区记录的受酸雨影响的一些地区，雨水将具有酸性 pH 值。 一般来说，如第 3.5.2 节所述，缓冲雨水并增加 KH 值是良好的做法。 此外，雨水收集将减少管理设备的间接费用，并且更具可持续性。
· Food and Agriculture Organization of the United Nations操纵 pH 值
有简单的方法来操纵水生子单位的 pH 值。 在有石灰岩或粉笔基岩的地区，天然水通常很硬，pH 值高。 因此，定期添加酸可能是必要的，以降低 pH 值。 在有火山岩的地区，天然水通常会柔软，碱度很低，这表明需要定期在水中添加碱或碳酸盐缓冲液，以抵消水生单元的天然酸化。 降雨系统还需要添加基础和缓冲区。 使用酸降低 pH 值 水生水自然酸化，因为硝化和呼吸。 在耐心的情况下，pH 值通常会降低到目标范围。 但是，如果源水具有高 KH 和高 pH 值，并且蒸发率高，则可能需要添加酸。 在这些罕见和特殊情况下，用于再供给系统的水量大大提高了 pH 值，超过了最佳范围，从而超过了天然酸化的能力。 如果储存的鱼类数量不足以产生足够的溶解废物来驱动硝化和由此产生的酸化，也需要添加酸。 在这些情况下，水的再供应将导致缓冲剂 — — 碳酸盐的再补给。 天然酸的产生将不足以与缓冲剂发生反应，随后降低 pH 值。 如果源水是非常坚硬和基本的，并且没有雨水可以为系统提供无钾水，以帮助硝化细菌自然降低 pH 值，请加入酸。 ！ 将酸添加到水生生物系统是危险的。 危险的是，起初酸与缓冲液发生反应，并且没有发现 pH 值变化。 在没有 pH 值变化的情况下添加越来越多的酸，直到最终所有缓冲液都有反应，pH 值急剧下降，往往导致系统遭受可怕和压力的冲击。 这是更好的做法，如果有必要添加酸，用酸处理这种再供水的储层，然后将处理过的水添加到系统中（图 3.10）。 如果使用过多的酸，则可以消除系统的风险。 酸应始终添加到一个体积的补给水，并且应该极其小心，不要向系统添加太多的酸。 如果系统设计有自动供水管路，则可能需要直接向系统添加酸，但危险会增加。 ！ 磷酸（H 3 PO 4 ）可用于降低 pH 值。 磷酸是一种相对温和的酸。 它可以在食品级质量从水培或农业用品店中找到各种商品名称。 磷对植物来说是一种重要的大量营养素，但过度使用磷酸会导致系统中磷的毒性浓度。 在极硬和基本水源（高 KH，高 pH 值）的情况下，使用了硫酸（H 2 SO 4 ）。 然而，由于其高腐蚀性和甚至更高的危险水平，不建议初学者使用。 硝酸（HNO 3 ）也被用作一种相对中性的酸。 柠檬酸, 虽然诱人使用, 是抗菌, 可以杀死生物过滤器中的细菌; 不应使用柠檬酸.
· Food and Agriculture Organization of the United Nations