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除了监测对保持水生系统水质至关重要的一般物理化学参数以及表明系统性能和发现潜在水质问题的生物参数外,还有必要定期检查性能的技术(过滤器,水,空气泵等)。

技术

固体去除

操作程序:水生生物中的一个主要考虑因素是保留时间和去除大颗粒物质。 这些颗粒包括未食用的食物、鱼类废料以及其他生物材料来源,如植物颗粒。 它们会对化学参数(如 pH 值和溶氧化物)产生负面影响。 机械过滤(物理筛网和屏障)将是监测的第一个重要步骤,以便能够有效地去除颗粒物。 对筛网和过滤器进行目视检查通常是检查大颗粒的最佳方法。 重要的是要迅速去除颗粒,以防止颗粒分解成更小的碎片,这将增加去除颗粒所需的时间,并且由于营养含量增加而导致氧气需求量增加([Torarinsdottir et al 2015](https://www.researchgate.net/publication/282732809_Aquaponics_Guidelines))。 屏幕应经常清洁,以确保碎片被清除。

监测:对于较小的颗粒,一个有用的措施是水的净度,也称为浊度,尽管这可能是一种主观测量,具体取决于所使用的方法。 该方法是一种表示光通过水转移的良好程度。 浊度的主要原因通常是悬浮固体,确定为总悬浮固体 (TSS)。 这些可以通过干重精确测量。 首先,从系统中取出大约 1 升的水。 对于含有 TSS 的水,可以减少样品体积,如果水清晰,则可以增加样品体积。 然后通过预称重过滤纸对水样进行过滤,具有指定孔隙大小的滤纸进行过滤。 固体将保留在过滤纸上,当完全干燥时(即当纸张在持续干燥后停止减肥时),可以称量过滤纸上。 过滤纸的重量增加可以衡量出现的微粒数量,可以用毫克/升或千克/立方米 3 表示(大米 *等人 * 2012)(表 2)。

表 2:悬浮固体的测量程序

没有。 程序 备 注 1 将过滤纸称重至 最接近的 0.1 mg 将 质量记录为质量 1 2 设置过滤装置,插入过滤器,然后涂抹avacuum 用真空泵吸水通过过滤器 3 用 少量去离子 (DI) 水湿过滤纸 4 大力摇动样品,然后测量预先确定的样品体积使用分级圆柱体。 记录过滤的体积 5 用三个 20 mL 体积的 DI 水冲洗分级气缸和过滤器,允许清洗之间的完整排 水 6 使 用真空泵继续吸入 3 分钟后滤完成 7 小 心地将过滤器转移到铝质称重盘上,并将过滤器放在饼干板或类似设备 上 8 将过滤器放在设置为 104 ± 1 C 的烤箱中,然后干燥至少 1 小时 9 从烤箱中取出过滤器,并将它们转移到干燥器,以便将它们冷却到室温。 将一个样品滤波器称重至最接近的 0.1 mg ,将 质量记录为质量 2 并应用以下公式:TSS(毫克/升)=(质量 1 — 质量 2)/样品体积

故障排除程序:如果发现过滤器上积累了大量碎屑,速率超过了过滤器去除能力的速率,则应加快清洁时间表。 如果浊度开始增加,这可能是过滤系统中存在问题的迹象。 因此,应定期检查过滤器,以确保没有堵塞,或者如果可能,应缩小屏幕尺寸以捕获较小的颗粒。

#生物过滤

操作程序:应每日检查生物过滤装置的机械功能,以确保曝气系统正常运行,并确保气泡是否可见;这将确保细菌菌落有适当的空气供应。 生物过滤器中应排除光线,因为这可以促进藻类生长;因此,应确保游离水表面,即鱼缸上方以及工厂单元的水面都有防光罩。 污泥也可能会积聚在生物过滤介质上,因此应每周进行检查,以确保积聚达到可接受的水平,否则系统的效率可能会受到影响。

监测:监测生物过滤器功能的最佳方法是使用专门的电子测试或光度测试分析水中的氨、亚硝酸盐和硝酸盐水平,以确保水质保持在目标物种的最佳范围内,并遵守国家和欧盟规定立法. 这些铵、亚硝酸盐和硝酸盐浓度通常使用专门的电子传感器进行测量,因为特定量会在水的电导率中产生特征。 然后,数字读数可以与所需的量进行比较。 测量这些营养素水平的另一种方法是使用光度测试。

故障排除程序:如果检测到高水平的氨或亚硝酸盐,必须采取几个步骤。 首先,必须确定生物过滤器是否有适当的氧气供应和不含污泥。应密切监测 pH 值,因为氮在 pH 值较高的情况下转化为有毒氨(NH 3 ),对鱼类尤其有害。 如果 pH 值保持中性或酸性,则氮以无毒铵 (NH + ) 的形式(见 第 5 章 中的表 3)。 然后,鱼类应该挨饿几天,以防止以鱼类废物被添加到系统中的形式增加铵。 这将减少铵的可用性,限制 * 硝基体 * 的生长,并允许 * 硝基菌 * 菌落将多余的亚硝酸盐转化为硝酸盐。 氨和亚硝酸盐也可能影响鱼类的氧吸收,因此应保持鱼缸中的溶氧浓度最佳状态(Turarinsdottir * 等人 * 2015)。

# 生物膜的形成

操作程序:不容低估的是生物膜的形成,它会堵塞系统部件,如管道或出口,或导致自动传感器读取错误读数。 因此,应定期检查和去除生物膜(建议每周清洁)。

故障排除程序:例如,如果系统中只有一个传感器在氧气报警的情况下显示过低/过高的值,则可能在相应的传感器上形成了生物膜,从而导致测量不正确。 据观察,随着生物膜的增加,EC 和氧的值不断下降。 如果发生警报,必须立即采取行动。 不能假定测量是由于传感器上的生物膜形成所致。

#水/空气泵

操作程序:必须经常检查提供溶氧化物和流量的机械装置(表 3),以确保正常运行。 水泵在水生系统中产生一种流动,运输营养物质和氧气周围。 它们还将废物产品移动到过滤器上,以便将其移除。 设备的故障将导致产量下降。 如果没有足够的曝气,鱼和后来也植物将死亡。 通常可以直观地检查空气泵,确保空气机有稳定的气泡流。 DO 的减少也可能表明存在问题。 如果出现问题,应寻求一名受过适当培训的工程师来解决这一问题。

表 3:与水生系统相关的任务

每日: 观察水产养殖和水培单元不同系统点的水流(水需要不断循环) 验证水泵间隔;间隔较短 = 更好的水流 确保水泵与水进入鱼缸和水培装置的阀门同步 检查没有溢出堵塞 (例如鱼浆, 未食用的食物或植物材料, 或系统部件) 季节性: 检查水泵和曝气系统的功能 , 如有必要,清洁泵、曝气系统、管道和水培装 置 检查管道和阀门的状况 检查并定期清洁预过滤器泵用 膜定期更换空气泵中的膜和磨损部件

屏幕

屏幕在泵、过滤器以及在某些情况下外部环境之间造成物理屏障。 从水生系统中逃出的鱼可能会损坏设备和过滤器,在极端情况下,可能导致非本地物种进入自然生态系统。 确定屏幕的适当位置非常重要。 其中包括泵、过滤器输入流以及水进出系统的管道。

操作程序:应每天检查屏幕是否有磨损迹象,任何损坏或磨损的屏幕都应使用适当的替换装置更换。

#水的解耦

在一个系统区域出现污染的情况下,如果能够轻松地将受影响的系统部件与系统的其他部分分离(例如拔下泵),这将是有利的。 通过将水培和水产养殖单元连接起来,例如通过连接两个系统回路的泵槽来确保这一点。 重要的是,所有用于水处理的系统组件都应位于水产养殖部分,即在泵池前,以确保鱼类的适当水质。

故障排除程序:主要的重要应用是,如果水培部分发生污染,例如由于农药使用不当,可以节省鱼类。 但它也可以是有利的其他方式周围,例如,如果鱼需要治疗的疾病与盐。 在解耦期间,水培系统的水可以施肥与有机肥料,这肯定不会伤害鱼类(永远记住,两个系统循环应尽快连接在一起)。

水质量

水质一词包括对维持健康鱼类和植物所需条件产生不利影响的任何东西。 在水生系统中保持良好的水质至关重要。 水是将所有必需的宏观营养素和微量营养素输送到植物的媒介,也是鱼类接受氧气的介质;因此,它将直接影响该系统的生产力和生存能力。 有五个关键的水质参数对于系统中的密切监测至关重要:DO、pH 值、水温、氮化合物(氨、亚硝酸盐和硝酸盐)和水硬度。 为了维持健康的平衡系统,还需要监测其他参数,例如磷和其他营养物质、藻类污染、TSS、二氧化碳浓度等。但是,在一个均衡的系统中监测这些参数的频率较低([Somerville et al. 2014a](https://aquaponics.ai/community/library/fao-manual); 索拉林斯多蒂尔 * 等人 * 2015).

# 溶解氧 (DO)

DO 描述水中的分子氧量,通常以毫克每升 (mg/L) 为单位测量。 如果 DO 含量不足,鱼类会受到压力或生长缓慢,并且可能会死亡。 对温水和冷水鱼的 DO 要求有所不同。 例如,低音和鲶鱼属于温水品种,需要大约 5 毫克/升才能实现最大生长,而鳟鱼是冷水鱼,则需要约 6.5 毫克/升的溶解物。 生物过滤器中的硝化细菌需要较高的溶氧水平,这对于将鱼类废物转化为植物养分至关重要。 因此,DO 也会间接影响植物的生长。 此外,植物需要高浓度的溶氧(> 3mg/L),这使得植物更容易在其根表面上运输和吸收养分。 此外,在低溶氧条件下,可能会出现植物根源病原体。 建议在水生系统中将溶氧水平保持在 5 mg/L 或更高水平。

监测:应在新系统中频繁测量氧气水平,但是一旦程序标准化(例如,达到适当的鱼放养率和喂养速度,并提供足够的曝气),则无需经常测量溶氧气。 由于测量设备非常昂贵,因此监测 DO 可能具有挑战性。 有一些水族馆试剂盒可用,其中包括用于测试溶氧含量的试剂,但最可靠的方法是使用带电子仪表的溶氧探针或在线监测器,可持续测量鱼缸中最重要的参数。 在一个小规模的单位中,经常监测鱼类行为、水和空气泵就足够了。 如果鱼类进入表面获得富含氧的地表水,这表明系统中的溶氧浓度过低。

故障排除程序:低溶氧水平通常不是使用低鱼放养率的爱好水鱼种植者的问题。 这个问题往往更多地出现在存货率高的业务中。 如果系统中的溶氧水平过低,请通过添加更多空气结石或切换到较大的泵来增加曝气。 没有添加过多氧气的风险;当水饱和时,额外的氧气会简单地分散到大气中。 请注意,DO 水平与水的温度密切相关。 冷水可以比温水容纳更多的氧气,因此在温暖的天气中,监测溶氧或预防性增加曝气是至关重要的。

氧气消耗也与鱼的大小有关:较小的鱼比大鱼消耗的氧气量大得多。 在建立系统和放养小鱼时,需要考虑这一事实 (萨伦纳韦 2016萨默维尔 * 等人 * 2014 年 a)。 如果水培装置的水中检测到较低的溶氧水平,可以通过安装空气泵来解决这个问题。

pH 值

溶液的 pH 值是衡量其酸性或碱性在 1 至 14 pH 7 之间是中性的,pH 值 7 是碱性的。pH 值定义为溶液中氢离子(H + )的量或活性:

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该方程表明,随着氢离子活性的升高,pH 值会降低。 这意味着酸性水具有较高的 H + 水平,因此 pH 值较低。 水的 pH 值是植物和细菌的一个特别重要的参数。 对于植物来说,pH 值控制营养物质的可用性。 在 pH 值为 5.5-6.5 时,植物很容易获得所有营养物质,但在这个范围之外就变得困难(图 2)。 即使 pH 值偏差为 7.5 或以上,也会导致植物中缺乏铁、磷和锰(另见 第 5 章 中的图 10)。

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图 2:pH 值对植物营养可用性的影响。 由 F. 莫克尔\ [公共领域],来自维基共享资源

硝化细菌在 pH 值为 6 或以下时无法将氨转化为硝酸盐。 这使得生物过滤不太成功,氨水平可能会开始增加。 鱼的 pH 值耐受范围在 6.0 到 8.5 之间。 为了满足所有三种生物(植物、鱼类和细菌)的需求,水生生物系统中的 pH 值应保持在 6 到 7 之间。

水生系统中的某些事件或过程会影响 pH 值,因此它不会保持不变,需要定期监测。 这些过程包括硝化、鱼放养密度和浮游植物污染。 在硝化过程中,细菌产生小浓度的硝酸,水生体系的 pH 值降低。 鱼放养密度也会影响系统的 pH 值。 当鱼类呼吸时,它们会产生 二 氧化碳释放到水中。 与水接触后,CO 2 转化为碳酸(H 2 CO 3 ),这也降低了水的 pH 值。 在鱼类放养密度越高时,这种效应会更大。 浮游植物通常总是存在于水生系统,虽然大量是不可取的,因为它与植物竞争的营养物质。 由于浮游植物光合作用,它使水中的 CO 2 ,这提高了 pH 值,特别是在光合作用达到最大值的白天。 总而言之,水生水通常会酸化,pH 值需要定期监测和调整(萨默维尔 * 等人 * 2014 年 a] (https://aquaponics.ai/community/library/fao-manual);[索拉林斯多蒂尔 * 等人 * 2015] (https://www.researchgate.net/publication/282732809_Aquaponics_Guidelines)。

监测:有几种方法可用于监测 pH 值。 最简单的方法是使用 pH 测试条,这是最便宜的方法,但它只是适度的准确性。 更高的准确度涉及使用水测试套件;然而,推荐和最准确的方法是使用带 pH 探头和在线监测器的数字仪表进行连续监测。 理想情况下,pH 值应连续监测或至少每天监测,并适当调整。

故障排除过程:有几种方法可以提高系统中的 pH 值。 最常见的方法包括:

-在需要时添加 NaHCO 3 。 将 NaHCO 3 溶解在一些水中,逐渐加入水箱中,并测量 pH 值。 您可能需要高达 20 克每 100 L. 不要在同一时间添加太多,因为这可以杀死鱼.

-添加强碱,如氢氧化钙(Ca(OH) 2 )或氢氧化钾(KOH)。 将颗粒或粉末溶解在水中,并逐渐添加到鱼缸中。

在某些情况下,系统中的水在 pH 值高的情况下可能很硬,通常是在石灰岩或粉笔基岩区域。如果蒸发率高,或者鱼储存密度不足以产生足够的废物来驱动硝化,pH 值也会上升。 在这种情况下,需要通过在鱼缸之前的水库中加入酸来降低 pH 值。 在这种情况下,磷酸(H 3 PO 4 )是一种相对温和的酸,可以添加到水库水(永远不要直接进入鱼缸!) (索拉林斯多蒂尔 * 等人 * 2015 年).

水温

水温会影响水生系统的各个方面。 该系统内的每个有机体都有其自己的最佳水温范围,在选择鱼类和作物种类时必须考虑到这一点。 此外,应选择与系统所在地环境温度相匹配的鱼类和植物组合,因为改变水温可能是非常耗能的。 温度对溶氧化物以及氨的毒性都有影响;在高温下水含有较少的溶氧物质,而且工会化(毒性)氨更多。 高温也可以限制钙在植物中的吸收。

监测:可以使用模拟温度计或数字温度计或温度探头监测水温。 如果使用在线测量设备,系统通常包含温度监控。

故障排除程序:鱼缸、水培装置和生物过滤器上的水表面应该使用遮光结构来遮蔽太阳。 同样,无论何地出现凉爽的夜间温度,均可使用绝缘保护装置进行热保护。 另外,还有一些方法可以使用温室或使用卷绕的黑色软管管对水生装置进行被动加热,这些方法在环境温度低于 15 °C 时最有用(Somerville *等人 * 2014a)。

总氮(氨、亚硝酸盐、硝酸盐)

氮是一个关键的水质参数。 氨的非电离毒性形式和无毒离子形式的总和称为总氨氮 (TAN)。 TAN 是大多数商用氨测试套件测量的测量方法。 在具有充分生物滤滤功能的全功能水生器中,氨和亚硝酸盐水平应接近零,或最多为 0.25—1.0 毫克/升(见 [第 5 章](https://aquaponics.ai/community/articles/aquateach-nutrient-water-balance))。

操作程序:应每天或至少每周对氮化合物(TAN、NO -、NO-)进行水分析,以便关注铵和亚硝酸盐峰值(表 4)。

表 4:系统水中氮化合物的目标值、最大值和最小值参数

参数 缩写。 单位 目标值 下限 阈值上限 总量氨氮 坦 毫克/升 0.0 - 1.0 亚 硝酸盐 -否 2 毫克/升 0.0 - 0.2 硝酸盐 -NO 3 毫克/升 0.0 - 300

监测:用于测量氨、亚硝酸盐和硝酸盐的水族馆试剂盒非常精确且具有成本效益。 分光光度分析可用于更精确的测量。 有光谱测试套件可用于测量氨、亚硝酸盐和硝酸盐。

故障排除程序:如果出现亚硝酸盐或氨峰,请不要在几天内喂鱼,但不要停止喂食它们,因为这也会使生物过滤器中的微生物饥饿(Klinger-Bowen 等人 . 2011)(另请参阅第 9.2.1 节中的生物过滤故障排除程序)。

磷和其他营养物质

营养对植物健康起着至关重要的作用,检查该参数的一种方法是通过记录植物的整体状况来观察植物组织的状况。 叶片形状和颜色的变化以及植物枯萎可能表明某些营养素缺乏,需要迅速进行调查,以确保作物的生存。 如果植物最重要的营养物质的存在变得有限,可能会显示出来的迹象如下所述。 不同作物的最佳营养物质范围会有所不同,因此操作员必须熟悉所选作物的最佳营养素范围(Thorarinsdottir *等人 * 2015)。

磷 (P)

缺乏症的特点是根生长不良、叶变红、暗绿叶和延迟成熟。 植物叶片的尖端也可能会被烧毁(索拉林斯多蒂尔 * 等人 * 2015))。

钾 (K)

缺乏症会导致较低的水分摄取,并会损害疾病的抵抗力。 缺钾症状包括老叶上烧焦斑点、枯萎以及花卉和果实无法正常发育(Torarinsdottir * 等人 * 2015)。

钙 (钙)

缺陷在水生动物中很常见,迹象包括绿叶植物尖端烧伤、结果植物上的花末腐烂以及西红柿生长不当(Torarinsdottir * 等人 * 2015)。

镁 (毫克)

缺陷通常涉及旧叶的颜色变化,静脉之间的区域变黄、僵硬和脆,然后脱落。 它在水中很少遇到(索拉林斯多蒂尔 * 等人 * 2015)。

硫磺 (S)

缺陷通常涉及新叶的颜色变化,静脉之间的区域变黄、僵硬和脆,然后脱落。 这是一个很少遇到的问题(索拉林斯多蒂尔 * 等人 * 2015)。

铁 (铁)

一个系统中缺乏铁呈现自己在视觉上,通过把植物的提示和整个叶子的年轻植物黄色。 这最终会变为白色与坏死补丁。 通过记录与旧叶相比新叶的变化,可以很容易地识别缺乏症。 新的叶子会生长并显得白色,而老叶将保持绿色。 为了促进植物的摄取,铁通常以其螯合形式添加,浓度高达 2 mg/L,也可以直接喷洒在叶片上。 当怀疑缺铁时,监测 pH 值也很重要,因为 pH 值低于 8,铁可能会从水中沉淀,并防止植物吸收。 一个很好的规则是添加 5 毫升的铁每 1 米 2 的栽培植物。 高浓度的铁不会损害水生系统,尽管它可能会给水带来轻微的红色(Roosta & Hamidpour 2011; 索拉林斯多蒂尔 * 等人 * 2015 年

锌 (锌)

由于缺乏锌,植物的生长将受到阻碍,表现为节间缩短和叶片较小。 一般来说,水生动物中的一个主要问题是锌毒性,因为虽然植物可以容忍过量,但鱼不能,它可能导致死亡。 锌被用作鱼缸、螺母和螺栓等镀锌工艺的一部分,它被发现在鱼类废物中。 因此,缺陷很少成为一个问题。 锌的含量应保持在 0.03 至 0.05 毫克/升之间,因为大多数鱼类会在 0.1 至 1 毫克/升的强度下产生压力,并且开始在 4-8 毫克/升的水平下灭亡。设备,例如不锈钢或塑料(建筑 2018)(有关详细信息,请参阅 第 5 章 中的表 9)。

监测:虽然监测植物组织可以显示水的营养状况,但它只是在缺乏症到达作物中出现问题的阶段后才会显示出自己。 因此,最好的解决办法是对水进行一致的监测(见 9.2.2 中的水质)。

水硬度

水硬度有两种类型,特别适用于水生物:一般硬度(GH)和碳酸盐硬度(KH)。 GH 基本上可以描述为水中存在的钙 (Ca + )、镁 (Mg + ) 以及较小程度上铁 (Fe + ) 离子的数量。 GH 通常自然地发生在水流通和流入高浓度石灰岩沉积地区的地区。 GH 对于水生系统中的植物和鱼类都很重要,因为 Ca + 和 Mg + 是植物必需的营养物质,因此是健康的植物生产所必需的。 它还可以成为系统内鱼类微量营养素的有用来源;例如,水中的 Ca + 可以防止鱼类失去其他盐类,从而提高系统的整体生产力。

KH 主要是作为缓冲剂的重要性。 KH 可以被描述为一个系统中碳酸盐 (CO 2-) 和碳酸氢盐 (HCO -) 的总量, 这给水的碱性. 因此,KH 会影响 pH 值水平,并作为缓冲液,缓冲酸度可能由某些生理过程引起的增加。 例如,如前所述,硝化过程将鱼类废物中的铵转化为植物使用的硝酸盐,产生硝酸作为副产品。 这可以积累并最终充分降低 pH 值,直到它对生物体造成压力。 从酸添加到水中的 H + 离子会与碳酸盐(CO 2-)和碳酸氢盐(HCO -)结合,缓冲对抗酸度的增加(Sallenave 2016; 萨默维尔 * 等人 * 2014a;索拉林斯多蒂尔 * 等人 * 2015)

监测:如果能够确保水输入源具有足够的 GH 水平来促进植物和鱼类健康,以及 KH 能够中和硝化过程中积累的硝酸,则通常不需要不断监测流通系统内的水硬度。 水生系统的最佳硬度水平(表 5)介于 60-120 mg/L(中等硬度)之间。 然而,在 RAS 系统中,应每周监测一次。 水硬度以毫克碳酸钙当量每升可分类为:

表 5:基于碳酸钙相应浓度的水硬度分类

水硬度分类 浓度(毫克/升) 软 0-60 中 等硬度 60-120 硬质 120-180 非常硬 度 > 180

硬度可以使用简单的试纸进行测量。 总硬度可以以 mg/L 或 °dH(德国硬度)为单位测量。pH 值也可以衡量硬度,而碱性水较强。

故障排除程序:如果发现水不在合适的硬度水平,通常可以用添加剂解决这个问题,以提高水平。 石灰石或碎珊瑚也可以添加到水中以增加硬度 (萨伦纳韦 2016; 萨默维尔 * 等人 * 2014 年 a; 索拉林斯多蒂尔 * 等 * * 人 * 2015)。

# 藻类污染,可沉降的固体

水生系统中的藻类生长会对其性能产生负面影响。 藻类是光合生物,如果暴露在光下,会迅速、容易地在水中生长。 由于它们自然发生在所有水源中,它们几乎是不可避免的,它们会发生在水生系统中。 藻类形态从单细胞生物(称为浮游植物)和多细胞类型(称为大型浮游植物)可以快速繁殖,转化水绿色,而大型藻类形成长丝状链,可以附着在水槽底部。 藻类生长会影响水的化学特性,并会干扰过滤器和泵的力学。 藻类与其他生物竞争的营养物质。 他们在白天产生氧气,并在晚上消耗。 在严重的情况下,夜间的藻类消耗氧气会导致水变得缺氧,导致鱼类死亡。 丝状藻类也可以生长成相当大的尺寸,并且往往很难分解。 这意味着海藻的堆积可能会对过滤器和泵造成损坏,维修费用可能很昂贵,而且可能会影响系统的性能。

监测:监测藻类生长大多是简单的,通常依赖于对鱼缸壁、水泵和过滤器周围以及植物根部等区域进行目视检查。

故障排除程序:通过屏幕阻挡光线,可以防止藻类生长(萨默维尔 *等人 * 2014a)。

悬浮固体可分为可沉降和不可沉降的固体。 可沉降的固体是那些沉淀在鱼缸底部的固体。 最大的原因是鱼类固体废物,由粪便、未食用的食物和其他生物材料组成。 据估计,0.45 公斤的鱼饲料会产生 0.11-0.13 公斤固体废物(萨勒纳韦 2016 年] (https://aces.nmsu.edu/pubs/_circulars/CR680.pdf))。 由于几个原因,多余的可沉降固体积聚会对水生系统产生负面影响。 首先,增加的有机负荷会随着其分解而减少 DO。 这将影响系统中的其他生物,例如硝化细菌,这些细菌需要氧气才能将氨转化为硝酸盐。 其次,颗粒可以坚持植物的根源,降低其效率。

监测:要测量可沉降的固体,请取 1 升的混合水样品,将其置于 Ihoff 锥中(图 3),然后等待 1 小时沉淀。 圆锥体被刻度为毫米,因此可以直接从沉降材料的深度推断毫米/升的直接读数(MADEVILEASY 2016)。

故障排除程序:通过过滤去除可沉降的固体,因此有必要确保所有过滤器的尺寸正确,并保持良好的工作状态。

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图 3:用于测量可沉降固体的 Ihoff 锥体。

植物健康

不利的条件(例如,低温、光强度不足、营养素缺乏或虫害和疾病)将降低作物的整体性能。

监测:最重要的是要确保将参数设置在最佳范围内,以适用于正在种植的物种和品种。

故障排除程序:在这种情况下,密切监测植物的外观将有助于确定根本原因(萨默维尔 * 等人 * 2014b)。

疾病

水生系统的主要好处之一是植物对疾病的相对适应能力。 根腐是一种疾病,它感染了许多种植物在水培系统中生长。 然而,事实表明,在水生系统中种植的作物对病原体的残留性增加,例如 * 霉菌 *(Stouvenakers 等人 * 2018)。

操作程序:操作人员在疾病监测方面应该谨慎工作。 熟悉该系统对于能够观察到任何变化至关重要。 最重要的是控制水质和物理参数。 由于水生动物的受控性质,可以设置参数,以便最大限度地减少疾病的引入和传播。

监测:例如,由于根腐只有在 20-30 ℃ 之间的温度范围内才具有毒性,因此控制温度是防止其扩散的有效措施(Grosch & Kofoet 2003西拉科夫 *等人 *. 2016)。 另一个重要的考虑因素是微生物菌群:有益细菌和其他微生物对植物健康起着重要作用,因此重要的是利用这些生物体的接种剂,并且偶尔检查它们的存在以便利用培养物;但是,这并不容易,需要专业知识。

故障排除程序:应每天观察植物健康状况和叶片颜色。 叶形也可以告诉我们一个植物是否做得很好。 枯萎和压力迹象可以成为植物健康问题(根部、颈部或血管问题)以及营养不平衡的有用指标。

相对湿度

相对湿度可以描述为空气中的水分量,相对于空气对水的总承载能力;例如,75% 的相对湿度等于空气中可能存在的总含水量的 75%。 空气可以容纳的水位取决于温度,所以 30℃ 的房间可以比同一个房间的水量大得多,相对湿度达到 100% 的点被称为露点。

操作程序:这个参数是水生学中的一个重要考虑因素,因为在所需范围内控制湿度可以预防疾病,并防止寄生虫。 像大多数生物一样,寄生虫有一个最佳的阈值,它们可以有效运作;例如,蜘蛛会在喂食时刺穿植物细胞,从而对植物造成损害。 由于它们无法承受潮湿和潮湿的条件,因此通常会使用雾虫来增加湿度并防止造成这种损害。 霉菌和真菌等微生物也可能在水生系统中引起问题,由于它们很难通过过滤去除,湿度可以用来控制孢子(Brown 2006Stoter 2016)。 一些植物物种适应在潮湿条件下生存,而来自较温带地区的植物则是如此。 因此,重要的是要了解什么条件最适合正在种植的植物。

监测:一旦确定了作物的最佳相对湿度,应该不断监测,以确保其长时间不会超出这一范围。 测量湿度是一个简单的过程,使用称为湿度计的仪表。 这给出了一个区域的相对湿度的百分比。

故障排除程序:如果相对湿度超出所需范围,则温度可以改变,因为相对湿度是温度的函数,因此,如果相对湿度过低,温度的升高将使凝结的水蒸发。 相反,如果湿度过高,降低温度会降低空气中的水分。 人们也可以操纵气流。 例如,通风将稀释空气中的水蒸气,从而降低湿度。 还有一些被称为除湿器的设备,可以设置为在某一点激活,从空气中吸出水。 这些特别有助于使流程自动化,从而降低运营成本 (劳动力) (布朗 2006萨默维尔 * 等人 * 2014b高层 2016.

# 空气温度

环境空气温度将对植物生长的程度产生影响。 大多数蔬菜生长在 18-30 C 之间,尽管有些物种适用于更高或更低的阈值。 例如,瑞士甜菜和黄瓜在 8-20 摄氏度之间表现良好,而秋葵等热带物种则倾向于 17-30 摄氏度之间,温度可能会影响植物抵御疾病的能力,造成压力,使害虫和寄生虫生长。 另一个考虑因素是植物对温度的生理反应。 绿叶蔬菜,例如,开始花和种子在较高的温度下,这会影响他们的味道,使他们苦涩和不可口。

操作程序:始终如一地监测水生装置中的空气温度非常重要,并且应在不同的位置进行测量。

监控:可以使用数字温度计或模拟温度计完成。 应注意温度的任何变化。

故障排除程序:如果温度超出所需范围,则可以使用专业设备(例如空气加热器、空调装置)提高或降低温度。 确保全年保持最佳温度的最佳方法是确保养殖作物适应当地气候(Leaffin 2017)。

光强

在正常的生长条件下,植物接受光从太阳所需的光合作用。 与自然界中的其他变量一样,这取决于地理位置、时间和当地环境条件。 光是植物生长的基本要求,因此必须为所选作物提供适当的水平,以确保最佳产量(Chen Lopez 2018)。 光线可以通过其强度 (lux) 来测量,即到达指定尺寸的曲面的光子数量。 光强度的公制单位为流明 (lm),勒克斯等于每平方米 1 流明。 在水生学中,感兴趣的是到达叶子表面的光子数量。 光子是一种基本粒子,基本上是能量包,构成光流。 被叶子捕获的光子数量是植物生长速度的决定因素(巴杰里-帕克 1999)。

操作程序:如果没有适当的光强度,植物就无法生长或发挥应有的作用。 光合作用等于呼吸的点被称为补偿点。 这是强度,将允许植物生存,但不生长,它不同于植物到植物。 相反,光强度不会增加光合作用,因此停止限制生长的点被称为饱和点。 一般来说,上叶将饱和约 32,000 勒克斯。 由于阴影,较低的叶子不会像上叶那样接收光线。 为了使整个植物饱和,光水平需要在 100,000 勒克斯左右。 光合有源辐射(PAR)是植物用于光合作用的光谱的一部分,包括 400-700 纳米的波长,它代表几乎所有的可见光(巴杰里-帕克 1999; 陈洛佩兹 2018 年.

监控:测量光线的方法有几种,甚至还有可以购买智能手机的应用程序(尽管应仔细检查这些应用程序,因为它们有时可能不准确)。 由于光强度取决于其功率,因此可以外推用于为灯光供电的能量,以瓦特为单位,或瓦/平方米 (Wm -2 )。 同样,我们可以从远处测量源(例如灯泡)发出的能量量。 辐射计是一种测量光源功率的装置,可使用热度计测量短波辐射总量。 短波辐射包括光合光,以及来自紫外线和近红外线 (IR) 光的能量。 植物和人类体验红外光如热。 这些仪表的购买和使用非常便宜,尽管它们确实有它们的局限性,其中最大的是它们在电灯下的使用可能会给出错误的读数,尤其是当光源在蓝色或红色光谱中的水平较高时。 量子传感器是测量光线的更精确的方法;但是,它们比英尺蜡烛仪更昂贵。 这些通常是手持式电池供电设备,用于测量 PAR。 它们以数字方式显示读数,有些还配备了数据记录功能,可以轻松地将数据传输到计算机。 第三,测量辐射通量的仪器,即每个时间单位的能量量,可用于测量光强度。

故障排除程序:由于植物生长不均匀,因此应该从不同位置(暗和浅)进行读数,以确保没有严重缺陷的区域。 例如,如果工厂的下部位低于最佳水平,则生产力将会降低(Runkle 2009Runkle 2012)。 当光强低于最佳范围时校正光强通常是一个非常简单的过程。 如果有明显的问题,例如吹泡,应更换这些问题。 可以在较暗的区域添加更多的灯光,并且可以改变灯光的位置,以确保植物的所有区域都能获得最佳水平。

鱼类健康

监测鱼类健康是保持健康的水生生态系统的一个核心方面。

操作程序:通常通过观察鱼群的行为和物理外观以及了解什么构成 “正常” 来实现这一目标。 为此,必须了解有关鱼种的典型行为模式和物理外观。 水质对鱼类健康起着重要作用,保持一致的良好品质使鱼类保持无压力状态。 保持健康的免疫系统将使他们能够抵御因引入疾病和寄生虫而产生的并发症。

监测:一般来说,应该每天观察鱼类,并注意它们的状况以及任何变化;压力、疾病和寄生虫感染的临床征兆。

故障排除程序:另一个重要考虑因素是库存密度和进料速率。 通过确保鱼类保持在适当的饲养密度和保持适当水平,可以避免产生压力和疾病的可能性 (Somerville * 等人 * 2014c)。

喂养率

监测喂养率是很重要的,原因有几个。 食物过多可能导致水中养分供应过剩,导致化学参数和微(生物)参数的并发症。

操作程序:喂鱼过少会导致生长发育不良,导致系统生产力下降,并增加压力和侵略性,从而导致鱼类互相攻击,造成伤口和溃疡,从而可能感染。

监测:通常情况下,饲料数量进行称量,虽然饲料速率也可以直观测量,方法是监测鱼类,直到喂食率下降,停止喂食;在某些系统中,这是使用水下摄像机完成的。 许多鱼类饲料公司还会提供建议的饲料率,从而使操作员能够准确地估计给予的饲料量。 每次喂食时都应观察和注意喂养率,以便进行监测。

故障排除程序:如果喂养率开始下降,这可能是系统出现问题的迹象,应采取适当的行动,例如由兽医进行调查。 喂养率的提高可能表明鱼的喂养不足,在这种情况下应增加饲料([Masser * 等人 * 2000](https://www.researchgate.net/publication/239549714_Recirculating_Aquaculture_Tank_Production_Systems_-_Management_Of_Recirculating_Systems))。

增长

生长是衡量鱼类在系统中的作业状况的重要衡量标准,饲料公司经常提供生长图表,以估计鱼类的预期生长率,作为饲料速度的一个函数。

监测:通过首先在钩秤上称重适当尺寸的网络,实际测量生长。 然后使用网捕获鱼类,并对两者进行称重。 称重鱼的另一种方法是将它们放在水桶中的秤。 如果鱼很小,因此可以同时称重多个鱼,这是特别实用的。 请注意,使用这种方法,应当小心,因为较大的苦恼鱼可能会强行击中水桶的侧面,从而造成自身损坏。 为了测量鱼的长度,一般建议使用合适的麻醉剂(如甲烷磺酸三卡因)麻醉它们。 适量的三卡因甲磺酸盐溶解在一个单独的水容器中,这是一个适合鱼的大小。 鱼应放在水中,直到它们变得跛脚和安全处理,然后它们可以放置在平坦的表面上,使用尺子测量,然后释放。 这些测量应采取每周一次,并注意到。 对尺寸和重量的任何意外变化都应进行调查。

# 评估鱼类种群的指标

健康鱼类资源的最重要指标是行为和身体状况。 任何不寻常的东西都可以归类为临床症状的疾病或压力。

监测:通常情况下,鱼类在喂食期间和喂食后应直接进行监测,并应注意食用量的变化。 健康鱼类将表现出以下一些行为(国际兽疫局 2018):

-在一个普通的,有目的的方式游泳

-清洁,完好无损的鳍片,它们被适当扩展和使用

-清晰、干净的皮肤,保持完好的鳞片

-不呼吸在水面

库存中的异常行为和问题的临床症状相当普遍,因此不可能仅仅根据这些问题来确定问题的原因。 值得注意的事情包括(布鲁诺 * 等人 * 2013):

行为迹象:

-喂养率的变化

-昏睡和发病

-游泳模式的变化,如闪烁、螺旋或无法维持浮力

-在出水口附近闲逛

-在氧气交换点闲逛

-突破表面并在表面附近喘气临床体征:

-缩短或爆发的操作

-出血

-外眼症(凸起,眼睛弹出)

-嗜眼症(沉眼)

-苍白、分区或坏死的鳃

-病变

-白色补丁

-发炎通风口

测量和记录这些体征的理想方法是使用临床评分表,其中一个示例见表。 临床评分表是根据其严重程度(例如弱、轻度和严重)记录和记录临床和行为体征的表格。

表 5:用于记录鱼类临床和行为体征的临床评分表示例

严重 温和 弱 无符号 行为 莫里邦德 昏昏欲睡 垂直悬挂 螺旋 闪烁 失去平衡 身体 黑暗 腹部膨胀 厌食 眼睛 眼科 食眼 鳃 苍白 分区 坏死 病变 侧翼 其他地方

压力

压力可能是鱼类在水生系统中最具破坏性的因素之一。 仅仅杀死股票可能是不够的;然而,慢性压力可能导致许多复杂因素,通常是由免疫系统抑制引起的。 免疫损害的鱼更有可能成为传染病原体的受害者,例如细菌、病毒和真菌,以及寄生虫感染。 它还可以降低鱼类对付其环境突然变化的能力,从而导致死亡。

监测:通过释放某些激素,如皮质醇,可以直接在生物体内监测压力。 然而,这需要训练有素的人员,以确保不会产生额外的压力。 这种测量也属于动物试验范畴,应当遵守当地动物保护法。 最好的办法是确保避免紧张的情况。 这可以通过确保鱼类保持在适当的饲养密度,适当喂养,并确保所选物种的水的物理特性(温度、pH 值、DO 等)保持在生理上的最佳状态([Rotmann et al. 1992;](https://appliedecology.cals.ncsu.edu/wp-content/uploads/474.pdf) 萨默维尔 * 等人 * 2014 年 c).

疾病

疾病是一个重要的考虑因素,因为动物的饲养密度高于自然界中的饲养密度,而水生系统也是如此。 与疾病有关的问题可能由于恶劣的条件(例如溶解剂低)而加剧,并且还可能导致机会性病原体引入感染。

操作程序:一般来说,包含的循环系统与引入疾病的病原体有些隔离。 然而,这可能是一把双刃剑,因为疾病在引进之后可能很难消除,而且问题越早得到确定,治疗和补救行动就越有效。 在流通系统中,例如通过沙子过滤或使用紫外线进行处理,都可以降低引发疾病的可能性。 在任何一种情况下,都必须进行仔细和一致的监测。 即使经过仔细的预防,疾病也可能会被引入系统,必要时必须通过兽医咨询来认识和解决这一问题。

监测:为了适当监测种群,操作人员必须熟悉鱼类可能表现出并在上述识别的临床和行为体征。 在动物数量较多的系统中,很可能会出现鱼类不佳的情况,虽然它可能不是疾病的迹象,但建议每天进行检查,以监测鱼类的整体健康状况和死亡情况;死鱼应从该系统并以生物安全的方式处置. 如果临床体征或死亡的频率开始增加,重要的是要确保制定程序,首先确定问题,然后采取补救措施。

故障排除程序:因此,操作员必须了解如何联系鱼类健康兽医专家(马丁斯 * 等人 * 2010萨默维尔 * 等人 * 2014c)。

特别感兴趣的参数

有时候,水质中的非标准参数在水生系统中会变得相关,尤其是在选择水源时。 您可以选择使用环境中的水(雨水、河水、湖水等)或市政处理的自来水。 根据水源的不同,水的含量可能在溶氧水平、是否存在重金属和其他微污染物、微量化学品和消毒剂等方面有所不同,并且可能受到大肠杆菌的污染,也可能不会受到大肠杆菌的污染。 添加到系统的水质可能有很大的不同,具体取决于:

-源水的位置

-最近的天气(如果使用环境中的水)

-市政水处理(如果使用自来水)

操作程序:饮用水处理通常包括添加消毒剂,如氯胺和氯胺。 这些必须具有残余作用,这意味着它们在应用消毒剂后仍然活跃在水中。 这在水生系统中可能有问题,因为它在很大程度上依赖于生物过滤器中的微生物群落。 另一方面,直接从环境中取出的水可能会有其他问题,包括与不良微生物(如大肠杆菌)的污染,或污染物的存在,如干扰内分泌的化学品和重金属([Godfrey 2018](https://university.upstartfarmers.com/blog/evaluate-quality-aquaponic-source-water))。

监测:如果没有分析技术,如高性能液相色谱 (HPLC)、电感耦合等离子体质谱 (ICP-MS)、原子吸收光谱 (AAS) 和微生物实验室设备和材料,例如孵化器, 层流罩, 高压灭菌器, 真空过滤装置和微生物生长介质. 由于这种设备非常昂贵,如果怀疑存在源水问题,最好咨询国家实验室进行具体测量。

故障排除程序:一个更经济实用的解决方案是通过安装碳过滤器,去除任何消毒剂残留物和潜在污染物,以及一个紫外线过滤器,以避免源水中任何不需要的微生物。

  • 版权所有 © Aqu @teach 项目合作伙伴。 Aqu @teach 是伊拉斯穆斯 + 高等教育战略合作伙伴关系(2017-2020 年),由格林威治大学牵头,与苏黎世应用科学大学(瑞士)、马德里技术大学(西班牙)、卢布尔雅那大学和纳克洛生物技术中心(斯洛文尼亚)合作 。 *

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