前段时间刷头条时,系统推送了一个悟空问答的问题,那位题主问“是否鱼缸里硝化细菌加多了,容易长藻”。当时并没有在意,一划而过。因为最近一直在写“起底硝化细菌”系列文章,突然又想起这个问题来,于是重新搜索了一下,已经有不少答主做出了精彩回答。
浏览这些答案可以发现,没有人认为鱼缸里硝化细菌加多了,会导致藻类爆发。基本都是回答没有关系,也有答主认为硝化细菌少了(硝化系统不完善)才容易爆藻,也就是他们认为,硝化细菌对藻类有抑制作用。事实真的是如此吗?其实真的未必是这样。作为题主,他能问出这样的问题,估计是他加了过多硝化细菌以后,鱼缸出现了爆藻,否则他为何会有此疑问呢?也就是说,这样的事实应该是真实存在的,他才想来头条寻找答案。
生长于田螺壳上的藻类
鱼缸爆藻是养鱼过程中的一个常见现象,不仅影响美观,也会造成鱼缸溶解氧降低,产生毒素,严重的甚至造成鱼死亡,非常令人头疼。关于爆藻的原因,基本都认为是光照和营养物质丰富(即富营养化)惹的祸,几乎没人往硝化细菌身上考虑。就算偶尔有考虑的,也多是认为硝化细菌能够抑制藻类爆发。今天咱们就来分析下这个问题,鸫龟先生认为,硝化细菌加多了(硝化系统太强)真的是会造成鱼缸藻类爆发。也许很多朋友会觉得这种说法不可思议,甚至是天方夜谭,别急,请看鸫龟先生下文详细分析。
一、鱼缸中藻类爆发的原因
藻类是一群个体小,具有叶绿素,能进行光合作用,但没有真正的根、茎、叶分化,也没有维管束组织的非常低等的植物。俗话说万物生长靠太阳,鱼缸中藻类爆发的第一个条件是良好的光照。藻类虽然低级,但叶绿素的光合作用,是需要阳光参与的。一旦光照时间过长或光照强度大(阳光直射),光合作用得到强化,藻类就会不断繁生。因此,适当控光可以有效防止藻类爆发。
造成绿水的小球藻
造成藻类爆发的第二个因素,就是氮磷钾等营养盐类含量太多,即俗称的富营养化。那么在氮磷钾等营养元素中,又是哪些元素对爆藻更为重要呢?一般认为,藻类爆发主要和氮磷两元素有关,钾的影响不太大,其中磷元素是重要的限制性因子。这是因为,藻类的生长,氮和磷都是必须的大量营养元素,其中氮用来合成蛋白质,磷用来组成DNA、RNA、磷脂和传输能量,而钾虽然也是必须的元素,但需求量小。
研究发现,当水中氮、磷的浓度超过0.2mg/L和0.02mg/L时,就会促使藻类大量繁殖。在适宜的光照、温度、pH和营养等条件下,藻类通过叶绿素的光合作用,吸收氮和磷,合成自身生长所需要的原生质,反应方程式为:
藻类吸收氮磷用以合成原生质
由上面的方程式可见,藻类繁殖是需要大量的硝氮(即硝酸盐)参与的,对氮的需求量要比磷多。那么为何磷能成为限制因子呢?这与各元素在水中的来源难易程度有关。
从自然水体来看,对于氮元素,来源丰富,且无论是铵氮还是硝氮,都是极易溶于水的,在水中本来就不缺。而且,就算水中一点没有,也完全没有问题。因为很多藻类(如蓝藻)是具有生物固氮能力的,可以直接利用空气中的氮气,所以氮很难成为限制性因子。钾盐也多是易溶于水的,且藻类对其需求本身就极少,水中也不容易缺,有点就够了。
磷的化合物多是难溶或微溶的
而磷则不同,大部分磷的化合物,都是难溶于水的,导致水中可溶性磷含量不多,因此能够成为限制性因子。对于很多自然湖泊富营养化的治理,控制入湖的磷元素含量,即能很好控制藻类爆发,这在北美和欧洲等地的湖泊,都有许多成功的例子。当然,也有不成功的例子,典型的如我国的太湖,通过控制磷元素入湖,就没有什么效果,水华仍经常爆发。这是因为,对于太湖而言,前期化肥、含磷洗涤剂等过量使用,导致入湖的磷大量沉积于湖底淤泥中,形成巨量磷库,然后缓慢释放到水中,导致磷并不缺乏。
鱼缸中的水环境,虽然不同于自然水体,但引起藻类爆发的直接原因,同样也是富营养化,即氮、磷等营养盐含量过多造成的。且鱼缸中由于水体小,无论是氮还是磷,都是不缺的,浓度很容易达到爆藻的要求。所以这也就不难理解,为何鱼缸里的水,只要给点阳光就灿烂,马上爆藻给你看。
那么,鱼缸里藻类的爆发,到底和硝化细菌的大量使用有没有关系呢?答案可以说是肯定的,在光照、温度、pH等其他条件不变的情况下,鱼缸中硝化细菌用多了,确实可以促进藻类生长,甚至产生爆藻。
二、为何说硝化细菌加多了会造成鱼缸爆藻?
上文中,我们说氮和磷等含量过多,是造成水体富营养化,进而爆藻的直接原因。对于自然水体,如湖泊,因为磷在水中含量少,所以很多时候成为限制性因子,藻类是否爆发就要取决于磷的含量是否充足。但鱼缸中不是这样,氮和磷的来源都很丰富,都不缺乏。
鱼缸中氮的来源,和鱼食中的蛋白质有关。氮是组成蛋白质的主要元素之一,鱼食中是含有大量蛋白质的。这些蛋白质被鱼取食后,在体内被分解为氨基酸而吸收,代谢后的废弃物氨、尿素和尿酸等,经鱼鳃和排泄孔,释放到水中,形成氮源。同时,吃剩下残留的鱼食中的蛋白质,也会经氨化细菌的分解而释放出氨,进入水中。当然,藻类直接生物固氮,这也是鱼缸中氮的一个来源。总之,鱼缸中由于水体小,氮是不缺乏的。
鱼食饵料中氮和磷含量都很丰富
鱼缸中磷的来源,同样也和鱼食有关。磷同样是鱼类生长、发育的必须营养元素,用以合成核酸(DNA和RNA)与磷脂。磷缺乏时,容易引起鱼类相应的病变,如食欲不振、生长缓慢、骨骼畸形等。因此,在鱼食中也是含有大量磷元素的,特别是其中的动物性原料,如鱼粉、肉粉和骨粉等。这些磷被鱼通过摄食吸收以后,仅有约30%被利用,其他70%则随尿液、粪便等排放到鱼缸中。就这样,随着我们每天的喂食,磷也逐渐在鱼缸中积累。对于鱼缸中的磷,也是不缺乏的,毕竟磷超过0.02mg/L浓度即可产生爆藻,这一数值还是非常好突破的。
那么这与硝化细菌到底有何关系呢?我们看下硝化细菌的工作原理就明白了。我们都知道,硝化细菌是转化氨氮的,将有毒的氨(NH3),通过亚硝化细菌和硝化细菌,依次转化为亚硝酸盐(有毒)和硝酸盐(无毒)。这个转化,由以下三步组成:
硝化细菌转化氨氮的步骤
通过上述转化,问题就非常清晰了,硝化细菌转化氨氮的最终产物是硝氮(即硝酸盐)。而它只管转化氨氮,却并不负责清除硝氮,随着硝化细菌持续不断的工作,源源不断的硝酸盐被产生出来,供藻类直接利用。也就是说,硝化细菌为鱼缸藻类的爆发,提供了大量的氮源。而在鱼缸中,由于水体所限,每日喂食,磷含量也充足,并不缺乏。在这种情况下,只要有氮的供应,条件适宜(如光照、温度和pH等),藻类就要爆发。
鱼缸中氮磷都不缺乏,很容易爆藻
综上所述,我们开篇中提到的题主那个问题,“鱼缸里硝化细菌加多了,容易长藻吗?”答案就是肯定的了,硝化细菌加多了,造成硝化系统过于强大,产生了大量的硝酸盐,在磷不缺乏的情况下,可以源源不断供应藻类生长,这就是问题的症结所在。从这个方面来说,硝化细菌太多也不是好事情,确实是造成鱼缸容易长藻的一个原因,只是我们并没有向这方面去考虑。
一句话,过犹不及,什么东西都要有个度,对于硝化细菌,同样也是如此。适度利用有助于我们养好鱼,过多则有可能是个烦恼之源。
三、结语
藻类的爆发,主要取决于氮和磷的含量,即水体富营养化程度。由于二者都是鱼生长发育所必须的营养元素,因此氮和磷在鱼食中含量均较为丰富。随着每日喂食,氮和磷不断进入鱼缸中,经鱼食残饵分解和鱼体内代谢,返回鱼缸水中。因此,氮和磷在鱼缸中的含量都不缺,只要光照、温度和pH等条件适宜,藻类就会爆发。
硝化细菌通过转化氨氮,可以实现鱼缸氨解毒,但最终产物硝氮(硝酸盐)无法从鱼缸中清除。随着硝化反应的不断进行,硝酸盐越积累越多。在鱼缸中磷元素不缺的情况下,硝氮含量越多,藻类繁殖越快。这就是为何说硝化细菌加多了,不仅不能抑制藻类,反而更容易长藻的原因。
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