簡述養殖水體的物理性質——含鹽量、熱膨脹、流轉混合和溫度分布

水產養殖離不開水，養殖水體的各種特性影響著水產養殖，比如水體的含鹽量、熱膨脹、透光性和透明度、流轉混合和溫度分布等，本文就這些養殖水體的物理性質作一簡述。

一、水體的含鹽量

含鹽量會影響到水體的生態學性質和水的可利用價值，它是養殖水體的一項重要指標。反映天然水體含鹽量的參數通常有離子總量、礦化度、鹽度、氯度。從實際生產的角度，水的含鹽量用礦化度表示更具實際意義。礦化度是水中所含無機礦物質成分的總量。一般認為，礦化度小于1克/升為淡水，礦化度在1～25克/升為微咸水，礦化度大于25克/升以上為海水。

水生生物對鹽的含量有一定的適應范圍。水生生物對鹽度的反應，主要靠滲透壓的調節來完成。鹽度超過了水生生物滲透壓的調節范圍，水生生物不是“渴死”就是“脹死”。淡水經濟動物一般適宜生活在鹽度低的水體中，不同種類或不同生長階段的淡水經濟動物，所適應的鹽度范圍不同。例如，鰱鳙魚苗耐鹽上限為2.5克/升左右、成魚5～6克/升，夏花苗種為3.0克/升左右；草魚苗種6～8克/升、成魚8～10克/升左右（上限10～12克/升）；鱒魚成魚耐鹽度可達30克/升；團頭魴的耐鹽能力介于草魚和鰱魚之間。

二、水的熱膨脹

水的密度會隨水的溫度變化而變化，純水密度與溫度的關系見表1-1。

表1-1純水密度與溫度的關系

淡水養殖水體通常情況下可以參照純水：以4℃（準確溫度是3.98℃）時為密度最大。一般淡水及鹽度小于24.7%的海水，密度最大時溫度都在冰點之上，由密度最大時溫度開始升溫或降溫，密度均逐漸變小。正是由于這一點，自然水體結冰首先是表層水，底層水的溫度都在冰點之上，這正是水生生物在寒冷的冬季得以保存的原因所在。

水溶液的密度與溫度之間的這種依賴關系，對于水體、尤其是靜止水體中水的停滯分層與混合流轉影響很大。若設淡水冰點為0℃，最大密度為4℃，則淡水水體的停滯及淡水有以下四種典型情況，如圖1-1所示。

圖1-1淡水湖泊四季水溫分布

（1）由0℃或0℃以下向4℃升溫。當表層水溫從0℃及其以下升至4℃時，密度最大。此時，若底層水低于4℃，則表層水下沉，尤其是在風力作用下，使整個水體的溫度均達到4℃為止，這種情況稱為“全同溫流轉期”，如圖1-1中a所示。

（2）由4℃起繼續升溫。若天氣轉暖，表層水會因為溫度升高而密度降低，在表層水和底層水之間就存在一個躍溫層，此水層深度不大但溫度下降卻很快，溫度梯度很大。此時，表底層水由于溫差原因，上輕下重，因而很難自由轉混合，呈分層停滯狀態，這種現象稱為“正分層”，如圖1-1中b所示。

（3）由高溫向4℃降低。表層水因溫度下降而密度增大而下沉，底層水也會因溫度較高密度小而上浮，最后使全池水溫統一在4℃左右，這種現象稱為“全同溫流轉期”，如圖1-1中c所示。

（4）由4℃降溫。表層水溫下降密度降低至結冰，底層水溫較高，這種現象稱為“逆分層”，如圖1-1中d所示。

但是，北方越冬池水溫變化是先降低再升高。北方氣溫下降速度快，氣溫太低，通過對流實現熱量傳遞使水溫在4℃時繼續下降，大約每年2月開始回升，如圖1-2所示。

圖1-2北方越冬池水溫變化規律

三、水的透光性和透明度

1.水的透光性

太陽光到達水面后，一部分被反射，一部分經折射進入水體。進入水體的光一部分被吸收，一部分被散射，余下的部分繼續向深部穿透，如圖1-3所示。

圖1-3太陽光的透光與反射

太陽光照射水面的角度不同反射率不同，角度越小反射率越大，通常認為照射到水面的光反射率為5%～10%。

通過水面進入水中的光一部分被水體中的溶存物質、懸浮物質吸收，光通過輻射轉變為熱能使水溫升高，溫度的升高有利于水體浮游生物和水生經濟動物的生長，所以，養殖水體要求光照條件好。

2.水體的透明度

透明度是指光在水中的照射深度。把透明度板（也叫塞奇sechi板，為直徑25cm的黑白板，如圖1-4所示）沉入水中至恰好看不到板面白色部分，此時的深度稱為透明度。透明度是衡量進入水體內太陽光能大小的一種量度，因而也是水體內能量流動、能源大小的一種量度。

圖1-4透明度測定盤

值得說明一點，純水對太陽光的吸收有兩個特點：

（1）有一定的選擇性。以波長為5000A附近的藍、綠光穿透力最大，與植物的光合成色素的極大吸收區大體相等，對浮游植物生長有利。

（2）隨深度的增加，能量衰減很快。對水生植物來說有三種可能的后果。

第一，光抑制區：光強度過大，抑制浮游植物的生長，在光照強烈的白天可能出現這一情況。

第二，光適宜區：光強度適宜，在其它條件適合時，水生植物可以飽和速度進行光合作用。日照強烈的次表層、陰天或日照不強時的最表層，多屬這一情況。

第三，光限制區：光強太弱，即使條件適宜，植物也無法生長。

純水對太陽光吸收的兩個特點對養殖水體來也比較適用，只不過養殖水體的情況更為復雜，影響進入水中的有效太陽光能的因素很多。主要有：

（1）抵達水面的太陽輻射總量。這又與云層覆蓋程度、海拔高度、緯度、日長等有關。

（2）水面對光的反射性。入射光與水面的交角越小，反射損失的數量就越多，進入水中的光線就越少，水中“白天”遠沒有大氣白天那么多。

（3）水體渾濁度。懸浮于水中的黏土粒子、有機碎屑、浮游生物、微生物等各種沉淀及絮凝物質等，都能形成渾濁度。渾度高，光的散射損失也大，透明度也隨之下降，如表1-2所示。

表1-2透明度與渾濁度換算表

總之，進入水體表層的光照強度較大，植物可以正常生長，動物所需營養是在這一層生存的，故叫做“營養生成層”。相反，在水體底層光照太弱，植物不能正常生長，有機營養物質被消耗，不能合成積累，因而被稱為“營養分解層”。在營養生成層與分解層之間的某一深度，有機物質的合成與分解量大體相等，稱為“營養補償點”，相應的深度為“補償深度”，約為透明度的2倍。

一般說來，水體較肥，透明就度較小。實際生產中，習慣將20～30厘米作為養殖水體的透明度參考值。透明度小于20厘米，水體太肥；透明度在30厘米左右，水體較肥，適宜開展水產養殖；透明度大于40厘米，水體太瘦。

四、水的流轉混合

水體的流轉混合及水溫分布對水中溶解氣體、營養鹽類、主要離子的分布、變化都會產生影響。一般水體比如湖泊、池塘引起水體流轉混合的主要因素有兩個方面：一是風力引起的渦動混合，二是因密度差引起的對流混合。

1.風力的渦動混合

水面受到風力吹拂后，表面水會順著風向移動，水在下風處產生“堆積”現象，水位增高，此高水位形成向下運動的原動力，便在水體垂直方向形成“風力環流”。風力越大，渦動混合作用越強。水面開闊的較淺水體混合徹底，不形成溫躍層。如果水體較深，水體表層和底層溫差較大，密度差較大，當風力足夠大時，就會在表層和底層之間的次表層形成溫躍層。

2.水的密度環流

通常情況下的養殖水體，水溫在4℃時其密度最大；水溫在4℃以上時，溫度越高，水的密度就越小；水溫在4℃以下時，溫度越低，水的密度就越小。由于溫度的變化，導致水體不同水層水的密度變化，水體就會形成“密度環流”。比如夏季末期水體底層溫度達到25℃，遇到氣溫下降導致水體表層水溫下降到25℃以下時，水體上重下輕，表層水會從水體邊緣向下沉，底層水會從水體中間向上浮形成環流。如果水體上層溫度高、下層溫度低，表層和次表層間由于密度變化，也會出現水體在表層和次表層之間形成環流。另外，水體放水或加水也會引起大范圍的水體運動，注水密度（溫度）不同，進入水體后可能進入不同的水層。

在水產養殖過程中要注意的是，表層水溶解氧含量比底層水高，如果突然降溫，表層水溫度下降密度增大形成環流，表層高溶氧水進入底層很快被底質消耗，環流到表層的水有害物質多且溶氧含量低，容易導致水體缺氧而造成損失。

五、水的溫度分布

水體的同一平面溫度差別不大。水溫下降期時，水體邊緣溫度低，中間溫度高；水溫上升期時，水體邊緣溫度高，中間溫度低。晴朗天有太陽和風時，下風處的表層水溫高于上風處的表層水溫。高溫季節時，深水區的溫度低，表層水的溫度高；相反，低溫季節時則是表層水溫低、底層水溫高。但是，在同一個水體，同一深度的水溫是一樣的。因此，在魚苗培育初期，水深一般保持在50～60厘米，有利于水溫升高，促進浮游生物的生長和魚苗的采食量提升。

作者：梁洪，劉文俊

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