養(yǎng)殖水環(huán)境化學(xué)課程案例教學(xué)淺談

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摘要:生產(chǎn)實踐技能和創(chuàng)新應(yīng)用能力是創(chuàng)新型應(yīng)用人才的必備素質(zhì)，也是應(yīng)用型高校人才培養(yǎng)的目標(biāo)。案例教學(xué)有利于學(xué)生將理論知識與生產(chǎn)實踐聯(lián)系起來，培養(yǎng)學(xué)生分析思考問題的習(xí)慣，引導(dǎo)學(xué)生運用所學(xué)知識解決生產(chǎn)實踐中的疑難問題，從而提高學(xué)生的生產(chǎn)實踐技能和創(chuàng)新應(yīng)用能力。通過具體事例，闡述了養(yǎng)殖水環(huán)境化學(xué)課程案例教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生實踐技能和創(chuàng)新應(yīng)用能力方面的具體作用。

關(guān)鍵詞:養(yǎng)殖水環(huán)境化學(xué);案例教學(xué);實踐技能;創(chuàng)新應(yīng)用能力

一、海水常量成分比例對水產(chǎn)動物的影響

Na+、K+、Ca2+、Mg2+是海水中最主要的4種常量的陽離子，其中Ca2+、Mg2+也是最主要的硬度離子，教材中強調(diào)了水體中Ca2+、Mg2+在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的重要作用和意義，并特別指出如果水中Ca2+、Mg2+比例不適時會引起養(yǎng)殖種類的大量死亡，并以羅氏沼蝦和中華絨螯蟹育苗為例，列出了兩者育苗中水體所需Ca2+、Mg2+的適宜含量及比例范圍。筆者在講授此處知識點時，補充了自己的研究成果，指出水體中Na+、K+比例不適時也同樣會不利于水產(chǎn)動物的存活［3］。此外，還補充了以往一些學(xué)生做畢業(yè)設(shè)計研究時，錯誤地利用從鹽場購買的粗鹽配制海水，導(dǎo)致實驗動物體表出血和死亡的現(xiàn)象，并就此讓學(xué)生分析造成這一現(xiàn)象的原因。在此基礎(chǔ)上，筆者又布置學(xué)生利用課間查閱資料，了解海水曬鹽的工藝流程。正是由于這樣的案例教學(xué)，使還處于生產(chǎn)實習(xí)的學(xué)生有能力為某對蝦育苗企業(yè)查明蝦苗死亡的確切原因，減少了該企業(yè)的經(jīng)濟損失，提高了其技術(shù)人員的業(yè)務(wù)水平，避免該企業(yè)在以后的育苗生產(chǎn)中再度發(fā)生這樣的問題。2013年，我校海洋技術(shù)專業(yè)大學(xué)三年級的4名學(xué)生在建湖縣長蕩鎮(zhèn)的一家對蝦育苗企業(yè)生產(chǎn)實習(xí)，其間發(fā)生大批蝦苗死亡，死亡蝦苗沒有明顯病癥異常，企業(yè)技術(shù)人員無法查明蝦苗死亡的確切原因，往年也曾多次發(fā)生過蝦苗不明原因大量死亡的情況，給企業(yè)造成了巨大的經(jīng)濟損失，甚至產(chǎn)生多次因連續(xù)大量死亡而不得不停產(chǎn)的局面。這4名學(xué)生雖然都是首次在水產(chǎn)育苗企業(yè)實習(xí)，毫無對蝦育苗的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，但他們遇此事件后，立即了解蝦苗生產(chǎn)過程，調(diào)查生產(chǎn)的每個細(xì)節(jié)，通過認(rèn)真思考和分析，很快確定了蝦苗死亡的真正原因。原來該育苗企業(yè)遠(yuǎn)離海邊，無法使用自然海水繁育蝦苗，為了節(jié)省成本，就從射陽鹽場購買曬鹽池中的濃縮海水運回，然后再用淡水稀釋到相應(yīng)鹽度繁育蝦苗，一批濃縮海水用完后再運回下一批。正常情況濃縮海水都是取自鹽場蒸發(fā)池，經(jīng)淡水稀釋后其主要離子比例與天然海水無顯著差異，完全符合蝦苗繁育需求。如果發(fā)生暴雨或連續(xù)降雨，致使蒸發(fā)池中海水濃度較低時，工人為了運回符合濃度需求的“濃縮海水”，往往不加思索的取結(jié)晶池中的水。結(jié)晶池中水的濃度遠(yuǎn)高于蒸發(fā)池，溶解度相對低的化合物(如氯化鈉)大多已經(jīng)結(jié)晶下沉，形成含少量K+和較多Ca2+、Mg2+的粗鹽，而上層的水則是含較低Na+和較多Ca2+、Mg2+的母液，雖然大量雨水導(dǎo)致母液的濃度降低，但已經(jīng)結(jié)晶下沉的離子不可能完全溶解，因此從結(jié)晶池中取的“濃縮海水”離子比例并不能滿足蝦苗繁育需求，從而導(dǎo)致蝦苗大量死亡。

二、對蝦浮頭原因分析

對蝦都生活在池塘的中下或底層水中，如果遷移到水的表層活動這就是所謂的對蝦浮頭。造成對蝦浮頭一般有如下幾個方面的原因:(1)水體缺氧，養(yǎng)殖池塘水體溶氧含量通常隨水層深度增加而下降，因此當(dāng)水體缺氧時對蝦就會游到水的表層以獲取更多氧氣;(2)水體中亞硝酸鹽含量超標(biāo)，亞硝酸鹽濃度過高時，可通過對蝦體表進入血液，將血液中的部分亞鐵血藍蛋白氧化成無載氧功能的高鐵血藍蛋白，致使對蝦血液載氧能力下降，對蝦游到溶氧更豐富的表層水中以增加血液中的氧分壓進而增加血液的載氧能力;(3)對蝦生病，部分病蝦會在表層水的近岸處趴底蟄伏。以上無論哪種原因引起的對蝦浮頭，都會不利于對蝦的生長和存活，如果不能迅速采取正確措施，如分別增氧、換水或?qū)ΠY治療，即會在較短時間內(nèi)造成對蝦大量死亡，甚至絕產(chǎn)絕收，因此養(yǎng)殖戶最害怕看到對蝦浮頭。課程教材中只述及水體溶氧來源和消耗途徑以及幾種形態(tài)氮元素的相互轉(zhuǎn)化，并未提及對蝦的浮頭及其原因，筆者在講授完這些知識點后補充了對蝦浮頭的案例，此外筆者還在講授完水體溫度分布變化規(guī)律后，又補充了水產(chǎn)動物喜歡在最適水溫層生活的案例。通過以上案例教學(xué)，提高了學(xué)生對對蝦浮頭現(xiàn)象的正確判斷能力。2011年暑假期間的某天傍晚，鹽城市區(qū)北郊一對蝦養(yǎng)殖場200畝南美白對蝦發(fā)生浮頭現(xiàn)象，當(dāng)時恰好有我校海洋技術(shù)專業(yè)的3名學(xué)生在該養(yǎng)殖場進行暑期社會實踐，他們結(jié)合所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識并根據(jù)實際測定結(jié)果，完全排除了水體缺氧和亞硝酸鹽超標(biāo)的因素，又通過打樣觀察蝦的健康狀況，也迅速排除對蝦因病引起的浮頭，同時測定了蝦池表層水和底層水的水溫，最后分析認(rèn)為這種“浮頭”只是對蝦在其適宜溫度水域內(nèi)巡游的一種現(xiàn)象。但養(yǎng)殖場老板和技術(shù)人員養(yǎng)蝦近10年時間，在他們的經(jīng)驗中只要對蝦浮頭就有發(fā)生大量死亡的危險，因此他們并不相信學(xué)生的診斷結(jié)果，打電話向我咨詢，并希望我能到現(xiàn)場察看。通過電話交流，我基本認(rèn)同學(xué)生的分析結(jié)論，經(jīng)現(xiàn)場察看，發(fā)現(xiàn)大量對蝦在池塘周邊沿岸1m左右的表層水中巡游，為審慎起見再次打樣排除蝦病因素，最終確定學(xué)生的分析結(jié)論完全正確。事情發(fā)生的原因是由于當(dāng)時連續(xù)多天高溫，每天中午開動增氧機促進上下水層交換，致使全池的上下層水溫均處于較高水平，事發(fā)當(dāng)天下午氣溫開始下降，沿池塘周邊的水溫下降速度更快，通過實際測定發(fā)現(xiàn)池塘周邊表層水溫為32．4℃，池塘底層水溫度為35．7℃，由于該水溫已經(jīng)超過南美白對蝦的最適水溫范圍，因此對蝦就會在水溫更適宜的池塘周邊表層巡游，從而出現(xiàn)看似浮頭的現(xiàn)象，但這并非真正意義上的對蝦浮頭。

三、養(yǎng)殖水體氨氮測定方法改進

養(yǎng)殖水體氨氮主要來源于殘餌和糞便中蛋白質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化，同時養(yǎng)殖動物自身排泄也會產(chǎn)生大量氨氮。氨氮中的非離子氨不帶電荷，具有較強的脂溶性，易透過細(xì)胞膜，對水產(chǎn)動物具有較強的毒性。當(dāng)非離子氨濃度(以氮計)達到0．01～0．02mg/L時，水產(chǎn)動物就會慢性中毒，生長受到抑制;達到0．02～0．05mg/L時，氨會和其他造成水產(chǎn)動物疾病的病因共同作用，加速其死亡;達到0．05～0．2mg/L時，會破壞水產(chǎn)動物的皮膚、胃和腸道的黏膜，造成體表和內(nèi)部器官出血;而在0．2～0．5mg/L的濃度下，水產(chǎn)動物則會因急性中毒而死亡。因此水體氨氮含量是水產(chǎn)養(yǎng)殖中必不可少的常規(guī)檢測指標(biāo)。當(dāng)前氨氮測定方法主要采用納氏試劑法［4－5］，該方法測定淡水水體氨氮非常簡易且十分準(zhǔn)確，但測定海水水體氨氮則非常耗時且煩瑣，必須先對水樣進行蒸餾處理去除其中的干擾離子，這顯然不便于海水養(yǎng)殖生產(chǎn)中的氨氮測定。為了能獲得簡易且準(zhǔn)確的海水氨氮測定方法，筆者以納氏試劑法測定水體氨氮為案例，詳細(xì)介紹其原理、海水中的干擾成分及抗干擾的一般方法，組織開展海水水體氨氮測定方法改進。學(xué)生根據(jù)案例教學(xué)介紹的測定原理和抗干擾的一般方法，通過添加適量酒石酸鉀鈉和氫氧化鈉降低海水中的Ca2+、Mg2+干擾，并采用無氨海水代替無氨純水繪制氨氮標(biāo)準(zhǔn)曲線，同學(xué)們在改進研究中發(fā)現(xiàn)，不同鹽度海水的氨氮標(biāo)準(zhǔn)曲線方程不同，酒石酸鉀鈉和氫氧化鈉的添加量也不完全相同(具體見表1)，所以測定某一鹽度海水水樣中的氨氮含量，只要先繪制該鹽度海水的氨氮標(biāo)準(zhǔn)曲線，然后直接測定反應(yīng)后的水樣吸光度，代入相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計算即可得到海水水樣中的氨氮含量，測定方法簡單易行而且準(zhǔn)確可靠。

四、養(yǎng)殖水體藍藻防治技術(shù)改進措施

水產(chǎn)養(yǎng)殖的中后期，由于殘餌和糞便的不斷積累，極易造成養(yǎng)殖池塘藍藻大規(guī)模爆發(fā)，而藍藻細(xì)胞代謝會產(chǎn)生毒素，其死亡個體降解產(chǎn)生的毒素更多，從而危害水產(chǎn)動物的生長和存活。在藍藻暴發(fā)初期，水產(chǎn)動物的攝食量會輕微下降，中期則下降顯著，此時如果不進行有效治理會引起水產(chǎn)動物的陸續(xù)死亡。因此筆者在講解養(yǎng)殖水質(zhì)及其調(diào)控部分，特別補充了藍藻暴發(fā)機理和生長特點以及芽孢桿菌殺滅抑制藍藻的機理與芽孢桿菌的培養(yǎng)方法等具體案例。芽孢桿菌普遍都具有抑制和溶解藍藻的能力，通過與藍藻競爭營養(yǎng)，抑制藍藻生長并使其因營養(yǎng)缺乏而死亡溶解，此外也可以直接作用于藍藻細(xì)胞，通過分解酶的作用使藍藻細(xì)胞快速死亡溶解。因此在水產(chǎn)養(yǎng)殖中廣泛采用芽孢桿菌治理藍藻，但是由于蓄積于養(yǎng)殖池塘底部的氮不斷釋放到水體中，而池塘中往往缺少芽孢桿菌生長繁殖所需的有機碳源，被殺滅的藍藻常常又會在短時間內(nèi)恢復(fù)，迫使養(yǎng)殖戶不得不多次重復(fù)潑灑，即增加了經(jīng)濟成本又增加了工作量，而藍藻的反復(fù)暴發(fā)也會不利于水產(chǎn)動物的生長。為了解決生產(chǎn)實踐中利用芽孢桿菌無法徹底長效治理藍藻的問題，筆者讓6名同學(xué)組成了興趣小組開展相關(guān)研究，他們利用小分子有機酸使水體pH值偏離藍藻生長繁殖所喜好的高pH值，協(xié)助枯草芽孢桿菌快速殺滅藍藻;通過潑灑適量腐殖酸鈉消除藍藻毒素對水產(chǎn)動物的危害;通過添加適量黑蔗糖作為有機碳源，促進枯草芽孢桿菌生長繁殖，使養(yǎng)殖池塘水體中始終保持高含量的芽孢桿菌，長期競爭性消耗養(yǎng)殖池塘中的殘餌、糞便等氮源。該方法已經(jīng)在生產(chǎn)實踐中取得非常好的應(yīng)用效果，不僅可以快速殺滅養(yǎng)殖池塘水體藍藻及消除其毒素危害，而且具有長期抑制藍藻生長、防止被殺滅藍藻再次爆發(fā)的效果，使水產(chǎn)動物的存活率和生長率顯著提高。

參考文獻:

［1］雷衍之．養(yǎng)殖水環(huán)境化學(xué)［M］．北京:中國農(nóng)業(yè)出版社，2003．

［2］季成龍．養(yǎng)殖水化學(xué)［M］．蘇州:蘇州大學(xué)出版社，2000．

［3］呂富，潘魯青，王桓臺，等．低鹽度地下鹵水對南美白對蝦仔蝦存活率的影響［J］．鹽城工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)，2004，17(2):45-48．

作者：呂富 聶慶 單位：鹽城工學(xué)院 海洋與生物工程學(xué)院