養(yǎng)殖水環(huán)境化學課程案例教學淺談

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

關鍵詞:養(yǎng)殖水環(huán)境化學;案例教學;實踐技能;創(chuàng)新應用能力

一、海水常量成分比例對水產動物的影響

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，教材中強調了水體中Ca2+、Mg2+在水產養(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動物的存活［3］。此外，還補充了以往一些學生做畢業(yè)設計研究時，錯誤地利用從鹽場購買的粗鹽配制海水，導致實驗動物體表出血和死亡的現(xiàn)象，并就此讓學生分析造成這一現(xiàn)象的原因。在此基礎上，筆者又布置學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，使還處于生產實習的學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)的經濟損失，提高了其技術人員的業(yè)務水平，避免該企業(yè)在以后的育苗生產中再度發(fā)生這樣的問題。2013年，我校海洋技術專業(yè)大學三年級的4名學生在建湖縣長蕩鎮(zhèn)的一家對蝦育苗企業(yè)生產實習，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)造成了巨大的經濟損失，甚至產生多次因連續(xù)大量死亡而不得不停產的局面。這4名學生雖然都是首次在水產育苗企業(yè)實習，毫無對蝦育苗的生產實踐經驗，但他們遇此事件后，立即了解蝦苗生產過程，調查生產的每個細節(jié)，通過認真思考和分析，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晶池中的水。結晶池中水的濃度遠高于蒸發(fā)池，溶解度相對低的化合物(如氯化鈉)大多已經結晶下沉，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，雖然大量雨水導致母液的濃度降低，但已經結晶下沉的離子不可能完全溶解，因此從結晶池中取的“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，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、換水或對癥治療，即會在較短時間內造成對蝦大量死亡，甚至絕產絕收，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，又補充了水產動物喜歡在最適水溫層生活的案例。通過以上案例教學，提高了學生對對蝦浮頭現(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，當時恰好有我校海洋技術專業(yè)的3名學生在該養(yǎng)殖場進行暑期社會實踐，他們結合所學的基礎理論知識并根據實際測定結果，完全排除了水體缺氧和亞硝酸鹽超標的因素，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，最后分析認為這種“浮頭”只是對蝦在其適宜溫度水域內巡游的一種現(xiàn)象。但養(yǎng)殖場老板和技術人員養(yǎng)蝦近10年時間，在他們的經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生的診斷結果，打電話向我咨詢，并希望我能到現(xiàn)場察看。通過電話交流，我基本認同學生的分析結論，經現(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，最終確定學生的分析結論完全正確。事情發(fā)生的原因是由于當時連續(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的分解轉化，同時養(yǎng)殖動物自身排泄也會產生大量氨氮。氨氮中的非離子氨不帶電荷，具有較強的脂溶性，易透過細胞膜，對水產動物具有較強的毒性。當非離子氨濃度(以氮計)達到0．01～0．02mg/L時，水產動物就會慢性中毒，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，會破壞水產動物的皮膚、胃和腸道的黏膜，造成體表和內部器官出血;而在0．2～0．5mg/L的濃度下，水產動物則會因急性中毒而死亡。因此水體氨氮含量是水產養(yǎng)殖中必不可少的常規(guī)檢測指標。當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)殖生產中的氨氮測定。為了能獲得簡易且準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。學生根據案例教學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準曲線，同學們在改進研究中發(fā)現(xiàn)，不同鹽度海水的氨氮標準曲線方程不同，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準曲線，然后直接測定反應后的水樣吸光度，代入相應標準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確可靠。

四、養(yǎng)殖水體藍藻防治技術改進措施

水產養(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)，而藍藻細胞代謝會產生毒素，其死亡個體降解產生的毒素更多，從而危害水產動物的生長和存活。在藍藻暴發(fā)初期，水產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動物的陸續(xù)死亡。因此筆者在講解養(yǎng)殖水質及其調控部分，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胞，通過分解酶的作用使藍藻細胞快速死亡溶解。因此在水產養(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恢復，迫使養(yǎng)殖戶不得不多次重復潑灑，即增加了經濟成本又增加了工作量，而藍藻的反復暴發(fā)也會不利于水產動物的生長。為了解決生產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名同學組成了興趣小組開展相關研究，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。該方法已經在生產實踐中取得非常好的應用效果，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［M］．北京:中國農業(yè)出版社，2003．

［2］季成龍．養(yǎng)殖水化學［M］．蘇州:蘇州大學出版社，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］．鹽城工學院學報(自然科學版)，2004，17(2):45-48．

作者：呂富 聶慶 單位：鹽城工學院 海洋與生物工程學院