110 地方特考四等 養殖技術 養殖生態與管理概要（包括養殖工程） 考古題詳解

核心觀念

養殖池中溶氧（dissolved oxygen, DO）是水生生物進行呼吸作用所需的氧氣，主要以分子氧 $O_2$ 形式溶解於水中。池水溶氧量是「產氧」與「耗氧」兩類作用共同決定的結果，可用下列概念表示：

$$\frac{dO}{dt} = \text{水體增氧量} - \text{水體耗氧量}$$

溶氧的變化受水溫、鹽度、氣壓、光照、藻類量、有機物含量、養殖密度、水流及管理操作等因素影響。一般而言，白天因光合作用旺盛，溶氧上升；夜間停止光合作用，生物呼吸與有機物分解持續進行，溶氧下降。

---

解題方法

本題宜採「增加途徑」與「減少途徑」分段說明，並將各途徑區分為物理作用、生物作用及人為管理作用，完整呈現養殖池氧氣收支。

---

一、養殖池水中溶氧增加的途徑

1. 大氣中的氧氣經水面擴散進入水中

空氣中約含有 $21\%$ 的氧氣，當水中溶氧低於與大氣平衡的飽和濃度時，氧氣會由空氣經水面擴散進入池水，此作用稱為大氣復氧或自然復氧。

其速率主要受下列因素影響：

• 水面與空氣接觸面積越大，氣體交換越有效。
• 風力及水面擾動越強，越能破壞水面邊界層，增加氧氣擴散。
• 水中溶氧越低，與大氣的濃度差越大，吸氧速率越快。
• 水溫越低，氧氣在水中的溶解度越高。
• 鹽度越高，氧氣溶解度通常越低。
• 氣壓越高，氧氣的飽和溶氧濃度越高。

自然復氧在風力較強、池面較大且水體較淺時較明顯，但在高密度養殖池中通常不足以完全補償耗氧量。

2. 水生植物、藻類及附著藻類的光合作用

池水中的浮游植物、底棲藻類及水生植物在有光照時進行光合作用，吸收二氧化碳及水，製造有機物並釋放氧氣：

$$6CO_2+6H_2O \longrightarrow C_6H_{12}O_6+6O_2$$

光合作用是養殖池白天溶氧增加的主要來源。其產氧量受下列因素影響：

• 光照強度與日照時間。
• 藻類及植物的生物量。
• 水體透明度及光線穿透深度。
• 水溫與營養鹽濃度。
• 二氧化碳供應量及水體混合狀況。

正常的藻相可提供部分氧氣，但藻類過多會造成水色過濃、夜間大量呼吸，並在藻類死亡後增加分解耗氧，因此並非藻類越多越好。

3. 降雨及新水注入帶入氧氣

雨水在降落過程中會與空氣接觸，並在落入池面時造成水面擾動，能帶入少量氧氣。換水、引入溪水、地下水或經曝氣處理的水，也可將水源中的溶氧帶入養殖池。

其中，流水注入時的水流落差、噴濺及混合作用，可提高氧氣轉移效率。但地下水常含氧量偏低，直接注入不一定能增加溶氧，必須視水源溶氧濃度及注水方式判斷。

4. 人工曝氣及水體攪動

使用葉輪式、水車式、噴流式、鼓風式、微氣泡式曝氣機，可增加水與空氣的接觸面積，使氧氣由空氣轉移至水中。

人工曝氣的增氧機制包括：

• 增加水面擾動。
• 將低溶氧水帶至水面與空氣接觸。
• 將空氣或純氧直接導入水中。
• 促進池水上下混合，使底層溶氧分布較均勻。

曝氣設備的增氧效率與設備型式、馬達功率、氣泡大小、水深、水溫及水體有機負荷有關。

5. 高溶氧水體或氧氣設備的直接補充

養殖管理上可利用液態氧、純氧擴散器、液氧注入設備或高溶氧水，直接提高池水溶氧。此方式常用於高密度養殖、運輸暫養及緊急缺氧處理，但須控制供氧量與混合效率，避免局部氧氣過高造成生物緊迫。

---

二、養殖池水中溶氧減少的途徑

1. 養殖生物的呼吸作用

魚、蝦、蟹、貝類、浮游動物及其他水生生物均須吸收氧氣進行呼吸，以產生能量。其基本反應可表示為：

$$C_6H_{12}O_6+6O_2 \longrightarrow 6CO_2+6H_2O+\text{能量}$$

養殖密度越高、生物個體越大、活動越旺盛，呼吸耗氧量越高。水溫上升通常會使代謝率及呼吸耗氧量增加，因此高溫季節較容易發生缺氧。

魚蝦通常在夜間仍持續呼吸，而藻類在黑暗中也停止光合作用並進行呼吸，故黎明前常為池水溶氧最低的時段。

2. 浮游植物及水生植物的呼吸作用

核心觀念

本題考查養殖池中藍綠藻（現多稱為藍菌，cyanobacteria）大量繁殖並聚集於水面，形成「水華」的成因。水華並非單一因素造成，而是營養鹽、光照、溫度、水體穩定性及池塘管理條件共同作用的結果。

藍綠藻具有下列生態特性：

1. 可利用水中的氮、磷等營養鹽快速生長。
2. 部分種類具有固氮能力，在無機氮較低時仍能維持生長。
3. 部分種類具有氣囊，可調節浮力，集中於表層接受光照。
4. 能忍受較高水溫、強光、偏鹼性及水質波動，因此在夏季及管理不良的養殖池中容易形成優勢族群。

當池水中營養鹽過多，且水體交換不良、分層穩定、光照與溫度適宜時，藍綠藻便會大量繁殖，並因浮力調節聚集在表層，形成肉眼可見的水華。

解題方法

本題適合採用「營養來源—環境條件—水體穩定—管理因素」四個面向作答，先說明水華的本質，再分項解釋促成原因，答案結構完整且不易漏答。

一、營養鹽過量造成富營養化

養殖池中氮、磷是藻類生長的重要限制因子。若池水累積過多營養鹽，會提高藻類的初級生產力，使藍綠藻大量繁殖。主要來源包括：

• 飼料投餵過量，未攝食飼料分解後釋出氮、磷。
• 養殖生物排泄物及代謝物累積。
• 池底有機物分解，釋放氨氮、硝酸鹽及磷酸鹽。
• 換水不足，營養鹽持續留在池內。
• 外來水源、地表逕流或肥料帶入氮、磷。

其中磷常是淡水池塘藻類生長的重要限制營養元素。當磷酸鹽濃度升高，會刺激藍綠藻快速增殖；氮源充足時，則更有利於非固氮藍綠藻形成優勢。

二、水溫升高及光照適宜

藍綠藻通常適合在較高水溫下生長。夏季日照強、水溫高，藍綠藻的繁殖速度加快，並常在高溫環境下取得相對於部分綠藻、矽藻的競爭優勢。

適度而充足的光照可提供光合作用所需能量，使藍綠藻大量製造有機物。若池水透明度較高、表層光照強，且水深較淺，光線可進入較大範圍的水層，更容易促成水華。

三、水體交換不良及水流速度低

養殖池長期少換水、進排水不良或水流緩慢時，藻類及營養鹽容易在池內累積。水體交換不足也會使藍綠藻的細胞密度持續提高，形成局部優勢。

相反地，適當換水及水體流動可降低營養鹽濃度、稀釋藻體密度，並破壞藻類在表層的聚集。因此，靜止或半靜止的池水比流動水體更容易發生水華。

四、水體穩定、分層明顯及攪動不足

晴熱且風力小時，池水上下混合減少，容易形成穩定的溫度分層。表層水溫較高、光照較強，藍綠藻可利用其浮力調節能力停留於表層，集中接受光照。

核心觀念

本題考查養殖場址評估的基本原則，重點在於從「地形條件」與「地理位置」判斷場地是否具備：

1. 施工容易、成本合理。
2. 進排水方便，水質穩定。
3. 不易遭受淹水、海潮、暴潮及地質災害。
4. 適合養殖生物的生長環境。
5. 交通、電力及管理條件良好。

良好場址的基本要求是「地勢適當、土壤穩固、水源清潔、排水順暢、交通便利、污染風險低」，並依養殖種類區分淡水、鹹水及海水養殖的需求。

---

解題方法

可採「地形安全性 → 水利條件 → 環境位置 → 生產管理」四個層次作答。

一、地形安全性

1. 地勢宜高於洪水及高潮位影響範圍

養殖場不宜設於低窪、易積水或河川氾濫區，以免暴雨、颱風或河水暴漲造成養殖池淹水、魚蝦逃逸及外來病原進入。

沿海場址須考慮：

• 最高潮位。
• 暴潮及海水倒灌。
• 颱風與長浪。
• 海岸侵蝕。
• 海平面變化及地層下陷。

池塘底部與最高水位、外部洪水位之間應保留足夠安全高度，堤防也須具備抗滲漏及抗沖刷能力。

2. 地形宜平坦，具適度坡度

地形過於陡峭會增加整地、挖填土方及護坡成本，也容易發生邊坡滑動。完全低窪平坦的土地則可能排水不良。

理想場地以平坦或緩坡地為主，使養殖池能夠：

• 依地勢配置，減少土方工程。
• 利用重力進排水，降低抽水成本。
• 使池底形成適當排水坡度，便於排污及收穫。
• 方便道路、電力及管理設施配置。

養殖池的設計通常採池底由進水端向排水端微降，使殘餌、糞便及底泥集中於排水區，提升換水與清池效率。

3. 地基及土壤須穩固、不易滲漏

場地應避免位於鬆軟沖積土、填土地、流砂層及容易液化的地區。池堤須具備足夠承載力，土壤最好含有適量黏土，以降低池水滲漏。

砂質土雖排水性好，但保水性差，建池時須增加防滲工程。黏土比例過高則可能造成排水及乾池困難，因此應兼顧保水性、排水性及施工性。

此外，也應避開：

• 斷層及地質不穩定區。
• 山崩、土石流潛勢區。
• 鹽鹼化嚴重或受污染的土地。
• 地下水位過高且排水困難的土地。

---

二、水利及排水條件

1. 水源距離適當且水量穩定

場地應接近適合的水源，但不能僅以「距離水源近」作為判斷標準，還須檢查水質、水量及污染風險。

淡水養殖應注意河川、埤塘、湖泊或地下水的：

• 水量是否全年穩定。
• 水溫、酸鹼度及溶氧是否適宜。
• 懸浮固體及有機污染是否過高。
• 農業、畜牧、工業及生活污水是否可能流入。

海水或鹹水養殖則須選擇潮汐交換良好、鹽度變化適度且污染較少的海域，並考慮取水管線長度及抽水高度。

2. 進水與排水系統應分離

良好場址應能配置獨立進水道、排水道及必要的沉澱池、蓄水池與污水處理設施，避免養殖排水回流至進水口，造成：

• 病原體循環感染。
• 氨氮、亞硝酸鹽及有機物累積。
• 水質惡化。
• 鄰近養殖場間的交叉污染。

排水方向應順暢，避免養殖池位於排水末端或外部污水容易匯集的位置。

---

三、地理位置及周邊環境

1. 上游及上風處不應有污染源

場址應避開工業區、都市污水排放口、畜牧場、垃圾掩埋場、農田排水匯集處及污染河段。

判斷污染風險時，須同時考慮：

核心觀念

文蛤外殼變黑，主要反映養殖底質已呈現「有機物過多、耗氧嚴重、還原性增強」的劣化狀態。底泥中殘餌、排泄物及死亡生物大量分解，消耗溶氧，形成缺氧甚至厭氧環境，使硫酸鹽還原菌作用產生硫化氫（$H_2S$）。

硫化氫與底泥中的鐵離子反應，形成黑色硫化亞鐵（$FeS$），並附著或沉積於文蛤外殼表面，使外殼呈現黑色。因此，文蛤外殼變黑通常是底質惡化與硫化氫累積的指標，並非單純由外殼天然色素造成。

主要反應可表示為：

$$Fe^{2+}+H_2S\rightarrow FeS\downarrow+2H^+$$

其中，$FeS$ 為黑色沉澱。

解題方法

本題宜採「現象—環境原因—化學機制—改善措施」的方式作答：

1. 先指出外殼變黑的主要原因是底泥有機污染及缺氧。
2. 再說明缺氧底泥促進硫化氫生成。
3. 接著交代硫化氫與鐵離子形成黑色硫化亞鐵，造成殼面黑化。
4. 最後從減少污染源、改善水質、恢復底質及加強日常管理等方面提出改善方法。

主要原因

1. 池底有機物累積

殘餌、糞便、死亡藻類及死亡文蛤等有機物沉積於池底，經微生物分解後大量消耗氧氣，使底泥溶氧下降。

2. 底泥缺氧及還原化

當底泥長期缺氧，底層環境由氧化狀態轉為還原狀態，硫酸鹽還原菌大量活動，將硫酸鹽還原成硫化氫。

3. 硫化氫及硫化物造成黑色沉積

硫化氫本身具有毒性，並可與底泥中的鐵離子結合形成黑色硫化亞鐵，附著於文蛤外殼，使外殼變黑。硫化氫亦會刺激文蛤，造成攝食、生長及活力下降，嚴重時引起死亡。

4. 底質通氣性不良

底泥過厚、過細、含有大量腐植質，會降低孔隙間水流與氧氣交換，使硫化氫不易逸散，黑化現象因而持續。

5. 水交換及池底循環不足

長期少換水、池水分層、底層水流弱，均會使有機物及還原性物質集中於池底，增加文蛤接觸硫化氫與黑色沉積物的機會。

改善方法

1. 減少有機物來源

依文蛤攝食量及池況調整餌料，避免過量施肥及投餌；及時撈除死亡文蛤、腐敗藻類與漂浮有機物，降低池底有機負荷。