光合作用和呼吸作用：盡管氧可以在空氣和水之間擴散，但在調(diào)節(jié)池塘水體溶解氧濃度方面，生物學(xué)過程比物理學(xué)過程更為重要。池塘中生長的植物在光合作用中產(chǎn)生氧氣，其方程式如下：

控制光合作用速度和氧產(chǎn)生的因子包括溫度、光、營養(yǎng)濃度、植物種類、植物豐度、水的波動情況和各種次要因子。在池塘水體表面，光合作用所產(chǎn)生的氧量一般隨浮游植物的豐度而增加。

植物和動物在呼吸作用中連續(xù)消耗氧氣，從實踐的角度來看，呼吸作用僅僅是光合作用的相反過程。在光合作用中，二氧化碳中的無機碳被還原成糖中的有機碳，光能被轉(zhuǎn)化為糖的化學(xué)能，并釋放氧氣；在呼吸作用中，糖中的有機碳被氧化為二氧化碳中的無機碳，儲存在糖中的化學(xué)能以熱能的形式釋放，并消耗氧氣。呼吸作用的簡要方程式如：

很明顯，池塘中當(dāng)光合作用比呼吸作用快時，二氧化碳的濃度會比較低，而溶解氧濃度會比較高。這是在光的強度比較高和植物比較豐富時的一般情況。當(dāng)然，如果呼吸作用超過光合作用，溶解氧濃度就會下降，二氧化碳的濃度就會上升，晚上的池塘水體通常是這樣。

分層作用：在養(yǎng)魚的池塘中，溫暖的月份期間營養(yǎng)濃度通常比較高，而且浮游植物比較豐富，控制光向池塘里面穿透很大程度上是懸浮和膠體顆粒（濁度），在大多數(shù)池塘中，浮游的各種生物是形成濁度的主要來源。所以，在營養(yǎng)豐富的池塘中，浮游生物，一般主要是浮游植物，是限制光穿透以及不同深度的光合作用速度的主要因素。浮游植物所產(chǎn)生的氧氣，在靠近表層的地方最大，由于浮游植物本身遮光的緣故，產(chǎn)氧量隨著深度的增加而減少。浮游植物密度高的池塘，靠近表面的產(chǎn)氧速度比浮游植物密度低的池塘高，但浮游植物密度低的池塘產(chǎn)氧的深度比較大。光合作用所產(chǎn)生的氧剛好與呼吸作用所消耗的氧相等的深度稱為補償點，相應(yīng)于透光帶的深度。透光帶的定義是至少收到穿透表面輻射1%的水層。池塘中的補償點一般小于1.5米，有時小于0.5米。

在溫度分層的池塘中，透光帶一般與變溫層一致，變溫層的光合作用通常能維持相當(dāng)高的溶解氧濃度。均溫層的溶解氧濃度在溫度分層開始時一般也高。由于沒有足夠的光進行光合作用，以及不能與變溫層混合而再充氧，分層開始后均溫層要獲得溶解氧只有在水體消層之后。由于呼吸作用，池塘均溫層的溶解氧濃度隨時間而下降，很快變成無氧狀態(tài)。均溫層的呼吸速度很大程度上取決于變溫層中產(chǎn)生的浮游生物的量。浮游的各種生物的生命周期很短，死亡之后沉淀到均溫層而成為微生物的底物。天然湖泊和水庫，如果夏季分層期間均溫層出現(xiàn)溶解氧耗離，稱為富營養(yǎng)型，否則稱為貧營養(yǎng)型。浮游生物大量繁殖的池塘的均溫層一般都出現(xiàn)溶解氧耗竭。圖2-7說明了一口浮游生物適中的深池塘氧氣分層的發(fā)生過程。在2月下旬，整個水柱的溶解氧濃度還很高；但是，隨著溫度的變暖，溶解氧濃度不斷下降，到5月5日，2米深以下已經(jīng)沒有溶解氧。

商品養(yǎng)殖的許多池塘沒有足夠的深度能長期形成溫度分層。在一口1米深的池塘中，白天可能會發(fā)生溫度分層，但到晚上表層水散熱后就足以引起消層。淺的池塘也可能存在溶解氧濃度分層，但除非營養(yǎng)輸入、有機物濃度和浮游生物豐度非常高，一般底層水體不會缺氧。

在滋生底棲大型植物的清澈池塘可能出現(xiàn)氧反相分層，這些池塘浮游植物稀少，光合作用產(chǎn)氧不足以使上層水體過飽和，但是，在白天的時間里，底棲植物產(chǎn)生大量的氧氣，靠近池塘底部的水體變得強烈的氧過飽和。

晝夜波動：在白天的時間里，透光帶中的光合作用所釋放的氧氣一般超過其呼吸所消耗的氧氣。晚上光合作用停止，但呼吸作用持續(xù)消耗氧氣。氧氣的這種白天產(chǎn)生，但持續(xù)消耗的模式造成透光帶中溶解氧濃度的晝夜波動(圖2-8)。溶解氧最高濃度出現(xiàn)在午后，最低濃度出現(xiàn)在太陽剛剛出來之時。

圖2-8的數(shù)據(jù)取自水體表面。在蝦類養(yǎng)殖中，池塘底部的溶解氧濃度非常重要，因為蝦類大部分時間都在池塘底部。在厄瓜多爾蝦塘對溶解氧濃度的研究(Danil等，未發(fā)表)表明，蝦塘的溶解氧濃度表面和底部都有類似的晝夜模式(圖2-9)。當(dāng)然，池塘底部的光密度比池塘表面低，當(dāng)池塘出現(xiàn)某種程度的熱分層時  表面的溶解氧濃度比底部高。在厄瓜多爾干燥季節(jié)期間，水溫比潮濕季節(jié)低幾度，所以，在潮濕季節(jié)中，白天表面水溫?zé)岬帽容^快，溶解氧濃度在表面和底部有所差別。在晚上，由于池塘表面的散熱，水溫變得一致，水體混合，池塘從上到下溶解氧濃度都一樣(圖2-9)。在干燥季節(jié)期間，表面與底部的水溫相差不大，  水體持續(xù)混合，表面和底部的溶解氧濃度大致相同(圖2-9)。  

浮游生物濁度和溶解氧：乍看起來，似乎增加浮游植物豐度能夠增加由光合作用產(chǎn)生的溶解氧，從而增加池塘的溶解氧供應(yīng)。實際上，增加浮游植物豐度導(dǎo)致更多的有機物產(chǎn)生和更高的呼吸速度。高密度的浮游植物阻擋光線導(dǎo)致光合作用的氧產(chǎn)量只局限在更淺的深度，降低變溫層。盡管光合作用的速度在靠近表層會更快，但從整個變溫層看，氧的總產(chǎn)量不會更高，甚至更少。

不同浮游生物密度的池塘中浮游生物密度、光的穿透和溶解氧濃度之間的動態(tài)關(guān)系見圖(2-10)。浮游生物密度非常高的池塘溶解氧濃度晝夜波動的幅度很大，整個早上溶解氧濃度都低，變溫層淺；浮游生物密度過高的池塘由于呼吸作用所帶來的氧消耗量極大，任何降低光合作用的因素，哪怕是很短的時間，都可能 導(dǎo)致缺氧。浮游生物生長水平低的池塘溶解氧動態(tài)比較穩(wěn)定，但不適合于許多魚類品種的養(yǎng)殖，因為需要更高的浮游生物密度作為基礎(chǔ)餌料和提供一定的濁度以控制水底雜草。在魚類有補充飼料的池塘因為分泌產(chǎn)物中含有養(yǎng)分，一般很難維持低水平的浮游生物產(chǎn)量。很明顯，浮游生物產(chǎn)量適中比浮游生物產(chǎn)量高更為理想，因為溶解氧動態(tài)比較穩(wěn)定。