Ammoniak in visvijvers beheren

De ammoniakconcentratie is over het algemeen het laagst in de zomer en het hoogst in de winter.

In de winter

Over het algemeen wordt aangenomen dat ammoniak in de winter geen probleem is, omdat de voederconcentratie dan erg laag is. (Vissen worden alleen gevoerd op de warmste dagen van de winter, meestal wanneer de watertemperatuur hoger is dan 50 °F.) De ammoniakconcentratie is in de winter echter meestal hoger (2,5 tot 4,0 mg/l, of zelfs hoger) dan in de zomer (minder dan 0,5 mg/l) (Fig 3).

De relatief lage concentratie in de zomer kan worden toegeschreven aan de intense fotosynthese door algen, waardoor ammoniak wordt verwijderd. In de winter nemen algen weinig ammoniak op, maar de aanvoer van ammoniak gaat door, voornamelijk door de afbraak van organisch materiaal dat zich tijdens het groeiseizoen op het vijversediment heeft opgehoopt. In het algemeen kan de omvang en duur van hoge ammoniakconcentraties in de late herfst en winter worden gerelateerd aan de totale hoeveelheid voer die in het voorafgaande groeiseizoen aan een vijver is toegevoegd.
Het 30-dagen chronische criterium voor ammoniak (als stikstof) in de winter varieert van ongeveer 1,5 tot 3,0 mg/L, afhankelijk van de pH. Ammoniakconcentraties in de winter overschrijden dit criterium meestal. Dit kan stress veroorzaken bij vissen in een tijd van het jaar waarin het immuunsysteem van de vissen door de lage temperatuur wordt onderdrukt.

Na het uitbreken van een algenbloei

Sommige vijvers hebben een zeer dichte algenbloei die door één of twee soorten wordt gedomineerd. Om onbegrijpelijke redenen kan deze algenbloei spectaculair instorten, vaak een “crash” genoemd, waarbij alle algen plotseling afsterven. Wanneer dit gebeurt, stijgt de ammoniakconcentratie snel omdat het belangrijkste mechanisme om ammoniak te verwijderen – de algenopname – is uitgeschakeld. Door de snelle afbraak van dode algen dalen de opgeloste zuurstofconcentratie en de pH en stijgen de ammoniak- en kooldioxideconcentraties. Na de crash van een algenbloei kan de ammoniakconcentratie stijgen tot 6 à 8 mg/l en kan de pH dalen tot 7,8 à 8,0. Het chronische 4-dagencriterium, het geschikte criterium om toe te passen na het crashen van een algenbloei, varieert van ongeveer 2,0 mg/l bij pH 8,0 tot ongeveer 3,0 mg/l bij pH 7,8. Daarom kan de ammoniakconcentratie na het crashen van een algenbloei het 4-dagen chronisch criterium overschrijden.

Occidenteel tijdens de late namiddag in de nazomer of vroege herfst

De seizoensgebonden variatie in ammoniakconcentratie hangt af van de algendichtheid en fotosynthese. Wanneer deze hoog zijn, is de ammoniakconcentratie laag. De dagelijkse variatie in de concentratie van toxisch, niet-geïoniseerd ammoniak hangt af van veranderingen in pH (door fotosynthese) en, in veel mindere mate, van de temperatuur (Fig. 2). In de nazomer of de vroege herfst begint de ammoniakconcentratie te stijgen, maar de dagelijkse veranderingen in pH blijven groot. In deze situaties kunnen vissen gedurende enkele uren per dag worden blootgesteld aan ammoniakconcentraties die het acute criterium overschrijden. Als de pH aan het eind van de middag ongeveer 9,0 is, bedraagt het acute criterium ongeveer 1,5 tot 2,0 mg/l totaal ammoniumstikstof. De totale ammoniumstikstofconcentraties in de zomer zijn meestal lager dan 0,5 mg/L, zodat het onwaarschijnlijk is dat vissen gestrest raken als de pH aan het eind van de middag lager is dan 9,0.
Het is moeilijk om nauwkeuriger te zijn over het risico van ammoniaktoxiciteit vanwege tekortkomingen in de methodologie die in het onderzoek wordt gebruikt. Bijna alle ammoniaktoxiciteitstests worden uitgevoerd in systemen met een constante ammoniakconcentratie. Deze omstandigheden weerspiegelen niet de fluctuerende NH3-concentraties in vijvers. Bijgevolg moet men voorzichtig zijn wanneer men onderzoeksresultaten toepast op productiesituaties. In één studie bijvoorbeeld werd de groei van kanaalmeervallen die blootgesteld werden aan een constante ammoniakconcentratie van 0,52 mg/L NH3 met 50% verminderd ten opzichte van vissen die niet werden blootgesteld. Een korte dagelijkse blootstelling (2 tot 3 uur) aan 0,92 mg/L NH3 (zoals in vijvers kan voorkomen) had echter geen effect op de groei en de voederconversie. Het feit dat veel vissen kunnen acclimatiseren aan herhaalde blootstelling aan hoge concentraties niet-geïoniseerde ammoniak is een verdere complicerende factor.

Opties voor ammoniakbeheer

In zeldzame gevallen wordt de ammoniakconcentratie hoog genoeg om problemen te veroorzaken. Welke praktische maatregelen kunnen worden genomen als dit gebeurt? Het korte antwoord is: niet veel.
Theoretisch zijn er verschillende manieren om de ammoniakconcentratie te verlagen, maar de meeste benaderingen zijn onpraktisch voor de grote vijvers die in de commerciële aquacultuur worden gebruikt. Hieronder volgt een bespreking van enkele opties, hun praktische bruikbaarheid en hun effectiviteit.

Stop met voeren of verlaag de voersnelheid

De primaire bron van bijna alle ammoniak in visvijvers is het eiwit in het voer. Als het voederproteïne volledig is afgebroken (gemetaboliseerd), wordt ammoniak in de vissen geproduceerd en via de kieuwen in het vijverwater uitgescheiden. Daarom lijkt het redelijk te concluderen dat het ammoniakgehalte in vijvers kan worden beheerst door de voersnelheid of het voedereiwitgehalte te manipuleren. Dit is tot op zekere hoogte waar, maar het hangt ervan af of je het op korte termijn (dagen) of op lange termijn (weken of maanden) wilt beheersen.
Op korte termijn heeft een sterke verlaging van de voersnelheid weinig onmiddellijk effect op de ammoniakconcentratie. De ecologische reden hiervoor is gebaseerd op de complexe beweging van grote hoeveelheden stikstof van een van de vele onderdelen van het ecosysteem van de vijver naar een ander. Het verlagen van de ammoniakconcentratie door het onthouden van voer is te vergelijken met het tot stilstand brengen van een volle goederentrein die op topsnelheid rijdt – het is mogelijk, maar het duurt lang.
Producenten kunnen het risico op de lange termijn verminderen door zowel de voersnelheid als het eiwitgehalte van het voer aan te passen. Beperk het voer tot de hoeveelheid die zal worden verbruikt. Midden in de zomer mag per dag maximaal 100 tot 125 pond per acre worden gevoerd. Door behoudend te voeren, kan de kans op hoge ammoniakconcentraties in vijvers en de risico’s van subletale blootstelling (ziekte, slechte voederconversie, trage groei) worden geminimaliseerd.

Verhoog de beluchting

De giftige vorm van ammoniak (NH3) is een opgelost gas, dus sommige producenten denken dat beluchting van de vijver een manier is om van ammoniak af te komen, omdat het de diffusie van ammoniakgas uit het vijverwater naar de lucht versnelt. Onderzoek heeft echter aangetoond dat beluchting niet doeltreffend is om de ammoniakconcentratie te verminderen, omdat het watervolume dat door de beluchting wordt beïnvloed, vrij klein is in vergelijking met het totale vijvervolume en omdat de concentratie van ammoniakgas in het water doorgaans vrij laag is (vooral ’s morgens). Intensieve beluchting kan de ammoniakconcentratie juist verhogen omdat vijversedimenten in suspensie worden gebracht.

Kalk toevoegen

Er wordt al lang gedacht dat het bekalken van vijvers de ammoniakconcentratie verlaagt. In feite kan het gebruik van kalk, zoals gehydrateerde kalk of ongebluste kalk, een potentieel slechte situatie verergeren door een abrupte en grote verhoging van de pH. Een verhoging van de pH verschuift ammoniak naar een vorm die giftig is voor vissen. Bovendien kan het calcium in kalk reageren met oplosbaar fosfor, waardoor het uit het water wordt verwijderd en niet meer beschikbaar is voor algen.
In vijvers met een vergelijkbare algendichtheid zijn de dagelijkse schommelingen van de pH in vijverwater met een laag alkaliniteit extremer dan die in water met een voldoende alkaliniteit (meer dan 20 mg/L als CaCO3; zie SRAC Publicatie No. 464). Daarom kunnen extreme pH-waarden door bekalken worden gematigd, met name die welke aan het eind van de middag optreden, wanneer de fractie van de totale hoeveelheid ammoniak die in de toxische vorm aanwezig is, het hoogst is. Deze techniek is echter alleen effectief in vijvers met een lage alkaliteit. De meeste visvijvers hebben voldoende alkaliniteit. Een verhoging van de alkaliniteit tot meer dan 20 mg/l CaCO3 levert geen extra voordeel op. Bovendien wordt met bekalken de oorzaak van de hoge ammoniakconcentratie niet aangepakt; het verschuift alleen de verdeling van ammoniak van de giftige naar de niet-giftige vorm door de hoge pH in de middag te matigen.

Fosforbemesting

Het grootste deel van de door vissen uitgescheiden ammoniak wordt opgenomen door algen, dus alles wat de algengroei bevordert, zal de ammoniakopname doen toenemen. Dit feit ligt aan de basis van het idee om vijvers te bemesten met fosformeststof om het ammoniakgehalte te verlagen. Onder “normale” vijveromstandigheden is de algenbloei in visvijvers echter zeer dicht en wordt de algengroei beperkt door de beschikbaarheid van licht, niet door nutriënten zoals fosfor of stikstof. Toevoeging van fosfor heeft dan ook geen effect op de ammoniakconcentratie, omdat de algen onder de heersende omstandigheden al zo snel groeien.
De hoogste ammoniakconcentraties in visvijvers treden op na het uitbreken van een algenbloei. Bemesting, vooral met fosfor, kan het herstel van de bloei versnellen, maar de meeste vijvers hebben genoeg opgelost fosfor (en andere voedingsstoffen) om een bloei te ondersteunen en hebben niet meer nodig.

Vijverdiepte verminderen

Algengroei (en dus de snelheid van ammoniakopname door algen) in visvijvers wordt beperkt door de beschikbaarheid van licht. Alles wat de lichtinval verhoogt, verhoogt de ammoniakopname. Theoretisch zal een dichte algenbloei in ondiepe vijvers ammoniak effectiever verwijderen dan dezelfde dichte algengroei in diepere vijvers. Per saldo zijn er echter waarschijnlijk meer voordelen verbonden aan diepere vijvers (bijv. gemakkelijker oogsten van vis, waterbehoud, stabielere temperaturen, minder effect van sedimentatie op de tijd tussen renovaties).

Vijverdiepte vergroten

Het is duidelijk dat diepere vijvers meer water bevatten dan meer ondiepe vijvers. Daarom zou bij een gegeven voedingssnelheid de ammoniakconcentratie in diepere vijvers lager moeten zijn, omdat er meer water is om de door de vissen uitgescheiden ammoniak te verdunnen. In werkelijkheid is er in diepere vijvers meestal niet genoeg water om de ammoniak aanzienlijk te verdunnen, gezien de grote hoeveelheden ammoniak die voortdurend tussen de verschillende biotische en abiotische compartimenten in de vijvers circuleren. Bovendien is er bij diepere vijvers een grotere kans op stratificatie, waardoor de onderste laag van het vijverwater (het hypolimnion) verrijkt kan raken met ammoniak en verarmd kan raken door een tekort aan opgeloste zuurstof. Wanneer deze laag zich in een “turnover” met het oppervlaktewater vermengt, kunnen ernstige problemen met de waterkwaliteit ontstaan.

De vijver doorspoelen met bronwater

Ammoniak kan uit vijvers worden gespoeld, hoewel het pompen van de enorme hoeveelheid water die daarvoor in grote commerciële vijvers nodig is, duur, tijdrovend en onnodig verspillend is. Het is ook bedrieglijk ondoeltreffend als instrument voor ammoniakbeheer. Stel bijvoorbeeld dat de ammoniakconcentratie in een vijver van 10 hectare 1 mg/l is. De ammoniakconcentratie na het continu pompen van 500 gpm gedurende 3 dagen (wat overeenkomt met ongeveer 8 inches water) zal 0,90 mg/L zijn, een daling van slechts 0,10 mg/L.
In plaats van simpelweg water door een vijver te laten stromen, zoals in het bovenstaande voorbeeld, stel je nu voor dat ongeveer 8 inches water uit de vijver wordt gepompt voordat deze opnieuw wordt gevuld met bronwater. In dit geval zal de daling van de ammoniakconcentratie iets groter zijn (tot 0,83 mg/L), maar zelfs deze daling is niet genoeg in een noodsituatie, vooral wanneer de extra tijd in aanmerking wordt genomen die nodig is om het water af te voeren voordat het opnieuw wordt gevuld. Het verschil in de twee spoelscenario’s houdt verband met de menging van vijverwater met opgepompt water vóór de lozing in het eerste geval.
Net zoals de schoepenradbeluchting een zone met voldoende opgeloste zuurstofconcentratie creëert, creëert het pompen van grondwater een zone met een relatief lage ammoniakconcentratie grenzend aan de waterinlaat. De doeltreffendheid van deze praktijk is twijfelachtig omdat de oorzaak van het probleem niet wordt aangepakt en er water wordt verspild. Het doorspoelen van vijvers is niet alleen ineffectief, maar ook hoogst ongewenst vanwege de bezorgdheid over het vrijkomen van vijverafvalwater in het milieu.

Bacteriële wijzigingen toevoegen

Algemene aquatische bacteriën zijn een essentieel onderdeel van de constante kringloop van ammoniak in een vijverecosysteem. Sommige mensen denken dat ammoniak zich in vijvers ophoopt omdat er de verkeerde soort of onvoldoende bacteriën aanwezig zijn. Als dit waar zou zijn, zou het toevoegen van geconcentreerde formuleringen van bacteriën het probleem oplossen. Onderzoek met vele merken bacteriële toevoegingen heeft echter steeds hetzelfde resultaat opgeleverd: De waterkwaliteit wordt niet beïnvloed door de toevoeging van deze supplementen.
Standaard vijverbeheer schept zeer gunstige omstandigheden voor bacteriegroei. De groei en activiteit van bacteriën wordt meer beperkt door de beschikbaarheid van zuurstof en door de temperatuur dan door het aantal bacteriecellen. Bovendien is het meest voorkomende type bacterie in veel toevoegingen (en in vijverwater en sediment) verantwoordelijk voor de afbraak van organisch materiaal. Als bacteriële toevoegingen de afbraak van organisch materiaal zouden versnellen, zou de ammoniakconcentratie dus stijgen in plaats van dalen.
Een ander soort bacteriën in toevoegingen oxideert ammoniak tot nitraat. Het toevoegen van deze bacteriën zal de ammoniakconcentratie niet snel verlagen, omdat de bacteriën een aantal weken moeten groeien voordat er een populatie is die groot genoeg is om het ammoniakniveau te beïnvloeden.

Een bron van organische koolstof toevoegen

Als de opgeloste zuurstofconcentratie voldoende is, kan het toevoegen van een bron van organische koolstof, zoals gehakseld hooi, aan intensieve visvijvers de ammoniakconcentratie verlagen. Veel bacteriën in visvijvers hebben een tekort aan organische koolstof, ondanks de toevoeging van grote hoeveelheden voer. Het organisch materiaal in de visvijvers (dode algencellen, uitwerpselen van de vissen, niet opgegeten voeder) bevat niet de optimale verhouding van voedingsstoffen voor de groei van bacteriën. Er is meer dan genoeg stikstof voor de groei van bacteriën, zodat het teveel wordt afgegeven aan het vijverwater.
Het toevoegen van organisch materiaal met een hoge concentratie koolstof ten opzichte van stikstof bevordert de “fixatie” of “immobilisatie” van de in het water opgeloste ammoniak. Door ammoniak op te nemen in bacteriële cellen wordt de stikstof verpakt in een deeltjesvorm die niet giftig is voor vissen. Het nadeel van deze aanpak is dat het moeilijk is grote hoeveelheden organisch materiaal in grote vijvers aan te brengen en dat het effect op de ammoniakconcentratie niet snel merkbaar is. Bovendien zal de beluchting moeten worden opgevoerd om te voldoen aan de vraag naar zuurstof door grote hoeveelheden afbrekend organisch materiaal.

Ionuitwisselingsmateriaal toevoegen

Een aantal in de natuur voorkomende materialen, zeolieten genaamd, kan ammoniak uit het water adsorberen. Deze zijn praktisch voor gebruik in aquaria of andere kleinschalige, intensieve systemen voor het houden van vissen, maar onpraktisch voor grote visvijvers.
Sommige garnalenkwekers in Zuidoost-Azië hebben geprobeerd maandelijks 200 tot 400 pond zeoliet per acre toe te passen. Onderzoek heeft echter aangetoond dat deze praktijk niet effectief is voor het verminderen van de ammoniakconcentratie in vijvers en er is nu mee gestopt.

Zuur toevoegen

In theorie zal het toevoegen van zuur (zoals zoutzuur) aan water de pH verlagen. Hierdoor kan het ammoniakevenwicht verschuiven ten gunste van de niet-giftige vorm. Er is echter een grote hoeveelheid zuur nodig om de pH in goed gebufferde vijvers te verlagen en het zuur moet snel door de hele vijver worden gemengd om “hot spots” te voorkomen die de vissen zouden kunnen doden. Bovendien zou de toevoeging van zuur een groot deel van de buffercapaciteit (alkaliteit) van de vijver vernietigen voordat er enige verandering in de pH zou kunnen optreden. Als de ammoniakconcentratie eenmaal is verlaagd, kan het nodig zijn de behandelde vijvers te bekalken om de buffercapaciteit te herstellen.

Hoe vaak moet ammoniak worden gemeten?

Vanuit de voorgaande discussie zou je kunnen veronderstellen dat het meten van ammoniak in vijvers niet nodig is. Uit onderzoek is immers gebleken dat een korte dagelijkse blootstelling aan ammoniakconcentraties die veel hoger zijn dan de concentraties die in commerciële vijvers worden gemeten, niet van invloed is op de groei van de vissen. En in het zeldzame geval dat ammoniak toch een probleem wordt, kunt u er niets aan doen. In het zuiden van de Verenigde Staten begint de ammoniakconcentratie in de meeste vijvers gewoonlijk te stijgen in september en bereikt een piek rond half oktober, zo’n 5 tot 6 weken na de laatste periode van hoge voederconcentraties. Vervolgens, ongeveer 2 tot 4 weken later, bereiken de nitrietconcentraties een piek. Dit is een algemeen patroon. Het geldt niet voor alle vijvers, en ammoniak- of nitrietproblemen kunnen zich met wisselende intensiteit op elk moment voordoen, vooral tussen september en maart.
De grootte van de ammoniakpiek in het begin van de herfst kan dus een indicatie zijn voor de ernst van de nitrietpiek die zal volgen. Zout kan vissen beschermen tegen nitrietvergiftiging (zie SRAC-publicatie nr. 462). Als er genoeg zout wordt toegevoegd aan vijvers om een chloridegehalte van 100 tot 150 mg/L te bereiken, is er geen reden om ammoniak te meten, zelfs niet als voorspeller van hoge nitrietconcentraties.
Ammoniak moet om de dag worden gemeten na het uitbreken van een algenbloei en wekelijks in de koelere maanden van het jaar om vijvers te identificeren die mogelijk een probleem hebben met nitriet. Buiten deze perioden is het waarschijnlijk niet nodig om ammoniak in visvijvers te meten.
Samenvattend kan worden gesteld dat viskwekers niet moeten schrikken als de ammoniakconcentratie te hoog wordt, hoewel een hoog ammoniakniveau er vaak op wijst dat de nitrietconcentratie binnenkort kan stijgen. In dat geval moeten de kwekers zich concentreren op het beschermen van de vissen tegen nitrietvergiftiging door zout toe te voegen, in plaats van te proberen het ammoniakprobleem te beheersen. Extra waakzaamheid na een algencrash is waarschijnlijk ook gerechtvaardigd. Omdat er weinig kan worden gedaan om problemen met ammoniak te verhelpen, is de sleutel tot ammoniakbeheer het gebruik van viskweekmethoden die de kans op dergelijke problemen minimaliseren. Dit betekent dat de vissen in een redelijke dichtheid moeten worden uitgezet, dat zo vaak als praktisch mogelijk is moet worden geoogst om te voorkomen dat de populatie te groot wordt, en dat goede voederpraktijken moeten worden toegepast om ervoor te zorgen dat een zo groot mogelijk deel van het voer door de vissen wordt geconsumeerd.

Klik hier om meer te lezen over het beheersen van ammoniakpieken bij het kweken van garnalen.