Umgang mit Ammoniak in Fischteichen

Die Ammoniakkonzentration ist im Allgemeinen im Sommer am niedrigsten und im Winter am höchsten.

Im Winter

Im Allgemeinen wird angenommen, dass Ammoniak im Winter kein Problem darstellt, da die Fütterungsrate sehr niedrig ist. (Die Fische werden nur an den wärmsten Tagen des Winters gefüttert, in der Regel wenn die Wassertemperatur über 50 °F liegt.) Allerdings ist die Ammoniakkonzentration im Winter tendenziell höher (2,5 bis 4,0 mg/L oder noch höher) als im Sommer (weniger als 0,5 mg/L) (Abb. 3).

Die relativ niedrige Konzentration im Sommer kann auf die intensive Photosynthese der Algen zurückgeführt werden, die Ammoniak abbaut. Im Winter nehmen die Algen nur wenig Ammoniak auf, aber die Ammoniakzufuhr geht weiter, hauptsächlich durch den Abbau von organischem Material, das sich während der Wachstumsperiode auf dem Teichsediment angesammelt hat. Im Allgemeinen kann das Ausmaß und die Dauer hoher Ammoniakkonzentrationen im Spätherbst und Winter mit der Gesamtmenge an Futter in Verbindung gebracht werden, die einem Teich während der vorangegangenen Vegetationsperiode zugeführt wurde.
Das chronische 30-Tage-Kriterium für Ammoniak (als Stickstoff) im Winter liegt je nach pH-Wert zwischen etwa 1,5 und 3,0 mg/l. Die Ammoniakkonzentrationen im Winter überschreiten in der Regel dieses Kriterium. Dies kann bei Fischen zu einer Jahreszeit Stress verursachen, in der das Immunsystem der Fische aufgrund der niedrigen Temperaturen geschwächt ist.

Nach dem Abklingen einer Algenblüte

Einige Teiche haben sehr dichte Algenblüten, die von einer oder zwei Arten dominiert werden. Aus nicht genau geklärten Gründen kommt es bei diesen Blüten zu einem spektakulären Zusammenbruch, der oft als „Crash“ bezeichnet wird und bei dem alle Algen plötzlich absterben. In diesem Fall steigt die Ammoniakkonzentration rasch an, da der wichtigste Mechanismus für den Abbau von Ammoniak – die Aufnahme durch die Algen – ausgeschaltet ist. Die rasche Zersetzung der abgestorbenen Algen verringert die Konzentration an gelöstem Sauerstoff und den pH-Wert und erhöht die Ammoniak- und Kohlendioxidkonzentration. Nach dem Absterben einer Algenblüte kann die Ammoniakkonzentration auf 6 bis 8 mg/l ansteigen und der pH-Wert auf 7,8 bis 8,0 sinken. Das chronische 4-Tage-Kriterium, das nach dem Auftreten einer Algenblüte anzuwenden ist, liegt zwischen etwa 2,0 mg/L bei einem pH-Wert von 8,0 und etwa 3,0 mg/L bei einem pH-Wert von 7,8. Daher kann die Ammoniakkonzentration nach dem Absterben einer Algenblüte das chronische 4-Tage-Kriterium überschreiten.

Gelegentlich an den späten Nachmittagen im Spätsommer oder Frühherbst

Die saisonalen Schwankungen der Ammoniakkonzentration hängen von der Algendichte und der Photosynthese ab. Wenn diese hoch sind, ist die Ammoniakkonzentration niedrig. Die tägliche Schwankung der Konzentration von toxischem, nicht ionisiertem Ammoniak hängt von Änderungen des pH-Werts (aufgrund der Photosynthese) und in weit geringerem Maße von der Temperatur ab (Abb. 2). Im Spätsommer oder Frühherbst beginnt die Ammoniakkonzentration zu steigen, aber die täglichen Schwankungen des pH-Werts bleiben groß. In diesen Situationen können die Fische für einige Stunden pro Tag Ammoniakkonzentrationen ausgesetzt sein, die das akute Kriterium überschreiten. Wenn der pH-Wert am späten Nachmittag etwa 9,0 beträgt, liegt das akute Kriterium bei etwa 1,5 bis 2,0 mg/l Gesamtammoniak-Stickstoff. Die Gesamt-Ammoniak-Stickstoff-Konzentrationen liegen im Sommer in der Regel unter 0,5 mg/L, so dass es unwahrscheinlich ist, dass die Fische gestresst werden, wenn der pH-Wert am späten Nachmittag unter 9,0 liegt.
Eine genauere Aussage über das Risiko der Ammoniak-Toxizität ist aufgrund von Mängeln in der Forschungsmethodik schwierig. Fast alle Ammoniak-Toxizitätstests werden in Systemen durchgeführt, die eine konstante Ammoniakkonzentration aufweisen. Diese Bedingungen spiegeln nicht die schwankenden NH3-Konzentrationen in Teichen wider. Dementsprechend muss man bei der Übertragung von Forschungsergebnissen auf Produktionssituationen vorsichtig sein. In einer Studie beispielsweise war das Wachstum von Kanalwelsen, die einer konstanten Ammoniakkonzentration von 0,52 mg/L NH3 ausgesetzt waren, im Vergleich zu nicht exponierten Fischen um 50 % reduziert. Eine kurze (2- bis 3-stündige) tägliche Exposition gegenüber 0,92 mg/L NH3 (wie sie in Teichen vorkommen kann) hatte jedoch keine Auswirkungen auf Wachstum und Futterverwertung. Die Tatsache, dass sich viele Fische an eine wiederholte Exposition gegenüber hohen Konzentrationen von nicht ionisiertem Ammoniak gewöhnen können, ist ein weiterer erschwerender Faktor.

Möglichkeiten des Ammoniakmanagements

In seltenen Fällen wird die Ammoniakkonzentration hoch genug, um Probleme zu verursachen. Welche praktischen Maßnahmen können in diesem Fall ergriffen werden? Die kurze Antwort lautet: nicht viel.
Theoretisch gibt es mehrere Möglichkeiten, die Ammoniakkonzentration zu verringern, aber die meisten Ansätze sind für die großen Teiche, die in der kommerziellen Aquakultur verwendet werden, nicht praktikabel. Im Folgenden werden einige Möglichkeiten, ihre Praktikabilität und ihre Wirksamkeit erörtert.

Fütterung einstellen oder Fütterungsrate reduzieren

Die Hauptquelle für fast das gesamte Ammoniak in Fischteichen ist das Protein im Futter. Wenn Futterproteine vollständig abgebaut (metabolisiert) werden, entsteht Ammoniak in den Fischen und wird über die Kiemen ins Teichwasser ausgeschieden. Daher liegt der Schluss nahe, dass sich der Ammoniakgehalt in Teichen durch eine Änderung der Fütterungsrate oder des Eiweißgehalts im Futter kontrollieren lässt. Das stimmt bis zu einem gewissen Grad, aber es hängt davon ab, ob man die Ammoniakkonzentration kurzfristig (Tage) oder langfristig (Wochen oder Monate) kontrollieren will.
Kurzfristig hat eine starke Verringerung der Fütterungsrate kaum unmittelbare Auswirkungen auf die Ammoniakkonzentration. Der ökologische Grund dafür liegt in der komplexen Bewegung großer Stickstoffmengen von einem der vielen Bestandteile des Teichökosystems zu einem anderen. Der Versuch, die Ammoniakkonzentration durch Futterentzug zu senken, ist vergleichbar mit dem Versuch, einen voll beladenen Güterzug anzuhalten, der mit Höchstgeschwindigkeit fährt – es ist machbar, aber es dauert lange.
Die Erzeuger können das Risiko langfristig verringern, indem sie sowohl die Fütterungsrate als auch den Eiweißgehalt des Futters anpassen. Begrenzen Sie die Fütterung auf die Menge, die auch verbraucht wird. Im Hochsommer sollte die maximale tägliche Fütterungsmenge 100 bis 125 Pfund pro Hektar betragen. Durch eine konservative Fütterung können die Gefahr eines hohen Ammoniakgehalts in den Teichen und die mit einer subletalen Exposition verbundenen Risiken (Krankheiten, schlechte Futterverwertung, langsames Wachstum) minimiert werden.

Erhöhte Belüftung

Die toxische Form von Ammoniak (NH3) ist ein gelöstes Gas, daher glauben einige Erzeuger, dass die Belüftung von Teichen eine Möglichkeit ist, Ammoniak loszuwerden, da sie die Diffusion von Ammoniakgas aus dem Teichwasser in die Luft beschleunigt. Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass die Belüftung die Ammoniakkonzentration nicht wirksam verringert, da das von den Belüftern betroffene Wasservolumen im Vergleich zum Gesamtvolumen des Teichs recht klein ist und die Ammoniakgaskonzentration im Wasser in der Regel recht niedrig ist (insbesondere morgens). Intensive Belüftung kann die Ammoniakkonzentration sogar erhöhen, weil sie Teichsedimente aufwirbelt.

Kalk zugeben

Lange Zeit wurde angenommen, dass das Kalken von Teichen die Ammoniakkonzentration verringert. Tatsächlich kann die Verwendung von Kalkungsmitteln wie Kalkhydrat oder Branntkalk eine potenziell schlechte Situation noch verschlimmern, indem sie einen abrupten und starken Anstieg des pH-Wertes verursacht. Eine Erhöhung des pH-Wertes führt dazu, dass Ammoniak in eine für Fische giftige Form übergeht. Außerdem kann das im Kalk enthaltene Kalzium mit löslichem Phosphor reagieren und diesen aus dem Wasser entfernen, so dass er für Algen nicht mehr verfügbar ist.
In Teichen mit ähnlicher Algendichte sind die täglichen Schwankungen des pH-Werts in Teichgewässern mit niedrigem Alkaligehalt extremer als in Gewässern mit ausreichendem Alkaligehalt (mehr als 20 mg/L als CaCO3; siehe SRAC-Publikation Nr. 464). Daher kann eine Kalkung extreme pH-Werte abmildern, insbesondere solche, die am späten Nachmittag auftreten, wenn der Anteil des Gesamtammoniaks in der toxischen Form am höchsten ist. Diese Technik ist jedoch nur in Teichen mit geringem Alkaligehalt wirksam. Die meisten Fischteiche haben einen ausreichenden Alkaligehalt. Eine Erhöhung des Alkaligehalts über 20 mg/L als CaCO3 bringt keinen zusätzlichen Nutzen. Außerdem bekämpft die Kalkung nicht die Ursachen der hohen Ammoniakkonzentration; sie verschiebt lediglich die Verteilung des Ammoniaks von der giftigen zur ungiftigen Form, indem sie den hohen pH-Wert am Nachmittag mildert.

Düngen mit Phosphor

Der größte Teil des von den Fischen ausgeschiedenen Ammoniaks wird von Algen aufgenommen, so dass alles, was das Algenwachstum erhöht, die Ammoniakaufnahme steigert. Auf dieser Tatsache beruht die Idee, Teiche mit Phosphordünger zu düngen, um den Ammoniakgehalt zu senken. Unter „normalen“ Teichbedingungen ist die Algenblüte in Fischteichen jedoch sehr dicht, und die Geschwindigkeit des Algenwachstums wird durch die Verfügbarkeit von Licht begrenzt, nicht durch Nährstoffe wie Phosphor oder Stickstoff. Daher trägt die Zugabe von Phosphor nicht zur Verringerung der Ammoniakkonzentration bei, da die Algen unter den vorherrschenden Bedingungen bereits so schnell wie möglich wachsen.
Die höchsten Ammoniakkonzentrationen in Fischteichen treten nach dem Zusammenbruch einer Algenblüte auf. Eine Düngung, insbesondere mit Phosphor, kann die Wiederherstellung der Blüte beschleunigen, aber die meisten Teiche verfügen über genügend gelösten Phosphor (und andere Nährstoffe), um eine Blüte zu unterstützen, und brauchen nicht mehr.

Teichtiefe verringern

Das Algenwachstum (und damit die Geschwindigkeit der Ammoniakaufnahme durch die Algen) in Fischteichen wird durch die Verfügbarkeit von Licht begrenzt. Alles, was das Licht erhöht, steigert die Ammoniakaufnahme. Theoretisch werden dichte Algenblüten in flachen Teichen Ammoniak effektiver entfernen als die gleichen dichten Blüten in tieferen Teichen. Alles in allem haben tiefere Teiche jedoch wahrscheinlich mehr Vorteile (z.B. einfachere Fischentnahme, Wassereinsparung, stabilere Temperaturen, geringere Auswirkungen der Sedimentation auf die Zeitspanne zwischen den Renovierungen).

Teichtiefe erhöhen

Tiefere Teiche enthalten natürlich mehr Wasser als flachere Teiche. Daher sollten tiefere Teiche bei einer bestimmten Fütterungsrate niedrigere Ammoniakkonzentrationen aufweisen, weil mehr Wasser vorhanden ist, um das von den Fischen ausgeschiedene Ammoniak zu verdünnen. In Wirklichkeit verfügen tiefere Teiche in der Regel nicht über genügend Wasser, um das Ammoniak deutlich zu verdünnen, wenn man es mit den großen Ammoniakmengen vergleicht, die ständig zwischen den verschiedenen biotischen und abiotischen Kompartimenten in den Teichen fließen. Außerdem ist es in tieferen Teichen wahrscheinlicher, dass sie geschichtet sind, und die untere Wasserschicht (das Hypolimnion) kann mit Ammoniak angereichert und an gelöstem Sauerstoff verarmt sein. Wenn sich diese Wasserschicht bei einer „Umwälzung“ mit dem Oberflächenwasser vermischt, kann es zu schwerwiegenden Problemen mit der Wasserqualität kommen.

Teich mit Brunnenwasser spülen

Ammoniak kann aus Teichen gespült werden, allerdings ist das Abpumpen der riesigen Wassermengen, die dazu in großen kommerziellen Teichen erforderlich sind, kostspielig, zeitaufwendig und unnötig verschwenderisch. Außerdem ist es als Mittel zur Ammoniakbekämpfung trügerisch unwirksam. Nehmen wir zum Beispiel an, die Ammoniakkonzentration in einem vollen 10-Hektar-Teich beträgt 1 mg/l. Die Ammoniakkonzentration nach einem dreitägigen kontinuierlichen Abpumpen von 500 gpm (das entspricht etwa 8 Zoll Wasser) beträgt 0,90 mg/L, ein Rückgang von nur 0,10 mg/L.
Anstatt einfach Wasser durch einen Teich zu leiten, wie im obigen Beispiel, nehmen wir nun an, dass etwa 8 Zoll Wasser aus dem Teich abgelassen werden, bevor er mit Brunnenwasser aufgefüllt wird. In diesem Fall ist der Rückgang der Ammoniakkonzentration etwas größer (auf 0,83 mg/L), aber selbst dieser Rückgang reicht in einer Notsituation nicht aus, insbesondere wenn man die zusätzliche Zeit berücksichtigt, die für das Ablassen des Wassers vor der Wiederbefüllung benötigt wird. Der Unterschied zwischen den beiden Spülszenarien hängt mit der Vermischung des Teichwassers mit dem gepumpten Wasser vor der Einleitung im ersten Fall zusammen.
Genauso wie die Schaufelradbelüftung eine Zone mit ausreichender Konzentration an gelöstem Sauerstoff schafft, wird durch das Pumpen von Grundwasser eine Zone mit relativ niedriger Ammoniakkonzentration in der Nähe des Wasserzulaufs geschaffen. Die Wirksamkeit dieser Praxis ist fraglich, da sie die Ursache des Problems nicht angeht und Wasser verschwendet. Das Spülen von Teichen ist nicht nur unwirksam, sondern auch höchst unerwünscht, da Bedenken bestehen, dass Teichabwässer in die Umwelt gelangen könnten.

Zusatz von Bakterien

Gebräuchliche Wasserbakterien sind ein wesentlicher Bestandteil des ständigen Ammoniakkreislaufs in einem Teichökosystem. Manche Menschen glauben, dass sich Ammoniak in Teichen ansammelt, weil die falsche Art oder eine zu geringe Anzahl von Bakterien vorhanden ist. Wenn dies der Fall wäre, würde die Zugabe von konzentrierten Bakterienformulierungen das Problem lösen. Untersuchungen mit vielen Marken von bakteriellen Zusätzen haben jedoch stets das gleiche Ergebnis erbracht: Die Wasserqualität wird durch die Zugabe dieser Zusätze nicht beeinträchtigt.
Die normale Teichbewirtschaftung schafft sehr günstige Bedingungen für das Bakterienwachstum. Das Wachstum und die Aktivität der Bakterien wird eher durch die Verfügbarkeit von Sauerstoff und die Temperatur begrenzt als durch die Anzahl der Bakterienzellen. Außerdem ist die in vielen Zusatzstoffen (und im Teichwasser und Sediment) am häufigsten vorkommende Bakterienart für die Zersetzung von organischem Material verantwortlich. Wenn also bakterielle Zusätze die Zersetzung organischer Stoffe beschleunigen, würde die Ammoniakkonzentration nicht ab-, sondern zunehmen.
Eine andere Bakterienart in Zusätzen oxidiert Ammoniak zu Nitrat. Ihre Zugabe wird die Ammoniakkonzentration nicht schnell verringern, da die Bakterien mehrere Wochen lang wachsen müssen, bevor die Population groß genug ist, um den Ammoniakspiegel zu beeinflussen.

Zugabe einer Quelle für organischen Kohlenstoff

Wenn die Konzentration an gelöstem Sauerstoff ausreichend ist, kann die Zugabe einer Quelle für organischen Kohlenstoff, wie z. B. gehäckseltes Heu, in intensive Fischteiche die Ammoniakkonzentration verringern. Viele Bakterien in Fischteichen sind trotz der Zugabe großer Mengen an Futter „hungrig“ nach organischem Kohlenstoff. Organisches Material in Fischteichen (abgestorbene Algenzellen, Fischfäkalien, nicht gefressenes Futter) enthält nicht das optimale Verhältnis an Nährstoffen für das Bakterienwachstum. Es ist mehr als genug Stickstoff für das Bakterienwachstum vorhanden, so dass der Überschuss an das Teichwasser abgegeben wird.
Die Zugabe von organischem Material mit einer hohen Konzentration von Kohlenstoff im Verhältnis zu Stickstoff fördert die „Fixierung“ oder „Immobilisierung“ des im Wasser gelösten Ammoniaks. Durch die Einbindung von Ammoniak in Bakterienzellen wird der Stickstoff in eine partikuläre Form verpackt, die für Fische nicht giftig ist. Der Nachteil dieses Ansatzes ist, dass es schwierig ist, große Mengen an organischem Material in großen Teichen auszubringen, und dass sich die Ammoniakkonzentration nicht schnell ändert. Außerdem muss die Belüftung erhöht werden, um den Sauerstoffbedarf großer Mengen zersetzender organischer Stoffe zu decken.

Zusatz von Ionenaustauschermaterialien

Bestimmte natürlich vorkommende Materialien, sogenannte Zeolithe, können Ammoniak aus dem Wasser adsorbieren. Sie sind praktisch für Aquarien oder andere kleine, intensive Fischhaltungssysteme, aber unpraktisch für große Fischteiche.
Einige Garnelenzüchter in Südostasien haben versucht, monatlich 200 bis 400 Pfund Zeolith pro Hektar auszubringen. Die Forschung hat jedoch gezeigt, dass diese Praxis bei der Verringerung der Ammoniakkonzentration in den Teichen unwirksam ist, so dass sie inzwischen aufgegeben wurde.

Zugabe von Säure

Theoretisch wird durch die Zugabe von Säure (wie Salzsäure) zum Wasser der pH-Wert gesenkt. Dadurch kann sich das Gleichgewicht des Ammoniaks zugunsten der ungiftigen Form verschieben. Es ist jedoch eine große Menge Säure erforderlich, um den pH-Wert in gut gepufferten Teichen zu senken, und sie müsste schnell im gesamten Teich verteilt werden, um „Hot Spots“ zu vermeiden, die zum Tod von Fischen führen könnten. Außerdem würde die Zugabe von Säure einen großen Teil der Pufferkapazität (Alkalinität) des Teiches zerstören, bevor eine Veränderung des pH-Wertes eintreten kann. Sobald die Ammoniakkonzentration gesenkt ist, müssen die behandelten Teiche möglicherweise gekalkt werden, um die Pufferkapazität wiederherzustellen. Die Arbeit mit starken Mineralsäuren ist ein Sicherheitsrisiko für Landarbeiter und Fische.

Wie oft sollte Ammoniak gemessen werden?

Aus der vorangegangenen Diskussion könnte man annehmen, dass Ammoniakmessungen in Teichen unnötig sind. Schließlich haben Untersuchungen ergeben, dass eine kurze tägliche Belastung mit Ammoniakkonzentrationen, die weit über den in kommerziellen Teichen gemessenen Werten liegen, das Fischwachstum nicht beeinträchtigt. Und in den seltenen Fällen, in denen Ammoniak zu einem Problem wird, können Sie nichts dagegen tun. Es gibt jedoch einige besondere Umstände, unter denen es sich lohnt, die Ammoniakwerte zu überwachen.
In den südlichen Vereinigten Staaten beginnen die Ammoniakkonzentrationen in den meisten Teichen in der Regel im September zu steigen und erreichen ihren Höhepunkt etwa Mitte Oktober, etwa 5 bis 6 Wochen nach der letzten Phase hoher Fütterungsraten. Dann, etwa 2 bis 4 Wochen später, erreichen die Nitritkonzentrationen ihren Höhepunkt. Dies ist ein allgemeines Muster. Es gilt nicht für alle Teiche, und Ammoniak- oder Nitritprobleme können jederzeit mit unterschiedlicher Intensität auftreten, insbesondere zwischen September und März.
So kann das Ausmaß des Ammoniakanstiegs im Frühherbst auf die Schwere des nachfolgenden Nitritanstiegs hinweisen. Salz kann die Fische vor einer Nitritvergiftung schützen (siehe SRAC-Publikation Nr. 462). Wenn den Teichen genügend Salz zugesetzt wird, um Chloridwerte von 100 bis 150 mg/L zu erreichen, gibt es keinen Grund, Ammoniak zu messen, auch nicht als Vorhersage für hohe Nitritkonzentrationen.
Ammoniak sollte nach dem Abklingen einer Algenblüte jeden zweiten Tag und in den kühleren Monaten des Jahres wöchentlich gemessen werden, um Teiche zu identifizieren, die möglicherweise ein Problem mit Nitrit haben. Außerhalb dieser Zeiten ist es wahrscheinlich nicht notwendig, Ammoniak in Fischteichen zu messen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Fischzüchter nicht beunruhigt sein sollten, wenn die Ammoniakkonzentration erhöht ist, obwohl ein hoher Ammoniakwert oft darauf hinweist, dass die Nitritkonzentration bald ansteigen könnte. In diesem Fall sollten sich die Landwirte darauf konzentrieren, die Fische durch Zugabe von Salz vor einer Nitritvergiftung zu schützen, anstatt zu versuchen, das Ammoniakproblem in den Griff zu bekommen. Auch nach einem Algeneinbruch ist wahrscheinlich besondere Wachsamkeit geboten. Normalerweise sinkt die Ammoniakkonzentration wieder, sobald sich die Algenblüte wieder etabliert hat.
Da man wenig tun kann, um einmal aufgetretene Ammoniakprobleme zu beheben, besteht der Schlüssel zum Ammoniakmanagement darin, Fischzuchtmethoden anzuwenden, die die Wahrscheinlichkeit solcher Probleme minimieren. Das bedeutet, die Fische in einer angemessenen Dichte zu halten, so oft wie möglich zu ernten, damit der Bestand nicht zu groß wird, und gute Fütterungsmethoden anzuwenden, die den Anteil des von den Fischen aufgenommenen Futters maximieren.

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