Gestion de l’ammoniac dans les bassins à poissons

La concentration d’ammoniac est généralement la plus faible en été et la plus élevée en hiver.

En hiver

On suppose généralement que l’ammoniac n’est pas un problème en hiver parce que les taux d’alimentation sont très faibles. (Les poissons ne sont nourris que pendant les jours les plus chauds de l’hiver, généralement lorsque la température de l’eau est supérieure à 50 °F). Cependant, la concentration d’ammoniac tend à être plus importante en hiver (2,5 à 4,0 mg/L, voire plus) qu’en été (moins de 0,5 mg/L) (Fig 3).

La concentration relativement faible pendant l’été peut être attribuée à la photosynthèse intense des algues, qui élimine l’ammoniac. En hiver, les algues absorbent peu d’ammoniac, mais l’approvisionnement en ammoniac se poursuit, principalement à partir de la décomposition de la matière organique qui s’est accumulée sur les sédiments de l’étang pendant la saison de croissance. En général, l’ampleur et la durée des concentrations élevées d’ammoniac à la fin de l’automne et en hiver peuvent être liées à la quantité totale de nourriture ajoutée à un étang pendant la saison de croissance précédente.
Le critère chronique sur 30 jours pour l’ammoniac (sous forme d’azote) en hiver varie d’environ 1,5 à 3,0 mg/L, selon le pH. Les concentrations d’ammoniac pendant l’hiver dépassent généralement ce critère. Cela peut provoquer un stress chez les poissons à une période de l’année où le système immunitaire des poissons est supprimé en raison de la basse température.

Après l’écrasement d’une prolifération d’algues

Certains étangs ont des proliférations d’algues très denses dominées par une ou deux espèces. Pour des raisons qui ne sont pas bien comprises, ces efflorescences sont sujettes à un effondrement spectaculaire, souvent appelé « crash », où toutes les algues meurent soudainement. Lorsque cela se produit, la concentration d’ammoniac augmente rapidement car le principal mécanisme d’élimination de l’ammoniac – l’absorption par les algues – a été éliminé. La décomposition rapide des algues mortes réduit la concentration d’oxygène dissous et le pH et augmente les concentrations d’ammoniac et de dioxyde de carbone. Après l’effondrement d’une prolifération d’algues, la concentration d’ammoniac peut augmenter jusqu’à 6 à 8 mg/L et le pH peut baisser jusqu’à 7,8 à 8,0. Le critère chronique de 4 jours, qui est le critère approprié à appliquer après l’effondrement d’une prolifération d’algues, varie entre environ 2,0 mg/L à un pH de 8,0 et environ 3,0 mg/L à un pH de 7,8. Par conséquent, la concentration d’ammoniac après l’écrasement d’une efflorescence algale peut dépasser le critère chronique de 4 jours.

Occasionnellement en fin d’après-midi à la fin de l’été ou au début de l’automne

La variation saisonnière de la concentration d’ammoniac dépend de la densité des algues et de la photosynthèse. Lorsque celles-ci sont élevées, la concentration d’ammoniac est faible. La variation quotidienne de la concentration d’ammoniac toxique non ionisé dépend des variations du pH (dues à la photosynthèse) et, dans une bien moindre mesure, de la température (Fig 2). À la fin de l’été ou au début de l’automne, la concentration d’ammoniac commence à augmenter mais les variations quotidiennes du pH restent importantes. Dans ces situations, les poissons peuvent être exposés à des concentrations d’ammoniac qui dépassent le critère aigu pendant quelques heures chaque jour. Si le pH en fin d’après-midi est d’environ 9,0, le critère aigu est d’environ 1,5 à 2,0 mg/L d’azote ammoniacal total. En été, les concentrations d’azote ammoniacal total sont généralement inférieures à 0,5 mg/L, de sorte qu’il est peu probable que les poissons soient stressés si le pH en fin d’après-midi est inférieur à 9,0.
Il est difficile d’être plus précis quant au risque de toxicité de l’ammoniac en raison des lacunes de la méthodologie utilisée dans les recherches. Presque tous les tests de toxicité de l’ammoniac sont réalisés dans des systèmes qui maintiennent une concentration constante d’ammoniac. Ces conditions ne reflètent pas les concentrations fluctuantes de NH3 dans les bassins. Par conséquent, il faut être prudent lorsqu’on applique les résultats de la recherche à des situations de production. Par exemple, dans une étude, la croissance de la barbue de rivière exposée à une concentration constante d’ammoniac de 0,52 mg/L NH3 a été réduite de 50 % par rapport aux poissons non exposés. Cependant, une brève exposition quotidienne (2 à 3 heures) à 0,92 mg/L de NH3 (comme cela peut se produire dans les étangs) n’a pas affecté la croissance et l’indice de consommation. Le fait que de nombreux poissons puissent s’acclimater à une exposition répétée à de fortes concentrations d’ammoniac non ionisé est un facteur de complication supplémentaire.

Options de gestion de l’ammoniac

En de rares occasions, la concentration d’ammoniac devient suffisamment élevée pour causer des problèmes. Quelles mesures pratiques peuvent être prises si cela se produit ? La réponse courte est : pas grand-chose.
En théorie, il existe plusieurs façons de réduire la concentration d’ammoniac, mais la plupart des approches ne sont pas pratiques pour les grands bassins utilisés en aquaculture commerciale. Voici une discussion de certaines options, de leur aspect pratique et de leur efficacité.

Arrêter l’alimentation ou réduire le taux d’alimentation

La source principale de presque tout l’ammoniac dans les étangs de poissons est la protéine de l’alimentation. Lorsque les protéines des aliments sont complètement décomposées (métabolisées), de l’ammoniac est produit à l’intérieur du poisson et excrété par les branchies dans l’eau de l’étang. Il semble donc raisonnable de conclure que les niveaux d’ammoniac dans les étangs peuvent être contrôlés en manipulant le taux d’alimentation ou le niveau de protéines alimentaires. C’est vrai dans une certaine mesure, mais cela dépend si vous voulez le contrôler à court terme (jours) ou à long terme (semaines ou mois).
À court terme, les fortes réductions du taux d’alimentation ont peu d’effet immédiat sur la concentration d’ammoniac. La raison écologique en est basée sur le mouvement complexe de grandes quantités d’azote d’un des nombreux composants de l’écosystème du bassin à un autre. Essentiellement, essayer de réduire les niveaux d’ammoniac en retenant l’alimentation peut être comparé à essayer d’arrêter un train de marchandises à pleine charge qui roule à toute vitesse – c’est possible mais cela prend beaucoup de temps.
Les producteurs peuvent réduire le risque à long terme en ajustant à la fois le taux d’alimentation et le niveau de protéines alimentaires. Limitez l’alimentation à la quantité qui sera consommée. Au milieu de l’été, le taux d’alimentation quotidien maximum devrait être de 100 à 125 livres par acre. En alimentant de façon conservatrice, on peut minimiser le potentiel d’ammoniac élevé dans les bassins et les risques associés à une exposition sublétale (maladie, mauvaise conversion alimentaire, croissance lente).

Augmenter l’aération

La forme toxique de l’ammoniac (NH3) est un gaz dissous, donc certains producteurs pensent que l’aération des bassins est un moyen de se débarrasser de l’ammoniac, car elle accélère la diffusion du gaz ammoniac de l’eau du bassin vers l’air. Cependant, les recherches ont démontré que l’aération est inefficace pour réduire la concentration d’ammoniac parce que le volume d’eau affecté par les aérateurs est assez faible par rapport au volume total du bassin et parce que la concentration de gaz ammoniac dans l’eau est généralement assez basse (surtout le matin). Une aération intensive peut en fait augmenter la concentration d’ammoniac parce qu’elle met en suspension les sédiments du bassin.

Ajouter de la chaux

On a longtemps pensé que le chaulage des bassins diminuait les concentrations d’ammoniac. En réalité, l’utilisation d’agents de chaulage tels que la chaux hydratée ou la chaux vive pourrait aggraver considérablement une situation potentiellement mauvaise en provoquant une augmentation brusque et importante du pH. L’augmentation du pH déplace l’ammoniac vers la forme qui est toxique pour les poissons. De plus, le calcium contenu dans la chaux peut réagir avec le phosphore soluble, l’éliminant de l’eau et le rendant indisponible pour les algues.
Dans les bassins ayant une densité d’algues similaire, les fluctuations quotidiennes du pH dans les eaux de bassins à faible alcalinité sont plus extrêmes que celles des eaux ayant une alcalinité suffisante (supérieure à 20 mg/L sous forme de CaCO3 ; voir la publication n° 464 du SRAC). Par conséquent, le chaulage peut modérer les valeurs extrêmes du pH, particulièrement celles qui surviennent en fin d’après-midi lorsque la fraction de l’ammoniac total qui est sous forme toxique est la plus élevée. Cependant, cette technique n’est efficace que dans les étangs à faible alcalinité. La plupart des étangs à poissons ont une alcalinité suffisante. Augmenter l’alcalinité au-delà de 20 mg/L de CaCO3 n’apportera aucun avantage supplémentaire. En outre, le chaulage ne s’attaque pas aux causes profondes de la concentration élevée d’ammoniac ; il ne fait que déplacer la distribution de l’ammoniac de la forme toxique à la forme non toxique en modérant le pH élevé de l’après-midi.

Fertiliser avec du phosphore

La majeure partie de l’ammoniac excrété par les poissons est absorbée par les algues, donc tout ce qui augmente la croissance des algues augmentera l’absorption d’ammoniac. Ce fait est à la base de l’idée de fertiliser les étangs avec un engrais phosphoré pour réduire les niveaux d’ammoniac. Cependant, dans des conditions « normales », la prolifération des algues dans les étangs à poissons est très dense et le taux de croissance des algues est limité par la disponibilité de la lumière, et non par des nutriments comme le phosphore ou l’azote. Par conséquent, l’ajout de phosphore ne fait rien pour réduire la concentration d’ammoniac, car les algues se développent déjà aussi vite que possible dans les conditions qui prévalent.
Les concentrations d’ammoniac les plus élevées dans les étangs à poissons se produisent après le crash d’une prolifération d’algues. La fertilisation, en particulier avec du phosphore, peut accélérer le rétablissement de la prolifération, mais la plupart des étangs ont beaucoup de phosphore dissous (et d’autres nutriments) pour soutenir une prolifération et n’en ont pas besoin de plus.

Réduire la profondeur de l’étang

La croissance des algues (et donc le taux d’absorption de l’ammoniac par les algues) dans les étangs à poissons est limitée par la disponibilité de la lumière. Tout ce qui augmente la lumière augmente l’absorption d’ammoniac. En théorie, une prolifération dense d’algues dans des étangs peu profonds éliminera l’ammoniac plus efficacement que la même prolifération dense dans des étangs plus profonds. Tout compte fait, cependant, il y a probablement plus d’avantages associés aux étangs plus profonds (par exemple, facilité de récolte des poissons, conservation de l’eau, températures plus stables, réduction de l’effet de la sédimentation sur l’intervalle entre les rénovations).

Augmenter la profondeur de l’étang

Il est évident que les étangs plus profonds contiennent plus d’eau que les étangs moins profonds. Par conséquent, à un taux d’alimentation donné, les étangs plus profonds devraient avoir des concentrations d’ammoniac plus faibles, car il y a plus d’eau pour diluer l’ammoniac excrété par les poissons. En réalité, les étangs plus profonds n’ont généralement pas assez d’eau pour diluer l’ammoniac de manière significative, compte tenu des grandes quantités d’ammoniac qui circulent constamment entre les différents compartiments biotiques et abiotiques des étangs. En outre, les étangs plus profonds sont plus susceptibles de se stratifier et la couche inférieure de l’eau de l’étang (l’hypolimnion) peut s’enrichir en ammoniac et s’appauvrir en oxygène dissous. Lorsque cette couche d’eau se mélange avec l’eau de surface dans un  » turnover « , de graves problèmes de qualité de l’eau peuvent en résulter.

Rincer l’étang avec de l’eau de puits

L’ammoniac peut être évacué des étangs, bien que le pompage de l’énorme volume d’eau nécessaire pour le faire dans les grands étangs commerciaux soit coûteux, long et inutilement gaspilleur. C’est aussi un outil de gestion de l’ammoniac faussement inefficace. Par exemple, supposons que la concentration d’ammoniac dans un bassin plein de 10 acres est de 1 mg/l. La concentration d’ammoniac après avoir pompé 500 gpm en continu pendant 3 jours (ce qui équivaut à environ 8 pouces d’eau) sera de 0,90 mg/L, soit une baisse de seulement 0,10 mg/L.
Au lieu de simplement faire couler de l’eau dans un étang comme dans l’exemple ci-dessus, supposons maintenant qu’environ 8 pouces d’eau sont évacués de l’étang avant de le remplir à nouveau avec de l’eau de puits. Dans ce cas, la diminution de la concentration d’ammoniac sera légèrement plus importante (à 0,83 mg/L), mais même cette diminution n’est pas suffisante dans une situation d’urgence, surtout si l’on tient compte du temps supplémentaire nécessaire pour évacuer l’eau avant le remplissage. La différence entre les deux scénarios de vidange est liée au mélange de l’eau de l’étang avec l’eau pompée avant le rejet dans le premier cas.
De même que l’aération par roue à aubes crée une zone de concentration suffisante en oxygène dissous, le pompage de l’eau souterraine crée une zone de concentration en ammoniac relativement faible à proximité de l’entrée d’eau. L’efficacité de cette pratique est discutable car elle ne s’attaque pas à la cause profonde du problème et gaspille l’eau. Le rinçage des étangs est non seulement inefficace, mais aussi très peu souhaitable en raison des préoccupations liées au rejet des effluents des étangs dans l’environnement.

Ajouter des amendements bactériens

Les bactéries aquatiques communes sont un élément essentiel du cycle constant de l’ammoniac dans un écosystème d’étang. Certaines personnes pensent que l’ammoniac s’accumule dans les bassins parce que le mauvais type ou le nombre insuffisant de bactéries est présent. Si cela était vrai, l’ajout de formulations concentrées de bactéries permettrait de résoudre le problème. Cependant, les recherches menées avec de nombreuses marques d’amendements bactériens ont toujours donné le même résultat : La qualité de l’eau n’est pas affectée par l’ajout de ces compléments.
La gestion standard des bassins crée des conditions très favorables à la croissance bactérienne. La croissance et l’activité bactériennes sont davantage limitées par la disponibilité de l’oxygène et par la température que par le nombre de cellules bactériennes. En outre, le type de bactéries le plus abondant dans de nombreux amendements (ainsi que dans l’eau et les sédiments des bassins) est responsable de la décomposition de la matière organique. Par conséquent, si les amendements bactériens accélèrent la décomposition de la matière organique, la concentration d’ammoniac augmenterait en fait, au lieu de diminuer.
Un autre type de bactéries dans les amendements oxyde l’ammoniac en nitrate. Leur ajout ne réduira pas rapidement la concentration d’ammoniac car les bactéries doivent se développer pendant plusieurs semaines avant qu’il n’y ait une population suffisamment importante pour affecter le niveau d’ammoniac.

Ajouter une source de carbone organique

Si la concentration d’oxygène dissous est adéquate, l’ajout d’une source de carbone organique, comme du foin haché, dans les étangs de poissons intensifs peut réduire la concentration d’ammoniac. De nombreuses bactéries dans les étangs de poissons sont « affamées » de carbone organique, malgré l’ajout de grandes quantités d’aliments. La matière organique des étangs (cellules d’algues mortes, matières fécales des poissons, aliments non consommés) ne contient pas le rapport optimal de nutriments pour la croissance bactérienne. Il y a plus qu’assez d’azote pour la croissance bactérienne, donc l’excès est libéré dans l’eau de l’étang.
L’ajout de matière organique avec une concentration élevée de carbone par rapport à l’azote favorise la « fixation » ou « l’immobilisation » de l’ammoniac dissous dans l’eau. L’incorporation de l’ammoniac dans les cellules bactériennes conditionne l’azote sous une forme particulaire qui n’est pas toxique pour les poissons. L’inconvénient de cette approche est qu’il est difficile d’appliquer de grandes quantités de matière organique à de grands étangs et que l’effet sur la concentration d’ammoniac n’est pas rapide. En outre, l’aération devra être augmentée pour répondre à la demande d’oxygène par de grandes quantités de matière organique en décomposition.

Ajouter des matériaux d’échange d’ions

Certains matériaux d’origine naturelle, appelés zéolithes, peuvent adsorber l’ammoniac de l’eau. Ils sont pratiques à utiliser dans les aquariums ou d’autres systèmes d’élevage intensif de poissons à petite échelle, mais peu pratiques pour les étangs de poissons à grand volume.
Certains éleveurs de crevettes en Asie du Sud-Est ont essayé de faire des applications mensuelles de zéolite à raison de 200 à 400 livres par acre. Cependant, la recherche a démontré que cette pratique est inefficace pour réduire la concentration d’ammoniac dans les étangs et elle a maintenant été abandonnée.

Ajouter de l’acide

En théorie, l’ajout d’acide (comme l’acide chlorhydrique) à l’eau réduira le pH. Cela peut déplacer l’équilibre de l’ammoniac pour favoriser la forme non toxique. Cependant, une grande quantité d’acide est nécessaire pour réduire le pH dans les bassins bien tamponnés et il faudrait le mélanger rapidement dans tout le bassin pour éviter les « points chauds » qui pourraient tuer les poissons. De plus, l’ajout d’acide détruirait une grande partie du pouvoir tampon (alcalinité) du bassin avant qu’un changement de pH ne puisse se produire. Une fois la concentration d’ammoniac abaissée, les étangs traités pourraient nécessiter un chaulage pour restaurer le pouvoir tampon. Travailler avec des acides minéraux forts est un risque pour la sécurité des travailleurs agricoles et des poissons.

À quelle fréquence faut-il mesurer l’ammoniac ?

D’après ce qui précède, vous pourriez supposer que la mesure de l’ammoniac dans les étangs est inutile. Après tout, la recherche a indiqué qu’une brève exposition quotidienne à des concentrations d’ammoniac bien plus élevées que celles mesurées dans les étangs commerciaux n’affecte pas la croissance des poissons. Et, dans les rares occasions où l’ammoniac devient un problème, il n’y a rien que vous puissiez faire. Cependant, dans certaines circonstances particulières, il est utile de surveiller les niveaux d’ammoniac.
Dans le sud des États-Unis, les concentrations d’ammoniac dans la plupart des étangs commencent généralement à augmenter en septembre et atteignent un pic vers la mi-octobre, environ 5 à 6 semaines après la dernière période de taux d’alimentation élevés. Puis, environ 2 à 4 semaines plus tard, les concentrations de nitrites atteignent un pic. Il s’agit d’un schéma général. Il ne s’applique pas à tous les bassins, et les problèmes d’ammoniac ou de nitrites peuvent survenir avec une intensité variable à tout moment, en particulier entre septembre et mars.
Donc, l’ampleur de l’élévation de l’ammoniac au début de l’automne peut indiquer la gravité du pic de nitrites qui suivra. Le sel peut protéger les poissons contre la toxicose aux nitrites (voir la publication n° 462 du CSRR). Si suffisamment de sel est ajouté aux étangs pour atteindre des niveaux de chlorure de 100 à 150 mg/L, il n’y a aucune raison de mesurer l’ammoniac, même comme prédicteur de concentrations élevées de nitrites.
L’ammoniac devrait être mesuré tous les deux jours après le crash d’une prolifération d’algues et toutes les semaines pendant les mois les plus frais de l’année pour identifier les étangs qui peuvent avoir un problème potentiel avec les nitrites. En dehors de ces périodes, il n’est probablement pas nécessaire de mesurer l’ammoniac dans les étangs à poissons.
Pour résumer, les producteurs de poissons ne doivent pas s’alarmer si la concentration d’ammoniac devient élevée, bien qu’un niveau élevé d’ammoniac indique souvent que les concentrations de nitrites pourraient bientôt augmenter. Dans ce cas, les éleveurs doivent se concentrer sur la protection des poissons contre l’empoisonnement aux nitrites en ajoutant du sel, plutôt que d’essayer de gérer le problème de l’ammoniac. Une vigilance accrue après une chute d’algues est probablement aussi justifiée. Habituellement, la concentration d’ammoniac diminue à nouveau une fois que l’efflorescence se rétablit.
Parce qu’il y a peu de choses à faire pour corriger les problèmes d’ammoniac une fois qu’ils se produisent, la clé de la gestion de l’ammoniac est d’utiliser des pratiques de pisciculture qui minimisent la probabilité de tels problèmes. Cela signifie stocker les poissons à une densité raisonnable, récolter aussi souvent que possible pour éviter que la culture sur pied ne soit trop importante, et utiliser de bonnes pratiques d’alimentation qui maximisent la proportion de la nourriture consommée par les poissons.

Cliquez ici pour lire comment gérer les pics d’ammoniac lors de l’élevage de crevettes.