Zarządzanie amoniakiem w stawach rybnych

Stężenie amoniaku jest generalnie najniższe w lecie i najwyższe w zimie.

W zimie

Powszechnie zakłada się, że amoniak nie stanowi problemu w zimie, ponieważ ilość karmy jest bardzo niska. (Ryby są karmione tylko w najcieplejsze dni zimy, zwykle kiedy temperatura wody jest wyższa niż 50 °F.) Jednakże, stężenie amoniaku jest większe w zimie (2.5 do 4.0 mg/L, lub nawet wyższe) niż w lecie (mniej niż 0.5 mg/L) (Rys. 3).

Względnie niskie stężenie w okresie letnim można przypisać intensywnej fotosyntezie glonów, która usuwa amoniak. Zimą glony pobierają niewiele amoniaku, ale dostawa amoniaku jest kontynuowana, głównie z rozkładu materii organicznej, która nagromadziła się na osadach stawu podczas sezonu wegetacyjnego. Ogólnie rzecz biorąc, wielkość i czas trwania wysokich stężeń amoniaku późną jesienią i zimą można powiązać z całkowitą ilością pokarmu dodanego do stawu podczas poprzedniego sezonu wegetacyjnego.
30-dniowe chroniczne kryterium dla amoniaku (jako azotu) w zimie waha się od około 1,5 do 3,0 mg/L, w zależności od pH. Stężenia amoniaku w okresie zimowym zazwyczaj przekraczają to kryterium. Może to powodować stres u ryb w porze roku, kiedy system odpornościowy ryb jest osłabiony z powodu niskiej temperatury.

Po załamaniu się zakwitu glonów

Niektóre stawy mają bardzo gęste zakwity glonów zdominowane przez jeden lub dwa gatunki. Z powodów, które nie są dobrze poznane, zakwity te ulegają spektakularnemu załamaniu, często nazywanemu „katastrofą”, kiedy to wszystkie glony nagle obumierają. Kiedy to następuje, stężenie amoniaku gwałtownie wzrasta, ponieważ główny mechanizm usuwania amoniaku – wychwyt glonów – został wyeliminowany. Szybki rozkład martwych glonów obniża stężenie rozpuszczonego tlenu i pH oraz zwiększa stężenie amoniaku i dwutlenku węgla. Po ustaniu zakwitu glonów stężenie amoniaku może wzrosnąć do 6 do 8 mg/l, a pH może spaść do 7,8 do 8,0. Czterodniowe kryterium chroniczne, właściwe kryterium do zastosowania po załamaniu się zakwitu glonów, wynosi od około 2,0 mg/L przy pH 8,0 do około 3,0 mg/L przy pH 7,8. Dlatego stężenie amoniaku po załamaniu się zakwitu glonów może przekraczać 4-dniowe kryterium chroniczne.

Okresowo w późnych godzinach popołudniowych późnym latem lub wczesną jesienią

Sezonowa zmienność stężenia amoniaku zależy od gęstości glonów i fotosyntezy. Gdy są one wysokie, stężenie amoniaku jest niskie. Dzienna zmienność stężenia toksycznego, niezjonizowanego amoniaku zależy od zmian pH (z fotosyntezy) i, w znacznie mniejszym stopniu, od temperatury (Rys. 2). Pod koniec lata lub wczesną jesienią stężenie amoniaku zaczyna wzrastać, ale dzienne zmiany pH pozostają duże. W takich sytuacjach ryby mogą być narażone na stężenia amoniaku przekraczające ostre kryterium przez kilka godzin każdego dnia. Jeśli późnym popołudniem pH wynosi około 9,0, ostre kryterium wynosi około 1,5 do 2,0 mg/l całkowitego azotu amonowego. Stężenia całkowitego azotu amonowego w okresie letnim są zazwyczaj mniejsze niż 0,5 mg/L, więc jest mało prawdopodobne, aby ryby były zestresowane, jeśli późnym popołudniem pH jest mniejsze niż 9,0.
Trudno jest być bardziej precyzyjnym co do ryzyka toksyczności amoniaku z powodu braków w metodologii stosowanej w badaniach. Prawie wszystkie testy toksyczności amoniaku są przeprowadzane w systemach, które utrzymują stałe stężenie amoniaku. Warunki te nie odzwierciedlają zmiennych stężeń NH3 w stawach. W związku z tym, należy być ostrożnym przy stosowaniu wyników badań do sytuacji produkcyjnych. Na przykład, w jednym z badań, wzrost suma kanałowego narażonego na stałe stężenie amoniaku 0,52 mg/L NH3 był zredukowany o 50 procent w stosunku do ryb nie narażonych. Jednakże krótkie (2-3 godzinne) dzienne narażenie na 0,92 mg/L NH3 (takie, jakie może wystąpić w stawach) nie miało wpływu na wzrost i współczynnik wykorzystania paszy. Fakt, że wiele ryb może zaaklimatyzować się do powtarzającego się narażenia na wysokie stężenia niezjonizowanego amoniaku jest kolejnym czynnikiem komplikującym sprawę.

Opcje zarządzania amoniakiem

W rzadkich przypadkach stężenie amoniaku staje się wystarczająco wysokie, aby powodować problemy. Jakie praktyczne kroki można podjąć w takim przypadku? Krótka odpowiedź brzmi – niewiele.
Teoretycznie istnieje kilka sposobów na zmniejszenie stężenia amoniaku, ale większość z nich jest niepraktyczna dla dużych stawów używanych w akwakulturze komercyjnej. Poniżej znajduje się dyskusja na temat niektórych opcji, ich praktyczności i skuteczności.

Zaprzestań karmienia lub zmniejsz częstotliwość karmienia

Pierwotnym źródłem prawie całego amoniaku w stawach rybnych jest białko w paszy. Kiedy białko paszowe jest całkowicie rozkładane (metabolizowane), amoniak jest wytwarzany w rybach i wydalany przez skrzela do wody w stawie. Dlatego też wydaje się, że poziom amoniaku w stawach można kontrolować poprzez manipulowanie dawką pokarmową lub poziomem białka paszowego. W pewnym stopniu jest to prawda, ale zależy to od tego, czy chcemy kontrolować go w krótkim okresie czasu (dni) czy w długim okresie czasu (tygodnie lub miesiące).
W krótkim okresie czasu, gwałtowne redukcje ilości karmy mają niewielki natychmiastowy wpływ na stężenie amoniaku. Przyczyna ekologiczna leży w złożonym przemieszczaniu się dużych ilości azotu z jednego z wielu składników ekosystemu stawu do innego. Zasadniczo, próbę zmniejszenia poziomu amoniaku poprzez wstrzymanie podawania paszy można porównać do próby zatrzymania w pełni załadowanego pociągu towarowego jadącego z maksymalną prędkością – można to zrobić, ale zajmuje to dużo czasu.
Producenci mogą zmniejszyć ryzyko na dłuższą metę poprzez dostosowanie zarówno ilości podawanej paszy, jak i poziomu białka paszowego. Ogranicz paszę do ilości, która zostanie skonsumowana. W połowie lata maksymalna dzienna dawka karmienia powinna wynosić od 100 do 125 funtów na akr. Poprzez konserwatywne karmienie, można zminimalizować potencjał wysokiego amoniaku w stawach i ryzyko związane z narażeniem subletalnym (choroby, słaba konwersja paszy, powolny wzrost).

Zwiększ napowietrzanie

Toksyczna forma amoniaku (NH3) jest rozpuszczonym gazem, więc niektórzy producenci uważają, że napowietrzanie stawu jest jednym ze sposobów pozbycia się amoniaku, ponieważ przyspiesza dyfuzję gazu amoniaku z wody stawowej do powietrza. Badania wykazały jednak, że napowietrzanie jest nieskuteczne w zmniejszaniu stężenia amoniaku, ponieważ objętość wody, na którą oddziałują aeratory, jest dość mała w porównaniu z całkowitą objętością stawu, a także dlatego, że stężenie amoniaku w wodzie jest zazwyczaj dość niskie (zwłaszcza rano). Intensywne napowietrzanie może w rzeczywistości zwiększyć stężenie amoniaku, ponieważ powoduje zawieszenie osadów stawowych.

Dodaj wapno

Od dawna uważa się, że wapnowanie stawów obniża stężenie amoniaku. W rzeczywistości stosowanie środków wapnujących, takich jak wapno hydratyzowane lub wapno palone, może w rzeczywistości znacznie pogorszyć potencjalnie złą sytuację, powodując nagły i duży wzrost pH. Podwyższenie pH powoduje przesunięcie amoniaku w kierunku formy toksycznej dla ryb. Ponadto wapno może reagować z rozpuszczalnym fosforem, usuwając go z wody i czyniąc go niedostępnym dla glonów. W stawach o podobnym zagęszczeniu glonów, dzienne wahania pH w wodach stawowych o niskiej alkaliczności są bardziej ekstremalne niż w wodach o wystarczającej alkaliczności (powyżej 20 mg/L jako CaCO3; patrz publikacja SRAC nr 464). Dlatego też wapnowanie może łagodzić skrajne wartości pH, szczególnie te, które występują późnym popołudniem, kiedy frakcja całkowitego amoniaku w formie toksycznej jest najwyższa. Technika ta jest jednak skuteczna tylko w stawach z niską alkalicznością. Większość stawów rybnych posiada wystarczającą alkaliczność. Zwiększenie alkaliczności powyżej 20 mg/L jako CaCO3 nie przyniesie dodatkowych korzyści. Ponadto wapnowanie nie rozwiązuje przyczyn wysokiego stężenia amoniaku; przesuwa ono tylko rozkład amoniaku z formy toksycznej do nietoksycznej poprzez moderowanie wysokiego pH po południu.

Nawożenie fosforem

Większość amoniaku wydalanego przez ryby jest pobierana przez glony, więc wszystko co zwiększa wzrost glonów zwiększy pobór amoniaku. Fakt ten jest podstawą koncepcji nawożenia stawów nawozem fosforowym w celu zmniejszenia poziomu amoniaku. W „normalnych” warunkach stawowych zakwity glonów w stawach rybnych są jednak bardzo gęste, a tempo wzrostu glonów jest ograniczone dostępnością światła, a nie substancji odżywczych, takich jak fosfor czy azot. Dlatego też dodanie fosforu nie powoduje zmniejszenia stężenia amoniaku, ponieważ glony rosną już tak szybko, jak to możliwe w panujących warunkach.
Najwyższe stężenia amoniaku w stawach rybnych występują po załamaniu się zakwitu glonów. Nawożenie, w szczególności fosforem, może przyspieszyć ponowne powstanie zakwitu, ale większość stawów ma wystarczającą ilość rozpuszczonego fosforu (i innych składników odżywczych) do podtrzymania zakwitu i nie potrzebuje ich więcej.

Zmniejszenie głębokości stawu

Rozrost glonów (a tym samym tempo pobierania amoniaku przez glony) w stawach rybnych jest ograniczone dostępnością światła. Wszystko, co zwiększa ilość światła, zwiększa pobór amoniaku. Teoretycznie, gęste zakwity glonów w płytkich stawach będą usuwać amoniak bardziej efektywnie niż te same gęste zakwity w głębszych stawach. W sumie jednak istnieje prawdopodobnie więcej korzyści związanych z głębszymi stawami (np. łatwość odłowu ryb, ochrona wody, bardziej stabilne temperatury, zmniejszony wpływ sedymentacji na okresy między renowacjami).

Zwiększ głębokość stawu

Oczywiście głębsze stawy zawierają więcej wody niż płytsze stawy. Dlatego też, przy danym tempie karmienia, głębsze stawy powinny mieć niższe stężenie amoniaku, ponieważ jest tam więcej wody do rozcieńczania amoniaku wydalanego przez ryby. W rzeczywistości głębsze stawy zazwyczaj nie mają wystarczającej ilości wody do znacznego rozcieńczenia amoniaku w porównaniu z dużymi ilościami amoniaku w ciągłym przepływie pomiędzy różnymi biotycznymi i abiotycznymi przedziałami w stawach. Ponadto głębsze stawy częściej ulegają stratyfikacji i dolna warstwa wody w stawie (hypolimnion) może zostać wzbogacona w amoniak i pozbawiona rozpuszczonego tlenu. Kiedy ta warstwa wody miesza się z wodą powierzchniową w „rotacji”, mogą powstać poważne problemy z jakością wody.

Przepłukać staw wodą studzienną

Amoniak może być wypłukany ze stawów, chociaż pompowanie ogromnej ilości wody wymaganej do tego w dużych stawach komercyjnych jest kosztowne, czasochłonne i niepotrzebnie marnotrawne. Jest to również zwodniczo nieefektywne jako narzędzie zarządzania amoniakiem. Na przykład, załóżmy, że stężenie amoniaku w pełnym stawie o powierzchni 10 akrów wynosi 1 mg/l. Stężenie amoniaku po pompowaniu 500 gpm w sposób ciągły przez 3 dni (co odpowiada około 8 cali wody) wyniesie 0,90 mg/L, co stanowi spadek tylko o 0,10 mg/L.
Zamiast po prostu przepuszczać wodę przez staw, jak w powyższym przykładzie, załóżmy teraz, że około 8 cali wody jest odprowadzane ze stawu przed ponownym napełnieniem wodą studzienną. W tym przypadku spadek stężenia amoniaku będzie nieco większy (do 0,83 mg/L), ale nawet ten spadek nie jest wystarczający w sytuacji awaryjnej, szczególnie jeśli weźmie się pod uwagę dodatkowy czas potrzebny na spuszczenie wody przed ponownym napełnieniem. Różnica w obu scenariuszach płukania jest związana z mieszaniem wody ze stawu z wodą pompowaną przed zrzutem w pierwszym przypadku.
Tak jak napowietrzanie za pomocą koła łopatkowego tworzy strefę o wystarczającym stężeniu rozpuszczonego tlenu, pompowanie wody gruntowej tworzy strefę o stosunkowo niskim stężeniu amoniaku przylegającą do dopływu wody. Skuteczność tej praktyki jest wątpliwa, ponieważ nie odnosi się ona do pierwotnej przyczyny problemu i powoduje marnowanie wody. Spłukiwanie stawów jest nie tylko nieskuteczne, ale również wysoce niepożądane ze względu na obawy związane z uwalnianiem ścieków stawowych do środowiska.

Dodawanie poprawek bakteryjnych

Wspólne bakterie wodne są istotną częścią stałego cyklu amoniaku w ekosystemie stawowym. Niektórzy uważają, że amoniak gromadzi się w stawach z powodu obecności niewłaściwego rodzaju bakterii lub ich niewystarczającej ilości. Jeśli byłoby to prawdą, wówczas dodanie skoncentrowanych preparatów bakteryjnych rozwiązałoby problem. Jednakże, badania z wieloma markami poprawek bakteryjnych dały konsekwentnie ten sam wynik: Dodatki te nie mają wpływu na jakość wody.
Standardowe zarządzanie stawem stwarza bardzo korzystne warunki dla rozwoju bakterii. Wzrost i aktywność bakterii są ograniczone bardziej przez dostępność tlenu i temperaturę niż przez liczbę komórek bakteryjnych. Ponadto, najbardziej obfity rodzaj bakterii w wielu poprawkach (oraz w wodzie stawowej i osadach) jest odpowiedzialny za rozkład materii organicznej. Dlatego też, jeśli poprawki bakteryjne przyspieszą rozkład materii organicznej, stężenie amoniaku w rzeczywistości wzrośnie, a nie zmaleje.
Inny rodzaj bakterii w poprawkach utlenia amoniak do azotanu. Dodanie ich nie zmniejszy stężenia amoniaku szybko, ponieważ bakterie muszą rosnąć przez kilka tygodni, zanim powstanie wystarczająco duża populacja, aby wpłynąć na poziom amoniaku.

Dodaj źródło węgla organicznego

Jeśli stężenie rozpuszczonego tlenu jest odpowiednie, dodanie źródła węgla organicznego, takiego jak sieczka, do intensywnych stawów rybnych może zmniejszyć stężenie amoniaku. Wiele bakterii w stawach rybnych jest „głodnych” węgla organicznego, pomimo dodawania dużych ilości pokarmu. Materia organiczna w stawach rybnych (obumarłe komórki alg, odchody ryb, niezjedzona pasza) nie zawiera optymalnego stosunku składników odżywczych dla wzrostu bakterii. Azotu jest więcej niż potrzeba do rozwoju bakterii, więc jego nadmiar jest uwalniany do wody w stawie.
Dodawanie materii organicznej o wysokim stężeniu węgla w stosunku do azotu sprzyja „wiązaniu” lub „unieruchamianiu” amoniaku rozpuszczonego w wodzie. Wbudowanie amoniaku w komórki bakteryjne powoduje przekształcenie azotu w formę cząsteczkową, która nie jest toksyczna dla ryb. Wadą tego podejścia jest to, że trudno jest zastosować duże ilości materii organicznej do dużych stawów, a wpływ na stężenie amoniaku nie jest szybki. Ponadto, napowietrzanie będzie musiało być zwiększone, aby zaspokoić zapotrzebowanie na tlen przez duże ilości rozkładającej się materii organicznej.

Dodaj materiały jonowymienne

Niektóre naturalnie występujące materiały, zwane zeolitami, mogą adsorbować amoniak z wody. Są one praktyczne do stosowania w akwariach lub innych małych, intensywnych systemach przetrzymywania ryb, ale niepraktyczne dla stawów rybnych o dużej objętości.
Niektórzy hodowcy krewetek w Azji Południowo-Wschodniej próbowali stosować zeolit co miesiąc w ilości 200 do 400 funtów na akr. Jednak badania wykazały, że ta praktyka jest nieskuteczna w zmniejszaniu stężenia amoniaku w stawach i obecnie została zarzucona.

Dodaj kwas

W teorii, dodanie kwasu (takiego jak kwas solny) do wody obniży pH. To może przesunąć równowagę amoniaku na korzyść nietoksycznej formy. Jednak do obniżenia pH w dobrze zbuforowanych stawach konieczna jest duża ilość kwasu i musiałby on być szybko wymieszany w całym stawie, aby zapobiec „gorącym punktom”, które mogłyby zabić ryby. Ponadto dodanie kwasu zniszczyłoby znaczną część zdolności buforowej (zasadowości) stawu, zanim mogłaby nastąpić jakakolwiek zmiana pH. Po obniżeniu stężenia amoniaku uzdatnione stawy mogą wymagać wapnowania, aby przywrócić zdolność buforowania. Praca z silnymi kwasami mineralnymi jest zagrożeniem bezpieczeństwa dla pracowników gospodarstwa i dla ryb.

Jak często należy mierzyć amoniak?

Z powyższej dyskusji można założyć, że pomiary amoniaku w stawach są zbędne. W końcu, badania wykazały, że krótkotrwałe dzienne narażenie na stężenie amoniaku o wiele wyższe niż to mierzone w stawach komercyjnych nie ma wpływu na wzrost ryb. A w rzadkich przypadkach, gdy amoniak staje się problemem, nie można nic na to poradzić. Istnieją jednak pewne szczególne okoliczności, w których warto monitorować poziom amoniaku.
W południowych Stanach Zjednoczonych, stężenie amoniaku w większości stawów zazwyczaj zaczyna wzrastać we wrześniu i osiąga szczyt około połowy października, około 5 do 6 tygodni po ostatnim odcinku wysokiego tempa karmienia. Następnie, około 2 do 4 tygodni później, stężenia azotynów osiągają wartość szczytową. Jest to ogólny wzór. Nie ma on zastosowania do wszystkich stawów, a problemy z amoniakiem lub azotynami mogą wystąpić ze zmienną intensywnością w dowolnym czasie, zwłaszcza między wrześniem a marcem. Dlatego też, wielkość wzrostu amoniaku wczesną jesienią może wskazywać na dotkliwość skoku azotynów, który nastąpi później. Sól może chronić ryby przed toksycznym działaniem azotynów (patrz publikacja SRAC nr 462). Jeżeli do stawów dodawana jest wystarczająca ilość soli, aby osiągnąć poziom chlorków 100 do 150 mg/l, nie ma powodu, aby mierzyć amoniak, nawet jako predyktor wysokich stężeń azotynów.
Ammoniak powinien być mierzony co drugi dzień po załamaniu się zakwitu alg i co tydzień w chłodniejszych miesiącach roku, aby zidentyfikować stawy, które mogą mieć potencjalny problem z azotynami. Poza tymi okresami, prawdopodobnie nie ma potrzeby mierzenia amoniaku w stawach rybnych.
Podsumowując, producenci ryb nie powinni być zaniepokojeni, jeśli stężenie amoniaku staje się podwyższone, chociaż wysoki poziom amoniaku często wskazuje, że stężenie azotynów może wkrótce wzrosnąć. W takim przypadku hodowcy powinni skupić się na ochronie ryb przed zatruciem azotynami poprzez dodanie soli, a nie na próbach radzenia sobie z problemem amoniaku. Dodatkowa czujność po pojawieniu się glonów jest również prawdopodobnie uzasadniona. Ponieważ niewiele można zrobić, aby skorygować problemy z amoniakiem, gdy już się pojawią, kluczem do zarządzania amoniakiem jest stosowanie praktyk hodowli ryb, które minimalizują prawdopodobieństwo wystąpienia takich problemów. Oznacza to obsadę ryb w rozsądnej gęstości, odłowy tak często, jak to praktyczne, aby utrzymać stojące zbiory z dala od zbyt dużych, oraz stosowanie dobrych praktyk karmienia, które maksymalizują proporcje paszy spożywanej przez ryby.

Kliknij tutaj, aby przeczytać o zarządzaniu skokami amoniaku przy hodowli krewetek.