Využití zásoby živin a primární produkce v eutrofních rybnících
Libor Pechar
a kolektiv
Jihočeská Univerzita v Českých Budějovicích Zemědělská fakulta, Laboratoř aplikované ekologie a ENKI o.p.s., Třeboň
Produkce ryb - jak nejlépe to zařídit Šusta: „Chceme-li i v méně příznivých podmínkách dosáhnout vynikajících výsledků musíme přírodě pomoci, aby to udělala“ Ale kde tato pomoc končí? Limity : ekologické
Josef Šusta (1835 – 1914)
a obecně biologické
Chov ryb jako obor ekologického zemědělství ? Kapr jako ekologický produkt – bioprodukt?
Jak je na tom chov ryb ve srovnání se standardní živočišnou výrobou
Stájový chov +/-
Aquakultura
Kapr však není jako tilapie
Jak je na tom chov ryb ve srovnání se standardní živočišnou výrobou
To je „průmyslová“ výroba – na biologických limitech růstu - to není perspektiva pro kapra -
Cíl rybářského hospodaření: efektivní produkce ryb, které jsou v dobré kondici
Tudíž ve zdravém (fungujícím) prostředí rybník je ekosystém takže ve fungujícím ekosystému
Šusta zavedl do rybníkářství moderní metody založené na vědeckém poznání a pochopení úlohy potravního řetězce. Zavedl vápnění a hnojení rybníků jako nástroj pro zvýšení produkce celého systému. Josef Šusta (1835 – 1914)
Dusík Fosfor
400
40
20
200
0 1990 2009
1984
1979
1974
1960
1930
1900
1890
1870
0
Přísun živin v kg.ha -1
Produkce
1850
Produkce ryb kg.ha -1
600
Produkce ryb kg.ha -1
600 400
TP
200
20
0
0
-1
Nejsou v jednoduchém vztahu „čím víc tím víc“
40
1850 1870 1890 1900 1930 1960 1974 1979 1984 1990 2009
Zvyšování produkce ryb
TN
Produkce Dusík Fosfor
Přísun živin v kg.ha
Zvyšování přísunu živin a nárůst koncentrací N a P
Chlorofyl-a
Průhlednost
mg.l-1
mg.l-1
µg.l-1
m
1954-55
1,70
0,16
40
1,8
1991-91
2,60
0,29
121
0,45
2000-01
2,27
0,29
140
0,42
2008
2,61
0,34
134
0,44
2010
2,70
0,25
119
0,57
2011
2,71
0,29
144
0,42
Produkce ryb závisí na přirozených produkčních procesech v rybníce
Produkce ryb závisí na přirozených produkčních procesech v rybníce
Vztah mezi koncentrací celkového P a fytoplanktonem
Jednotlivé body představují průměrné hodnoty v obdobích 50. léta 70. léta 90. Léta čtverce – Třeboňsko kolečka – Blatná
Dusík
Fytoplankton
Fosfor Čas (sezóna)
Koncentrace biomasy a živin
Koncentrace biomasy a živin
Co lze na rybníce během roku očekávat? Rybí obsádka velká malá drobný zooplankton velký zooplankton (dafnie)
Dusík
Fosfor
Fytoplankton
Čas (sezóna)
Sezónní průběh koncentrace chlorofylu a poměru DIN/DRP
Sezónní průběh koncentrací anorganického dusíku, dusičnanů fosfátů
Průměrné hodnoty Rok 2002 sledováno 105 rybníků – Třeboňsko Rok 1992 sledováno 92 rybníků - Třeboňsko 2002
2.0
0.120 DRP
1.0
0.08 0.04
NO3-N
0.0
0.00
DIN
2.0
120
Chl
1992
60 DIN/DRP
DRP [mg.L-1]
DIN, NO3-N [mg.L-1]
DIN
0 1992 Chl
120
0.120
DRP
0.08
1.0 NO3-N
0.04
0.0 II
III
60
IV
V VI
VII VIII IX
X
0.00
DIN .. anorganický dusík (součet NO3-N + NH4-N) [mg.L-1] DRP .. rozpuštěný reaktivní fosfor („fosfátový“ fosfor) [mg.L-1]
DIN/DRP 0 II
III
IV
V VI
VII VIII IX
X
DRP/DIN, Chlorofyl [mg.L-1]
2002
Co lze v rybníce během roku očekávat? velká rybí obsádka
Dusík
Fytoplankton
Fosfor Čas (sezóna) Proč tato podivná situace – růst fytoplanktonu a ještě nárůst koncentrace fosfátů
Koncentrace biomasy a živin
Koncentrace biomasy a živin
Očekávaná situace se nekoná
Dusík
Fytoplankton
Fosfor
Čas (sezóna)
Koncentrace biomasy a živin
Co lze v rybníce během roku očekávat? Vysoké koncentrace fosfátů, vysoké koncentrace celkového fosforu, vodní květ sinic
Dusík
Fytoplankton
Fosfor
Čas (sezóna)
Sezónní průběh koncentrací chlorofylu a DRP (reaktivního fosforu – fosfát) aktuální situace
0,04
2008-2011, Rod, D.Vůle, Klec, Potešil, Služebný
350
2008-2011, Rod, D.Vůle, Klec, Potěšil, Služebný
300
0,03
250 Chla_a mg/L
DRP mg/L
200
0,02
150 100
0,01 0,00
50 0
II
III
IV V VI VII VIII IX X
II
III
IV V VI VII VIII IX X
Pokles letních maxim z více než 120 mg/L DRP (1992) na 40 mg/L Pokles hodnot srpen-září z 80 mg/L (1992) na 15 mg/L Stále zůstává velmi vysoký celkový fosfor
2008-2011, Rod, D.Vůle, Klec, Potešil, Služebný
400
2008-2011, Rod, D.Vůle, Klec, Potěšil, Služebný
300
0,03
Chla_a mg/L
DRP mg/L
0,04
200
0,02 0,01
100
0,00
0
II III IV V VI VII VIII IX X
II III IV V VI VII VIII IX X
Automatická stanice (GSM přenos dat na server) pro měření meteorologických podmínek a fyzikálně - chemických parametrů vodního prostředí : Teplota, pH, rozpuštěný kyslík, dopadající sluneční záření a záření pronikající do 15 a 35 cm Interval měření: každých 20 minut
Data lze využít k odhadu primární produkce fytoplanktonu, tj. množství Organické hmoty, který je vytvořenou fotosyntézou za den
Sezónní záznam po dnech: Teploty Koncentrace chlorofylu
Radiace na hladině Průměrné radiace ve vodním sloupci
Primární produkce vyjádřené jako g O2/m2 Lze přepočítat na g C/m2 a energetické jednotky
Možnost reálně odhadnout primární produkci použitím modelu Talling 1957 Porovnání modelu a měřených výsledků Ukazuje na dobrou korelaci – Výsledky in situ měření jsou asi o 10% nižší
Očekávali jsme vysoké hodnoty primární produkce
Toto jsme dostali, primární produkci srovnatelnou s nejvyššími denními hodnotami zaznamenanými ve světě
Chlorofyl
Celkový dusík
Celkový fosfor
Průhlednost vody
mg .L-1
mg.l -1
mg.l -1
m
Roční průměrné koncentrace
Období
30
1.00
0.20
1.7
90. léta 120
2.94
0.29
0.4
50. léta
Zvýšení primární produkce jako reakce na vyšší hladinu živin odpovídá přibližně nárůstu biomasy fytoplanktonu, zvýšení produkce ryb je podstatně nižší Chlorofyl
Primární produkce
Produkce ryb
Produkce ryb
Účinnost
mg.L-1
kJ.m-2
kg.ha-1
kJ.m-2
%
Období
průměr
za rok
per year
per year
60. léta
30
7 000
360
150
2.1
70. léta
70
15 000
430
180
1.2
90. léta
120
35 000
600
250
0.7
Produkce ryb kJ.m –2 . rok -1
500 200
50
3000
10000
30000
100000
Čistá primární produkce kJ.m–2.rok -1
Zatímco v 60. letech lze dobře doložit vztah mezi primární produkcí a produkcí ryb, data z 90. let ukazují že produkce ryb se nezvyšuje.
Data from Blatná region fishponds, 1961-1968 (Kořínek et al. 1987) Data from Rod fishpond (Třeboň region), 1990-1998
Závislost mezi produkcí ryb a primární produkcí text
Účinnost - využití – primární produkce v produkci ryb lokalita
rok
NPP
biomasa ryb
účinnost za rok
kJ.m-2.rok-1
kg.ha-1
kJ.ha-1
%
Klec
2008
57862
490
200,9
0,35
Klec
2009
46663
830
340,3
0,73
Klec
2010
61236
720
295,2
0,48
Rod
2008
50601
210
86,1
0,17
Rod
2009
36937
350
143,5
0,39
Rod
2010
39972
330
135,3
0,34
Potěšil
2008
55181
540
221,4
0,40
Potěšil
2009
33843
600
246,0
0,73
Potěšil
2010
40439
560
229,6
0,57
Dobrá Vůle
2008
35701
290
118,9
0,33
Dobrá Vůle
2009
31040
430
176,3
0,57
Dobrá Vůle
2010
36723
440
180,4
0,49
Služebný
2008
35211
220
90,2
0,26
Služebný
2009
36020
300
123,0
0,34
Služebný
2010
37851
610
250,1
0,66
Shrnutí 1. Současnou úroveň eutrofizace rybníků lze považovat za stabilizovanou, nicméně značně vysokou 2. S tím souvisí enormní rozvoj fytoplanktonu a velmi vysoká primární produkce 3. Vzrůstající biomasa fytoplanktonu neznamená zároveň adekvátní nárůst primární produkce - při nízké průhlednosti je limitujícím faktorem světlo 4. Zároveň část minerálních živin /často fosfor ve formě dostupného fosfátu/ zůstává nevyužita a zřetelně svědčí o nadbytku živin 5. Nicméně předběžné výsledky z třeboňských rybníků ukazují, že mohl být nastartován trend snižování tohoto nadbytku (dostupného fosforu) 6. „Účinnost“ jakou se primární produkce podílí na produkci ryb je nižší než 1% a ve srovnání se 60.-70. lety 20. století tato hodnota poklesla více než 2x 7. Nerealizovaná primární produkce v trofické struktuře rybníka je příčinou zhoršení pH režimu, kyslíkových poměrů a nerovnováhy v nabídce základních živin
