TECHNICKÁ ZPRÁVA PILOTNÍHO PROJEKTU
Název pilotního projektu:
Provozní ověření různých typů aerátorů ke zvýšení obsahu rozpuštěného kyslíku v rybnících. Příjemce dotace: Název nebo obchodní jméno: Rybářství Hodonín s.r.o. Adresa: Písečná 741, 695 01 Hodonín IČO: 46965386 Registrační číslo projektu: CZ.1.25/3.4.00/11.00396 Název pilotního projektu: Provozní ověření různých typů aerátorů ke zvýšení obsahu rozpuštěného kyslíku v rybnících. Jméno a příjmení osob, která je oprávněna příjemce dotace zastupovat: Ing. Mgr. Oldřich Pecha – jednatel společnosti Vědecký subjekt: Název nebo obchodní jméno: Mendelova univerzita v Brně, Odd. rybářství a hydrobiologie Adresa: Zemědělská 1, 613 00 Brno IČO: 62156489 Místo a datum zpracování technické zprávy:Brno 20.5.2013 Jméno a příjmení osoby, která je oprávněna vědecký subjekt zastupovat: Prof. Ing. Jaroslav Hlušek, CSc. – rektor Zpracovatel technické zprávy: Název nebo obchodní jméno: Mendelova univerzita v Brně,Odd. rybářství a hydrobiologie Adresa: Zemědělská 1, 613 00 Brno IČO: 62156489 Místo a datum zpracování technické zprávy: Brno 25.9.2013 Jména a příjmení osob, které zpracovali technickou zprávu: doc. Ing. Radovan Kopp, Ph.D., doc. Dr. Ing. Jan Mareš Jméno a příjmení osoby, která je oprávněna zastupovat zpracovatele technické zprávy: Prof. Ing. Jaroslav Hlušek, CSc. – rektor
Souhlas s publikací technické zprávy: Souhlasím se zveřejněním této technické zprávy pilotního projektu v rámci opatření 3.4. Pilotní projekty z Operačního programu Rybářství 2007 ‐ ‐2013 na internetových stránkách Ministerstva zemědělství a s využíváním výsledků této technické zprávy všemi subjekty z odvětví rybářství.
Podpis osoby oprávněné zastupovat:
1. Příjemce dotace:
Ing. Mgr. Oldřich Pecha jednatel společnosti
2. Partner projektu (vědecký subjekt)
Prof. Ing. Jaroslav Hlušek, CSc. rektor Mendelovy univerzity v Brně
3. Zpracovatele technické zprávy
Prof. Ing. Jaroslav Hlušek, CSc. rektor Mendelovy univerzity v Brně
1. Cíl projektu. 1.1.Co je cílem projektu Cílem řešeného projektu bylo ověřit skutečnou účinnost dotace rozpuštěného kyslíku do vody rybníků v závislosti na typu použitého aerátoru. 1.2.Inovativnost projektu Inovativnost projektu spočívala v provozním ověření a zhodnocení efektu dotace rozpuštěného kyslíku různými typy běžně používaných aerátorů. Použití vhodného aerátoru by mělo zlepšit efektivnost přikrmování ryb, snížit úhyny ryb a celkově zlepšit efektivnost chovu. Spolupráce provozního podniku s vědeckým partnerem přináší reálné objektivní zhodnocení efektu vybraných typů aerátorů a optimalizuje jejich využití na rybnících. V neposlední řadě použití vhodného aerátoru zlepší kyslíkové poměry v kritických fázích chovu ryb na rybnících a tím zvýší welfare chovu ryb, zlepší využití předkládaného krmiva a tím i sníží zátěž na životní prostředí. 1.3. Proč je nutná inovace, která je předmětem testování Produkce ryb v ČR vychází z tradičního rybničního chovu s dominantním postavením chovu kapra (Cyprinus carpio L.), jehož produkce tvoří víc než 85%. Pokud to podmínky prostředí dovolí, je chov kapra často realizován při vysoké hustotě rybí obsádky. Zvýšená intenzita hospodaření klade vysoké nároky na podmínky prostředí, kdy největší problémy jsou se zajištěním dostatku rozpuštěného kyslíku. Především v letním období, díky výrazným rozdílům v intenzitě fotosyntézy fytoplanktonu během dne a noci, může docházet ke značnému kolísání obsahu rozpuštěného kyslíku. Nízké koncentrace kyslíku negativně ovlivňují rybí obsádku, snižují příjem potravy a v nejhorším případě mohou způsobit i úhyn ryb. Zajištění dostatku kyslíku pro rybí obsádku ve vysoké hustotě je značně problematické a ve většině případů je realizováno právě pomocí různých typů aerátorů. Účinnost aerační techniky se odhaduje na základě výkonu použitého typu aerátoru a údajů dodávaných výrobcem. Tato data o množství kyslíku dodaného aerátorem ale nepočítají s vlivem fotosyntézy, která je na intenzivně obhospodařovaných rybnících zásadním faktorem ovlivňující obsah rozpuštěného kyslíku. Skutečné množství dodávaného kyslíku se tak může od teoretických hodnot často výrazně lišit. V praxi je koncentrace kyslíku kontrolováno jen namátkovým měřením u hladiny, informace o obsahu rozpuštěného kyslíku u dna rybníka, kde kapr přijímá většinu potravy, nejsou většinou vůbec monitorovány. Hlavní inovací projektu je přinést reálná data o účinnosti aerační techniky v rybnících. 2. Úvod Rybníky jsou umělé mělké vodní nádrže, jejichž primárním účelem byl chov ryb. V současnosti je řada rybníků zařazena do režimu hospodaření v souladu s ochranou přírody a krajiny, kdy je vlastní produkce ryb výrazně redukována. Rybníky bez těchto omezení jsou
pak často s použitím intenzifikačních opatření (přikrmování, hnojení apod.) obhospodařovány na hranici únosnosti a rybniční ekosystém je pak velmi nestabilní. Z hlediska chovu ryb, je základním parametrem, který je nezbytně nutno v rybnících sledovat a udržovat v optimálním rozpětí, obsah rozpuštěného kyslíku. Hlavním dodavatelem kyslíku do vody rybníků jsou vodní rostliny, především fytoplankton. Současná situace v celé řadě rybničních ekosystémů je charakteristická vysokou biomasou fytoplanktonu. Tato situace nastává často již v předjarním období a kulminuje v nejteplejších měsících roku. Vysoká biologická aktivita biomasy fytoplanktonu je pak často příčinou destabilizace ekosystému, spojená se značným rozkolísáním klíčových parametrů vodního prostředí (rozpuštěný kyslík, pH, toxický amoniak). Běžným jevem je převaha několika málo druhů sinic, které tvoří většinu biomasy fytoplanktonu, čímž se snižuje schopnost fytoplanktonu kompenzovat náhlé změny v prostředí. Výrazně se tak zvyšuje pravděpodobnost vzniku situací, kdy některé parametry překročí kritické hodnoty často s fatálními důsledky pro rybniční ekosystém. Tyto fluktuace jsou přirozenou reakcí na vysokou a nerovnovážnou živinovou zátěž a chování celého ekosystému se stává obtížně předpověditelné (Adámek a kol., 2010). Rozpuštěný kyslík v rybnících během dne a noci výrazně kolísá především v závislosti na intenzitě fotosyntézy. Obdobím s nejnižším obsahem rozpuštěného kyslíku jsou brzké ranní hodiny, než se rozběhne fotosyntéza, která má přibližně hodinové zpoždění za začátkem světla. Nejkritičtějším obdobím v průběhu roku bývá konec srpna a měsíc září, kdy v důsledku intenzivní respirace planktonu a sedimentů při přetrvávajících vyšších teplotách vody a snížení intenzity fotosyntézy kvůli markantnímu zkrácení světelné periody, může v noci dojít k poklesu koncentrace kyslíku až na hodnoty kritické pro přežití rybí obsádky (Pechar a kol., 2002). Z hlediska vertikálního gradientu je přes malou hloubku rybníků patrné při vyšší úrovni trofie výrazné přesycení povrchových vrstev kyslíkem ve světlé části dnů v důsledku intenzivní asimilační činnosti fytoplanktonu. U dna naopak bývá kyslíku nedostatek, protože je zde nedostatek světla a zvýšený obsah organické hmoty v bahně podléhá bakteriálnímu rozkladu, spojenému s kontinuálním odčerpáváním kyslíku (Adámek a kol., 2010). Použití aerační techniky na rybnících se tak stává v mnoha případech jedinou možností jak alespoň částečně kompenzovat kritické stavy nasycení vody kyslíkem a minimalizovat ztráty ryb úhynem. V dřívějších dobách se využití aerační techniky v rybářství omezovalo téměř výhradně na komorové rybníky a při sádkování ryb (Vejvoda, 1975). V současné situaci vysoké intenzity rybí produkce na rybnících, kdy jsou kritické stavy nasycení vody kyslíkem každoročním běžným jevem, se aerační technika stává běžnou součástí technického vybavení rybníka. V rámci řešení pilotního projektu OP Rybářství jsme v průběhu vegetačního období roku 2012 a 2013 monitorovali diurnální změny rozpuštěného kyslíku, pH a teplotu vody v intenzivně obhospodařovaných rybnících při použití různých typů aerační techniky (horizontální lopatkové kesenery, tryskové a gejzírové aerátory, vertikální aerátor). Sledované rybníky byly obhospodařovány s vysokou intenzitou a hlavní chovanou rybou byl kapr obecný.
Odhad přínosu zavedení do praxe Výsledkem projektu je znalost skutečné účinnosti různých typů aerátorů v praktických podmínkách přímo na rybnících se známou obsádkou ryb. Získané údaje přispívají k lepší znalosti o funkční využitelnosti jednotlivých typů aeračních zařízení a na základě obsahu rozpuštěného kyslíku tak i k optimalizaci krmení ryb a snížení ztrát úhynem ryb. Tím může dojít k zefektivnění produkce ryb v intenzivně obhospodařovaných rybnících a zvýšení konkurenceschopnosti podniku. V neposlední řadě díky minimalizaci výskytu kyslíkových deficitů přispějí získané výsledky ke zlepšení welfare v chovech ryb. 3. Materiál a metodika Realizace pilotního projektu „Provozní ověření různých typů aerátorů ke zvýšení obsahu rozpuštěného kyslíku v rybnících“ probíhala na rybnících Rybářství Hodonín s.r.o. Jedno měření bylo realizováno i na rybníce pod správou Kolowratského rybářství, které vlastní aerátor RIO Bravo (Aquaculture Equipment Ltd., www.aquacultureequipment.co.uk), což je nejvýkonnější mechanické zařízení na provzdušňování (rozmrazování) vody v rybnících, které jsme na rybářských podnicích v ČR nalezli. Ke sledování koncentrace rozpuštěného kyslíku jsme využili dva přístroje HACH Hq 40d (Hach-Lange, Colorado, USA), na kterých jsme manuálně zaznamenávali obsah rozpuštěného kyslíku, pH a teplotu vody. Měřící sondy jednoho přístroje byly umístěny těsně pod hladinu (hloubka cca 15-20 cm), sondy druhého přístroje byly v hloubce přibližně 150 cm pod vodní hladinou. K identifikaci polohy jsme využívali GPS přijímač s vysokou přesností měření Garmin Montana 600 (Garmin, Kansas City, USA). K pohybu na rybnících jsme využívali duralovou (popř. kovovou) loď s elektromotorem. Sledovány byly i další fyz.-chem. parametry. Vodivost vody byla stanovována pomocí víceúčelového přístroje americké firmy Hanna Instruments - Combo HI 98129, který má automatickou teplotní korekci na 25 ºC. Průhlednost vody byla stanovována pomocí Secchiho desky. Vzorky vody ke stanovení chemických parametrů byly standardně odebírány přímo do plastových 1 l lahví, cca 20 cm pod hladinou. Sledovány byly tyto parametry: CHSK Cr, celkový dusík a fosfor za využití komerčních setů firmy WTW. Amoniakálního dusík, dusitany, dusičnany, fosforečnany, chloridy a kyselinová neutralizační kapacita standardními metodami dle Horáková a kol. (2007). Obsah chlorofylu a dle metodiky ISO 10260. V průběhu sledování byly na rybnících odebírány vzorky pro mikroskopické stanovení druhového spektra fytoplanktonu a zooplanktonu. Fytoplankton byl odebírán pomocí planktonní síťky (průměr ok 20 µm), metodika odběru probíhala dle ČSN 75 7712. Determinace fytoplanktonu byla prováděna v nativním stavu po zahuštění na ultrafiltračním zařízení (Marvan, 1957) za využití optického mikroskopu. K stanovení abundance jednotlivých skupin byla využita odhadní stupnice (Hindák, 1978). Kvalitativní vzorky zooplanktonu byly odebírány pomocí planktonní síťky o velikosti ok 40 µm. Kvantitativní
vzorky zooplanktonu byly získány přelitím známého objemu vody přes planktonní síťku o velikosti ok 40 µm. Všechny vzorky byly na místě fixovány v 4% roztoku formaldehydu. Vzorky byly determinovány v hydrobiologické laboratoři. Metodika odběru probíhala dle ČSN 75 7702. Monitoring vlivu aerační techniky na změnu obsahu rozpuštěného kyslíku byl sledován v těchto termínech: 24. 7. 2012 na rybníce Dvorský (29,89 ha) 48°51'15.507"N, 17°4'19.252"E, typ sledovaného aerátoru – FORCE 7 (Aquaculture Equipment Ltd.), teplota vzduchu v průběhu sledování byla v rozmezí 27,3 až 31,1 °C, bylo slunečno, bez srážek. Obsádka rybníka tvořena tržním kaprem, v roce 2012 byla produkce rybníka 798 kg/ha. 9 až 10. 8. 2012 na rybníce Nad sádkama (11,22 ha) 48°51'13.951"N, 17°4'16.636"E, typ sledovaného aerátoru – FORCE 7 a hřebenový horizontální kesener (tuzemské výroby), teplota vzduchu v průběhu sledování byla v rozmezí 17,4 až 33,9 °C, bylo polojasno bez srážek. Obsádka rybníka tvořena násadovým kaprem, v roce 2012 byla produkce rybníka 2134 kg/ha. 24. 7. 2013 na rybníce Špinka (35,00 ha) 50°27'7.557"N, 16°6'31.332"E, typ sledovaného aerátoru – RIO Bravo, teplota vzduchu v průběhu sledování byla v rozmezí 14,0 až 30,6 °C, bylo slunečno, bez srážek. Obsádka rybníka (nasazen na druhé horko) tvořena tržním kaprem, v roce 2013 je odhadovaná produkce rybníka 330 kg/ha. 6 až 7. 8. 2013 na rybníce Nad sádkama (11,22 ha) 48°51'13.951"N, 17°4'16.636"E, typ sledovaného aerátoru – vertikální aerátor a hřebenový horizontální kesener, a na rybníce Dvorský (29,89 ha) 48°51'15.507"N, 17°4'19.252"E, typ sledovaného aerátoru – lopatkový kesener a aerátor COMBITO, teplota vzduchu v průběhu sledování byla v rozmezí 21,0 až 39,6 °C, bylo slunečno, bez srážek. Obsádka rybníka Nad sádkama tvořena plůdkem kapra v roce 2014 je odhadovaná produkce rybníka 30 kg/ha. Obsádka rybníka Dvorský byla tvořena tržním kaprem, v roce 2013 byla produkce rybníka 962 kg/ha. 15. 8. 2013 na rybníce Nálezný (3,39 ha) 48°54'41.041"N, 17°4'52.872"E, typ sledovaného aerátoru – hřebenový horizontální kesener (malý), teplota vzduchu v průběhu sledování byla v rozmezí 17,6 až 25,0 °C, bylo slunečno, bez srážek. V období sledování úhyn části obsádky. Obsádka rybníka tvořena násadovým kaprem, v roce 2013 je odhadovaná produkce rybníka 1000 kg/ha. 23. 9. 2013 na rybníce U Petra II (0,50 ha) 48°54'15.001"N, 17°3'10.425"E, typ sledovaného aerátoru – gejzírový aerátor SPLASH, teplota vzduchu v průběhu sledování byla v rozmezí 12,5 až 14,2 °C, bylo polojasno bez srážek. Obsádka rybníka tvořena násadovým kaprem, v roce 2013 byla produkce rybníka 1983 kg/ha.
Získané výsledky měření jednotlivých fyzikálně-chemických parametrů byly spárovány se souřadnicemi navigačního systému GPS. Spojité mapy procentuálního podílu rozpuštěného kyslíku byly vytvořeny na základě prostorové interpolace bodových záznamů z GPS v software ESRI ArcGIS 10.1 pomocí metody Kriging a IDW. Volba interpolační metody byla provedena dle odchylky predikce. Výsledné mapy jsou zobrazeny v souřadnicovém systému S-JTSK. Charakteristika používané aerační techniky Hřebenový horizontální aerátor (kesener) (Obr. č. 1) Jedná se o aerační zařízení s aeračním válcem o různé šířce (0,4-1,5 m) opatřený většinou šesti hřebeny s různým počtem a roztečí zubů. Výkon těchto aerátorů se liší v závislosti na šířce rotoru a velikosti otáček. Podle různých autorů je množství dodaného kyslíku v rozmezí 1,1 až 3,0 kg O2/kWh (Chesness a Stephens 1971; Vejvoda 1975; Colt a Orwicz 1991; Boyd 1998). Tento typ aerátoru byl sledován na rybníce Nad sádkama (9-10.8.2012 a 6-7.8.2013) s aeračním válcem o šířce 1,2 m a na rybníce Nálezný (15.8.2013) s aeračním válcem o šířce 0,6 m. Tryskový aerátor FORCE 7 (Obr. č. 1) Jedná se o aerační zařízení vytvářející horizontální proudění vody, do kterého se přisává okolní vzduch. Podle různých autorů je množství dodaného kyslíku aerátory tohoto typu v rozmezí 0,9 až 1,9 kg O2/kWh (Colt a Orwicz 1991; Boyd 1998). Podle údajů dodavatele (Aquaculture Equipment Ltd., www.aquacultureequipment.co.uk), je schopen dotovat vodní prostředí vzduchem v množství až 85 m3/h. Tento typ aerátoru byl sledován na rybníce Dvorský (24.7.2012) a na rybníce Nad sádkama (9-10.8.2012). Gejzírový aerátor SPLASH (Obr. č. 1) Jedná se o aerační zařízení s pracovní čtyřlistou vrtulí pod hladinou vytvářející gejzír, který provádí účinnou lokální aeraci vody. Podle různých autorů je množství dodaného kyslíku aerátory tohoto typu v rozmezí 0,7 až 1,8 kg O2/kWh (Colt a Orwicz 1991; Boyd 1998). Tento typ aerátoru byl sledován na rybníce U Petra II (23.9.2013). Vertikální aerátor (Obr. č. 1) Jedná se o aerační zařízení se segmentovaným rotorem na duté hřídeli umístěné na třech nebo čtyřech plovácích. Množství dodaného kyslíku je závislé na hloubce aerace a typu rotoru. Podle Vejvody (1975) je množství dodaného kyslíku aerátory tohoto typu v rozmezí 0,4 až 0,8 kg O2/kWh. Tento typ aerátoru byl sledován na rybníce Nad sádkama (6-7.8.2013) Rozmrazovač a destratifikátor RIO Bravo (Obr. č. 1) Jedná se o aerační zařízení vytvářející pozvolné proudění vody pomocí pomalutočné široké vrtule poháněné přes planetovou převodovku. Této typ aerátoru dokáže ještě ve vzdálenosti 75 m zajistit proud o rychlosti 4 cm/s. Podle různých autorů je množství dodaného kyslíku
aerátory tohoto typu v rozmezí 1,3 až 1,9 kg O2/kWh (Colt a Orwicz 1991; Boyd 1998). Tento typ aerátoru byl sledován na rybníce Špinka (24.7.2013). Lopatkový aerátor (kesener) (Obr. č. 1) Jedná se o aerační zařízení s aeračním válcem (válci) opatřeným lopatkami o různém počtu a velikosti v závislosti na typu přístroje. Výkon těchto aerátorů se liší v závislosti na počtu rotorů s lopatkami a velikosti otáček, a je v srovnatelný s hřebenovými horizontálními kesenery. Podle různých autorů je množství dodaného kyslíku v rozmezí 1,1 až 3,0 kg O2/kWh (Colt a Orwicz 1991; Boyd 1998). Tento typ aerátoru byl sledován na rybníce Dvorský (6-7.8.2013). Aerátor COMBITO (Obr. č. 1) Jedná se o kombinaci dvou typů aeračních zařízení, tryskového aerátoru FORCE 7, který je doplněn o injektor s přisáváním vzduchu, kdy množství dodaného kyslíku do vody závisí především na velikosti bublin. Výkon tohoto aerátoru pak lze odhadovat na základě účinnosti obou typů aerátorů, z kterých je složen. Podle různých autorů je pak množství dodaného kyslíku v rozmezí 0,9 až 1,9 kg O2/kWh pro aerátor typu FORCE a 0,6 až 2,0 kg O2/kWh pro aerátor s injektorem (Colt a Orwicz 1991; Boyd 1998). Tento typ aerátoru byl sledován na rybníce Dvorský (6-7.8.2013). Seznam použité literatury ADÁMEK, Z., HELEŠIC, J., MARŠÁLEK, B., RULÍK, M. (2010): Aplikovaná hydrobiologie. JU v Českých Budějovicích, FROV, 350 s. Boyd, C.E. (1998): Pond water aeration system. Aquacultural Engineering 18: 9-40 CHESNESS J.L., STEPHENS, J.L. (1971): A model study of gravity flow aerators for catfish raceway systems. Transactions American Society of Agricultural Engineers 14:1167-1169 COLT, J., ORWICZ, C. (1991): Aeration in intensive culture. Aquaculture and Water Quality. BRUNE, D.E., THOMASSO, J.R. (eds.) Baton Rouge, LA: The World Aquaculture Society. ČSN 75 7712 Jakost vod – Biologický rozbor – Stanovení biosestonu (2005) ČSN EN 15110 (75 7702) Jakost vod – Návod pro odběr vzorků zooplanktonu ze stojatých vod (2006) HINDÁK, F. (1978): Sladkovodné riasy. - SPN Bratislava , 728 p. HORÁKOVÁ, M. (2007): Analytika vody. Praha: Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, 335 s. ISBN 978-80-7080-520-6. ISO 10260: Měření biochemických ukazatelů – Spektrofotometrické stanovení koncentrace chlorofylu-a. 1995, Praha, 12 s. MARVAN, P. (1957): K metodice kvantitativního stanovení nanoplanktonu pomocí membránových filtrů.- Preslia 29: 76-83 PECHAR, L., PŘIKRYL, I., FAINA, R. (2002): Hydrobiological evaluation of Třeboň fishponds in the end of the nineteenth century. In: Květ, J., Jeník, J., Soukupová, L. (eds.): Freshwater wetlands and their sustainable future, Paris: 31-61. VEJVODA, M. (1975): Potřeba kyslíku a provzdušňování vody při komorování a sádkování ryb. Metodiky pro zavádění výsledků výzkumu do praxe. Ústav vědeckotechnických informací ČSAZ, Praha 28 s. http://www.aquacultureequipment.co.uk (25.9.2013)
Obr. č. 1 Fotografické zobrazení sledovaných typů aerační techniky
4. Výsledky V rámci komplexního sledování vybraných rybníků ke zjištění změn v nasycení vody kyslíkem vlivem různých typů aerátorů byly sledovány i další fyzikálně-chemické parametry, které jsou uvedeny v tabulce č. 1 v příloze. Kombinace vysoké teploty vzduchu v průběhu sledování spolu s malou hloubkou rybníků zapříčinily i vysoké teploty vody, které v některých případech přesahovaly i 30 °C. Při těchto teplotách je rozpustnost kyslíku velmi nízká a riziko vzniku deficitu vysoké. Hodnoty dalších parametrů jsou typické pro mělké intenzivně obhospodařované rybníky. Vysoká hodnota chlorofylu a společně s nízkou průhledností je typickým ukazatelem vysoké biomasy sinic a řas, absence velikostně větších druhů zooplanktonu a vysoké obsádky kaprovitých ryb. Rozvoj fytoplanktonu je podporován i vyšším obsahem fosforu a organických látek. Hodnota pH, která byla rovněž v několika případech znázorněna pomocí spojitých map, byla ovlivněna především intenzitou fotosyntézy a v průběhu dne a noci kolísala obdobně jako rozpuštěný kyslík. Fytoplankton sledovaných rybníků byl tvořen převážně vláknitými druhy sinic a běžnými druhy zelených chlorokokálních řas (Graf č. 1, Tab. č. 2). Biomasa sinic a řas byla u všech rybníků vysoká, což potvrzují i vysoké hodnoty chlorofylu a. Nižší biomasa fytoplanktonu byla zaznamenána pouze na rybníce Nad sádkama v roce 2013, kdy byl rybník nasazen plůdkem kapra a docházelo k rozvoji makroskopických porostů řas rodu Hydrodictyon. Za zmínku stojí i poměrně vysoký podíl expanzivní sinice Cylindrospermopsis raciborskii ve fytoplanktonu rybníka Dvorský v roce 2013, která se může za nepříznivých klimatických podmínek výrazně podílet na vzniku kyslíkových deficitů. Zooplankton sledovaných rybníků byl tvořen převážně drobnými druhy buchanek (Thermocyclops, Eucyclops, Mesocyclops) jejich naupliovými stadii a vířníky (Brachionus, Keratella, Polyarthra, Asplanchna, Bdeloidae) (Graf č. 2). Vyšší podíl perlooček (Daphnia, Bosmina, Leptodora, Chidorus) byl zaznamenán pouze na rybníce Špinka. Velikostní složení odpovídalo hypertrofním intenzivně obhospodařovaným rybníkům s převahou drobných druhů do velikosti 0,5 mm (Graf č. 3). Vyšší počet velikostně větších zástupců zooplanktonu byl zaznamenán opět pouze na rybníce Špinka. V minulosti běžné horizontální hřebenové kesenery různé konstrukce jsou v posledních letech nahrazovány různými typy tryskových nebo turbinových aerátorů. Účinnost těchto zařízení je odhadována (vypočítána) na základě údajů dodávaných výrobcem. Skutečné množství dodávaného kyslíku do vody intenzivně obhospodařovaného rybníka je v praxi kontrolováno jen namátkovým měřením kyslíku u hladiny, informace o obsahu rozpuštěného kyslíku u dna rybníka, kde kapr přijímá většinu potravy, nejsou většinou monitorovány vůbec. Naše měření ukazují, že i při dostatku kyslíku v povrchové vrstvě vody může být spodní vrstva vody u dna naprosto bez kyslíku. Tyto informace jsou z hlediska chovu a optimalizace krmení ryb v rybnících zásadní a mohou výraznou měrou přispět k lepšímu využití krmiva, zvýšení krmného koeficientu a snížení ztrát způsobených úhynem ryb pro nedostatek rozpuštěného kyslíku.
V prvním roce měření (2012) jsme se zaměřili především na dopracování metodiky reálného sledování změn nasycení rozpuštěného kyslíku v provozních podmínkách a možnost grafické interpretace získaných dat. Na mapě č. 1 jsou znázorněny výřezy ortomap sledovaných rybníků s vyznačení umístění aerátorů včetně fotografického znázornění použitého typu aerátoru. V roce 2012 jsme se pokusili dvakrát zmapovat obsah rozpuštěného kyslíku a hodnotu pH i v celém objemu sledovaného rybníka. Pro značnou časovou náročnost tohoto měření spolu s omezeným vlivem sledovaných typů aerační techniky pouze na malou část rybníka jsme již v tomto sledování dále nepokračovali. Na přiložených mapách č. 2 až 6 je zobrazeno nasycení vody kyslíkem a hodnot pH ve dvou intenzivně obhospodařovaných rybnících v průběhu vegetace roku 2012. Na rybníce Dvorský (mapa č. 1 a 2) byl v době sledování fyzikálně-chemických parametrů v provozu tryskový aerátor Force 7. Jeho umístění bylo v blízkosti krmného místa na rybníce, kde díky aplikaci krmiv a vyšší hustotě ryb byl zjevně patrný výrazný úbytek rozpuštěného kyslíku oproti ostatním oblastem rybníka. Vliv aerátoru na zvýšení obsahu kyslíku v rybníce byl v tomto případě spíše negativní, díky promíchání horní vrstvy vody s vyšším obsahem kyslíku (nad 100 %) se spodní na kyslík chudší vrstvou. Fytoplankton z horních pater rybníka, kde díky intenzivní fotosyntéze produkoval dostatek kyslíku, se dostal ke dnu rybníka s nedostatkem světla, kde došlo k redukci fotosyntézy. Naopak primární producenti z hlubší části rybníka, kde díky nedostatku světla je jejich fotosyntetická činnost inhibována, jsou schopni produkce kyslíku až po určité adaptaci na změnu světelných podmínek. Provoz aerátoru za podmínek fungující fotosyntézy sinic a řas na rybníce je zjevně kontraproduktivní. Obdobná situace byla i na rybníce Nadsádky (mapa č. 4 až 6), kde byly v průběhu sledování fyzikálně-chemických parametrů v provozu dva různé typy aerátorů. Pozitivní vliv na zvýšení obsahu kyslíku ve vodě rybníka nebyl zaznamenán u žádného z nich a to ani v případě, kdy nasycení vody kyslíkem u hladiny bylo pod hranicí 50 %. Určitý vliv byl zaznamenán pouze u horizontálního keseneru v 10 hod. ráno po rozběhnutí fotosyntézy (mapa č. 4), kdy jsou na mapě obsahu rozpuštěného kyslíku v hloubce 1,5 m před aerátorem patrné oblasti s vyšším obsahem kyslíku. Jde však o pouhé promíchání svrchní, na kyslík bohatší vrstvy vody se spodní, na kyslík chudší vrstvou. Při hodnotách rozpuštěného kyslíku nad 100% nasycení nemůže mechanický aerátor kyslíkový režim aktivně zlepšit. Sledování v roce 2012 ukázalo široké rozpětí hodnot rozpuštěného kyslíku na obou rybnících (např. rybník Nad sádkama 30 až 240 %) a tím problém sledovat drobnější změny v obsahu rozpuštěného kyslíku. V roce 2013 jsme sice zachovali desetistupňovou škálu zobrazených hodnot jednotlivých parametrů, ale u jednotlivých měření byla barevná škála stanovována individuálně, tak aby bylo možno zaznamenat i malé změny v nasycení vody kyslíkem. Použili jsme mnohem širší škálu jednotlivých barev tak, aby byla zachována základní legenda (viz obr. č. 2). V červenci roku 2013 jsme na rybníce Špinka sledovali možné ovlivnění obsahu rozpuštěného kyslíku aerátorem RIO BRAVE (mapy č. 7 a 8). Jak je patrné již z prvních
spojitých map, byl v průběhu dne vysoký rozdíl ve stratifikaci obsahu kyslíku od hladiny ke dnu. I v průběhu noci a brzkého rána byl obsah kyslíku vysoký a pouze ojediněle klesal pod 50% nasycení. Vliv aerátoru, který dle výrobce je schopen ještě ve vzdálenosti 75 m způsobit rychlost pohybu vody 4 cm/s, tak především narušuje stratifikaci vody a míchá jednotlivé, kyslíkem různě nasycené vrstvy vody. Hned první měření po zapnutí aerátoru (mapa č. 7, 16 hod.) ukázalo snížení obsahu kyslíku u hladiny i v hloubce 1,5 právě díky promíchání i na kyslík velice chudých vrstev u dna rybníka. Nízkou koncentraci kyslíku u dna potvrzoval i čichem detekovatelný sirovodík, který byl cítit v blízkosti aerátoru. Po většinu měření tak byl vliv aerátoru na kyslíkový režim rybníka negativní. Obr. č. 2 Barevná škála obsahu rozpuštěného kyslíku použitá v roce 2013
V průběhu srpna jsme sledovali vliv dvou nových aerátorů umístěných vedle sebe na rybníce Dvorský (mapa č. 9). Rozdíl v nasycení kyslíkem byl před spuštěním aerátorů vysoký, v hloubce 1,5 m byl obsah kyslíku i pod 10 % nasycení. Po spuštění aerátorů byl v ranních hodinách (4 a 9 hod.) dobře patrný nárůst koncentrace kyslíku především v hloubce 1,5 m. Nasazením dvou aerátorů, kdy navíc u typu COMBITO jde o kombinaci aerátoru Force a Brio (aerátor s injektorem), došlo k vyrovnání obsahu kyslíku v celém vodním sloupci. Jedná se opět ale o míchání vrstev různě okysličené vody, případný přínos aerační techniky ke zvýšení obsahu rozpuštěného kyslíku je zanedbatelný. Na rybníce Nad sádkama jsme sledovali vertikální aerátor, který je v rybářských provozech používán častěji v zimním období jako rozmrazovač (mapa č. 10). Jeho dosah je omezený pouze na několikametrový okruh kolem aerátoru a v průběhu sledování nebyl zaznamenán jeho vliv na kyslíkový režim rybníka. Na stejném rybníce jsme současně sledovali i klasický hřebenový kesener (mapa č. 11). V průběhu dne byla na rybníce vysoká koncentrace kyslíku u hladiny i dna, v nočních hodinách se obsah kyslíku snížil a pohyboval se v celém sledovaném profilu rybníka v rozmezí 40-60 %. Vliv aerátoru na zvýšení obsahu kyslíku byl zanedbatelný a opět se jednalo o míchání vrstev různě okysličené vody. Mapa č. 12 ukazuje rozdíly v hodnotách pH v průběhu sledování. Rozdíly mezi jednotlivými částmi rybníka nebyly velké, korespondovaly s obsahem kyslíku a tím i intenzitou fotosyntézy sinic a řas.
Na malém půlhektarovém rybníčku U Petra II jsme sledovali vliv gejzírového typu aerátoru (mapa č. 8). Aerátor byl v provozu po celou noc a kolem 9 hodiny ranní byl jeho provoz ukončen. Při pohledu do mapy koncentrace rozpuštěného kyslíku (8 hod.) je viditelné zvýšení obsahu kyslíku v blízkém okolí aerátoru, což na další mapě (10 hod.), hodinu po ukončení činnosti aerátoru již není. Rozdíly v obsahu kyslíku v celém sledovaném úseku rybníka jsou však velmi malé v rozsahu jednotek procent a tak vliv aerátoru na zvýšení obsahu kyslíku je opět zanedbatelný. Rovněž hodnota pH kolísala v úzkém intervalu. Během trvání pilotního projektu se nám podařilo 15.8.2013 zachytit na rybníce Nálezný úhyn části rybí obsádky z důvodu kyslíkového deficitu. Vzhledem k tomu, že na rybníce není nainstalován přívod elektrické energie, byl na rybníce v provozu pouze menší typ horizontálního hřebenového keseneru, jehož pohon zajišťoval dieselagregát. Jak je zřejmé z mapy č. 13, při téměř nulové koncentraci kyslíku byl vliv aerátoru jasně patrný. Pro lepší přehlednost je mapa obsahu kyslíku na rybníce Nálezný zobrazena i v širší barevné škále. Přes jednoznačný pozitivní vliv aerační techniky na obsah kyslíku, bylo zvýšení jen velmi malé (do 10%) a s rostoucí vzdáleností od aerátoru obsah kyslíku opět rychle klesal. Přeživší část rybí obsádky ale zvýšený obsah kyslíku u aerátoru ignorovala a většina ryb nouzově dýchala „troubila“ po celé ploše rybníka. 5. Závěr V realizovaném pilotním projektu byla ověřena vhodnost použití různých typů aerační techniky v rybničním chovu ryb, jako prevence proti vzniku kyslíkového deficitu a pro zlepšení kyslíkových poměrů v průběhu letního období. U jednotlivých typů těchto zařízení byl na vybraných rybnících vyhodnocen efekt ovlivnění sledovaných hydrochemických parametrů, zejména obsahu rozpuštěného kyslíku. Náš prvotní monitoring nasycení vody kyslíkem v rybnících za využití modulu GPS ukázal poměrně dobrou převoditelnost získaných dat do grafických programů. Výstupy v podobě spojitých map pak dobře ukazují reálné hodnoty sledovaného fyzikálně-chemického parametru v rybníce. Výsledky nasycení vody kyslíkem ukazují, že využití aerační techniky v letním období na hypertrofních rybnících k tlumení ranních deficitů kyslíku není prakticky opodstatnitelné. V případě nízké koncentrace kyslíku v celém vodním sloupci (pod 50 %) nedochází k požadovanému efektu zvýšení obsahu kyslíku, naopak při vyšších hodnotách nasycení vody kyslíkem se může použití aerační techniky projevit i snížením jeho obsahu. Fotosyntéza a dýchání primárních producentů tak v hypertrofních rybnících zcela neguje možné zvýšení obsahu kyslíku mechanickými typy aerátorů. Případné využití aerační techniky je možné v mělkých rybnících v nočním období, především k promíchání vodního sloupce, rozrušení stratifikace a tím dosažení vyšší koncentrace kyslíku i ve spodních vrstvách vody rybníka, což může mít pozitivní efekt na
intenzitu příjmu krmiva rybí obsádkou. Je však nutné zabránit zvíření sedimentu a kontrolovat obsah kyslíku pravidelným měřením. Na základě výsledků z rybníka Nálezný, je zřejmé, že v případě koncentrací kyslíku blízkých nule zvýší mechanická aerace vody obsah rozpuštěného kyslíku. V těchto případech, kdy dochází k úhynům nasazené obsádky ryb, je nasazení aerační techniky opodstatněné a může, když ne zabránit, tak alespoň omezit ztráty na obsádce ryb. V tomto případě se ryby i přes vyšší obsah kyslíku v důsledku aerace u aerátoru nezdržovaly a dávaly přednost nouzovému dýchání u hladiny v litorální části rybníka. Ze sledovaných typů aerační techniky nejsou pro použití v běžných velikostech rybníků vhodné především aerátory typu SPLASH a vertikální aerátor, které mají jen velmi omezený lokální dosah. Tyto typy jsou vhodné spíše pro využití na sádkách nebo v malých rybníčcích (rozloha do 1 ha). Mezi dalšími typy sledovaných aerátorů již nejsou výrazné rozdíly, naše měření ukazují jejich zanedbatelný vliv na zvýšení obsahu rozpuštěného kyslíku na rybnících v případech fungující fotosyntézy primárních producentů a jejich vliv je patrný především v promíchání vodního sloupce a destratifikaci obsahu rozpuštěného kyslíku.
Mapa č. 1 Mapy sledovaných částí rybníků (černý obrys) s vyznačením umístění aerátorů (žlutá tečka a foto) a směru pohybu provzdušňované vody (červené šipky).
Mapa č. 2 Spojité mapy obsahu rozpuštěného kyslíku sledované části rybníka Dvorský (černý obrys) s vyznačením umístění aerátoru (černý čtvereček). První měření (v 8 hod.) bylo provedeno před spuštěním aerátoru.
Mapa č. 3 Spojité mapy obsahu rozpuštěného kyslíku a hodnoty pH rybníka Dvorský. Aerátor (žlutá tečka) a směr pohybu vody (červená šipka) je znázorněn ve výřezu v horním pravém rohu.
Mapa č. 4 Spojité mapy obsahu rozpuštěného kyslíku rybníka Nad sádkama s vyznačením umístění aerátorů (černý čtvereček). První měření (ve 14 hod.) bylo provedeno před spuštěním aerátorů.
Mapa č. 5 Spojité mapy obsahu rozpuštěného kyslíku sledované části rybníka Nad sádkama s vyznačením umístění aerátorů (černý čtvereček).
Mapa č. 6 Spojité mapy obsahu rozpuštěného kyslíku sledované části rybníka Nad sádkama s vyznačením umístění aerátorů (černý čtvereček).
Mapa č. 7 Spojité mapy obsahu rozpuštěného kyslíku sledované části rybníka Špinka s vyznačením umístění aerátoru (černý nebo bílý čtvereček). První měření (ve 14 hod.) bylo provedeno před spuštěním aerátoru.
Mapa č. 8 Spojité mapy obsahu rozpuštěného kyslíku a hodnot pH sledované části rybníka Špinka a U Petra II s vyznačením umístění aerátoru (černý nebo bílý čtvereček). Měření (v 10 hod. rybník U Petra II) bylo provedeno hodinu po ukončení aerace.
Mapa č. 9 Spojité mapy obsahu rozpuštěného kyslíku sledované části rybníka Dvorský (černý obrys) s vyznačením umístění aerátorů (černý čtvereček). První měření (v 16 hod.) bylo provedeno před spuštěním aerátoru.
Mapa č. 10 Spojité mapy obsahu rozpuštěného kyslíku sledované části rybníka Nad sádkama s vyznačením umístění aerátoru (černý čtvereček). První měření (v 17 hod.) bylo provedeno před spuštěním aerátoru.
Mapa č. 11 Spojité mapy obsahu rozpuštěného kyslíku sledované části rybníka Nad sádkama s vyznačením umístění aerátoru (bílý čtvereček). První měření (v 17 hod.) bylo provedeno před spuštěním aerátoru.
Mapa č. 12 Spojité mapy hodnot pH sledované části rybníka Nad sádkama s vyznačením umístění aerátorů (černý čtvereček). První měření (v 17 hod.) bylo provedeno před spuštěním aerátorů.
Mapa č. 13 Spojité mapy obsahu rozpuštěného kyslíku a hodnoty pH rybníka Nálezný s vyznačením umístění aerátorů (bílý čtvereček) v období úhynu ryb.
6. Přílohy Tab. č. 1 Základní fyzikálně-chemické parametry sledovaných rybníků (průměrné hodnoty) Ukazatel
Dvorský
Nad sádkama
Špinka
Nad sádkama
Dvorský
Nálezný
U Petra II
datum
24.7.2012
10.8.2012
24.7.2013
7.8.2013
7.8.2013
15.8.2013
23.9.2013
rozpuštěný kyslík
%
74,6
134,6
144,4
87,2
82,6
1,9
85,6
teplota vody
°C
22,5
25,5
24,3
29,6
28,3
24,0
14,8
8,27
8,55
8,71
8,41
8,40
8,60
8,54
pH průhlednost
cm
25
20
60
90
20
50
50
vodivost
µS/cm
873
905
168
483
432
931
921
Ncel.
mg/l
4,1
3,6
1,6
3,8
4,3
7,0
1,9
Pcel.
mg/l
0,54
0,57
0,13
0,96
0,44
1,21
0,28
Chlorofyl a
µg/l
270,0
349,3
117,7
35,5
296,0
155,4
116,9
N-NH4
mg/l
0,01
0,08
0,08
1,49
0,08
0,97
0,07
N-NO 2
mg/l
<0.001
<0.001
<0.001
0,058
0,001
0,002
0,018
P-PO 4
mg/l
0,081
0,096
0,013
0,715
0,073
0,762
0,052
N-NO 3
mg/l
0,14
0,09
0,22
0,71
0,75
0,80
<0,1
CHSK Cr
mg/l
145
90
33
41
103
93
34
KNK
mmol/l
3,80
5,60
1,73
5,05
3,45
3,25
4,95
mg/l
62,1
79,2
22,5
77,9
91,9
127,1
94,7
-
Cl
Graf č. 1 Procentické zastoupení hlavních skupin fytoplanktonu sledovaných rybníků
Tab. č. 2 Druhové složení fytoplanktonu sledovaných rybníků TAXON
Dvorský Nad sádkama 24.7.12 10.8.12
Špinka 24.7.13
Nad sádkama Dvorský 7.8.13 7.8.13
Nálezný 15.8.13
U Petra II 23.9.13
3
2
Cyanobacteria Anabaenopsis milleri Aphanizomenon flos-aquae Aphanizomenon gracile Aphanizomenon sp. Cuspidothrix issatschenkoi Cylindrospermopsis raciborskii Dolichospermum flos-aquae Microcystis aeruginosa Microcystis flos-aquae Microcystis wesenbergii Oscillatoria limosa Phormidium sp. Planktothrix agardhii Pseudanabaena limnetica Woronichinia naegeliana
1 3 1 1 3 2 1
1 2
4 4
4 3 2 1
2 3
1 5 4
1 3
2 3
Dinophyta Ceratium furkoides Ceratium hirundinella Peridinium sp.
+
2 1 1
Cryptophyta Cryptomonas reflexa
2
Chrysophyceae Malomonas sp.
1
Xantophyceae Pseudostaurastrum hastatum
1
Bacillariophyceae Aulacoseira ambigua Aulacoseira granulata Gyrosigma sp. Navicula sp. Nitzschia fruticosa Nitzschia sp. Stephanodiscus sp. Synedra acus
1 2 1
1
1 2 1
2
1 1 +
4
Euglenophyta Colacium sp. Euglena acus Euglena oxyuris Euglena sp. Euglena texta Phacus longicauda Phacus sp. Phacus tortus Phacus triqueter Trachelomonas sp.
5
1
+ + + + + + + +
2
3
1
1 1 2
1 1 1
3
1 1 1
1 1 1 1
1
Chlorophyta Actinastrum hantzschii Ankistrodesmus gracilis Ankyra ancora Botryococcus braunii Closteriopsis longissima Closterium acutum Closterium limneticum Closterium sp. Chlamydomonas sp. Coelastrum astroideum Coelastrum microporum Crucigenia tetrapedia Desmodesmus communis Desmodesmus opoliensis Dictyosphaerium pulchellum Golenkinia radiata Hydrodyction sp. Kirchneriella concorta Micractinium pusillum Oocystis marssonii Pediastrum boryanum Pediastrum duplex Pediastrum simplex Planctonema lauterbornii Planktosphaeria gelatinosa Pteromonas aculeata Scenedesmus acuminatus Scenedesmus disciformis Scenedesmus linearis Scenedesmus sp. Schroederia setigera. Staurastrum manfeldtii Staurastrum sp. Tetrastrum triangulare Uroglena sp. Volvox aureus Volvox globator
+ 1 2 2 2 1 1 + 1 1
3
1
2 1 1
+ +
1
1
3
3 3
3
4 1
3 1 4
2 2 2 2
1 + +
1 1 1 1 1 1 1
1 1 1
2 2
4 4
3
1 2
+
2 2
1
2 1 1 1 1 1 4 1
Graf č. 2 Procentické zastoupení hlavních skupin zooplanktonu sledovaných rybníků
Graf č. 3 Procentické vyjádření velikostního složení zooplanktonu sledovaných rybníků
Obr. 3 Umístění aerátoru COMBITO a lopatkového keseneru na rybníce Dvorský v roce 2013
Obr. 4 GPS Montana 600 a multimetry HACH při měření.
Obr. 5 Příprava na měření, rybník Špinka (23.7.2013), v pozadí aerátor RIO Brave
Obr. 6 Měření na rybníce Špinka (23.7.2013), vpravo aerátor RIO Brave
Obr. 7 Horizontální kesener pří úhynu ryb na rybníce Nálezný (15.8.2013).
Obr. 8 Nouzové dýchání ryb na rybníce Nálezný (15.8.2013).
