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) 600 Produkce Produkce ryb kg.ha -1 400 200 0 Dusík Fosfor 40 20 0 1850 1870 1890 1900 1930 1960 1974 1979 1984 1990 2009 Přísun živin v kg.ha -1
Zvyšování přísunu živin a nárůst koncentrací N a P Zvyšování produkce ryb Nejsou v jednoduchém vztahu čím víc tím víc Produkce ryb kg.ha -1 600 400 200 0 Produkce Dusík Fosfor 1850 1870 1890 1900 1930 1960 1974 1979 1984 1990 2009 40 20 0 Přísun živin v kg.ha -1 TN TP 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 Jednotlivé body představují průměrné hodnoty v obdobích 50. léta 70. léta 90. Léta čtverce Třeboňsko kolečka Blatná Vztah mezi koncentrací celkového P a fytoplanktonem
Co lze na rybníce během roku očekávat? Rybí obsádka velká malá drobný zooplankton velký zooplankton (dafnie) Koncentrace biomasy a živin Dusík Fytoplankton Čas (sezóna) Fosfor Koncentrace biomasy a živin Dusík Fosfor Fytoplankton Čas (sezóna)
Sezónní průběh koncentrací anorganického dusíku, dusičnanů fosfátů Sezónní průběh koncentrace chlorofylu a poměru DIN/DRP Průměrné hodnoty Rok 2002 sledováno 105 rybníků Třeboňsko Rok 1992 sledováno 92 rybníků - Třeboňsko DIN, NO 3 -N [mg.l -1 ] 2.0 1.0 0.0 2.0 1.0 0.0 NO 3 -N DIN DIN NO 3 -N 2002 DRP II III IV V VI VII VIII IX X 0.120 0.08 0.04 0.00 0.04 0.00 DRP [mg.l -1 ] 2002 1992 1992 Chl DRP 0.120 0.08 Chl DIN/DRP DIN/DRP II III IV V VI VII VIII IX X 120 60 0 120 60 0 DRP/DIN, Chlorofyl [mg.l -1 ] DIN.. anorganický dusík (součet NO 3 -N + NH 4 -N) [mg.l -1 ] DRP.. rozpuštěný reaktivní fosfor ( fosfátový fosfor) [mg.l -1 ]
Co lze v rybníce během roku očekávat? velká rybí obsádka Očekávaná situace se nekoná Koncentrace biomasy a živin Dusík Fytoplankton Čas (sezóna) Fosfor Koncentrace biomasy a živin Dusík Fytoplankton Čas (sezóna) Fosfor Proč tato podivná situace růst fytoplanktonu a ještě nárůst koncentrace fosfátů
Co lze v rybníce během roku očekávat? Vysoké koncentrace fosfátů, vysoké koncentrace celkového fosforu, vodní květ sinic Koncentrace biomasy a živin Dusík Fytoplankton Fosfor Čas (sezóna)
Sezónní průběh koncentrací chlorofylu a DRP (reaktivního fosforu fosfát) aktuální situace 0,04 0,03 2008-2011, Rod, D.Vůle, Klec, Potešil, Služebný 350 300 250 2008-2011, Rod, D.Vůle, Klec, Potěšil, Služebný DRP mg/l 0,02 0,01 0,00 Chla_a mg/l 200 150 100 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
0,04 2008-2011, Rod, D.Vůle, Klec, Potešil, Služebný 400 2008-2011, Rod, D.Vůle, Klec, Potěšil, Služebný DRP mg/l 0,03 0,02 0,01 0,00 II III IV V VI VII VIII IX X Chla_a mg/l 300 200 100 0 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 O 2 /m 2 Lze přepočítat na g C/m 2 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 Celkový Průhlednost dusík fosfor vody mg.l -1 mg.l -1 mg.l -1 m Období Roční průměrné koncentrace 50. léta 30 1.00 0.20 1.7 90. léta 120 2.94 0.29 0.4 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