Улучшенная естественная продукция в экстенсивных рыбоводных прудах – Пример Польши
Новые виды и методы в прудовом рыбоводстве: Модуль «ПОЛИКУЛЬТУРА»
Общее описание системы
Большинство прудовых хозяйств в Польше выращивают карпа в монокультуре. Другие виды рыб, производимые вместе с карпом, имеют малую рыночную ценность из-за ограниченного рыночного спроса. Поэтому слабая диверсификация продукции не позволяет компенсировать экономические потери, вызванные падением спроса на карпа. Кроме того, стада, содержащиеся в монокультуре, отличаются низкой эффективностью использования питательных веществ. Поэтому улучшение рентабельности карповых хозяйств и снижение их воздействий на окружающую среду требуют содержания рыб в поликультуре.
Введение новых видов рыб увеличивает разнообразие продукции прудовых хозяйств и, через обеспечение более востребованных покупателями видов, делает хозяйства более конкурентоспособными в отношении других рыбоводов. Из-за условий прудового выращивания карповых, наиболее целесообразным решением является замена растительноядных рыб и планктофагов. Изучение литературы и практические наблюдения указывают на то, что веслонос (Polyodon spathula) может стать одним из возможных выращиваемых видов. Веслонос является осетрообразной рыбой, в природе живущей в медленнотекущих реках умеренного пояса Северной Америки. Веслонос, в отличие от других осетровых, в течение всей своей жизни питается исключительно планктонными организмами и достигает длины 2 м. Он ценится за вкус мяса и икры.
Веслонос был импортирован в Польшу в 80-е годы прошлого века, но не стал популярным видом. Он является фильтратором и, из-за своего быстрого роста, может отлично заменить пестрого толстолобика. Присутствие видов-фильтраторов в прудах, помимо экономической пользы, также улучшает динамику питательных веществ и задержание N и P в биомассе рыб, что ведет к снижению их аккумуляции в окружающей среде.
Принципы модуля
Технология, разработанная в модуле «Поликультура», предлагает новые возможности рыбоводам, управляющим прудовыми хозяйствами карпового типа. Предлагаемая технология вместо пестрого толстолобика использует веслоноса в карповой аквакультуре. Описывается состав поголовья, содержащегося в поликультуре, наряду с ожидаемой продукцией и экономическими результатами, а также практические наблюдения в связи с техникой производства веслоноса. Данная технология не требует инвестиционных расходов, кроме приобретения новых стад рыб.
Видовой состав
Стандартные видовые составы рыб, содержащиеся в монокультуре и поликультуре, сравнивались с двумя экспериментальными составами, включающими веслоноса и сибирского осетра. Видовой состав был спланирован таким образом, чтобы в каждый тип питания (рыбы, питающиеся на дне, фильтраторы, растительноядные) входила равная биомасса рыб (Таблица 24). Каждое экспериментальное воздействие (различные видовые составы) осуществлялось в двойной повторности. Пруды зарыблялись в конце апреля, и рыба оставалась в них в течение 5 месяцев.
Пруды
Был проведен эксперимент в опытном масштабе, продолжительностью два сезона, по выращиванию веслоноса в земляных прудах карпового типа. Все эксперименты проводились в одном комплексе опытных земляных прудов, расположенном на юге Польши (49°53’ с.ш.,18°45’ в.д.). Каждый пруд имеет площадь 1 500 м2, их средняя глубина составляет 1 м, поэтому их объем оценивается в 1 500 м3. Пруды могут быть полностью осушены, снабжение водой осуществляется из реки Вислы.
Удобрение
Пруды удобрялись еженедельно с использованием мочевины (46% N) и суперфосфата (20% P).
Количество внесенных удобрений составило 147 кг N/га и 25 кг P/га в сезон.
Таблица 24. Видовые составы, изученные в модуле «Поликультура» (начальная биомасса и средний индивидуальный вес рыб)
Оценка избранных показателей устойчивости «SustainAqua»
Рыбопродуктивность
Из всех экспериментальных воздействий, протестированных в модуле «Поликультура», общий прирост биомассы был наибольшим при видовом составе, содержащем веслоноса и карпа.
Результаты представлены в Таблица 25. Прирост биомассы веслоноса был приблизительно на 30% выше, чем у карпа, тогда как прирост биомассы карпа в монокультуре был сопоставим с его приростом в поликультуре с веслоносом. В экспериментальных воздействиях «Поликультура с карпом» и «Поликультура с осетром» большую часть общей продукции рыб дал веслонос (см.
Рисунок 8). Причиной низкой продукции карпа в экспериментальном воздействии «Поликультура с линем» была его высокая смертность вследствие вспышки KHV. Однако прирост биомассы пестрого толстолобика в той же установке составил лишь 53% от прироста биомассы веслоноса.
Таблица 25: Прирост биомассы и выживаемость рыб в модуле «Поликультура»
Оценка ценности прироста биомассы рыб во всех исследованных экспериментальных воздействиях представлена на Рисунок 9. Средние розничные цены в Польше, использованные для расчетов, представлены в Таблица 26. Если данные цены правильны, то ценность произведенного веслоноса (прироста биомассы за один сезон) была приблизительно в три раза выше, чем ценность других видов, выращиваемых вместе с ним в поликультуре.
Веслонос, приобретенный в начале проекта, содержался в экстенсивных условиях в прудах карпового типа без дополнительной подкормки. Рыба питалась исключительно планктоном. Индивидуальная масса тела на 10, 18 и 30 месяце выращивания показана на Рисунок 10.
* ожидаемая цена на основе цен других осетровых (реальных данных нет)
Таблица 26. Средние розничные цены видов рыб, использованных в модуле «Поликультура»
Рисунок 8: Средний прирост биомассы рыб при различных видовых составах
Первичная продукция
Наивысшая средняя чистая первичная продукция планктона (0,349 мг O2/л·ч) отмечалась в прудах, зарыбленных карпом и веслоносом в поликультуре. Здесь она была на 53% выше, чем в монокультуре карпа. Причиной разницы является изменение состава планктона из-за режима питания веслоноса. Веслонос питается главным образом зоопланктоном. Поэтому его присутствие среди рыб влияет на качественный состав планктона. Селективное потребление зоопланктона способствует росту автотрофных водорослей и, вследствие этого, росту чистой первичной продукции пруда. С другой стороны, в результате менее эффективного взмучивания донных отложений в поликультуре с осетром, первичная продукция здесь была на 24% ниже, чем в поликультуре с карпом (Рисунок 11).
Рисунок 9: Оценочная ценность прироста биомассы за изучаемый сезон
Рисунок 10: Средний (±SD) индивидуальный вес веслоноса в три последующих года (Individual fish weight -
Рисунок 11: Средняя чистая первичная продукция за сезон в прудах с различным видовым составом
Эффективность использования энергии
Потребность прудового рыбоводства в энергии главным образом связана с транспортировкой рыбы и обращением с нею. Потребность в энергии сильно зависит от хозяйства, в частности, от его размера, планировки прудов и использованного оборудования. Эти факторы влияют на потребность в энергии в намного большей мере, чем использованная производственная технология. Поэтому эффективность использования энергии в исследуемой прудовой системе не могла быть рассчитана.
Использование воды
Экстенсивное выращивание карпа подразумевает накопление значительных объемов воды во время весеннего наполнения прудов. Использование (забор) воды, выраженное в литрах на килограмм продукции, в десятки или сотни раз выше, чем в интенсивном рыбоводстве. Однако использованная в прудовых системах вода имеет отношение не только к производству рыбы. Крупные водоемы (прудовые комплексы) являются важными элементами окружающей среды, помогающими задержать воду в данном водосборном бассейне и играющими роль в местном круговороте воды.
Все пруды, использованные в модуле «Поликультура», находились в одном и том же прудовом комплексе недалеко друг от друга, поэтому были подвержены одинаковым климатическим условиям.
Во всех экспериментальных установках использовался один и тот же водный режим. Поэтому представленные ниже расчеты относятся ко всему комплексу прудов, а не к отдельным прудам.
Отмеченные различия между отдельными установками являются исключительно последствием прироста массы рыб.
Водозабор: л/кг продукции
В наилучшем видовом составе, изученном в модуле «Поликультура», потребность в воде составляла 8,4 м3/кг произведенной рыбы. Это является значительным улучшением по сравнению со стандартной монокультурой, где потребность воды на килограмм продукции может быть в два раза выше (Таблица 27).
Выпуск воды: л/кг продукции
Как правило, выпуск воды из прудовой системы равен объему облавливаемого пруда. Однако в случае дождей во время производственного сезона, если потери от эвапотранспирации и инфильтрации компенсируются, избыток воды составляет часть суммарного выпуска. В таком случае вода, вытекающая из пруда, в своем содержании питательных веществ более походит на прудовую воду, чем на дождевую. В расчетах выпуска воды были использованы общий объем исследованной системы и количество осадков. В зависимости от видового состава, величины колебались между 13,81 и 43,65 м3/кг сырой продукции (Таблица 28).
Таблица 27. Забор воды, выраженный в объеме на единицу массы продукции
Эффективность использования питательных веществ
В исследованном модуле было выявлено четыре основных источника питательных веществ:
• Удобрения (мочевина и суперфосфат) – главный источник N и P, введенных в систему.
• Поступающая вода – речная вода, используемая для наполнения пруда, - содержит питательные вещества с водосборного бассейна данной реки; количество питательных веществ невелико, но игнорировать его нельзя. В расчетах мы использовали объем, необходимый для однократного наполнения пруда.
• Донные отложения – в донных отложениях накоплено большое количество биологически доступных питательных веществ. Они являются важным источником N и, особенно, P, поскольку большая часть минеральных фосфатных удобрений после употребления аккумулируется в отложениях. Однако количественный анализ P и N в донных отложениях модуля «Поликультура» до и после производственного сезона не выявил значительных различий в концентрации.
Увеличение количества данных соединений оценивалось в +0,84% и +0,45% в случае N и P, соответственно. Таким образом, увеличение составляет 1,57 кг P/га по сравнению с 26,9 кг Р/га, внесенным в форме удобрений, и 19,35 кг N/га по сравнению с 159 кг N/га, внесенным в форме удобрений. Поэтому донные отложения не были приняты во внимание при расчетах.
• Осадки и сток – внешние, неконтролируемые источники питательных веществ. В случае модуля «Поликультура» объем стока был ничтожным по сравнению с осадками. Однако содержание P и N в осадках не анализировалось, поэтому при расчетах они не принимались во внимание.
• Фиксация азота – некоторые сине-зеленые водоросли и бактерии способны преобразовывать молекулярный азот в органические соединения, тем самым обогащая экосистему биологически доступным азотом. Однако значение данного процесса может быть большим в теплых водах, а в исследуемых климатических условиях оно несущественно по сравнению с удобрением. Из-за данной гипотезы фиксация азота не принималась во внимание при расчетах.
При расчетах эффективности использования питательных веществ единственными источниками N и P считались питательные вещества, внесенные с удобрениями, и вода, использованная для наполнения прудов. В наилучшем видовом составе поликультуры эффективность задержания питательных веществ оценивалась в 20,9% и 10,8% для N и P, соответственно (Таблица 29). В случае азота, его фиксация и волатилизация, причиненная денитрификацией, не принимались во внимание.
Единственным внешним источником углерода в прудовой системе была мочевина. Однако количество C, внесенное с удобрениями, а также количество органического C или CO2, попавших в систему со стоком или водоснабжением, может быть оставлено без внимания. Весь органический углерод, присутствующий в прудовой системе, происходит из первичной продукции. Главным источником органического углерода в биомассе, синтезируемой в пруде, является CO2, попавший в воду из атмосферы. Метаболические пути органического углерода в прудовой экосистеме комплексны и меняются в течение производственного сезона. Количество органического углерода в водоеме может быть рассчитано (на основе ХПК).
Таблица 29. Задержание азота и фосфора в биомассе рыб м3/кг
Таблица 28. Выпуск воды, выраженный в объеме на единицу веса продукции
Выпуск питательных веществ
Из правильно управляемой прудовой системы за производственный сезон нет выпуска воды, так как потери питательных веществ нежелательны. Это относится и к таким экстенсивным прудам, какие использовались в модуле «Поликультура». За производственный сезон питательные вещества из системы выпускаются только путем инфильтрации. Однако это явление сильно зависит от конкретных условий и составляет только малую часть всех потерь питательных веществ за производственный сезон. Большая часть питательных веществ теряется во время спуска прудов при облове. Объем выпущенных из системы питательных веществ оценивался исходя из предположения, что выпущенное количество равно их концентрации в прудовой воде до облова, помноженной на объем пруда.
Как и в случае забора воды, различия данных, зарегистрированных в отдельных экспериментальных установках, в основном связаны с приростом биомассы. Концентрация питательных веществ в сточной воде играла значительно меньшую роль в различиях. В данном случае оценивалось только количество азота и фосфора (Таблица 30).
Увеличение продуктивности на единицу труда
В целом, предложенная технология (введение веслоноса) не меняет техник и оборудования, используемых в производстве рыбы. Однако наблюдения, сделанные при облове экспериментальных прудов модуля «Поликультура», указывают на увеличение объема труда, требуемого при облове, особенно во время сортировки. Облов прудов с поликультурой требовал приблизительно на 10% больше времени или труда, чем прудов с монокультурой. Количество труда сильно зависит от используемых мощностей и оборудования, а также числа и опыта персонала. Размер и количество облавливаемых прудов также играют важную роль.
Факторы успеха и ограничивающие факторы
Основными успехами и результатами опытов, проведенных в модуле «Поликультура», являются:
• Введение веслоноса в карповую поликультуру в прудовом рыбоводстве.
• Веслонос, как замена для пестрого толстолобика в устойчивом, экстенсивном карповом прудовом рыбоводстве, позволяет увеличить прирост биомассы рыб.
• Высокая рыночная ценность веслоноса может увеличить рентабельность хозяйств через снабжение населения высококачественным продуктом.
• Присутствие видов-фильтраторов улучшает динамику питательных веществ в прудах и задержание N и P в биомассе рыб, что снижает их аккумуляцию в окружающей среде.
Несмотря на перспективность производства веслоноса, он имеет и свои недостатки:
• Высокая цена на посадочный материал, составляющая около 8 евро за годовиков (~100 г) (из-за трудностей с воспроизводством).
• Сдерживающие факторы, связанные с техникой производства:
o Молодь веслоноса является легкой жертвой для птиц, поэтому производственные пруды должны накрываться сеткой
o При больших плотностях и облове с рыбой надо обращаться с особой осторожностью, так как она очень чувствительна
o При оценке качества и сортировке предотвращение удушья требует дополнительного пространства и протока воды
• Законодательство ЕС ограничивает введение экзотических видов в аквакультуру, поэтому производство веслоноса в странах ЕС может столкнуться с трудностями. Однако растущий спрос на продукты аквакультуры в ЕС может вынудить развитие технологий, позволяющих производить неаборигенные виды (включая веслоноса) без опасности для окружающей среды.
Выпуск питательных веществ
Таблица 30. Потери питательных веществ со сточной водой на килограмм произведенной рыбы
• Вопросы, связанные с рынком:
o Веслонос не является видом, признанным на рынке ЕС
o Неизвестность спроса может стать причиной непостоянных розничных цен
o Имеется очень мало информации о переработке и качестве продукции.
Вышеперечисленные проблемы требуют дополнительных исследований.
Польза от применения системы
Внедрение веслоноса для замены растительноядных карповых и планктофагов желательно для улучшения рентабельности прудовых хозяйств. Веслонос, из-за своего быстрого роста и высоко ценимых мяса и икры, кажется отличной заменой для пестрого толстолобика. Он дает больший прирост биомассы со значительно большей рыночной ценностью, чем другие фильтраторы.
Внедрение данного нового вида должно увеличить разнообразие продукции прудовых хозяйств и, через снабжение рынка рыбой, пользующейся большим спросом у покупателей, позволить им успешно конкурировать с другими рыбоводами.
Читайте также
Практические рекомендации и выводы из зарыбления поликультурных прудов веслоносом
Использование сельскохозяйственных отходов в прудовом рыбоводстве в качестве питательных веществ