Ophoping van mest, voerresten en ander organisch materiaal kan in de vijverteelt tot waterkwaliteitsproblemen leiden. In het laboratorium van de Leerstoelgroep Visteelt en Visserij, Wageningen Universiteit, is de afgelopen jaren onderzoek gedaan naar de omstandigheden die de afbraak van mest, voerresten en ander organisch materiaal bepalen. Dit artikel vat enkele resultaten same

Torres Beristain, B.

Verdegem, M.C.J.

Dutch

Wageningen Yield 

CAPITA SELECTA 
Afbraak van organisch materiaal en 
bacteriele biomassa in aquacultuur 
productiesystemen 
Marc Verdegem & Beatriz Torres Beristain ' 
Leerstoelgroep Visteelt en Visseri j, Wageningen 
Universiteit 
Ophoping van mest, voerresten en ander organisch materiaal kan in de vijverteelt tot 
waterkwaliteitsproblemen leiden. In het laboratorium van de leerstoelgroep Visteelt en 
Visserij is de afgelopen jaren onderzoek gedaan naar de omstandigheden die de afbraak 
van mest, voerresten en ander organisch materiaal bepalen. Dit artikel vat enkele resulta-
ten samen. 
Aquacultuur in vijvers draait rond het be-
heer van eutroof (= rijk aan voedingsstof-
fen) of hyper-eutroof water. Eutrofe syste-
men worden gekenmerkt door een hoge 
productie van vaak toxische of oneetbare 
algen, snelle omschakelingen tussen 
zuurstofrijk en zuurstofarme omstandighe-
den, hoge concentraties aan voedingsstof-
fen en veel zwevende stof waardoor licht 
niet diep in het water doordringt. In de 
aquacultuur lOU, door de dagelijkse aan-
voer van anorganische of organische mest-
stoffen en voer, het gehalte aan voedings-
stoffen (de trofiegraad) snel toenemen tot 
een onbeheersbaar niveau, maar dit ge-
beurt niet omdat micro-organismen ervoor 
zorgen dat de dagelijks aangevoerde mest-
en voedingsstoffen snel worden afgebro-
ken. De aanvoer van zuurstof in een eutroof 
systeem is daarbij minder dan de vraag 
waardoor zuurstofrijke en zuurstofarme 
afbraakprocessen naast elkaar plaats vin-
den. De zuurstofbeschikbaarheid in visteelt-
systemen is sterk plaatsgebonden . De 
waterkolom is in regel zuurstofrijk, de bo-
dem daarentegen is in regel zuurstofarm. 
Door bezonken organisch materiaal (mest, 
voerresten) terug in in de waterkolom te 
brengen worden de zuurstofarme omstan-
digheden die op of in de bodem worden 
aangetroffen ingeruild voor zuurstofrijke 
condities in de waterkolom, wat invloed 
heeft op het afbraakproces. Daarnaast be'ln-
vloedt de koolstof - stikstof (C:N) verhou-
ding de beschikbaarheid van aile voeding-
stoffen in de juiste verhouding voor de 
microorganismen. In de intensieve visteelt 
is voer de belangrijkste bron van organische 
materiaal. De vraagstelling van het onder-
lOek was hoe de afbraak van visvoer be'ln-
15 
'---------l 
II ANAEROBIC SYSTEM ONL Y I 
, -- , 
I 
I 
I 
I I 
I •••... . : 
L ___ -.J 
Figuur 1: Experimentele eenheid opstelling: 1 -gas (zuurstof/stikstof) onder hoge druk; 2 - massa 
flow control meter; 3 - bemonsterings punt; 4 - luchtsteen; 5 - 2-liter mesocosm fles; 6 - H2S 
opvangfles; 7 - CO2 opvangfles; 8 - gas bemonsteringsfles; 9 - magnetische roerder; 10 - tempe-
ratuur gecontroleerd waterbad. In de aerobe eenheden was geen H2S opvangfles aanwezig. 
Figuur 2: Experimentele opstelling, met in het midden 2-1 mesocosm flessen in een thermo-
gereguleerd bad. Op de voorgrond staan de opvangflessen, bovenaan staan de massa flow 
control meters. 
16 2/2005 AQUA o~ot~ 
vloed wordt door zuurstofbeschikbaarheid, 
resuspensie (= weer in zwevende staat in 
de waterkolom terugbrengen) en de C:N 
verhouding. 
Auto of hetero? 
In natuurlijke systemen lOals de zee, me-
ren of (vis)vijvers is de bacteriele productie 
gemiddeld hoger dan de aanmaak van or-
ganische materiaal door plantaardig plank-
ton en andere groene planten (= primaire 
autotrofe productie). De primaire productie 
van algen in visvijvers schommelt rond 3-7 
9 C m·2 dag-1• De bacteriele productie daar-
entegen varieert tussen de 3 en 20 9 C m -2 
dag-1, met een gemiddelde aantal bacterien 
(= celdichtheid) van 1.86 * 107 cellen per ml. 
De hoeveelheid in bacterien vastgelegde 
koolstof wordt heterotrofe produktie ge-
noemd. Hoe meer voer er wordt gegeven, 
des te belangrijker de rol van bacterien in 
het systeem. De Heterotrofe Ratio (HR) 
w ordt gedefinieerd als: Dagelijkse C input 
(mest, voer) gedeeld door de Dagelijkse 
autotrofe C assimilatie. Een vijver met 1750 
kg vis ha-1 heeft bij een dagelijkse voergift 
van 35 kg C ha-1 een HR van ongeveer 1. 
Bijgevolg zal in aile systemen met een 
v isbiomassa hoger dan 1750 kg ha-1 de 
bacteriele productie hoger zijn dan de pri-
ma ire autotrofe productie. 
Goede verhoudingen 
Tijdens het onderzoek in het laboratorium 
werd de afbraak van visvoer onder gecon-
tro leerde omstandigheden in afgesloten 
schalen met een inhoud van 2 liter gevolgd. 
Een afgesloten ruimte waarbinnen de om-
sta ndigheden volledig beheerst kunnen 
worden wordt een micro- of mesocosmos 
genoemd. (Figuur 1 & 2) . Eerst werd de af-
braa k van visvoer met verschillende C:N 
verhoudingen onder puur aerobe (= zuur-
st of aanwezig) en onder anaerobe (= 
zuurstofloze) omstandigheden onderzocht. 
Bij ae robe afbraak bleef er minder organi-
sche koolstof (C) achter in het systeem. Een 
AQUAo~c)'~ 2/2005 
verschil in C:N ve rhouding t ussen 6 en 13 
had geen significante invloed op de C-
mineralisatie (Figuur 3) . Zowel onde r 
aerobe als anaerobe omstandigheden 
daalde de C:N verhouding tijdens het 
afbraakproces, en deze afname was het 
snelst in zuurstofrijke omstandigheden . 
Meer anorganische stikstofverbindingen 
(NH/, N02- en N03- ) waren aanwezig in 
media gevoerd met eiwitrijk voer (= lage 
C:N verhouding). De bacteriele biomassa 
was aanzienlijk hoger onder aerobe da n 
anaerobe omstandigheden, maar werd niet 
be"invloed door de C:N verhouding in het 
voer. Bacteriele hoeveelheden aan het eind 
van het experiment waren 3.4 * 109 cellen 
ml-1 in zuurstofrijke omstandigheden verge-
leken met 1.9 * 109 cellen ml-1 in zuurstof-
arme omstandigheden (Figuur 4). De hoe-
veelheid C vastgelegd in bacteriele 
biomassa was 19 9 C m-2 dag-1 onder aerobe 
condities en 8 9 C m -2 dag-1 onder anaerobe 
omstandigheden. 
Zo nu en dan wat zuurstof versnelt 
De koppeling tussen aerobe en anaerobe 
omstandigheden bepaalt in hoge mate de 
ophoping van N en C in het kweekmedium . 
Vergelijkbare hoeveelheden C werden om-
gezet tot CO2 gas onder 100% aerobe om-
standigheden en verschillende gradienten 
van koppeling/menging van aerobe -
anaerobe condities. Aileen bij 100% 
anaerobe omstandigheden werd minder 
CO2 vrijgegeven. Dit betekent dat beperkte 
momenten van zuurstofbeschikbaarheid 
voldoende zijn om een afbraak van orga-
nisch materiaal te bewerkstelligen vergelijk-
baar met 100% zuurstofbeschikbaarheid. 
Het 1-maal per vier dagen mengen van 
aerobe en anaerobe lagen gedurende 15 
minuten was reeds voldoende om een ver-
gelijkbare CO2 productie te bewerkstelligen 
als bij 100% aerobe omstandigheden. On-
der volledig aerobe omstandigheden werd 
geen nitrificatie vastgesteld, maar wei in 
aile situaties waar aerobe en anaerobe con-
17 
3000 -
0 023 .0 049 o N23 .N49 0 
2500 n 
0) 
E 0 0 
c 2000 
0 
:p 
u 1500 ::,-
'"0 
0 
..... 
a. 1000 
N 
0 
0 500 
0 
0 ~ 
T 
6 ~ """ ~8 0 T 
8 u ~ I ~ ~ [j ,~ 
El ,~ i u J. 
B 
" 
e ~ e~ I~ • ..... I 
o 10 20 30 40 50 
Days 
Figuur 3: CO2 productie (mg t l ) onder aerobe en anaerobe omstandigheden. Symbolen: ° = 
zuurstofrijk; N = zuurstofarm; 23 = 23 % eiwit voer (CN verhouding 13); 49 = 49 % eiwit voer 
(CN verhouding 6) . 
1200 
1000 
u;-
~ BOO 
u 
~ 
G' 600 
c: 
Q) 
::J 
C" 
~ 400 
lL 
200 
o 
-
-f- - i- -
I--- - r- -
f-- - r- -
I 0 anaerobi c o aerobic 
'-
-
- I--
-
- r-
- 1 1 1 r--r rtlrllrflrn r1l rn 
Bacteria cell volum e (IJm3) 
Figuur 4: Grootteverdeling en aantal bacterien per grootteklasse aanwezig in de 2-1 mesocosms 
onder aerobe of anaerobe omstandigheden. 
18 2/2005 AQUA o~ot~ 
dities naast elkaar bestonden in tijd of 
plaats. Trad er nitrificatie op dan werd ook 
denit rificatie vastgesteld. De hoogst vast-
gestelde stikstofverwijdering via 
denitrificatie was ± 70% en werd gevonden 
in een behandeling waarbij 12 uur zuurstof-
rijke en 12 uur zuurstofarme omstandighe-
den elkaar afwisselden. 
Conclusie 
Ais conclusie kan gesteld worden dat 
anaerobe afbraak van organische materiaal 
in visteeltsystemen een probleem vormt als 
er niet op een of andere manier een koppe-
ling plaats vindt tussen aerobe en anaerobe 
processen. Beheersmaatregelen die een 
menging bewerkstelligen tussen aerobe en 
anaerobe processen zullen de visproductie 
stimuleren en het systeem meer stabiel 
maken . Een voorbeeld van visteelt-
productiesystemen waarin er een goede 
koppeling plaats vindt tussen aerobe en 
anaerobe omstandigheden zijn 'active sus-
pension ponds' (ASP, figuur 5) waarin door 
overvloedige beluchting verhinderd wordt 
dat organisch materiaal bezinkt en waarin 
dus aile organisch materiaal in suspensie 
(= zwevende in het wate r) blijft. ASP-syste-
men worden gekenmerkt door een lage 
waterverversing, een hoge concentratie van 
organisch zwevende stof in de waterkolom 
en een hoge bacteriele biomassa. Door het 
manipuleren van de C:N verhouding in der-
gelijke systemen kunnen grote hoeveelhe-
den bacterieel eiwit gevormd worden. Toe-
voeging van 1 kg voer leidt gemiddeld tot 
de productie van 125 9 bacteriele biomassa. 
Dit betekent dat de eiwitgift in het voer ver-
laagd kan worden en vervangen door ter 
plaatse geproduceerd bacterieel eiwit, wat 
grofweg leidt tot een verdubbeling van de 
eiwit-efficientie in systemen met vissoorten 
die bacterien als voedsel opnemen. De uit-
daging voor de toekomst is deze principes 
ook toepasbaar te maken in meer traditio-
nele teeltsystemen lOals vijvers oftanks, die 
nog steeds voor meer dan 50% van de 
aquacultuurproductie in de wereld verant-
woordelijk zijn. 
lOp 15 april promoveerde BeatrizTorres Beristain 
aan Wageningen Universiteit op het proefschrift: 
Organic matter decomposition in simulated 
aquaculture ponds. Promotor was Prof. Dr. J.A.J. 
Verreth. 
Fiquur 5: Active suspension pond in opperation. De 'paddle wheels ' zorgen ervoor dat aile aan-
wezige organisch materiaal in de waterkolom blljft en niet uitzakt naar de bodem. 
19 


Afbraak van organisch materiaal en bacteriële biomassa in aquacultuur productiesystemen

NARCIS 

http://library.wur.nl/WebQuery/wurpubs/fulltext/9676

Afbraak van organisch materiaal en bacteriële biomassa in aquacultuur productiesystemen

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Wageningen Yield

NARCIS