Oksygenkontroll i oppdrett

Innledning

God kontroll over oksygenkonsentrasjonen fra klekking til høsting av matfisk er helt avgjørende for produksjonsresultatet og velferden til fisken i oppdrettsanleggene. Sentrale oppdrettsarter som laks, ørret, torsk og flatfisk er typiske kaldtvannsarter som er sårbare for reduserte oksygennivå i vannet. I moderne, lukka oppdrettssystemer med høy fisketetthet og redusert vannforbruk - som kar og tanker på land og lukka flytemerder - vil det meste av fiskens oksygenforbruk bli tilsatt ved tilførsel av reint oksygen. Størstedelen av biomassen i lakseproduserende land står i åpne eller delvis lukka merder i sjøen der oksygennivået kan bli ugunstig lågt, spesielt i perioder med høy vanntemperatur og stor fisketetthet.

Denne oversikten beskriver kort oksygeninnholdet i fersk- og saltvann, fiskens oksygenforbruk, toleransenivå for låge/svingende oksygennivå og oksygenvariasjon i merder, og vektlegger deretter tekniske tiltak for direkte-indirekte tilsetting av oksygen.

Oksygenløselighet i fersk- og saltvann

Flere faktorer virker inn på løseligheten av oksygen i vann, men størst påvirkning har vannets temperatur og saltholdighet. Løseligheten avtar ved økende temperatur og saltholdighet. Som eksempel avtar løseligheten (mg/l) med ca. 37 % når temperaturen stiger fra 0 til 20 ⁰C, mens løseligheten er ca. 20 % lavere i reint sjøvann sammenlignet med i ferskvann. Når det er gasslikevekt mellom luft og vann, er vannet 100 % mettet med oksygen (se Figur). Metningsnivået til oksygen i vann er et vanlig benyttet begrep, dvs. oksygenkonsentrasjonen i prosent av full metning (100 %). For eksempel tilsvarer 60 % metning ved 10 ⁰C i ferskvann ca. 5,5 mg O₂/l.

Konsentrasjon av oppløst oksygen (mg/l) i ferskvann (0 ‰), brakkvann (15 ‰) og i saltvann (34 ‰) ved 0 – 20 ˚⁰C og 760 mm Hg lufttrykk

Oksygenforbruk laksefisk

Stoffskiftet hos fisk kan variere mye påvirket av faktorer som temperatur, fôropptak, svømmeaktivitet og stresspåvirkning. Sammenhengen mellom oksygenforbruk under vanlige driftsforhold (rutineforbruk) hos laks er vist i Tabellen ved varierende temperatur (2 – 18 ⁰C) og fiskestørrelse (yngel til slaktefisk). Som vist øker forbruket sterkt med økende temperatur og avtar med fiskestørrelsen der forbruket er angitt som mg pr. minutt pr. kg fisk. I merdanlegg med middelstor fisk (500 g – 2,5 kg) og vanlig temperatur sommer-høst (8 – 12 ⁰C) er forbruket i området 1,5 – 3 mg O2/kg/min.

For regnbueørret regnes oksygenforbruket å være noe høyere enn hos laks – det har vært anbefalt å multiplisere laksens forbruk med 1,2. Hos torsk er forbruket generelt noe lavere enn hos laks, omkring 80 – 90 % ved samme temperatur og fiskestørrelse.

Spesifikt oksygenforbruk atl. laks ved varierende temperatur og fiskestørrelse (Gjedrem 1993). Enhet: mg O₂/kg fisk/min

Nedre toleransenivå

Igjen finnes det mest data for laks. I en studie ved Havforskningsinstituttet ble funnet at laks er mer sårbar for oksygensvikt ved økende temperatur:

Laveste oksygenkonsentrasjon for opprettholdelse av maksimal appetitt hos laks (300 g) ved varierende temperatur (7 – 19 ⁰C), Remen, 2016

Når det gjelder torsk er det funnet at massiv dødelighet oppstår ved vedvarende konsentrasjon mellom 20 % og 30 % O₂-metning ved lav temperatur.

For at god appetitt og vekst skal opprettholdes over tid, må oksygennivået holdes stabilt over 80 % metning (Figur), også ved lav temperatur. Det samme gjelder for ørret og torsk.

Vekst og fôrutnyttelse hos post-smolt laks eksponert for fire oksygennivå (53-98 % metning) ved lav temperatur (8-9 ˚C). Testperiode: 24. april – 17. juni 2002
(EWOS-Oxyvision-Rogalandsforskning, 2002)

Oksygenforhold i merder

Praktiske erfaringer og detaljerte forskningsprosjekter viser store oksygensvinger i merder både gjennom døgnet og sesongmessig, og ikke minst vil nivået kunne variere sterkt med dybde og avstand fra notvegg til sentrum. Normalt registreres et klart fall i konsentrasjonen inne i åpne merder sammenlignet med utenfor (Figur). Dette skyldes primært fisken oksygenforbruk, men også nedsatt vanngjennomgang over notveggen ved begroing kan bidra til oksygenfall.

Oksygennivå (%) utenfor og inne i laksemerd i Boknafjorden vinteren 2009 (IRIS, 2009)

Fysiske barrierer som reduserer/hindrer vannet passasje gjennom notveggen, særlig ved bruk av luseskjørt, vil øke risikoen for oksygensvikt i merdene. Bruk av dype luseskjørt viser forsterket oksygensvikt og endret fiskeadferd i merdene og dermed behov for tilsetting av oksygen eller oksygenrikt vann (Figur).

Oksygenkonsentrasjon i merd med luseskjørt (dag 5-7) og uten skjørt (dag 7-9), Havforskningsinstituttet (Oldham et al., 2017)

Tiltak for oksygenkontroll

            Tilsetting av reint oksygen

Den dominerende metoden for oksygentilsetting er tilførsel av reint oksygen til vannet via diffusorslanger (Figur). Finperforerte diffusorslanger er arrangert i et nettverk som sikrer effektiv tilførsel til hele vannvolumet i merdene (Figur). I kar er det utviklet et effektivt system som tilfører oksygen gjennom fastmonterte diffusorslanger i rammer plassert på bunnen (Figur).

Merd med diffusornettverk for tilførsel og kontroll av oksygenkonsentrasjonen (NetOx Net™) i merd (venstre) og i kar/basseng (NetOx diffusorramme™) på bunnen i kar og basseng (høyre)

Tilførselen av oksygen er automatisk styrt av oksygennivået i merdene - karene og er anvendt både for kontinuerlig-periodisk tilsetting, men også for akutt tilførsel ved nødsituasjoner i lukka oppdrettsenheter (kar-basseng-lukka flytemerder).

Indirekte oksygentilsetting

Løfting av vann vha. luftbobler, såkalt air-lift, er en energieffektiv metode for å tilføre kjølig oksygenrikt dypvann til merder med oksygenproblemer (Figur). Bruk av dype luseskjørt vil redusere den naturlige vann- og oksygentilførselen til merdene og bruk av Turbolift gir god effekt (Figur). Ved sammenligning mot Midt-Norsk Ring (høgre figur) tydet det på at Turbolift hadde klart best effekt på oksygennivået i merdene. Sammenlignet med propelldrevne pumpesystemer er bruk av air-lift svært energieffektivt og halverer el-forbruket pr. 1000 m3 løftet vann.

Merd med luseskjørt og installert Turbolift™ (venstre) og oksygenprofiler med hhv. Turbolift og Midt-Norsk Ring™ (høgre), (Bio Marine, 2019)

Referanser

EWOS-Oxyvision-Rogalandsforskning. 2002. Report Rogaland Research, No. 307/2002 (Bergheim et al.)
Oxyvision. 2019. Concentrations of dissolved gases in salmon cages supplied deep water by Air-lift,
Salmar’s site Gjerde, June – August 2019. Report Project Calisonic, Oxyvision, Sep. 2019 (Bergheim et al.)
Gjedrem, T. 1993. Fiskeoppdrett. Vekstnæring for distrikts-Norge (red. Trygve Gjedrem). Landbruksforlaget/Akvaforsk. 383 s.
IRIS, 2009. Report International Research Institute Stavanger (Bergheim et al.)
Oldham, T. et al. 2017. Oxygen gradients affect behaviour of caged Atlantic salmon Salmo salar. Aquaculture Environment Interaction, 9, 145-153.
Remen, M. et al. 2016. The oxygen threshold for maximal feed intake of Atlantic salmon post-smolts is highly temperature-dependent. Aquaculture ,464, 582-592.