Ringedalsvatn. gjødslingstiltak og effekter på fisken. Eirik Fjeld og Sigurd Rognerud, NIVA Et FoU-prosjekt utført på oppdrag fra Statkraft

Transkript

1 Ringedalsvatn gjødslingstiltak og effekter på fisken Eirik Fjeld og Sigurd Rognerud, NIVA Et FoU-prosjekt utført på oppdrag fra Statkraft Foredrag holdt for Norsk vannforening,

2 Innhold Introduksjon, om motivasjon og mulig videreføring Om fosfatgjødsling og reguleringer Ringedalsvatnet, fra sterk nedtapping i 2011 til fosfatgjødsling i 2013, effekter på vannkjemi, byttedyr og fisk Konklusjoner 2

3 Statkraft ønsker kunnskap Mål: Teste næringstilførsel (fosfat) som kompensasjonstiltak i sterkt regulerte magasin ved å øke den biologiske produksjonen og kvaliteten på ørretbestanden ved moderat gjødsling med fosfat. 3

4 FoU med grunnlag i en konkret situasjon Bakgrunn Sterkt nedtappet i 2011 pga markedsituasjonen Videre Diskusjon med FM Troms om begrenset forsøk i Altevatn Kompensasjon for redusert næringstilgang Tyss-Ringedals vatn.- D1000A0K VANNSTAND [Meter] HRV LRV Ringedalsvatn , vannstand kote 391,04 4

5 Bakgrunn Regulering av innsjøer kan føre til tap i fiskeproduksjonen fordi viktige næringsdyr i strandsonen blir redusert/forsvinner En oppdemming vil kunne føre til en oligotofiering fordi en større andel av det algetilgjengelige fosfatet sedimenterer på grunn av økt oppholdstid Et kompenserende tiltak kan være å kunstig stimulere primær-produksjonen ved å tilsette fosfat 5

6 Altevatn, erodert strandsone 6

7 Fosfor-retensjon kan øke i regulerte innsjøer 7

8 Vollenveider-modell Midlere fosfor-konsentrasjon i innsjøen (Plake): funksjon av konsentrasjonen i innløp (Pinlet) og vannets oppholdstid (Tw) Plake = Pinlet x 1 (1+ Tw) P (lake), µg/l Tw, år 9.0 P(inlet),µg/l } 0,35 8

9 Fosfor og primærproduksjon Fosfor er et begrensende element for primærproduksjonen i de aller fleste norske innsjøer Må stå i et balansert forhold til alge-tilgjengelig nitrogen (nitrat, ammonium) Jern kan også være et begrensende element i mer spesielle tilfeller, samt silisium for gruppen kiselalger På massebasis vil det optimale N:P- forholdet for algeproduksjon være omlag 7:1 (Redfield-forholdet) 9

10 Gjødsling som kompensasjonstiltak Tilsetning av næringssalter stimulerer primærproduksjonen og gir økt ressurstilgang for fisk og bedrer vekstforholdene Metoden er i utviklet i Nord-Amerika, særlig Canada, men flere eksperimenter er gjort i Skandinavia (Persson et al. 1975, Langeland 1982, Milbrink 1999, Dahl-Hanssen et al. 1998, Holmgren ) Erfaringene har vært positive, med økt tilvekst i fiskebestandene. Innsjøene har i all hovedsak beholdt sitt oligotrofe preg. 10

11 Erfaringer fra utlandet Gjødslingsforsøk for å stimulere fiskeproduksjonen begynte i Alaska på begynnelsen på 1950-tallet Formål var å kompensere for fosfor-tap på grunn av redusert oppvandring av stillehavslaks 11

12 Gjødsling på British Columbia Økt produksjon av smolt og økt retur av Sockeye salmon 1 Awun 2 Bonille 3 Curtis 4 Dew 5 Eden I B f =.- I a 3 t, 1200 a YEAR 1 95 fertlnzetlon begins 12

13 Gjødsling på British Columbia REGULATED RIVERS: RESEARCH & MANAGEMENT, VOL. 12, (1996) BRITISH COLUMBIA LAKE ENRICHMENT PROGRAMME: TWO DECADES OF HABITAT ENHANCEMENT FOR SOCKEYE SALMON JOHN G. STOCKNER AND ERLAND A. MACISAAC Department of Fisheries & Oceans, West Vancouver Laboratory, 4160 Marine Drive, West Vancouver, B.C. V7V ln6, Canada ABSTRACT The anadromous sockeye salmon (Oncorhynchus nerka) is the most valuable salmonid species on the Pacific coast of North America. Juvenile sockeye rear for 1-2 years in lakes, where they feed primarily on crustacean zooplankton. As a result of overfishing and habitat loss for over a century, most British Columbia nursery lakes are now recruitment limited, with too few adult salmon returning to spawn and provide fry. However, declining adult escapements have also resulted in a significant loss of nitrogen (N) and phosphorus (P) nutrients supplied by decomposing adult carcasses and the lakes have become less productive (oligotrophication) for rearing sockeye fry. To reverse this process and increase sockeye salmon abundance, in 1976 the Canadian Department of Fisheries and Oceans began enriching nursery lakes with nitrogen and phosphorus nutrients to increase their productivity and fry-rearing capacity. Many of the objectives, techniques and results from the Lake Enrichment Programme are also applicable to the management of regulated watersheds where mitigation for possible long-term reductions in freshwater habitat productivity is a concern. Over the last two decades, 20 lakes were fertilized weekly through the growing season with liquid fertilizers. The lakes have received limnological and fisheries assessments that have focused on pelagic food-webs and production processes. The lakes have shown a positive response at all trophic levels to nutrient additions, with an increase in activity and doubling of bacteria abundance, increases of 50-60% in autotrophic picoplankton abundance and phytoplankton biomass (chlorophyll) and up to twofold increases in primary production and zooplankton biomass. This enhanced lake production has increased growth and survival of juvenile sockeye and increased smolt weights ( > 60%) resulting in larger sockeye adult returns worth million dollars per year to the Canadian economy. The benefit :cost ratio of lake fertilization is the best of currently available salmonid enhancement techniques. Stockner and MacIsaak, 1997: This enhanced lake production has increased growth and survival of juvenile sockeye and increased smolt weights ( > 60%) resulting in larger sockeye adult returns worth million dollars per year to the Canadian economy. The benefit : cost ratio of lake fertilization is the best of currently available salmonid enhancement techniques. KEY WORDS: British Columbia; fish habitat; lake fertilization; nutrients; oligotrophication; Oncorhynchus nerka; plankton; sockeye salmon. INTRODUCTION AND BACKGROUND The extensive Pacific coastal rainforests of British Columbia, Canada (latitude 49-60' N), have a cool Mediterranean-like climate with high winter rainfall ( m year-') and mild winters (Farley, 1979). They contain thousands of lakes that range in surface area from < 1 to > 75 km2, sharing the common features of a warm monomictic circulation pattern (the lakes seldom freeze), short water residence times (fast flushing) and catchment basins with shallow organic soils overlying largely igneous bedrock (Stockner, 198 1, 1987). The lakes are very unproductive (ultra-oligotrophic) with phytoplankton biomass averaging only 1.2pg 1-' total chlorophyll (CHL) due to extremely low mean nutrient levels of 1.6 pgl-* total phosphorus (TP) and 13 pgl-' nitrate nitrogen (N-NO3) (Stockner, 1981). Since the last glaciation ( years BP) many of the coastal lakes free of major obstructions to fish migration (debris dams, falls) have supported large populations of anadromous Pacific sockeye salmon (Oncorhynchus nerka). Sockeye salmon return from the ocean and spawn in the gravels of tributary streams and littoral zones of the lakes where their eggs overwinter and hatch in the spring. After spawning, the adults die and their carcasses decompose in the tributary streams and along the lakeshore. Juvenile sockeye fry move into the 'nursery' lakes and are largely planktivorous, feeding predominantly on crustacean zooplankton for at least one year prior to seaward migration as smolts. If their nursery lake is very unproductive and CCC /96/ by John Wiley & Sons, Ltd. Received 25 September 1995 Accepted 27 November

14 Erfaringer fra Sverige Aquat. Sci. Vol. 70, 2008 Mjölkvatnet i Jämtland ( ) Rydin et al Compensatory nutrient enrichment in an oligotrophicated mountain reservoir effects and fate of added nutrients. Aquat. Sci. 70: Fi 20 re de d se ad at ti va w o th m «compensatory nutrient enrichment might turn out to be the best option for supporting diminishing but valuable, locally adapted, populations of Arctic char in mature high altitude reservoirs.» an an so fa ti 0. T P N Figure 1. Bathymetric maps of lakes Burvattnet and Mjçlkvattnet with positions of sampling stations. 14 the 1990s would have varied between 543 and 545 m a.s.l., with the maximum coinciding with snow melt-off in S T Ju tw o 76

15 Stora Mjölkvatnet Weight, g Figur 8. Rödingar (och en öring) från Mjölkvattnet före (2001) och efter (2003) näringstillsats. Notera kroppsstorleken i förhållande till huvudets storlek. (Foto: G. Milbrink) 9 15

16 Mjölkvatnet Näringstillförsel tog skruv Men det finns en lösning på problemet som forskarna i Uppsala har jobbat med under många år. Genom att tillsätta en kontrollerad, liten mängd näringsämnen i form av fosfor och kväve i vattnet kan man få fisken att både öka i antal och i storlek. I Stora Mjölkvattnet prövade man detta under flera års tid och redan efter två månader såg man effekter. Och efter ett år var fiskarna inte bara fler utan också större och tillbaka till så som de såg ut innan kraftverksdammarna byggdes. Metoden har använts i Kanada sedan 70- talet med stor framgång och skulle också här kunna vara ett sätt att återställa en del av den påverkan som vattenkraften har på miljön i näringsfattiga sjöar i Norrland. 16

17 regulerte vannstand er 465 moh., laveste er 372 moh., det v har magasinet imidlertid ikke vært tappet lavere enn til 409 km2 og største dyp er 134 m. Reguleringssonen i dag for en har rast ned fra fjellsidene. I enkelte områder er det også be grusavsetninger (NGI 2011). Ved lav vannstand vil finkorn på grunn av bølgeaktivitet og vinddrevne strømmer. Dette til økt turbiditet i vannmassene i enkelte perioder (Fjellheim Ringedalsvatnet Tyssedal, Odda kommune, Hordaland Nederste vatn i det regulerte Tysso-vassdraget HRV 465 moh, LRV 373 moh Innsjøøaral på 7,3 km2 og maks dyp på 134 m (maksimal fylling) Ultraoligotrof innsjø, tot-p 1 µg/l, tot-n 100 µg/l, nitrat-n 65, TOC 0,2 mg/l, siktedyp: m På grunn vinteren med min 406 og 3 lavere en målte vi Dette er i dette m typiske s Nedtapp sediment gradvis o områder magasine allerede i vannstan og har si Siktedyp 25 m. Figur 3. R merket me 17

18 Ringedalsvatnet 18

19 Ringedalsdammen Ferdigstilt i 1918 og var blant Europas største gravitasjons-dammer med en magasin-kapasitet på 222 millioner m³. 19

20 Ringedalsvatn 2011 Betydelig nedtappet Strandsonen (littoralsonen) var kraftig erodert Vannmassene hadde et høyt partikkelinnhold og var svært blakket Fisken var generelt utmagret på grunn av sviktende næringsgrunnlag Zooplankton og bunndyr var nær fraværende 20

21 Erodert reguleringssone,

22 Tilslamming,

23 Siktedyp, 2011: 0,2 0,6 m 23

24 Ørret 2011 Utmagret fisk og noen kannibaler 24

25 Vanlig fangst i

26 Vannstandsvariasjoner

27 Fosfat-gjødsling 2013 I juli 2014 ble 240 kg fosfor tilsatt ved å gjødsle med oppløst fosfat (70% H3PO4) Dosering skjedde i østre del av bassenget fra båt Dosen var ment å øke fosforkonsentrasjonen fra omlag 0,5 til 3 µg/l i epilimnion (øvre 15 m), noe som er et vanlig forekommende nivå i norske næringsfattige innsjøer 27

28 Fosfor i norske innsjøer tot-p, µg/l

29 Fosfor og resipienten Resipienten er Sørfjorden (Hardangerfjorden), og en økt avrenning av næringssalter vil raskt fortynnes i de store vannvolumene her. Eutrofieringssituasjonen i fjorden er nøye overvåket. Havforskningsinstituttet (Skaala et al. 2013) konkluderte med at det ikke er noen tegn til at Hardangerfjorden er overgjødslet, og vannutskiftningen er god nok til å opprettholde en av de tetteste konsentrasjonene av oppdrettsanlegg i Norge ( tonn produsert her i 2012). For lakseoppdrett har Bergheim og Braaten (2007) beregnet at et tonn produsert laks gir et utslipp på omlag 2 kg oppløst fosfor (forspill inkludert) og 6 kg partikulært som sedimenterer. Den benyttede mengden fosfat i Ringedalsvatnet (240 kg) er lite i denne sammenheng. 29

30 Stasjoner 2013 fosfat ble tilsatt øst for St. 2 30

31 Område gjødslet 11. juli

32 Fosfat og nitrat Konsentrasjoner ved tre stasjoner og tre dyp i

33 Siktedyp og temperatur 33

34 Klorofyll og alger i

35 Påvekst-alger i 2013 I østre del av bassenget var det på høsten en betydelig mengde trådformede påvekstalger på stein og neddemmet vegetasjon/trær Bildet viser et garn som ved en feil var blitt stående fra september til oktober Slike påvekstalger er et godt habitat for littorale bunndyr, slik som linsekreps 35

36 Zooplankton Zooplanktonsamfunnet økte i biomasse med en topp i august Biomassen var forholdsvis lav Dominans av hoppekreps, noe vannlopper (Bosmina) ved stasjon 3 i august 36

37 Mageinnhold, ørret Linsekreps (oransje) kommer inn i 2013 i de to dominerende aldersgruppene 5 og 6 37

38 Linsekreps En littoral vannloppe; et viktig byttedyr for ørret i fjellsjøer 38

39 Stabile N- og C-isotoper NIVA <løpenr >-<år> Figur 38. Spredningsdiagram og box-plot over stabile N- og C-isotoper i ørret fra Ringedalsvatnet fanget i

40 Ørret - vekstkurver Vekstkurvene for 2011 til 2013 tyder på at nedtappingen i hadde ført til en størrelsesavhengig dødlighet hvor de hurtigstvoksende individene innen de midlere og eldre aldersgruppene var hardest rammet 40

41 NIVA <løpenr >-<år> Ørret - årlig tilvekst Den årlige tilveksten i hver aldersgruppe var tildels betydelig bedre i 2013 enn i de foregående år Figur 34. Tilvekst for vekstsesongene basert på fiskemateriale fanget inn i september/oktober de respektive årene. Kurvene er laget med kurveglattingsfunksjoner (smoothing splines). 5.2 Kondisjon 41

42 Kjøttfarge Forekomsten av fisk med rødfarget kjøtt økte vesentlig i 2013, trolig på grunn av økt inntak av krepsdyr 42

43 Kondisjon ) som funksjon av fiskelengde for ørret fra Ringedalsvatn i smoothing splines). 43

44 Ørret Både de mange små individene og de få store kannibalene var i svært godt hold 44

45 Ringedalsvatnet, konklusjoner En moderat tilførsel av fosfat hevet konsentrasjonen i epilimnion fra < 1 til 4 µg P/l Førte til en moderat økning planteplankton, men en markant økning i littorale påvekstalger som er et gunstig habitat for linsekreps Zooplanktonsamfunnet utviklet seg raskt fra juli til august, men biomassene var lave Fiskens sesongtilvekst i 2013 var betydelig bedre enn i tidligere år. Kondisjonen var god og og andelen fisk med rødfarget kjøtt økte markant utover sesongen, noe som trolig skyldes økt forekomst av linsekreps 45

46 Og én ting til! Høsten 2014 var det fortsatt store mengder med påvekstalger i magasinet og fisken hadde et rikt innslag av linsekreps i ernæringen. 46

47 NIVA Sesongtilvekst og kondisjon NIVA om funksjon av fiskelengde for ørret fra Ringedalsvatn fanget moothing splines). Figur 8. Lengdetilvekst for vekstsesongene Kurvene er b september/oktober. Kurvene er laget med kurveglattingsfunksjoner (sm nkton ikke utviklet seg til å bli noen betydelig næringsressurs 47

48 Takk for oppmerksomheten 48