Postsmolt ytelse og velferd i lukkede og semilukkede anlegg

Hauge Akva Postsmolt ytelse og velferd i lukkede og semilukkede anlegg FHF- samling verdikjede havbruk Bendik Fyhn Terjesen (seniorforsker, Nofima) og Sigurd Handeland (seniorforsker Uni Research) - På vegne av NFR-OPP og Postsmolt konsortiene 23.10.2013 1

Bakgrunn Tap av fisk i norsk lakseproduksjon har stor variasjon, men snitt på samme nivå nå, ~ 20%, som 12 år siden (Arealutvalget 04.02.11) Tapet, mistet fisk og tapt tilvekst, kan skje tidlig etter utsett av liten smolt i sjøen (<100 g/ind) (f.eks Oehme et al., 2010) Fôrinntak hos 1+ laks (SFR, % kroppsvekt dag -1 ) satt i sjø sent i mai Oehme, M., Grammes, F., Takle, H., Zambonino-Infante, J.-L., Refstie, S., Thomassen, M.S., Rørvik, K.-A., Terjesen, B.F., 2010. Dietary supplementation of glutamate and arginine to Atlantic salmon (Salmo salar L.) increases growth during the first autumn in sea. Aquaculture. 310, 156-163 10/23/2013 2

Bakgrunn forts. En av mulige løsninger er å redusere tiden i tradisjonelle nøter i sjø FKD åpnet nylig for økning fra 250 g/ind til 1 kg/ind settefisk, prøveperiode Hypoteser: en større settefisk kan redusere problemer med lus, redusere tap av fisk, og gi raskere vekst redusere produksjonstid, spesielt ved lav vintertemperatur Redusere produksjonsrisiko En slik produksjonsplattform kan vi også kalle «Kombinasjonslinjer» 10/23/2013 3

Kombinasjonslinjer, til 1 kg i lukkede anlegg Lukket anlegg på land Settefisk i lukket anlegg i ferskvann på land Postsmolt i lukket anlegg på land Kortere periode i trad. nøter til slakt 0-70 g 70 g 1 kg 1 kg 4.5 kg Semi-lukket anlegg i sjø Settefisk i lukket anlegg i ferskvann på land Postsmolt i semi-lukket anlegg i sjø Kortere periode i trad. nøter til slakt 0-70 g 70 g 1 kg 1 kg 4.5 kg 23.10.2013 4

Hovedmål i prosjektet Optimalisert postsmolt-produksjon (NFR-OPP) «Utvikle grunnleggende og anvendt kunnskap om hvorvidt tiden i åpne nøter i sjø for laks kan reduseres, ved å øke tiden på land eller i semi-lukkede anlegg i sjø, og kartlegge konsekvensene for fiskens ytelse, fysiologi, helse og produksjonskostnad» 23.10.2013 5

Problemstillinger i OPP Problem: «har så langt ikke sett noen (semi-lukket/lukket) systemer som er kostnadseffektive nok for produksjon av postsmolt opp mot 1 kg, verken på land eller i sjø.» (Cato Lyngøy, tidligere konsernleder teknologi og miljø, Marine Harvest, styreleder i OPP, IntraFish, 29/10/12) Under testing i OPP: Landbasert produksjon av 1 kg postsmolt i RAS, resirkulering Tegning: Agrimarine Nofima Centre for Recirculation in Aquaculture, Sunndalsøra, Norway Snart under testing i OPP, semi-lukkede anlegg i sjø til 1 kg (21 000 m 3 vol, 450 m 3 /min flow) Problem: Utilstrekkelig kunnskap om biologiske krav hos postsmolt av Atlantisk laks i semi-lukkede anlegg, for optimal ytelse, velferd og helse Foto: Aquafarm Equipment 10/23/2013 6

OPP «Optimalisert postsmoltproduksjon» Industriforum semi-lukkede anlegg (under etablering) Koordinator IFU Aquafarm-Marine Harvest (Innovasjon Norge) NFR-OPP Styringsgruppe Marine Harvest (prosjekteier), Grieg SeaFood, Smøla Klekkeri og Settefisk, Nofima, UNI Research, Universitet i Bergen, Universitetet for Miljø og Biovitenskap, Høyskolen i Bergen, NIVA NFR-OPP assosierte medlemmer Lerøy SeaFood Group, Lingalaks, Erko Settefisk, Hauge Aqua NFR-OPP Teknisk prosjektleder: Nofima NFR-OPP 3 RAS salinitet NFR-OPP 4 RAS utsettstidspunkt NFR-OPP WP1: «Kunnskapsoppbygging» NFR-OPP 1 Tetthet & vannbehov NFR-OPP 2 CO 2 toleranse FHF-Postsmolt styringsgruppe Ørjan Tveiten (MH), Frode Mathisen (GSF), Svein Martinsen (SKS), Harald Sveier (LSG), Erlend Haugarvoll (LL), Merete Bjørgan Schrøder (FHF, observatør), Kjell Maroni (FHF, observatør) Postsmolt A: «Tetthet & vannbehov» (UNI Research) Postsmolt D: «CO 2 toleranse» (Høyskolen i Bergen) IFU fase I: «Bygging prototype lukket merd» IFU fase 2: «Uttesting prototype lukket merd» NFR-OPP WP2: «Feltforsøk Marine Harvest» Semi-lukket i sjø Forsøk 5a NFR-OPP WP3: «Feltforsøk Smøla KS» Semi-lukket i sjø Forsøk 5b NFR-OPP WP4: «Feltforsøk Grieg SeaFood» Resirkulering Forsøk 6 Postsmolt E: «Helse og sykdom i semi-lukkede anlegg» (Veterinærinstituttet) Nærings-PhD Sara Calabrese (MH/UiB, PhD student) NFR-OPP WP5: «Markører ytelse, helse, velferd» Analyser Forsøk 1-6

Effekter av salinitet og vannhastighet under produksjon av postsmolt i RAS, resirkuleringsanlegg (OPP3) B.F. Terjesen 1*, T. Ytrestøyl 1, J. Kolarevic 1, S. Calabrese 2,3, B.O. Rosseland 4, H-C. Teien 4, Å. Åtland 5, T.O. Nilsen 2, S. Stefansson 2, S.O. Handeland 6, H. Takle 1 1 Nofima, 2 Univ. of Bergen, 3 Marine Harvest Norway, 4 Norw. Univ. of Life Sciences; 5 NIVA; 6 UNI Research 23.10.2013 8

Konsekvenser av valg av salinitet under planlegging og drift av RAS Sjøvanns-RAS kan ha høyere driftskostnader enn fersk/- brakkvanns-ras, fordi: CO 2 fjerningseffektivitet er lavere i sjø- enn ferskvann (f. eks. Moran, 2010) Ammoniakk-fjerning er lavere i sjø- enn i ferskvann (f. eks. Chen et al, 2006) Resulterer i behov for å pumpe mer vann og/eller større anlegg for samme produksjon Nofima senter for resirkulering i akvakultur (NCRA), Sunndalsøra Eller kan postsmolt holdes ved lav salinitet i RAS og likevel takle overgang til fullstyrke sjø? 10/23/2013 9

Forsøksdesign: Optimal salinitet og vannhastighet i produksjon av postsmolt i RAS Hva er optimal salinitet for fisken, for overlevelse, helse, ioneregulering og kjønnsmodning, opptil 1 kg? Kan redusert saltholdighet gi mer energi tilgjengelig for vekst? Kan trening av fisken gjennom vannhastighet påvirke disse? 2 + Trening 12 -RAS 250g 12 -RAS 450g 2 - Trening 12 -RAS 250g 12 -RAS 450g Parr i FW Nofima NCRA 12: 12 2 24L 2 + Trening FT - Trening 32 -RAS 250g 32 -RAS 32 -RAS 250g 32 -RAS 450g 450g 2 + Trening 22 RAS 250g 22 RAS 450g 2 - Trening 22 RAS 250g 22 RAS 450g 70g 250g 450g 800g

RAS-oppsett gjennom forsøket RAS 2 5 Ozone side-stream Pump Pump sump w/overflow 6 9 Belt filter w/sludge discharge 4 Ozone injection w/degas separator Make-up 11 water with flowmeter Pump sump w/overflow 11 8 Degasser 9 10 Moving bed bioreactor 7 Central water treatment room 12 Oxygenation 2 1 Swirl separator w/sludge discharge Fish tank 3 Sidewall drain Fish tank Fish tank Experimental hall 1/2/3 RAS1/2 Nofima senter for resirkulering i akvakultur (NCRA), Sunndalsøra 23.10.2013 11

Body lengths/sec % of total tank depth Svømmehastighet (BL/s) til ~250 g 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 01.okt.12 Mean ± range (n=2 tanks per treatment) 15.okt.12 32ppt minus exercise 12ppt minus exercise 22ppt minus exercise 32ppt plus exercise 12ppt plus exercise 22ppt plus exercise Flow 85 l/min Flow 85 l/min 29.okt.12 12.nov.12 Flow 132 l/min Flow 132 l/min 26.nov.12 Date Exp. day 10.des.12 24.des.12 07.jan.13 0 20 40 60 80 100 Direction of the water flow Velocity measurement locations Tank inlet % of total tank width 38 36 28 2318 10 8 Top view 9% 35% 63% Lateral tank view 23.10.2013 12

Forhold i RAS gjennom forsøket RAS Temp C ph CO 2 mg/l Alkalinity CaCO 3 mg/l % Reused flow % Water exchange /day Feedload, % of capacity Feedload/ water exh (kg/m 3 /day) 12 12.4±0.9 7.5±0.2 6.1±1.5 72±20 98.7±0.8 25±7 11.0±3.4 0.44±0.30 22 12.1±0.8 7.6±0.1 7.0±0.2 110±26 98.8±0.7 24±6 10.6±3.9 0.49±0.28 32 12.6±0.9 7.8±0.1 6.9±0.4 137±33 98.9±0.4 25±2 9.1±3.9 0.46±0.20 Mean ± SD (n=4 tanks per grouping). Water quality measured in tank outlet 23.10.2013 13

OPP3: Vannkvalitet frem til 250 g/ind. uttak TAN eller nitritt-n (mg L -1 ) 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 12 Nitritt-N TAN 0.0 3.0 TAN eller nitritt-n (mg L -1 ) 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 22 Nitritt-N TAN 0.0 3.0 34 Nofima senter for resirkulering i akvakultur (NCRA), Sunndalsøra TAN eller nitritt-n (mg L -1 ) 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 Nitritt-N TAN 0.0 1.nov.12 1.des.12 Dato 1.jan.13 1.feb.13 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 23.10.2013 14 Dager siden forsøksstart

Effekter av salinitet i RAS på fjerningseffektiviteter CO 2 removal efficiency (%) TAN removal efficiency (%) 60 50 40 12 22 32 TAN removal over MBBR 30 20 12 vs 32 ppt p=0.10 10 0 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 MBBR inlet TAN water conc. (mg/l) 100 80 60 40 20 CO 2 removal MBBR and degasser combined 12 22 32 0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 CO 2 inlet concentration (mg/l) 12 vs 32 ppt p=0.057

Postsmolt ved ~250 g, produsert ved 12 i resirkuleringsanlegg Body weight (g ind -1 ) 325 300 275 250 225 200 0 Ind. weight at ~250 g/ind Exercise No exercise 12 22 32 Factor salinity: p<0.01 Factor exercise: p<0.05 Thermal growth coefficient 2.4 2.2 2.0 1.8 TGC to~250 g/ind 2.6 Factor salinity: Exercise p<0.001 No exercise Faktor exercise p<0.01 12 22 32 Salinity*exercis p<0.05 Salinity (ppt) Salinity (ppt)

Postsmolt ved ~800 g, produsert ved 12 i resirkuleringsanlegg Body weight (g ind -1 ) 900 800 700 600 500 Body weight at end of exp. Factor salinity: p<0.01 Factor exercise: p<0.01 Exercise No exercise 12 22 32 Thermal growth coefficient 2.2 2.0 1.8 1.6 0.0 TGC entire experiment Factor salinity: p<0.01 Factor exercise: p<0.01 Exercise No exercise 12 22 32 Salinity (ppt) Salinity (ppt)

g feed/day Hvorfor er veksthastigheten høyere ved lav salinitet og med trening? Individual feed intake period 1 (BW 70-250 g) 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 32 ppt 22 ppt 12 ppt Effect of salinity: p 0.01 1 11 21 31 41 51 61 71 81 feeding days Cumulative feed intake g per tank period 1-3 200000 160000 120000 sampling 250 g sampling 450 g 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0 Effect of exercise: p 0.05 training no training 1 11 21 31 41 51 61 71 81 feeding days 200000 160000 120000 sampling 250 g sampling 450 g 80000 40000 0 0 50 100 150 feeding days 23.10.2013 18 80000 40000 0 0 50 100 150 feeding days

Hvorfor er veksthastigheten høyere ved lav salinitet og med trening?? FCR (feed/gain) 1.10 1.05 1.00 0.95 0.90 0.85 0.80 0.00 FCR entire exp 12 22 32 Salinity (ppt) Exercise No exercise p=0.071 FCR (feed/gain) 1.20 1.15 1.10 1.05 1.00 0.95 0.90 0.85 FCR period 250-450 g Exercise No exercise Factor salinity: p<0.005 Factor excercise: NS 0.80 0.00 12 22 32 Salinity (ppt) 23.10.2013 19

Organindekser ved 250 og 800 g Cardiosomatic index (% BW -1 ) Gonadosomatic index (% BW -1 ) 0.090 0.085 0.080 0.075 0.070 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00 Heart index 250 g/ind Salinity Male gonad size 250 g/ind 12 22 32 Salinity Exercise No exercise 12 22 32 Exersise No excersise Factor salinity: p<0.001 Factor exercise: p<0.001 Factor salinity: NS Factor exercise: NS Gonadosomatic index (% BW -1 ) 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00 Heart index 800 g/ind Male gonad size 800 g/ind 12 22 32 Salinity Exersise No excersise Factor salini NS Factor exerc NS

Overlevelse, når fisken ble holdt på 12, 22, eller 32, gjennom hele produksjonen Sensitiv periode % Kummulativ overlevelse 100 90 80 70 60 50 0 Snitt overlevelse i trad. nøter 12 + trening 22 + trening 32 + trening 12 - trening 22 - trening 32 - trening 0 200 400 600 800 A A B 12 salt, 99% 22 salt, 97% 32 salt, 71% Factor salinity: p<0.001 Factor exercise: NS Fiskestørrelse (g) 23.10.2013 21

% overlevelse % overlevelse % overlevelse % overlevelse % overlevelse Overlevelse når overføring fra 0 (start) el. 12/22/32 til 32 på ulike fiskestørrelser 100 80 60 40 20 0 Overføring ved 70 g (start) 97 98 Training No training 100 80 96 92 92 70g 250g 450g 800g 81 0 ppt 12 ppt 22 ppt 32 ppt Saltholdighet før overføring til 32 60 40 20 0 Overføring ved 250 g no training 32 32 32 training 99 98 12 ppt 22 ppt 32 ppt Saltholdighet før overføring til 32 100 80 60 40 20 Ved forsøksslutt ~800 g 0 Overføring ved 450 g no training 55 32 25 22 training 80 45 12 ppt 22 ppt 32 ppt Saltholdighet før overføring til 32 100 80 Endring til 32 direkte i eksisterende 12 kar 100 100 100 100 10099 100 80 Resten slått sammen, overført til 12 nye kar 32 94 60 40 20 60 40 0 12 ppt 22 ppt 32 ppt Saltholdighet før overføring til 32 20 0 Alle grupper samlet

Overlevelse gjennom perioden (%) Oppsummering overlevelse, når fisken overføres til 32 ved ulike størrelser Alle behandlinger samlet 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 97,6 95,7 94,0 53,4 70-250 250-450 450-800 800-~900 Fiskestørrelse (g) 70g 250g 450g 800g 32 32 32 23.10.2013 23

Sjøvannstoleranse (32-34, 72 t) når overført ved ulike størrelser mg/l 300 250 Plasma klorid 250 g no training 450 g training ~800 g 200 150 100 136 131 130 132 132 135 231 209 204 217 226 225 142 144 145 144 145 141 50 0 12 ppt 22 ppt 32 ppt 12 ppt 22 ppt 32 ppt 12 ppt 22 ppt 32 ppt Ingen signifikante effekter av behandling (tidligere saltholdighet eller trening) 23.10.2013 24

Skinnhelse og velferd Increasing mucous Viktig vev for patogen og parasitt-kontroll Increasing salinity Increasing salinity Increasing salinity Signifikant mindre slim og slimceller, ved høyere salinitet og fiskestørrelse Trening hadde sign. negativ effekt på vevsskade ved 22 og 32, men ikke ved12, på slutten av forsøket Sign. oppregulering av de stress-relaterte genene HSP70 og inos i skinn ved 32,22 versus 12 Eksterne velferds-markører: liten forskjell i finneslitasje Tidligere utslag av katarakt hos fisk i 32, versus 12 og 22 Increasing size 23.10.2013 25 Takle et al., unpubl.

Industriell-skala uttesting i OPP Uttesting av kombinasjonslinje, lukket landbasert (OPP6) Ble startet i juli ved Grieg SeaFood sitt landbaserte anlegg for postsmolt i Lebesby, Finnmark, 12 og 22, ut i sjø i november Foto: Nofima Foto: Nofima Foto: Nofima Uttesting av kombinasjonslinje, semi-lukket i sjø (OPP5) Oppstart i tank på 21 000 m 3, utsett sent oktober ved Marine Harvest sin lokalitet i Etne Kommune, Hordaland Foto: Aquafarm Equipment 23.10.2013 26

Konklusjoner Også laks har godt av mindre salt og mer trening! Lukkede anlegg gir mulighet til styrt endring av miljøet, i motsetning til i not I landbasert kombinasjonslinje gav lav saltholdighet økt vekst, høyere fôrinntak, tendens til bedre FCR, bedre skinnhelse, og mer effektiv vannbehandling Men, det var først ved kombinasjon med trening at effekten ble maksimert Beste gruppe, 12 med trening, hadde 99% overlevelse - viser at det er potensial for lavt svinn i produksjonen I størrelsesområdet 400-700 g var fisken sensitiv til håndtering og 32 Slike funn kan bidra til å senke produksjonskostnad i lukkede anlegg Mer forskning er nødvendig Funn i pilotskala må alltid verifiseres i industriell skala Vi satte ikke fisken videre i not, det vil bli gjort i OPP6 og OPP4 i 2014 Fremtidig forskning må jobbe videre med utfordringer m.h.p. optimal vannkvalitet, fiskevelferd, helse, skinn, sensorer med mer, i lukkede og semi-lukkede anlegg 23.10.2013 27

Takk for oppmerksomheten! Takk til alle OPP-kolleger og andre bidragsytere: Ørjan Tveiten, Sara Calabrese, Olav Breck, Cato Lyngøy (tidl. MH) Frode Mathisen, Per Magne Eriksen Svein Martinsen Harald Sveier, Gunnar Steinn Gunnarsson Sigurd Handeland, Lars Ebbesson Sigurd Stefansson, Tom Ole Nilsen Bjørn Olav Rosseland, Hans Christian Teien, Brit Salbu Harald Takle, Trine Ytrestøyl, Hilde Toften, Torbjørn Åsgård, Jelena Kolarevic Sveinung Fivelstad, Camilla Hosfeld, Kristin Kvamme Åse Åtland, Torstein Kristensen Øyvind Vågnes, Brit Hjeltnes, Kari Norheim, Agathe Medhus Erlend Haugarvoll, Rolv Haugarvoll Cato Lyngøy (Hauge Akva) Finansiert av industrikonsortium (Marine Harvest, Grieg, Smøla KS m.fl.) Finansiert av Norges Forskningsråd (NFR) -Prosjekt 217502/E40, Optimalisert postsmoltproduksjon Tilknyttede aktiviteter finansiert av FHF -Prosjekt 900816 «Effekter på helse, sykdom og velferd ved postsmoltproduksjon i semi-lukkede anlegg Kontakt: bendik.terjesen@nofima.no