Der Sauerstoffgehalt in Karpfenteichen bei verschiedenen Belüftungsstrategien

Belüfter zur Verbesserung des Sauerstoffgehalts in einem Karpfenteich
In vielen Karpfenteichen kommt es während des Jahres in einigen Nächten zu kritischen Sauerstoffsituationen. Verschärft wird diese Gefahr durch den fortschreitenden Klimawandel mit steigenden Temperaturen und abnehmendem Wasservolumen in trockenen Sommern. Zur Notbelüftung steht den Teichwirten in der Regel kein Stromanschluss zur Verfügung. Die Elektrifizierung von Karpfenteichen ist häufig aufgrund der Entfernung von Stromleitungen und der bei einer Erschließung entstehenden hohen Kosten nicht realisierbar. Daher ist derzeit die solare Belüftung von Teichen in der Diskussion. Sauerstoffmangel entsteht vor allem bei fehlendem Sonnenlicht. Die Speicherung von Energie ist jedoch aufwändig. Ziel der Untersuchung war daher, die Auswirkungen einer Belüftung während des Tages der Belüftung bei Nacht gegenüberzustellen und im Hinblick auf die Vermeidung von Sauerstoffmangel zu bewerten.

Methode

Sechs Teiche wurden für die Versuche verwendet (zwei Teiche je 1000 m2, vier Teiche je 200 m2). Besetzt waren alle Teiche mit 1500 K2/ha. Bezogen auf die Teichfläche wurde dieselbe Futtermenge gefüttert. Auf allen Teichen wurden Belüfter installiert. In den größeren Teichen kamen Schaufelradbelüfter (Fa. Linn, Aquawheel 0,55 kW,), in den kleineren Teichen Belüfter mit Tauchmotor (Fa. Linn, Aquahobby, 0,15 kW) zum Einsatz. Sechs Sonden der Firma WTW standen für die kontinuierliche Messung von Sauerstoff, pH-Wert und Temperatur zur Verfügung. Der Versuchszeitraum erstreckte sich über den heißen Sommer 2015 von Anfang Juli bis Mitte September. Gemessen wurde zunächst über den Zeitraum einer Woche in zwei Teichen in 40 cm und 80 cm unter der Wasseroberfläche, um zu Beginn die Entwicklung der Wasserparameter ohne Belüftung zu erfassen. Im Anschluss erfolgte über zwei Wochen in drei Teichen eine Belüftung tagsüber von 10.00 – 17.00 Uhr bzw. in drei Teichen von 22.00 - 05.00 Uhr. Gemessen wurde in 40 cm Wassertiefe. In einem folgenden Abschnitt wurden jeweils zwei Sonden in drei Teichen angebracht und in verschiedenen Tiefen (40 cm, 80 cm) verschiedene Belüftungsstrategien erprobt. Punktuell wurde manuell der Sauerstoffgehalt über die gesamte Wassertiefe erfasst. Zusätzlich wurde bei der Auswertung der Daten die Sonneneinstrahlung sowie die Windgeschwindigkeit berücksichtigt. Die Daten hierzu stammen aus einer Wetterstation in Höchstadt.

Ergebnis

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Verlauf der Sonneneinstrahlung (W/m2) und des Sauerstoffgehaltes (mg/l) in einer Wassertiefe von 40 cm bzw. 80 cm ohne Belüftung vom 15.07. – 18.07.2015

Der Sauerstoffgehalt ist stark geprägt von der Sonneneinstrahlung. Tagsüber ist bei starker Sonneneinstrahlung eine starke Schichtung des Sauerstoffgehaltes zu beobachten. In den obersten Schichten herrscht bei starker Sonneneinstrahlung in der Regel eine deutliche Übersättigung vor. Der Gehalt nimmt mit zunehmender Wassertiefe jedoch stark ab und beträgt nur noch wenige mg/l bis hin zum völligen Fehlen des Sauerstoffs bei einer Wassertiefe von 1 m. Die Belüftung während des Tages hat bei starker Sonneneinstrahlung sehr rasch einen großen Effekt. Durch die Umwälzung wird das sauerstoffübersättigte Wasser mit den sauerstoffarmen, tieferen Schichten vermischt. Es kommt hier rasch zu einer deutlichen Erhöhung des Sauerstoffgehaltes in tieferen Schichten. Dies führt auch nachts zu einer spürbaren Verbesserung der Situation.
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Verlauf der Sonneneinstrahlung (W/m2) und des Sauerstoffgehaltes (mg/l) in einer Wassertiefe von 40 cm bzw. 80 cm bei einer Belüftung während des Tages am 23.08.2015

Nachts kommt es zu einem starken Rückgang des Sauerstoffgehaltes. Die nächtliche Belüftung konnte i. d. R. den Abfall des Sauerstoffgehaltes nicht aufhalten, sondern nur dämpfen. Die Sauerstoffzehrung war bei Sonnenaufgang noch nicht beendet, sondern setzte sich in den Vormittag bis gegen 9.00 - 10.00 Uhr auch in den oberen Schichten fort. In den tieferen Schichten war während des gesamten Tages ein kontinuierlicher Sauerstoffabfall zu verzeichnen, der erst mit der Belüftung endete.
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Verlauf der Sonneneinstrahlung (W/m2) und des Sauerstoffgehaltes (mg/l) in einer Wassertiefe von 40 cm bzw. 80 cm bei einer Belüftung während der Nacht am 29.08.2015

Die Belüftung tagsüber hat daher bei Sonneneinstrahlung einen sehr guten Effekt auf die Sauerstoffgehalte im gesamten Karpfenteich während des ganzen Tages (24 h) und ist einer ausschließlichen Belüftung während der Nacht vorzuziehen.
Projektinformation
Projektleiter: Prof. Dr. Dr. B. Ehrmaier, Dr. M. Oberle
Projektbearbeiter: S. Salomon (Hochschule Weihenstephan-Triesdorf)
Laufzeit: 2015 – 2016