KoMARe, Phase II - Polyplan

Die Abkürzung steht für „Kontrolle der Mikrobiologie in Aquakultur-Rezirkulationsanlagen“ und ist ein von der DBU gefördertes Kooperationsvorhaben, das wir mit dem Partner Stiftung tierärztliche Hochschule Hannover noch bis 2022 in der Bioflock-Anlage in Hessen durchführen (www.die-landgarnele.de).

Projekttitel: „Entwicklung betriebs- und verfahrenstechnischer Lösungen für eine nachhaltige, Stickstoff-effiziente und tiergerechte Indoor-Garnelenproduktion auf Basis der Biofloc Technologie (BFT)“, Az: 34855/01-23

Hier geht es letztlich auch darum zu verifizieren wie nachhaltig die Biofloc-Technologie im großtechnischen Maßstab ist, wie die Kennzahlen der Produktion aussehen und wie das Mikrobiom als zentrale Schaltstelle der biologischen Prozesse zusammengesetzt ist. Die Komplexität und der Umfang der zu dokumentierenden und auszuwertenden Daten erfordert eine Datenbank-Unterstützung. Die Datenbank DeltA haben wir mit einer Softwarefirma bereits in dem Vorgängerprojekt KoMARe, Phase I, entwickelt, die Datenbank war inzwischen aber technologisch veraltet und wurde nun auf eine neue technologische Basis gestellt, ergänzt um neue Funktionen.

Unser Ansatz besteht darin, die BFT anhand von umfassenden Datenerhebungen in kommerziellen Anlagen an den Zielvorgaben einer erhöhten Biosicherheit, Tiergerechtigkeit und Nachhaltigkeit zu messen und anhand von Versuchsreihen weiter zu entwickeln. In einem zweiten Schwerpunkt soll dieses Vorhaben neue Erkenntnisse beitragen zum noch sehr lückenhaften Verständnis des Einflusses von Betriebszuständen der Anlage (Belüftung, Nährstoffangebot, Besatz) auf die Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft in den Bioflocs, ihre Reinigungsleistung und ihre Nährstoff-Eigenschaften und somit ihre Wechselwirkung mit dem Gesamtsystem – mit dem Ziel Kontrollmöglichkeiten zu definieren.

Eine Fragestellung war, ob und inwiefern sich die Länge der Transportwege auf die Besatztiere und ihre spätere Entwicklung auswirken können. Zu Projektstart wurden noch alle Postlarven (PL) aus den USA importiert. Die Transportdauer von deutlich über 24h und die damit verbundenen ungünstigen Transportbedingungen können theoretisch die sog. ‚zootechnische Performance‘, wie Wachstums- und Überlebensraten der Garnelen beeinträchtigen, was es zu überprüfen galt. In 2020, gelang es dem Anlagenbetreiber Herrn Damm – trotz der schwierigen Verfügbarkeit von Besatztieren während der Pandemie – einmalig drei Kulturen L. vannamei (PL11-12) parallel zu besetzen. Die PL-Zuchtbetriebe lagen in drei Ländern: den USA (US), Österreich (AT) und Deutschland (DE). Leider war kein weiteres paralleles Besetzen möglich. Es konnten jedoch noch weitere Kulturen aus den drei Ländern während der Beobachtungszeit von ca. 18 Monaten besetzt werden. Insgesamt wurden untersucht: 3 Kulturen aus DE, 4 aus AT und 7 aus US. Daten zur Wasserqualität und zootechnische Daten wurden über die gesamte Kulturperiode erhoben. An drei Probenahmezeitpukten bis Ende des 3. Monats der Kultur untersuchte unser Kooperationspartner, die Stiftung tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo) das Mikrobiom, ihre Diversität und die relative Abundanz der bestimmten Bakteriengruppen (Phyla). Beprobt wurde das Wasser, in denen die PL transportiert wurden, das Wasser in den Aufzuchtbecken sowie der Biofilm an Beckenwänden und auf dem Carapax der PL und der Garnelen.

Ergebnisse

In den drei parallel besetzten Kulturen wuchsen die Garnelen mit Herkunft DE deutlich schneller im Vergleich mit Garnelen der Kulturen AT bzw. US, unter vergleichbaren Bedingungen der Wasserqualität und des Futtermanagements. Auch die Erntemenge war bei der Kultur aus DE am höchsten (an Tag 116 der Kultur), aber dieses Ergebnis kann nicht mit denen der anderen zwei Kulturen verglichen werden, da diese eine sehr viel längere Kulturdauer hatten (>200 Tage), einhergehend mit höheren Verlusten im Zeitverlauf. Die lange Kulturdauer war eine Kompensation für die pandemiebedingt stark eingeschränkte PL-Verfügbarkeit.

In der Gesamtauswertung aller beobachteten Kulturdurchgänge mit 3, 4 bzw. 7 Kulturen pro Herkunft, zeigten die Wachstumskurven eine sehr hohe Variabilität – unabhängig vom Faktor Herkunft bzw. Transportdauer.

Das Mikrobiom unterschied sich bei Ankunft der Besatztiere, glich sich mehr und mehr an und nahm während der Kultur unabhängig von der PL-Herkunft an Diversität zu. Bakterien der Nitrospirota nahmen im Biofilm auf der Beckenoberfläche zu, unabhängig von der PL-Herkunft in allen beprobten Becken.

Im Fazit konnte die zootechnische Performance von L. vannamei, kultiviert in einer Biofloc-basierten Indoor-Garnelenanlage, nicht eindeutig auf das Herkunftsland bzw. die damit verbundene längere oder kürzere Transportdauer bezogen werden. Der Zuchtbetrieb oder die dort eingesetzte genetische Linie schien ein kritischerer Faktor zu sein. Mehr FuE in Kooperation mit Garnelenproduzenten ist vermutlich erforderlich, um die optimale Garnele für das Indoor-Farming zu züchten.

Datenbank DeltA

Ein weiterer Schwerpunkt ist die Entwicklung einer webbasierten Datenbank für Indoor-Aquakulturanlagen als Voraussetzung für ein besseres Datenmanagement und Betreuungskonzept. Der Name DeltA steht für: Datenbank europäischer, land- und technikgestützter Aquakulturanlagen.

DeltA vereint alle wichtigen Informationen über eine Aquakulturanlage, einfach verfügbar und einfach zu verarbeiten, von jedem PC mit Internetanschluss und für mehrere Nutzer. Somit stellt DeltA eine aktuelle und zentrale Informations- und Kommunikationsplattform dar.

Funktionen von DeltA:

In DeltA können Betreiber und Betreuer gleichzeitig auf die relevanten technischen und biologischen Größen zur Beschreibung der Aquakulturanlage und ihrer Funktionen zugreifen und diese fortlaufend aktualisieren.
Übersichtlichkeit und Flexibilität der Struktur: Ob Betriebsdaten, Daten zur Wasserqualität oder zum Aquakultur-Organismus (z.B. Garnele), ob eigene oder Analysedaten von beauftragten Laboren: alles wird anlagen-spezifisch organisiert, erfasst und ausgewertet.
DeltA kann zugangsgeschützt von allen verantwortlichen Akteuren mit unterschiedlichen Rechten genutzt werden und bietet allen somit einen Zugriff auf dieselbe Datenbasis.
Alle Daten können im csv-Format in DeltA importiert und in diesem Format auch exportiert werden, um z.B. für weitere Auswertungen (Pivot-Berichte) bearbeitet werden zu können.
Neben den händisch eingegebenen Daten können auch automatisch erfasste Daten der Anlagensteuerung in die Datenbank importiert werden. Wichtige technische Parameter zu Betriebsstunden, Werten von Messsonden (Salinität, pH und Temperatur) können auf diese Weise in einer hohen Datendichte automatisiert importiert und zeitnah analysiert werden. Diese Anbindung hat sich zur Fehlerbehebung in der Anlagensteuerung und in der Beobachtung des Aufzuchtprozesses bereits bewährt.
DeltA hilft zudem, die Aquakultur-Daten zu interpretieren:
- Richt- und Grenzwerte können angezeigt werden
- Daten aus unterschiedlichen Messgruppen können separat oder gemeinsam in anschaulichen Tabellen und Grafiken dargestellt werden