Produktivitas fitoplankton memainkan peran yang berbeda dalam budidaya ikan dan udang. Di kolam yang luas, pertumbuhan fitoplankton merupakan dasar dari rantai makanan yang mendukung produksi hewan budidaya. Dalam budidaya semi intensif, peningkatan makanan alami yang berasal dari rantai makanan berbasis fitoplankton melengkapi pakan buatan yang diberikan kepada hewan budidaya.
Di kolam intensif, hewan budidaya memperoleh kebutuhan nutrisinya hampir seluruhnya dari pakan buatan, tetapi pada awal periode budidaya, ikan muda dan udang postlarva memperoleh manfaat dari organisme pakan alami. Dalam sistem budidaya bioflok, pertumbuhan fitoplankton menurun karena sebagian atau sebagian besar digantikan oleh flok bakteri yang dapat berfungsi sebagai makanan tambahan bagi hewan budidaya.
Fitoplankton termasuk sianobakteri (lebih dikenal sebagai alga biru-hijau) juga penting di kolam dengan menghasilkan oksigen terlarut. Jumlah karbon yang diubah menjadi bahan organik melalui fotosintesis secara kimiawi setara dengan jumlah oksigen terlarut yang dilepaskan ke dalam air.
Pertumbuhan fitoplankton yang lebat dikaitkan dengan konsentrasi oksigen terlarut yang rendah di malam hari, tetapi fitoplankton merupakan produsen oksigen bersih. Hal ini terbukti dari keberadaan biomassa fitoplankton itu sendiri. Biomassa ini tidak akan ada jika fitoplankton bukan produsen bersih oksigen, karena oksigen akan dihirup oleh fitoplankton sendiri. Di kolam akuakultur, spesies budidaya, bakteri yang menguraikan bahan organik atau melakukan nitrifikasi dan organisme non-fotosintetik lainnya juga bernapas (menggunakan oksigen terlarut).
Pupuk meningkatkan ketersediaan nutrisi tanaman dan pupuk organik merupakan masukan nutrisi melalui dekomposisi mikroba. Pakan dan feses yang tidak dimakan juga merupakan masukan bahan organik, dan pakan yang dikonsumsi oleh hewan budidaya digunakan untuk pertumbuhan dan sebagai sumber energi dalam respirasi ikan dan udang. Hewan budidaya mengeluarkan nitrogen, fosfor, dan nutrisi tanaman anorganik lainnya. Masukan akuakultur meningkatkan beban bahan organik ke kolam secara langsung dan merupakan sumber nutrisi anorganik untuk fitoplankton dan tanaman air lainnya yang akhirnya menjadi bahan organik mati yang dapat meningkatkan kebutuhan oksigen.
Produktifitas fitoplankton, produksi oksigen terlarut
Produktifitas fitoplankton yang lebih besar meningkatkan produksi oksigen terlarut melalui fotosintesis, tetapi ini bukan obat mujarab untuk manajemen oksigen terlarut. Fotosintesis membutuhkan cahaya dan intensitas cahaya yang tersedia untuk fotosintesis berkurang seiring dengan kedalaman air. Fitoplankton terbatas pada zona fotik (lapisan paling atas dari sebuah perairan yang dapat ditembus sinar matahari) yang di dalamnya terdapat cukup cahaya untuk fotosintesis.
Hasil tangkapannya adalah ketebalan zona fotik di kolam terutama merupakan fungsi dari kepadatan mekar fitoplankton. Mekar yang lebih padat menghasilkan kekeruhan yang lebih besar dan lebih sedikit penetrasi cahaya ke dalam kolom air untuk fotosintesis. Sementara lebih banyak fitoplankton menghasilkan lebih banyak oksigen terlarut daripada lebih sedikit fitoplankton, kedalaman (dan volume) tempat terjadinya fotosintesis menyusut karena mekarnya fitoplankton menjadi lebih padat.
Laju fotosintesis siang hari melebihi laju respirasi kolam total siang hari, dan konsentrasi oksigen terlarut meningkat pada siang hari. Hal yang sebaliknya terjadi pada malam hari ketika fotosintesis berhenti dan respirasi berlanjut, yang menyebabkan peningkatan dan penurunan harian dalam konsentrasi oksigen terlarut. Ketika intensitas mekarnya fitoplankton meningkat, perbedaan konsentrasi oksigen terlarut siang hari dan malam hari meningkat. Puncak kurva oksigen terlarut siang hari menurun seiring dengan kedalaman air karena berkurangnya cahaya untuk fotosintesis. Mekarnya fitoplankton yang padat sangat meningkatkan frekuensi dan tingkat keparahan konsentrasi oksigen terlarut yang rendah.
Oksigen berdifusi melintasi antar permukaan udara dengan air kolam. Air memiliki konsentrasi oksigen terlarut yang seimbang pada tekanan atmosfer, suhu, dan salinitas tertentu. Pada konsentrasi yang lebih rendah dari keseimbangan, tekanan oksigen yang lebih besar di udara memaksa oksigen masuk ke air. Hal yang sebaliknya terjadi ketika air memiliki konsentrasi oksigen terlarut yang lebih besar dari keseimbangan atau jenuh dengan oksigen. Kolam kehilangan oksigen melalui difusi selama sebagian besar hari, tetapi selama sebagian besar malam, mereka memperoleh oksigen melalui difusi. Aksi angin meningkatkan laju difusi oksigen, tetapi difusi bersih harian (perolehan siang hari – kehilangan malam hari) biasanya merupakan komponen kecil dari anggaran oksigen terlarut kolam akuakultur bahkan ketika berangin. Namun demikian, ketika konsentrasi oksigen terlarut rendah, oksigen yang berdifusi dari udara dapat menjadi penyelamat bagi hewan budidaya.
Kedalaman kompensasi adalah kedalaman dimana total produksi oksigen harian melalui fotosintesis sama persis dengan penggunaan oksigen terlarut harian melalui respirasi mikroorganisme yang hidup di kolom air tidak termasuk ikan, udang, dan organisme besar lainnya.
Aerasi
Aerasi mekanis di kolam dapat mencegah defisit antara difusi bersih dan produksi oksigen fitoplankton bersih, dan aerator memiliki kebutuhan akan oksigen. Aerasi mentransfer lebih banyak oksigen terlarut ke air secara proporsional dengan jumlah aerasi yang diterapkan. Laju aerasi di kolam harus disesuaikan dengan bantuan pemantauan oksigen terlarut.
Difusi juga merupakan prinsip yang digunakan aerator mekanis. Aerator permukaan yang umum digunakan di kolam memercikkan air ke udara untuk meningkatkan luas permukaan antara udara dan air untuk difusi yang lebih besar. Aerator adalah deoksigenator di siang hari ketika kolam biasanya jenuh dengan oksigen terlarut. Aerasi diterapkan terutama pada malam hari dalam budidaya ikan, tetapi dalam budidaya udang, aerasi siang hari mensirkulasikan air kolam dan memindahkan air beroksigen melintasi dasar tempat udang biasanya tinggal.
Tanah dasar merupakan komponen penting dari dinamika oksigen di kolam. Pupuk organik, pakan yang tidak dimakan, feses, dan plankton yang mati mengendap di dasar dan diurai oleh bakteri sehingga menghasilkan kebutuhan oksigen. Bergantung pada intensitas budidaya, konsumsi oksigen harian oleh sedimen dapat berkisar dari kurang dari 1 mg/L hingga sebanyak 10 mg/L (ekuivalen kolom air).
Anggaran oksigen malam hari, mungkin ada variasi yang cukup besar dalam oksigen terlarut yang tersedia, dan kebutuhan oksigen oleh semua komponen anggaran oksigen bervariasi di antara kolam. Meskipun demikian, anggaran tersebut menunjukkan peran penting aerasi mekanis dalam menghindari konsentrasi oksigen terlarut yang rendah.
Penipisan oksigen terlarut
Beberapa faktor selain mekarnya fitoplankton yang lebat dan tingginya kebutuhan oksigen dapat menyebabkan penipisan oksigen terlarut. Langit mendung dalam jangka waktu yang panjang mengakibatkan berkurangnya fotosintesis. Respirasi biasanya tidak terlalu terpengaruh oleh cuaca berawan, dan konsentrasi oksigen terlarut pada malam hari menurun lebih banyak daripada yang biasanya terjadi pada siang hari dengan lebih banyak sinar matahari.
Mekarnya fitoplankton dapat mengalami kematian mendadak (mati total). Setelah fitoplankton mati total, fotosintesis berkurang hingga mekarnya fitoplankton pulih.
Algisida, herbisida, dan bahan kimia tertentu lainnya terkadang digunakan di kolam. Perawatan ini dapat membunuh cukup banyak alga sehingga dekomposisinya mengakibatkan rendahnya konsentrasi oksigen terlarut.
Manajemen oksigen terlarut merupakan aspek terpenting dari manajemen kualitas air kolam akuakultur. Konsentrasi oksigen terlarut di bawah 3 mg/L dapat membuat udang dan sebagian besar ikan stres dan mengakibatkan kelangsungan hidup dan produksi yang lebih rendah. Konsentrasi di bawah 1,0-1,5 mg/L selama beberapa jam dapat membunuh hewan air.
