Research Paper

Carbon metabolism and nutrient balance in a hypereutrophic semi-intensive fishpond

Métabolisme du carbone et équilibre des nutriments dans un étang eutrophe d'aquaculture semi-intensive

¹ Institute of Aquaculture and Protection of Waters, South Bohemian Research Centre of Aquaculture and Biodiversity of Hydrocenoses, Faculty of Fisheries and Protection of Waters, University of South Bohemia in České Budějovice, 370 05 České Budějovice, Czech Republic
² Institute of Botany of the Czech Academy of Sciences, Department of Vegetation Ecology, 602 00 Brno, Czech Republic
³ Biology Centre of the Czech Academy of Sciences, Institute of Hydrobiology, 370 05 České Budějovice, Czech Republic

^* Corresponding author: mrutegwa@frov.jcu.cz

Received: 3 June 2019
Accepted: 29 October 2019

Abstract

Eutrophication and nutrient pollution is a serious problem in many fish aquaculture ponds, whose causes are often not well documented. The efficiency of using inputs for fish production in a hypereutrophic fishpond (Dehtář), was evaluated using organic carbon (OC), nitrogen (N) and phosphorus (P) balances and measurement of ecosystem metabolism rates in 2015. Primary production and feeds were the main inputs of OC and contributed 82% and 13% to the total OC input, respectively. Feeds and manure were the major inputs of nutrients and contributed 73% and 86% of the total inputs of N and P, respectively. Ecosystem respiration, accumulation in water and accumulation in sediment were the main fates of OC, N and P, respectively. They accounted for 79%, 52% and 61% of OC, N and P inputs. The efficiency of using OC, N and P inputs to produce fish biomass was very low and represented 0.9%, 25% and 23% of total OC, N, and P inputs, indicating an excessive phytoplankton production and overdosing of fish feeds and manure. Dehtář pond was slightly autotrophic and phosphorus availability did not limit the phytoplankton growth. The low efficiency of using inputs was attributed to the low digestibility of raw cereals grain used as feed and the inability of planktonic food webs to transfer the primary production to fish due to high predatory pressure of fish stock on zooplankton. The primary production is an important input of OC in semi-intensive fishponds and should be considered in evaluations of fish production efficiency.

Résumé

L'eutrophisation et la pollution par les nutriments constituent un grave problème dans de nombreux étangs piscicoles, dont les causes sont souvent mal documentées. L'efficacité de l'utilisation des intrants pour la production de poissons dans un étang hypertrophique (Dehtář) a été évaluée à l'aide des bilans du carbone organique (CO), de l'azote (N) et du phosphore (P) et de la mesure des taux du métabolisme des écosystèmes en 2015. La production primaire et les aliments pour animaux étaient les principaux intrants de CO et contribuaient respectivement à 82 % et 13 % de l'intrant total en CO. Les aliments du bétail et le fumier étaient les principaux intrants d'éléments nutritifs et contribuaient à 73 % et 86 % des intrants totaux d'azote et de phosphore, respectivement. La respiration de l'écosystème, l'accumulation dans l'eau et l'accumulation dans les sédiments étaient les principaux devenirs du CO, du N et du P, respectivement. Ils représentaient 79 %, 52 % et 61 % des intrants du CO, de l'azote et du phosphore. L'efficacité de l'utilisation des intrants de CO, N et P pour produire de la biomasse de poisson était très faible et représentait 0,9 %, 25 % et 23 % des intrants totaux de CO, N et P, ce qui indique une production excessive de phytoplancton et un surdosage des aliments pour poissons et du fumier. L'étang Dehtář était légèrement autotrophe et la disponibilité du phosphore n'a pas limité la croissance du phytoplancton. La faible efficacité de l'utilisation des intrants a été attribuée à la faible digestibilité des céréales brutes utilisées comme aliments pour animaux et à l'incapacité des réseaux alimentaires planctoniques à transférer la production primaire aux poissons en raison de la forte pression prédatrice des stocks de poissons sur le zooplancton. La production primaire est un intrant important du CO dans les étangs semi-intensifs et devrait être prise en compte dans les évaluations de l'efficacité de la production piscicole.