Published May 26, 2023 | Version v1
Publication Open

Greenhouse Gas Emissions Associated with Nile Tilapia (Oreochromis niloticus) Pond Fertilization in Western Kenya

Creators

  • 1. Masinde Muliro University of Science and Technology
  • 2. International Livestock Research Institute

Description

In the recent past, fish farming has gained great prominence in Kenya as the country straggles to meet food security. Nile tilapia (Oreochromis niloticus L.) farming has attracted the most demand, with the use of manure to enhance primary productivity in fish ponds being encouraged as a form of increasing productivity and returns on investment. The objective of this study was to understand the role of Nile tilapia farming in greenhouse emissions (GHGEs) in the region. Generally, there is paucity of such information originating from sub-Saharan Africa. Here, we report the levels of methane (CH4), carbon dioxide (CO2), and nitrous oxide (N2O) emissions from Nile tilapia fish ponds fertilized with organic and inorganic fertilizers. We also try to establish if there exists any relationship between GHGEs and physicochemical parameters (PCPs). The methane fluxes ranged from 0.001 to 0.043°mg·m-2h-1 in UF ponds, 0.005 to 0.068°mg·m-2h-1 in IF ponds, and 0.001 to 0.375°mg·m-2h-1 in OF ponds. The findings show that the fluxes were significantly different (P < 0.05). Mean fluxes of CO2 did not show significant difference among the treatments (P > 0.05), ranging from -0.180 to 1.40°mg·m-2h-1 in UF ponds, -0.020 to 1.101°mg·m-2h-1 in IF ponds, and -0.049 to 1.746°mg m-2h-1 in OF ponds. N2O mean fluxes were not significantly different (P > 0.05), ranging from -0.628 to 0.326°µgm-2h-1 in UF ponds, -0.049 to 0.187°µgm-2h-1 in IF ponds, and -0.022 to 1.384°µgm-2h-1 in OF ponds. UF had a mean flux of -0.003 ± 0.175°µgm-2h-1, IF had a mean flux of 0.032 ± 0.056°µgm-2h-1 and OF had a mean flux of 0.093 ± 0.324°µgm-2h-1. There was significant difference in the carbon to nitrogen (CN) ratio among the fertilization treatments (P < 0.05), whereas temperature, pH, dissolved oxygen, and conductivity showed no significant difference among the fertilization treatments (P > 0.05). The study observed that fertilization of Nile tilapia ponds significantly increases the release of CH4 emission and the CN ratio. Temperature, conductivity, and CN positively correlated with CH4, CO2, and N2O emissions. Dissolved oxygen showed a negative correlation with CH4 and CO2 emissions while negatively correlated with N2O emissions. The study identified the use of OF as a potential form of fish farming that promotes the emission of GHGEs and calls for adoption of sustainable technologies for the management of organic and inorganic fertilizers before their use in pond fertilization.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

في الماضي القريب، اكتسبت تربية الأسماك أهمية كبيرة في كينيا حيث تكافح البلاد لتحقيق الأمن الغذائي. اجتذبت زراعة البلطي النيلي (Oreochromis niloticus L.) أكبر قدر من الطلب، مع تشجيع استخدام السماد لتعزيز الإنتاجية الأولية في أحواض الأسماك كشكل من أشكال زيادة الإنتاجية وعوائد الاستثمار. كان الهدف من هذه الدراسة هو فهم دور زراعة البلطي النيلي في انبعاثات غازات الدفيئة (GHGEs) في المنطقة. بشكل عام، هناك ندرة في هذه المعلومات القادمة من أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى. هنا، نبلغ عن مستويات انبعاثات الميثان (CH4) وثاني أكسيد الكربون (CO2) وأكسيد النيتروز (N2O) من أحواض أسماك البلطي النيلي المخصبة بالأسمدة العضوية وغير العضوية. نحاول أيضًا تحديد ما إذا كانت هناك أي علاقة بين غازات الدفيئة والمعلمات الفيزيائية الكيميائية (PCPs). تراوحت تدفقات الميثان من 0.001 إلى 0.043درجة مئوية · m -2h -1 في أحواض UF، ومن 0.005 إلى 0.068درجة مئوية · m -2h -1 في أحواض IF، ومن 0.001 إلى 0.375درجة مئوية · m -2h -1 في الأحواض. تظهر النتائج أن التدفقات كانت مختلفة بشكل كبير (P < 0.05). لم يظهر متوسط تدفقات ثاني أكسيد الكربون فرقًا كبيرًا بين المعالجات (P > 0.05)، والتي تتراوح من -0.180 إلى 1.40 ملغ·م-2 ساعة-1 في أحواض UF، و -0.020 إلى 1.101 ملغ· م-2 ساعة-1 في أحواض IF، و -0.049 إلى 1.746 ملغ م-2 ساعة -1 في الأحواض. لم يكن متوسط تدفقات أكسيد النيتروز مختلفًا بشكل كبير (P > 0.05)، حيث تراوحت من -0.628 إلى 0.326درجة ميكروجرام -2 ساعة -1 في أحواض UF، و -0.049 إلى 0.187درجة ميكروجرام -2 ساعة -1 في أحواض IF، و -0.022 إلى 1.384درجة ميكروجرام -2 ساعة -1 في الأحواض. كان لدى UF متوسط تدفق قدره -0.003 ± 0.175درجة ميكروغرام -2 ساعة -1، إذا كان لديه متوسط تدفق قدره 0.032 ± 0.056درجة ميكروغرام -2 ساعة -1 وكان لـ OF متوسط تدفق قدره 0.093 ± 0.324درجة ميكروغرام -2 ساعة -1. كان هناك اختلاف كبير في نسبة الكربون إلى النيتروجين (CN) بين معالجات التسميد (P < 0.05)، في حين أن درجة الحرارة، ودرجة الحموضة، والأكسجين المذاب، والموصلية لم تظهر أي فرق كبير بين معالجات التسميد (P > 0.05). لاحظت الدراسة أن تخصيب أحواض البلطي النيلي يزيد بشكل كبير من إطلاق انبعاثات الميثان ونسبة النفثالينات. ترتبط درجة الحرارة والموصلية والنفثالينات ارتباطًا إيجابيًا بانبعاثات الميثان وثاني أكسيد الكربون وأكسيد النيتروز. أظهر الأكسجين المذاب ارتباطًا سلبيًا بانبعاثات الميثان وثاني أكسيد الكربون بينما يرتبط سلبًا بانبعاثات أكسيد النيتروز. حددت الدراسة استخدام OF كشكل محتمل من أشكال تربية الأسماك التي تعزز انبعاث غازات الدفيئة وتدعو إلى اعتماد تقنيات مستدامة لإدارة الأسمدة العضوية وغير العضوية قبل استخدامها في تسميد البرك.

Translated Description (French)

Dans un passé récent, la pisciculture a pris une grande importance au Kenya alors que le pays peine à assurer sa sécurité alimentaire. L'élevage du tilapia du Nil (Oreochromis niloticus L.) a attiré le plus de demande, l'utilisation du fumier pour améliorer la productivité primaire dans les étangs piscicoles étant encouragée comme une forme d'augmentation de la productivité et des retours sur investissement. L'objectif de cette étude était de comprendre le rôle de l'élevage du tilapia du Nil dans les émissions de gaz à effet de serre (GHGE) dans la région. En général, il y a peu d'informations de ce type provenant de l'Afrique subsaharienne. Ici, nous rapportons les niveaux d'émissions de méthane (CH4), de dioxyde de carbone (CO2) et d'oxyde nitreux (N2O) des étangs de poissons tilapia du Nil fertilisés avec des engrais organiques et inorganiques. Nous essayons également d'établir s'il existe une relation entre les GHGE et les paramètres physico-chimiques (PCP). Les flux de méthane variaient de 0,001 à 0,043°mg·m-2h-1 dans les étangs UF, de 0,005 à 0,068°mg·m-2h-1 dans les étangs IF et de 0,001 à 0,375°mg·m-2h-1 dans les étangs OF. Les résultats montrent que les flux étaient significativement différents (P < 0,05). Les flux moyens de CO2 n'ont pas montré de différence significative entre les traitements (P > 0,05), allant de -0,180 à 1,40°mg· m-2h-1 dans les étangs UF, de -0,020 à 1,101°mg·m-2h-1 dans les étangs IF et de -0,049 à 1,746°mg m-2h-1 dans les étangs OF. Les flux moyens de N2O n'étaient pas significativement différents (P > 0,05), allant de -0,628 à 0,326°µgm-2h-1 dans les étangs UF, de -0,049 à 0,187°µgm-2h-1 dans les étangs IF et de -0,022 à 1,384°µgm-2h-1 dans les étangs OF. UF avait un flux moyen de -0,003 ± 0,175°µgm-2h-1, IF avait un flux moyen de 0,032 ± 0,056°µgm-2h-1 et OF avait un flux moyen de 0,093 ± 0,324°µgm-2h-1. Il y avait une différence significative dans le rapport carbone/azote (CN) entre les traitements de fertilisation (P < 0,05), alors que la température, le pH, l'oxygène dissous et la conductivité n'ont montré aucune différence significative entre les traitements de fertilisation (P > 0,05). L'étude a observé que la fertilisation des étangs de tilapia du Nil augmente de manière significative la libération d'émission de CH4 et le rapport CN. La température, la conductivité et le CN étaient en corrélation positive avec les émissions de CH4, de CO2 et de N2O. L'oxygène dissous a montré une corrélation négative avec les émissions de CH4 et de CO2, alors qu'il était en corrélation négative avec les émissions de N2O. L'étude a identifié l'utilisation de l'OF comme une forme potentielle de pisciculture qui favorise l'émission de GHGE et appelle à l'adoption de technologies durables pour la gestion des engrais organiques et inorganiques avant leur utilisation dans la fertilisation des étangs.

Translated Description (Spanish)

En el pasado reciente, la piscicultura ha ganado gran importancia en Kenia a medida que el país se rezaga para cumplir con la seguridad alimentaria. El cultivo de tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus L.) ha atraído la mayor demanda, y se fomenta el uso de estiércol para mejorar la productividad primaria en los estanques de peces como una forma de aumentar la productividad y el rendimiento de la inversión. El objetivo de este estudio fue comprender el papel del cultivo de tilapia del Nilo en las emisiones de efecto invernadero (GEI) en la región. En general, hay escasez de dicha información procedente del África subsahariana. Aquí, informamos los niveles de emisiones de metano (CH4), dióxido de carbono (CO2) y óxido nitroso (N2O) de los estanques de peces de tilapia del Nilo fertilizados con fertilizantes orgánicos e inorgánicos. También tratamos de establecer si existe alguna relación entre los GEI y los parámetros fisicoquímicos (PCP). Los flujos de metano variaron de 0.001 a 0.043°mg· m-2h-1 en estanques UF, 0.005 a 0.068°mg· m-2h-1 en estanques IF y 0.001 a 0.375°mg·m-2h-1 en estanques OF. Los hallazgos muestran que los flujos fueron significativamente diferentes (P < 0.05). Los flujos medios de CO2 no mostraron diferencia significativa entre los tratamientos (P > 0.05), variando de -0.180 a 1.40°mg·m-2h-1 en estanques UF, -0.020 a 1.101°mg·m-2h-1 en estanques IF, y -0.049 a 1.746°mg m-2h-1 en estanques OF. Los flujos medios de N2O no fueron significativamente diferentes (P > 0.05), variando de -0.628 a 0.326° µgm-2h-1 en estanques UF, -0.049 a 0.187° µgm-2h-1 en estanques IF y -0.022 a 1.384°µgm-2h-1 en estanques OF. UF tuvo un flujo medio de -0.003 ± 0.175°µgm-2h-1, IF tuvo un flujo medio de 0.032 ± 0.056°µgm-2h-1 y OF tuvo un flujo medio de 0.093 ± 0.324°µgm-2h-1. Hubo una diferencia significativa en la relación carbono a nitrógeno (CN) entre los tratamientos de fertilización (P < 0.05), mientras que la temperatura, el pH, el oxígeno disuelto y la conductividad no mostraron diferencias significativas entre los tratamientos de fertilización (P > 0.05). El estudio observó que la fertilización de los estanques de tilapia del Nilo aumenta significativamente la liberación de emisiones de CH4 y la proporción de CN. La temperatura, la conductividad y el CN se correlacionaron positivamente con las emisiones de CH4, CO2 y N2O. El oxígeno disuelto mostró una correlación negativa con las emisiones de CH4 y CO2, mientras que se correlacionó negativamente con las emisiones de N2O. El estudio identificó el uso de OF como una forma potencial de piscicultura que promueve la emisión de GEI y llama a la adopción de tecnologías sostenibles para el manejo de fertilizantes orgánicos e inorgánicos antes de su uso en la fertilización de estanques.

Files

1712985.pdf.pdf

Files (15.9 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:6d8c0f2823133b831371d3e6f2b0c27f
15.9 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
انبعاثات غازات الدفيئة المرتبطة بإخصاب بركة البلطي النيلي (Oreochromis niloticus) في غرب كينيا
Translated title (French)
Émissions de gaz à effet de serre associées à la fertilisation des étangs par le tilapia du Nil (Oreochromis niloticus) dans l'ouest du Kenya
Translated title (Spanish)
Emisiones de gases de efecto invernadero asociadas con la fertilización de estanques de tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus) en el oeste de Kenia

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4378470260
DOI
10.1155/2023/1712985

Is supplement to
https://openalex.org/W4382195811 (Other)
https://openalex.org/W4362558021 (Other)
https://openalex.org/W3121606213 (Other)
https://openalex.org/W2969432493 (Other)
https://openalex.org/W2606499548 (Other)
https://openalex.org/W2130083249 (Other)
https://openalex.org/W2127403563 (Other)
https://openalex.org/W2082458821 (Other)
https://openalex.org/W2065402343 (Other)
https://openalex.org/W1581461785 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Kenya

References

  • https://openalex.org/W1587635951
  • https://openalex.org/W1974462825
  • https://openalex.org/W1999772865
  • https://openalex.org/W1999992093
  • https://openalex.org/W2005958703
  • https://openalex.org/W2040037200
  • https://openalex.org/W2046107196
  • https://openalex.org/W2069481094
  • https://openalex.org/W2075496702
  • https://openalex.org/W2076576693
  • https://openalex.org/W2077225427
  • https://openalex.org/W2079472751
  • https://openalex.org/W2136846792
  • https://openalex.org/W2186376076
  • https://openalex.org/W2216063340
  • https://openalex.org/W2325627084
  • https://openalex.org/W2405498086
  • https://openalex.org/W2469504990
  • https://openalex.org/W2568590285
  • https://openalex.org/W2769055222
  • https://openalex.org/W2769061374
  • https://openalex.org/W2809751566
  • https://openalex.org/W2842131986
  • https://openalex.org/W2905041791
  • https://openalex.org/W2936002408
  • https://openalex.org/W2950002551
  • https://openalex.org/W3089098032
  • https://openalex.org/W3195614748
  • https://openalex.org/W3212615862
  • https://openalex.org/W589859322
  • https://openalex.org/W609900459