Nutrient flow in improved upland aquaculture systems in Yen Chau, province Son La (Vietnam)

In South-East Asia, pond aquaculture plays an important role in the integrated agriculture aquaculture systems of small-scale farmers and contributes to their food security and income. In mountainous regions, aquaculture differs from aquaculture that is practiced in the lowland due to differences in climate and availability of feeds, fertilizers and water. In Northern Vietnam, the traditional aquaculture is a polyculture of 5-7 fish species. The macro-herbivorous grass carp (Ctenopharyngodon idella) is stocked as the main species. Common carp (Cyprinus carpio), silver carp (Hypophthalmichthys molitrix), bighead carp (Aristichthys nobilis), mrigal (Cirrhinus mrigala), mud carp (Cirrhinus molitorella) and Nile Tilapia (Oreochromis niloticus) are stocked as secondary species and are often insufficiently nourished by farm by-products. Manure is used by farmers as fertilizer for natural food resources. Ponds are managed as a constant water flow-through system. The inflowing water introduces soil particles eroded from the sloping fields of intensively cultured maize and cassava into the ponds, and cause high turbidity that limits both the primary and secondary production. The fish production of this system is low at about 1.5 ± 0.3 t ha-1 a-1 and is mainly limited by the poor quality of pond inputs, low availability of natural food resources, low oxygen production in the ponds and the occurrence of a species-specific disease that causes high mortality in grass carp. To improve the local fish production of small-scale farmers, changes in the traditional pond management were designed and tested in farmers’ ponds in the uplands of Northern Vietnam. These changes included the reduction of water flow through the ponds to reduce the introduction of eroded particles and reduce the turbidity. Chemical fertilizers were added to increase the productivity of natural food resources and encourage higher primary production. The disease-prone grass carp was replaced as the main species by common carp that command a similarly high price on the local markets. To feed the omnivorous common carp, supplemental pellet feeds based mainly on locally available resources were applied to the ponds. In a pond trial, the traditional and modified pond managements were compared for water quality parameters, availability of natural food resources, fish yields, nutrient utilisation efficiencies and monetary net benefit. In a 15N tracer experiment, the nitrogen dynamics in the natural food web in local ponds were compared under the two types of pond management. Acceptability of the modifications by local farmers was evaluated. In a net cage trial, the suitability of earthworm meal as a replacement for fishmeal in supplemental pellet feeds for common carp was tested. In another net cage trial, the effect of pesticide contaminated grass feeds on the feed intake and health condition of grass carp were tested. When compared with traditional pond management, the modified pond management was found to result in reduced water turbidity, deeper phototrophic zones, higher availability of natural food resources, higher primary production and higher fish yield. In addition, the small plankton benefited from the changes and allowed significantly higher growth rates of filter feeding fish. Common carp and grass carp had higher yields due to the changes. Under both types of pond management, nitrogen compounds were assimilated rapidly into the natural food web and there were high rates of sedimentation and re-mobilization of settled nitrogen from the pond bottom. Generally, the modifications to pond management were associated with increased nutrient utilisation efficiencies and resulted in higher net benefits and more stable pond culture conditions. It was shown that plant material from pesticide-treated fields should only be used cautiously as feeds for grass carp because pesticide residues reduce feed intake and adversely affect fish health. Low cost modifications were well accepted by the farmers. Application of supplemental feeds and chemical fertilisers, which required a continual monetary investment, were less well received. The better-educated farmers are more likely to further invest in aquaculture and might act as local adopters. To reduce the costs of feeds for common carp, earthworm has been shown to be suitable as a replacement for fishmeal in feeds. Vermiculture might therefore be a suitable additional farming activity in combination with the implementation of pond management modifications. Formation of fish farmer cooperatives might further increase the acceptability of innovations. The improvements to pond aquaculture that have been developed here may have a beneficial impact on fish production, food security and income of small-scale farmers in the uplands in South-East Asia if the information is suitably transferred through education programmes that train farmers in technologies that have been specially adapted to conditions in the uplands.

Teich-Aquakultur ist ein wichtiger Teil der integrierten Landwirtschaft von Kleinbauern in Süd-Ost-Asien und trägt zur Nahrungs- und Einkommenssicherung bei. Klimatische Bedingung und Verfügbarkeiten von Futtermitteln, Düngemitteln und Wasser bedingen Unterschiede im Teich-Management im Berg- und Flachland. Unter traditionellem Teichmanagement in den Bergen von Nord-Vietnam werden Teiche mit 5-7 Fischarten besetzt. Der Graskarpfen (Ctenopharyngodon idella) ist die Hauptfischart, da dieser makroherbivore Fisch Blattmaterial verdauen kann. Schuppenkarpfen (Cyprinus carpio), Silberkarpfen (Hypophthalmichthys molitrix), Marmorkarpfen (Aristichthys nobilis), Mrigal (Cirrhinus mrigala), Schlammkarpfen (Cirrhinus molitorella) und Niltilapien (Oreochromis niloticus) sind Nebenfischarten und unzureichend gefüttert. Tierexkremente werden als Dünger für die Produktion von Phyto-, Zooplankton und Makrozoobenthos eingesetzt. Ständiger Wasserdurchfluss transportiert erodierte Bodenpartikel von den steilen Feldern in die Teiche und führt zu hoher Wassertrübung, welche die Produktion von Naturnahrung und Sauerstoff beeinträchtigt. Traditionelle Teiche haben daher mit 1.5 ± 0.3 Tonnen ha-1 a-1 nur einen geringen Fischertrag, welcher begründet ist durch die Verwendung von minderwertigem Futter und Dünger, durch die geringe Produktion von teichinterner Naturnahrung, durch geringe Sauerstoffversorgung und durch eine Graskarpfen-spezifische Krankheit. Um die lokale Fischproduktion zu erhöhen, wurden Veränderungen des traditionellen Teichmanagements entwickelt und getestet. Die Veränderungen bestanden in der Reduktion des Wasserdurchflusses, um so den Eintrag von erodierten Boden-Partikeln in den Teich und so die Trübung zu verringern. Kunstdünger wurde eingesetzt, um die Naturnahrung-Produktion und Sauerstoffgehalt zu verbessern. Anstatt mit krankheitsanfälligen Graskarpfen, wurden die Teiche mit dem omnivoren Schuppenkarpfen als Hauptfischart besetzt. Schuppenkarpfen wurden mit pelletiertem Futter aus hauptsächlich lokal vorhandenen Rohstoffen gefüttert. Das traditionelle und das modifizierte Teichmanagement wurden in Teichen von Kleinbauern in Nord-Vietnam verglichen. Hierbei wurden Wasserqualität, Verfügbarkeit von Naturnahrung, Fischertrag, Nährstoff-Effizienz und der finanzielle Ertrag getestet. In einem Stickstoff-Isotopen-Versuch wurden die zwei Aquakultur-Systeme auf die Dynamik von Stickstoff innerhalb des Naturnahrungsnetzes verglichen. Die Akzeptanz dieser Modifikationen wurde bei Kleinbauern mittels Interviews ermittelt. Die Eignung von Regenwürmern als Fischmehlersatz in pflanzenprotein-basiertem Futter für Schuppenkarpfen wurde in Netzkäfigen getestet. In einem weiteren Netzkäfigversuch wurden die Effekte von pestizid-kontaminiertem Blattmaterial auf die Futteraufnahme und den Gesundheitszustand von Graskarpfen untersucht. Im Vergleich zum traditionellen Teichmanagement führten die Modifikationen zu verringerter Wassertrübung, zu stärkeren phototrophen Schichten, zu erhöhten Verfügbarkeiten von Naturnahrung und zu erhöhten Primärproduktionen sowie höheren Fischerträgen. Die verstärkte Produktion kleinerer Plankter unter dem modifizierten Management resultierte in signifikant höherem Wachstum der plankton-filtrierenden Fischarten. Auch Schuppenkarpfen und Graskarpfen zeigten höhere Erträge und Wachstumsraten durch das bessere Fütterungsregime. Gelöster Stickstoff zeigte unter beiden Teichmanagements vergleichbar hohe Aufnahmeraten ins Naturnahrungsnetz, aber auch hohe Sedimentierungsraten und hohe Reaktivierungsraten von Stickstoff aus den Sedimenten. Generell führten die Modifikationen zu höherer Nährstoff-Effizienz sowie zu höheren und stabileren Teichkulturbedingungen und finanziellem Ertrag. Es hat sich gezeigt, dass Pflanzenmaterial von pestizid-behandelten Feldern nur mit Bedacht als Futter für Graskarpfen genutzt werden sollte, da die Pestizid-Rückstände sich negativ auf die Futteraufnahme und den Gesundheitszustand auswirken. Nur diejenigen Modifikationen, die mit geringem finanziellem Aufwand verbunden waren, zeigten hohe Akzeptanz bei Bauern. Der Einsatz von Pelletfutter und Kunstdünger wurde hingegen aufgrund der ständig nötigen Investition nur begrenzt von Kleinbauern angenommen. Es wird erwartet, dass besser gebildete Bauern in die neue Aquakultur investieren und so als lokale Innovationsverbreiter agieren werden. Regenwurm eignet sich gut als vor Ort erzeugbarer Fischmehlersatz in Futter für Schuppenkarpfen und könnte so deren Kosten zu reduzieren. Die Etablierung von Kooperativen von Bauern könnte die Akzeptanz dieser Technologien vergrößern. Es ist zu erwarten, dass die Anwendung der verbesserten Teichaquakultur eine Verbesserung der Fischproduktion, der Nahrungssicherung und des Einkommens der Kleinbauern in den Bergregionen Asiens bewirken wird. Hierzu sind Trainingsprogramme gefragt, in denen den Kleinbauern die lokal angepassten Verbesserungen der Aquakultur vermittelt werden.