Daily mass balance of phosphorus and nitrogen in effluents of production sectors of trout farming system

Abstract Aim: The mass balance has recently been applied in Brazilian aquaculture. In relation to trout farming, few studies have used this methodology as environmental indicator, especially when considering each development stage of fish. The daily mass balance allows an estimate of nutrients discharge, because the sampling effort over 24 hours enables to monitor the variations throughout the day. This study aimed to identify the breeding sector (fingerlings, juveniles and adults) in trout farming contributes with the great discharge of phosphorus and nitrogen in the effluent. Methods The concentrations of total phosphorus (TP), orthophosphate (PO4-P), total nitrogen (TN) and ammonium (NH4-N) were determined in affluent and effluents of the production system. The environmental indicators were calculated based on the values of nutrients loads and by quantifying the daily discharge of nutrients from the mass balance method. Results Over the 24 hours, the trout farming exported an average of 0.26 kg TP, 0.11 kg PO4-P, 3.11 kg TN and 0.18 kg NH4-N. The discharge of phosphorus and nitrogen in the effluent was higher at night associated to feeding management (hours and feeding frequency) and the nocturnal habits of trout. The juvenile and adult sectors accounted for the greatest contribution of these nutrients, related the largest fish biomass and metabolism, supported by the feed conversion ratio of 1.95:1 and 2.01:1, respectively. Conclusion In order to reduce exports of phosphorus and nitrogen there is a need to adequate the feeding management (feeding frequency from two to four times per day according to the trout development stage; carry out feeding in times close at twilight due to the nocturnal habits of this specie; reduce excess of ration offered and use good quality ration considering the distinct nutritional requirements of each trout stage of development). Besides the mass balance, the feed conversion ratio is also an efficient tool to detect the efficiency of feed utilization; therefore, it is proposed its use as environmental indicator, aiming the aquaculture environmental sustainability. Resumo Objetivo: O balanço de massa tem sido aplicado recentemente na aquicultura brasileira. Em relação à truticultura, poucos trabalhos têm utilizado essa metodologia como indicador ambiental, notadamente quando se considera cada fase de desenvolvimento. O balanço de massa diário permite a estimativa da descarga de nutrientes, pois o esforço amostral ao longo de 24 horas possibilita monitorar as oscilações ao longo do dia. O objetivo deste estudo foi identificar o setor de criação em truticultura (alevinos, juvenis e adultos) que contribui com o maior aporte de fósforo e nitrogênio no efluente. Métodos As concentrações de fósforo total (PT), ortofosfato (P-PO4), nitrogênio total (NT) e íon amônio (N-NH4) foram determinadas no afluente e nos efluentes do sistema de produção. Os indicadores ambientais foram calculados com base nos valores das cargas de nutrientes e por meio de quantificação da descarga diária de nutrientes pelo método de balanço de massa. Resultados No decorrer de 24 horas, a truticultura exportou em média 0,26 kg PT, 0,11 kg P-PO4, 3,11 kg NT e 0,18 kg N-NH4. A descarga de fósforo e nitrogênio no efluente foi mais elevada durante o período noturno, associada aos horários e frequência de arraçoamento e ao hábito noturno das trutas. O balanço de massa mostra que os setores de juvenis e adultos foram responsáveis pelo maior aporte desses nutrientes, relacionados à maior biomassa de peixes e metabolismo, corroborado pela taxa de conversão alimentar de 1,95:1 e 2,01:1, respectivamente. Conclusão Para reduzir as exportações de fósforo e nitrogênio há necessidade de adequar o manejo alimentar (frequência alimentar de duas a quatro vezes por dia considerando o estágio de desenvolvimento da truta; realizar alimentação em horários próximos ao crepúsculo devido ao hábito noturno da espécie; reduzir o excesso de ração oferecida e usar ração de boa qualidade considerando as exigências nutricionais distintas de cada estágio de desenvolvimento da truta). Além do balanço de massa, a taxa de conversão alimentar também é ferramenta eficiente para detectar a eficiência de utilização da ração. Portanto, propõe-se a sua utilização como indicador ambiental, visando à sustentabilidade ambiental da aquicultura.