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2024-05-27Kumulative Dissertation DOI: 10.18452/28645
Potential of purpose-specific fish feeds for aquaponics and circular multitrophic food production systems
dc.contributor.authorShaw, Christopher
dc.date.accessioned2024-05-27T10:48:00Z
dc.date.available2024-05-27T10:48:00Z
dc.date.issued2024-05-27none
dc.identifier.urihttp://edoc.hu-berlin.de/18452/29349
dc.description.abstractDurch die Nutzung des fischfutterbedingten Nährstoffeintrags für die kombinierte Produktion von Fischen und Pflanzen können Aquaponiksysteme eine nachhaltige Erweiterung von Kreislaufanlagen der Aquakultur (RAS) darstellen. Herkömmliche Aquakulturfutter zielen jedoch auf Fischproduktion mit geringer Umweltbelastung ab und sind somit nicht für die Aquaponik optimiert. Daher weist RAS-Wasser häufig Mängel im Profil gelöster anorganischer Pflanzennährstoffe auf. So war es Ziel dieser Arbeit, die Auswirkungen unterschiedlicher Proteinquellen auf die Nährstoffdynamik in RAS durch Fütterungsversuche mit Afrikanischem Raubwels und Nil-Tilapia zu untersuchen, bei denen Wachstum, gelöste anorganische Nährstoffkonzentrationen im RAS-Wasser und die Ausscheidung von Nährstoffen über den Kot verfolgt wurden. Der Fokus lag auf nachhaltigen alternativen Proteinquellen zu marinem Fischmehl und terrestrischen Pflanzenproteinen: Larvenmehl der Schwarzen Soldatenfliege (BSFM), Welsschlachtabfallmehl (CM), Geflügelschlachtabfallmehl (PM) und Geflügelblutmehl (PBM). Experimentalfutter, die phosphorreiches PM und CM enthielten, förderten erhöhte Ausscheidung von löslichem reaktivem Phosphor, erzeugten die besten gelösten N:P-Verhältnisse im RAS-Wasser verglichen mit einer Hydroponik-Nährlösung und ermöglichten in Kombination mit PBM besseres Wachstum beim Wels als ein vergleichbares kommerzielles Futter. In Futtern basierend auf einer einzigen Proteinquelle führte PM bei Wels und insbesondere bei Tilapia zu ähnlichem Wachstum verglichen mit marinem Fischmehl, wohingegen BSFM und PBM bei beiden Arten Wachstumsleistung beeinträchtigte. Meta-Analysen aller Versuche legen nahe, dass höherer Phosphor-, Kalium- und Magnesiumgehalt im Futter erhöhte Ausscheidung dieser Elemente in gelöster Form bedingt, was sie zu Zielnährstoffen in Aquaponikfuttern macht, während die Optimierung des Protein zu Energie-Verhältnisses im Futter die gelösten N:P- und N:K-Verhältnisse im RAS-Wasser verbessern kann.ger
dc.description.abstractBy using the nutrient input from fish feeds for the combined production of fish and plants, aquaponic systems can be a sustainable extension of recirculating aquaculture systems (RAS). However, conventional aquaculture feeds are optimized for fish production and reduced environmental impact rather than aquaponics. Hence, RAS water is often characterized by deficiencies regarding its dissolved inorganic plant nutrient profile. Therefore, this thesis aimed to explore the effect of purposeful dietary protein choice on nutrient dynamics in RAS through four systematic feeding trials involving African catfish and Nile tilapia in which growth performance, dissolved inorganic nutrient concentrations in RAS water and solid fecal nutrient excretion were tracked. Focus was on sustainable alternative protein sources to marine fish meal and terrestrial plant proteins: black soldier fly larvae meal (BSFM), catfish by-product meal (CM), poultry by-product meal (PM) and poultry blood meal (PBM). Experimental diets including phosphorus-rich PM and CM supported increased excretion of soluble reactive phosphorus, produced the most favorable dissolved N:P ratios in RAS water when compared to a renowned hydroponic nutrient solution, and, combined with PBM, enabled better growth performance in African catfish than a comparable commercial diet. In single protein source diets, PM produced similar growth performance in African catfish and particularly Nile tilapia versus marine fish meal, whereas BSFM and PBM impaired growth performance in both species. Meta-analyses covering all trials suggest that higher dietary phosphorus, potassium and magnesium content leads to their increased excretion in dissolved form, making them target nutrients for aquaponic feed formulation, while the optimization of the dietary protein to energy ratio can further improve dissolved N:P and N:K ratios in RAS water.eng
dc.language.isoengnone
dc.publisherHumboldt-Universität zu Berlin
dc.relation.haspart10.3390/su14074064
dc.relation.haspart10.3390/su142114252
dc.relation.haspart10.3390/su15097374
dc.relation.haspart10.1016/j.aquaculture.2024.740641
dc.rights(CC BY 4.0) Attribution 4.0 Internationalger
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
dc.subjectAquakulturger
dc.subjectKreislaufanlagen der Aquakultur (RAS)ger
dc.subjectAquaponikger
dc.subjectAquakultur Futtermittelger
dc.subjectAquaponik Futtermittelger
dc.subjectFischmehlersatzger
dc.subjecttierische Nebenprodukteger
dc.subjectLarvenmehl der Schwarzen Soldatenfliegeger
dc.subjectPflanzennährstoffeger
dc.subjectNährstoffrecyclingger
dc.subjectStickstoffger
dc.subjectPhosphorger
dc.subjectKaliumger
dc.subjectzirkuläre Bioökonomieger
dc.subjectzirkuläre multitrophische Lebensmittelproduktionssystemeger
dc.subjectAfrikanischer Raubwels (Clarias gariepinus)ger
dc.subjectNil-Tilapia (Oreochromis niloticus)ger
dc.subjectaquacultureeng
dc.subjectrecirculating aquaculture systems (RAS)eng
dc.subjectaquaponicseng
dc.subjectaquaculture feedseng
dc.subjectaquaponic feedeng
dc.subjectfish meal replacementeng
dc.subjectanimal by-productseng
dc.subjectblack soldier fly larvae mealeng
dc.subjectplant nutrientseng
dc.subjectnutrient recyclingeng
dc.subjectnitrogeneng
dc.subjectphosphoruseng
dc.subjectpotassiumeng
dc.subjectcircular bioeconomyeng
dc.subjectcircular multitrophic food production systemseng
dc.subjectAfrican catfish (Clarias gariepinus)eng
dc.subjectNile tilapia (Oreochromis niloticus)eng
dc.subject.ddc630 Landwirtschaft und verwandte Bereichenone
dc.titlePotential of purpose-specific fish feeds for aquaponics and circular multitrophic food production systemsnone
dc.typedoctoralThesis
dc.identifier.urnurn:nbn:de:kobv:11-110-18452/29349-0
dc.identifier.doihttp://dx.doi.org/10.18452/28645
dc.date.accepted2024-02-23
dc.contributor.refereeKloas, Werner
dc.contributor.refereeSegner, Helmut
dc.contributor.refereeBraunbeck, Thomas
local.edoc.pages178none
local.edoc.type-nameKumulative Dissertation
bua.departmentLebenswissenschaftliche Fakultätnone

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