Environmental Characterization and the Contribution of Fish Farming to Nutrient Inputs and Water Quality in the Sanga Guabiroba Micro-Watershed

Authors

DOI:

https://doi.org/10.48075/g5df0316

Keywords:

Aquaculture. Eutrophication. Geoprocessing. Nitrogen. Phosphorus.

Abstract

Fish farming is an economically significant activity in western Paraná, Brazil, but it may contribute to nutrient inputs and the eutrophication of water resources. This study evaluated the morphological, morphometric, and environmental characteristics of the Sanga Guabiroba watershed in Nova Santa Rosa, Paraná, as well as estimated the total nitrogen (TN) and total phosphorus (TP) loads associated with excavated fishponds. The watershed was delineated using a Digital Elevation Model and geoprocessing techniques, supplemented by soil, land-use and land-cover, and municipal aquaculture production data. A total of 31 fishponds were identified, covering 12.11 hectares, with numerical predominance of Class I ponds and the largest total area corresponding to Class III ponds. The watershed exhibited an elongated shape, low drainage density, and predominantly gently undulating terrain. Assuming an average stocking density of 5 kg/m², the estimated nutrient inputs amounted to 24.58 metric tons of TN and 2.99 metric tons of TP over a nine-month production cycle, in addition to 1.02 and 0.19 metric tons, respectively, released during fish harvesting. The N:P ratio of approximately 8:1, close to the Redfield proportion, indicates the absence of severe phosphorus limitation and conditions favorable to cyanobacterial blooms. The results indicate a potential risk of eutrophication, concentrated in large ponds, reinforcing the need for monitoring and improved feed management to reconcile fish farming with water-resource conservation.

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Author Biographies

  • Pedro Rondon Werneck, Western Paraná State University

    Possui graduação em Ciências Biológicas pela Universidade Anhanguera - Uniderp(2001), Mestrado em Recursos Pesqueiros e Engenharia de Pesca pela Universidade Estadual do Oeste do Paraná(2023) e Mestrado em Ciências do Mar e das Zonas Costeiras pela Universidade de Aveiro (2011). Atualmente é Doutorando em Aquicultura no programa de Pós-graduação em Recursos Pesqueiros e Engenharia de Pesca pela Universidade Estadual do Oeste do Paraná - UNIOESTE. Tem experiência na área de Morfologia, com ênfase em Citologia e Biologia Celular. Atuando principalmente nos seguintes temas:Aquicultura, Área Produtiva, Geoprocessamento.

     

  • Jhonatan Dilda, Western Paraná State University

    Graduado em Engenharia de Pesca pela Universidade Estadual do Oeste do Paraná - UNIOESTE 

  • Analice Timoteo de Araujo, Western Paraná State University

    Graduada em Gestão Ambiental pelo Centro Universitário Leonardo da Vinci (2014) e em Engenharia de Pesca e Aquicultura pela Universidade Federal de Rondônia (2021). Mestre em Engenharia de Pesca e Recursos Pesqueiros pela Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE), onde atualmente é doutoranda na mesma área.

  • David Borovicz Carvalho da Silva de Jesus, Western Paraná State University

    Graduado em Engenharia de Aquicultura pelo Instituto Federal do Paraná (IFPR). Mestre em Aquicultura pelo Programa de Pós-Graduação em Recursos Pesqueiros e Engenharia de Pesca da Universidade Estadual do Oeste do Paraná (UNIOESTE), onde atualmente é doutorando na mesma área.

  • Aldi Feiden, Western Paraná State University

    Graduado em Agronomia pela Universidade Estadual de Maringá (1989), com mestrado e doutorado em Ecologia de Ambientes Aquáticos Continentais pela Universidade Estadual de Maringá (2003). Desde 2000 é professor/pesquisador da Universidade Estadual do Oeste do Paraná, lotado no Campus de Toledo. Tem experiência na área de desenvolvimento de tecnologias na área de aquicultura e agricultura familiar, atuando principalmente nos seguintes temas: piscicultura, alimentação e nutrição de peixes e no desenvolvimento de equipamentos para criação e manejo de peixes, estudos sobre as cadeias produtivas agrícolas e agroindustriais e certificação de produtos e processos. Também atua na área de extensão rural e aquícola, com foco na organização da cadeia produtiva do pescado de água doce em viveiros de terra e tanques-rede, no fomento ao cooperativismo e associativismo, processamento e desenvolvimento de tecnologias para agregação de valor ao pescado. É orientador do Programa de Pós-Graduação em Recursos Pesqueiros e Engenharia de Pesca, da Unioeste - Campus de Toledo, e do Programa de Pós-Graduação em Desenvolvimento Rural Sustentável, da Unioeste - Campus de Marechal Cândido Rondon, nos quais atua na área de aquicultura e inovações sócio-tecnológicas, respectivamente. Sua atividade foca a pesquisa, a inovação, a transferência de tecnologias e a formação de recursos humanos altamente qualificados com vistas ao desenvolvimento rural sustentável. Integra o Grupo de Estudos de Manejo na Aquicultura - GEMAq desde 2002, coordenou o curso de graduação em Engenharia de Pesca de 2003 a 2005 e coordenou o Programa de Pós-Graduação em Recursos Pesqueiros e Engenharia de Pesca de 2012 a 2016 e desde agosto de 2018 coordena o Programa IDEIA Paraná Oeste, vinculado à Pró-Reitoria de Extensão da Unioeste.

References

ARAUJO, A. T. D., WERNECK, P., FRANCISCO, H., & FEIDEN, A. (2025). Análises morfométricas e aportes orgânicos da microbacia do rio Baiano, município de Assis Chateaubriand, Brasil. ARACÊ Seven Events, 7(1), 1430-1445.

Brenzan, C. K. M., & Feiden, A. (2022). A piscicultura como atividade propulsora do desenvolvimento da mesorregião oeste do Paraná. Research, Society and Development, 11(14), e22111435877-e22111435877.

Coldebella, A., Godoy, A. C., Gentelini, A. L., Piana, P. A., Coldebella, P. F., Boscolo, W. R., & Feiden, A. (2020). Nitrogen and phosphorus dynamics in Nile tilapia farming in excavated rearing ponds. Research, Society and Development, 9(11), e1319119699-e1319119699.

da Silva Morsoleto, F. M., Japeniski, N. P., Werneck, P. R., da Silva Lira, K. C., Francisco, H. R., Bittencourt, F., ... & Feiden, A. (2022). Análise da microbacia hidrográfica do rio Arroio Fundo como possível aplicação em viveiros escavados para a piscicultura. Research, Society and Development, 11(6), e60029191-e60029191.

da Silva Morsoleto, F. M., Werneck, P. R., Macedo, H. R., SILVA, A., & Feiden, A. (2024). Caracterização geomorfológica, localização e quantificação dos viveiros escavados para piscicultura na microbacia hidrográfica do Rio Toledo, oeste do Paraná. Caderno Pedagógico, 21(4), e3539-e3539.

Dornellas, P. D. C., Xavier, R. A., Silva, R. M. D., & Seabra, V. D. S. (2020). Análise morfométrica da bacia do alto rio paraíba, região semiárida do estado da Paraíba. Revista Brasileira de Geomorfologia, 21, 1757.

EMBRAPA - Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. 2021.Solos tropicais. Embrapa. Disponível em: https://www.embrapa.br/agencia-deinformacaotecnologica/tematicas/solos-tropicais/sibcs/chavedosibcs/latossolos/latossolos-vermelhos. Acesso em 02 de abril 2024.

FAO. The State of World Fisheries and Aquaculture 2024: Blue Transformation in Action. Roma: FAO, 2024.DOI: 10.4060/cd0683en.

Francisco, H. R., Fabrício Corrêia, A., & Feiden, A. (2019). Classification of areas suitable for fish farming using geotechnology and multi-criteria analysis. ISPRS International Journal of Geo-Information, 8(9), 394.

Francisco, H. R., Coldebella, A., Corrêia, A. F., & Feiden, A. (2020). Análise espacial de eventos pontuais para estimar o potencial produtivo da tilápia do Nilo (Oreochromis niloticus). Research, Society and Development, 9(9), e855998038-e855998038.

Faria, A. P. (2005). Classificação de montanhas pela altura. Revista Brasileira de Geomorfologia, 6(2).

Georgin, J., Oliveira, G. A., & da Rosa, A. L. D. (2015). Estudo comparativo de índices morfométricos relacionado com cheias nas bacias hidrográficas do alto Jacuí e Vacacaí-Vacacaí Mirim–RS. Revista Eletrônica em Gestão, Educação e Tecnologia Ambiental, 1357-1364.

Henry-Silva, G. G., & Camargo, A. F. M. (2008). Impacto das atividades de aqüicultura e sistemas de tratamento de efluentes com macrófitas aquáticas í relato de caso. Boletim do Instituto de Pesca, 34(1), 163-173.

IBGE, Produção da Pecuária Municipal 2024; Rio de Janeiro: IBGE, 2025. Dados estatísticos disponíveis em: SIDRA/IBGE. Acesso em 7 ago. 2026.

Kapetsky, J. M., Hill, J. M., & Worthy, L. D. (1988). A geographical information system for catfish farming development. Aquaculture, 68(4), 311-320.

Klein, W. L., Macedo, H. R., da Silva, E. A. P., Miranda, E. B., Zavaski, A. G., de Souza, P. L., ... & Feiden, A. (2023). Características ambientais da microbacia hidrográfica do rio São Luiz para subsidiar o planejamento sustentável da piscicultura. Cuadernos de Educación y Desarrollo, 15(10), 10139-10158.

Köppen, W., & Geiger, R. (1928). Klimate der erde. gotha: Verlag justus perthes. Wall-map 150cmx200cm, 91-102.

LIMA, Gabriella. (2018). Uso e ocupação do solo e Impactos ambientais na Zona de Proteção Ambiental 3 em Natal/RN, Brasil. Trabalho de Conclusão de Curso. Universidade Federal do Rio Grande do Norte.

Lira, K. C. S., Francisco, H. R., & Feiden, A. (2019). Análise morfométrica da microbacia do Rio Marreco: subsídios para cálculos do impacto ambiental causado pela piscicultura. In Evento Científico do International Fish Congress. Foz do Iguaçu. Paraná. Brasil.

LUIZ JÚNIOR, Olavo José et al. (2024). Estimativa de porte de Nitrogênio e Fósforo na microbactéria hidrográfica do rio Açu utilizando ferramentas de geoprocessamento. Caderno Pedagógico, [S. l.], v. 3, pág. e3138. DOI: 10.54033/cadpedv21n3-061. Disponível em: https://ojs.studiespublicacoes.com.br/ojs/index.php/cadped/article/view/3138.

Macedo, H. R., da Silva Morsoleto, F. M., Werneck, P. R., Batista, D. C., de Carvalho, A. G. D., Yunes, R. V. F., ... & Feiden, A. (2023). Caracterização morfológica, uso e cobertura do solo da microbacia hidrográfica do Córrego Chororó, no estado do Paraná, Brasil. Cuadernos de Educación y Desarrollo, 15(10), 10268-10286.

Macedo, C. F., & SIPAÚBA-TAVARES, L. H. (2010). Eutrofização e qualidade da água na piscicultura: consequências e recomendações. Boletim do instituto de Pesca, 36(2), 149-163.

Morsoleto, F. S., da Silva Lira, K. C., da Silva, J. F. M., Francisco, H. R., Bittencourt, F., & Feiden, A. (2022). Geographic information system as a tool for assessing ponds and the potential for environmental impact caused by fish farming. Boletim do Instituto de Pesca, 48.

MORSOLETO, F. M. D. S., Macedo, H. R., Monteiro, I. B., Neves, M. M., da Silva, K. N., de Oliveira, R. G., ... & FEIDEN, A. (2023). Caracterização da morfometria da microbacia hidrográfica do rio Cavernoso: subsídios para o planejamento sustentável da piscicultura. Caderno Pedagógico, 20(3), 1280-1295.

Nath, S. S., Bolte, J. P., Ross, L. G., & Aguilar-Manjarrez, J. (2000). Applications of geographical information systems (GIS) for spatial decision support in aquaculture. Aquacultural Engineering, 23(1-3), 233-278.

Novo, Y. C. C., Farias, A. R., Fonseca, M. F., & Magalhães, L. A. (2022). Mapeamento de unidades de produção aquícola no estado do Paraná por meio de processamento e interpretação de imagens de satélite Sentinel. RAEGA-O Espaço Geográfico em Análise, 54, 102-128.

Nunes, P., Moraes, M. D., & Rossoni, R. (2020). Eficiência da agricultura familiar nos municípios paranaenses. Revista Economia Ensaios, 34(2), 133-157.

PARANÁ. Secretaria de Agricultura e Abastecimento (SEAB). (2023). Perfil da Agropecuária – Município de Toledo. Curitiba: SEAB. Disponível em: perfil_agropecuaria_toledo_2023.pdf.

PARANÁ. Instituto Água e Terra (IAT). Portaria nº 311, de 29 de setembro de 2023. (2023). Declara Situação de Restrição de Uso da Água em Unidades de Gerenciamento de Recursos Hídricos (UGRHI) do Estado do Paraná. Diário Oficial do Estado do Paraná, Curitiba, PR, n. 11242, 29 set. 2023. Seção 1, p. 14-15.

QGIS, Development Team. (2021). QGIS Geographic Information System. Open-Source Geospatial Foundation Project.

Redfield, A. C. (1958). The biological control of chemical factors in the environment. American scientist, 46(3), 230A-221.

Rios, B., Garcia, A. V. S., de Oliveira, L. C. C., Macedo, H. R., Werneck, P.R., Francisco, H. R., Feiden, A. (2024). Investigação geotecnológica para otimizar a piscicultura em uma microbacia hidrográfica neotropical. Observatório de la economía latinoamericana, v. 22, n. 4, p. e4221-e4221.

Romero, V., Formiga, K. T. M., & Marcuzzo, F. F. N. (2017). Estudo hidromorfológico de bacia hidrográfica urbana em Goiânia/GO. Ciência e Natura, 39(2), 320-340.

Ross, L. G., QM, E. M., & Beveridge, M. C. M. (1993). The application of geographical information systems to site selection for coastal aquaculture: an example based on salmonid cage culture. Aquaculture, 112(2-3), 165-178.

Santos, A. M. D., Targa, M. D. S., Batista, G. T., & Dias, N. W. (2012). Análise morfométrica das sub-bacias hidrográficas Perdizes e Fojo no município de Campos do Jordão, SP, Brasil. Revista Ambiente & Água, 7(3), 195-211.

Silva, B. A., Ummus, M. E., Hayakawa, E. H., Bennert, A., Adami, M., Trombini, C. B., ... & Brito, A. G. (2024). Mapping aquaculture in inland continental areas of Brazil using machine learning on the Google Earth Engine. Remote Sensing Applications: Society and Environment, 36, 101391.

Servidoni, L. E., Ayer, J. E. B., Estella, P. V. M., de Oliveira, G. H., & Mincato, R. L. (2021). Atributos morfométricos e hidrológicos da bacia hidrográfica do Alto Sapucaí, Minas Gerais. Revista do Departamento de Geografia, 41, e169817-e169817.

USGS, United States Geological Survey, Earth Explorer, 2021.

Vale, J. R. B., da Costa, L. S., & da Silva Pimentel, M. A. (2021). Análise da morfometria e do uso e cobertura da terra da bacia hidrográfica do rio Mocajuba, zona costeira Amazônica. Geosul, 36(78), 537-557.

Werneck, P. R., Macedo, H. R., da Silva Morsoleto, F. M., da Silva Lira, K. C., & Feiden, A. (2023). Uso do georreferenciamento como ferramenta de planejamento sustentável da produção aquícola em pequenos municípios: estudo de caso para Ouro Verde do Oeste/PR. Research, Society and Development, 12(3), e17012338683-e17012338683.

Werneck, P. R., da Silva Morsoleto, F. M., Macedo, H. R., da Silva, A. F. C., da Silva Lira, K. C., & Feiden, A. (2023). Caracterização da microbacia do Rio Branco e análise das unidades de produção piscícolas, através do uso de geotecnologias. Observatório de la Economía Latinoamericana, 21(5), 21.

Werneck, P. R., da Silva Morsoleto, F. M., Macedo, H. R., da Silva, A. F. C., da Silva Lira, K. C., & Feiden, A. (2023). Caracterização da microbacia do Rio Branco e análise das unidades de produção piscícolas, através do uso de geotecnologias. Observatório de la Economía Latinoamericana, 21(5), 21.

Werneck, P. R.; Araujo, A. T. de; Jesus, D. B. C. da S. de; Freitas, K. S.; Costa, L. C. da; Feiden, A. (2025). Aplicação integrada de geotecnologias para avaliar os aportes de Nitrogênio e Fósforo provenientes da piscicultura em viveiros escavados na microbacia hidrográfica do Rio São Cristóvão, Paraná: contribuições para o uso sustentável dos recursos hídricos. Caderno Pedagógico, [S. l.], v. 22, n. 10, p. e19220[A4.1][A.

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Published

02/11/2026

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Vol. 1 No. 1 (2026): Revista Interdisciplinar de Desenvolvimento Sustentável (RIDES)

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Copyright (c) 2026 Pedro Rondon Werneck, Jhonatan Dilda, Analice Timoteo de Araujo, David Borovicz Carvalho da Silva de Jesus, Aldi Feiden (Autor)

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WERNECK, Pedro Rondon; DILDA, Jhonatan; ARAUJO, Analice Timoteo de; JESUS, David Borovicz Carvalho da Silva de; FEIDEN, Aldi. Environmental Characterization and the Contribution of Fish Farming to Nutrient Inputs and Water Quality in the Sanga Guabiroba Micro-Watershed. Revista Interdisciplinar de Desenvolvimento Sustentável, [S. l.], v. 1, n. 1, 2026. DOI: 10.48075/g5df0316. Disponível em: https://saber.unioeste.br/index.php/rides/article/view/38321. Acesso em: 15 nov. 2026.

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