GIS modeling of potentially suitable sites for aquaculture development in the Lake Tana basin, Northwest Ethiopia

• DOI: 10.1186/s40066-018-0222-0
• Publication Date: 2018-10-05T12:11:36Z
• Authors: Workiyie Worie As...; Wubneh Belete Abebe
• Keywords: Lake Tana basin; Artificial intelligence; Economics; Aquaculture; Management, Monitoring, Policy and Law; Aquatic Science; Operations research; Pairwise comparison; 01 natural sciences; Environmental science; Agricultural and Biological Sciences; Engineering; Land evaluation; TX341-641; 14. Life underwater; Environmental resource management; Biology; Economic growth; 0105 earth and related environmental sciences; 2. Zero hunger; Ecology; Analytic hierarchy process; Geography; S; Nutrition. Foods and food supply; Life Sciences; Land Suitability; Paleontology; Agriculture; Land-Use Suitability Assessment Using GIS; Geology; FOS: Earth and related environmental sciences; 15. Life on land; GIS; Computer science; Length-Weight Relationships of Fish Species; Structural basin; Water resource management; 6. Clean water; Fish; Fishery; APH; FOS: Biological sciences; Environmental Science; Physical Sciences; Ethiopia; Ecological Dynamics of African Great Lakes; Socioeconomic development

Small-scale pond aquaculture has been practiced in various parts of the Lake Tana basin. However, its establishment and expansion have been carried out regardless of the suitability of the locations in terms of land, water, socioeconomic and other inputs available to the aquaculture development. In recent years, there is also an increased demand for aquaculture product, and the government and other private institutions have given much attention to the sector. In response to this need, it is necessary to evaluate the potential sites for aquaculture suitability based on biophysical and socioeconomic indicators. Consequently, GIS-based site suitability analysis was conducted at the basin level to identify and delineate areas, which are suitable for inland pond aquaculture, mainly for Nile Tilapia (Oreochromis niloticus). About 21 criteria, which are sub-grouped into socioeconomic, farm inputs and land use types, water availability, water and soil quality, and urban markets, were considered for aquaculture suitable site-selection analyses. They are converted into various thematic layers. The layers, then combined to develop their respective sub-model suitability maps, which in turn grouped to produce the final overall suitability maps using the weighted linear combination. The relative weights were generated through pairwise comparison by the analytical hierarchy process. The analysis indicates that the prevailing situation in the basin supports promising opportunity for the establishment and development of aquaculture. The GIS evaluation predicts that out of the total land identified for aquaculture site, 32,678.9 ha (2.7%) is highly suitable, whereas 1,166,594.5 ha (97.2%) is moderately suitable for small-scale pond aquaculture system. Similarly, the considerable part of the basin was moderately suitable with a total area of 1,183,253.0 ha (98.6%) and more than 1% (16,768.2 ha) was highly suitable for commercial aquaculture farming. The land area delineated for the marginally suitable category was negligible in both cases. Therefore, the result confirms that the Lake Tana basin has sizeable potential room for aquaculture development at small-scale and commercial production levels.<br/>تمارس تربية الأحياء المائية على نطاق صغير في أجزاء مختلفة من حوض بحيرة تانا. ومع ذلك، تم تأسيسها وتوسيعها بغض النظر عن مدى ملاءمة المواقع من حيث الأراضي والمياه والمدخلات الاجتماعية والاقتصادية وغيرها من المدخلات المتاحة لتنمية تربية الأحياء المائية. في السنوات الأخيرة، هناك أيضًا طلب متزايد على منتجات تربية الأحياء المائية، وقد أولت الحكومة والمؤسسات الخاصة الأخرى اهتمامًا كبيرًا لهذا القطاع. واستجابة لهذه الحاجة، من الضروري تقييم المواقع المحتملة لملاءمة تربية الأحياء المائية بناءً على المؤشرات الفيزيائية الحيوية والاجتماعية والاقتصادية. وبالتالي، تم إجراء تحليل ملاءمة الموقع القائم على نظم المعلومات الجغرافية على مستوى الحوض لتحديد وترسيم المناطق المناسبة لتربية الأحياء المائية في الأحواض الداخلية، وخاصة البلطي النيلي (Oreochromis niloticus). تم النظر في حوالي 21 معيارًا، تم تجميعها في مجموعات فرعية في المستلزمات الاجتماعية والاقتصادية، والمدخلات الزراعية وأنواع استخدام الأراضي، وتوافر المياه، ونوعية المياه والتربة، والأسواق الحضرية، لتحليلات اختيار المواقع المناسبة لتربية الأحياء المائية. يتم تحويلها إلى طبقات مواضيعية مختلفة. ثم تم دمج الطبقات لتطوير خرائط ملاءمة النماذج الفرعية الخاصة بها، والتي بدورها تم تجميعها لإنتاج خرائط الملاءمة الإجمالية النهائية باستخدام التركيبة الخطية المرجحة. تم إنشاء الأوزان النسبية من خلال المقارنة الزوجية من خلال عملية التسلسل الهرمي التحليلي. يشير التحليل إلى أن الوضع السائد في الحوض يدعم الفرصة الواعدة لإنشاء وتنمية تربية الأحياء المائية. يتوقع تقييم نظم المعلومات الجغرافية أنه من بين إجمالي الأراضي المحددة لموقع الاستزراع المائي، فإن 32,678.9 هكتار (2.7 ٪) مناسبة للغاية، في حين أن 1,166,594.5 هكتار (97.2 ٪) مناسبة بشكل معتدل لنظام الاستزراع المائي في الأحواض الصغيرة. وبالمثل، كان الجزء الكبير من الحوض مناسبًا بشكل معتدل بمساحة إجمالية قدرها 1،183،253.0 هكتار (98.6 ٪) وأكثر من 1 ٪ (16،768.2 هكتار) كان مناسبًا للغاية لتربية الأحياء المائية التجارية. كانت مساحة الأرض المحددة للفئة المناسبة هامشيًا ضئيلة في كلتا الحالتين. لذلك، تؤكد النتيجة أن حوض بحيرة تانا لديه مساحة كبيرة محتملة لتنمية تربية الأحياء المائية على مستويات الإنتاج الصغيرة والتجارية.<br/>La acuicultura en estanques a pequeña escala se ha practicado en varias partes de la cuenca del lago Tana. Sin embargo, su establecimiento y expansión se han llevado a cabo independientemente de la idoneidad de las ubicaciones en términos de tierra, agua, insumos socioeconómicos y otros disponibles para el desarrollo de la acuicultura. En los últimos años, también hay una mayor demanda de productos de la acuicultura, y el gobierno y otras instituciones privadas han prestado mucha atención al sector. En respuesta a esta necesidad, es necesario evaluar los sitios potenciales para la idoneidad de la acuicultura en función de indicadores biofísicos y socioeconómicos. En consecuencia, se realizó un análisis de idoneidad del sitio basado en SIG a nivel de cuenca para identificar y delinear áreas adecuadas para la acuicultura de estanques continentales, principalmente para la tilapia del Nilo (Oreochromis niloticus). Se consideraron alrededor de 21 criterios, que se subagrupan en socioeconómicos, insumos agrícolas y tipos de uso de la tierra, disponibilidad de agua, calidad del agua y el suelo, y mercados urbanos, para los análisis de selección de sitios adecuados para la acuicultura. Se convierten en varias capas temáticas. Las capas, luego se combinaron para desarrollar sus respectivos mapas de idoneidad del submodelo, que a su vez se agruparon para producir los mapas de idoneidad general finales utilizando la combinación lineal ponderada. Los pesos relativos se generaron a través de la comparación por pares mediante el proceso de jerarquía analítica. El análisis indica que la situación imperante en la cuenca respalda una oportunidad prometedora para el establecimiento y desarrollo de la acuicultura. La evaluación SIG predice que del total de tierras identificadas para el sitio de acuicultura, 32,678.9 ha (2.7%) son altamente adecuadas, mientras que 1,166,594.5 ha (97.2%) son moderadamente adecuadas para el sistema de acuicultura de estanque a pequeña escala. Del mismo modo, la parte considerable de la cuenca fue moderadamente adecuada con una superficie total de 1.183.253,0 ha (98,6%) y más del 1% (16.768,2 ha) fue muy adecuada para la acuicultura comercial. El área de tierra delineada para la categoría marginalmente adecuada fue insignificante en ambos casos. Por lo tanto, el resultado confirma que la cuenca del lago Tana tiene un espacio potencial considerable para el desarrollo de la acuicultura a niveles de producción a pequeña escala y comercial.<br/>L'aquaculture en étang à petite échelle a été pratiquée dans diverses parties du bassin du lac Tana. Cependant, sa mise en place et son expansion ont été réalisées indépendamment de la pertinence des sites en termes de terres, d'eau, d'intrants socio-économiques et autres disponibles pour le développement de l'aquaculture. Ces dernières années, la demande de produits aquacoles a également augmenté, et le gouvernement et d'autres institutions privées ont accordé beaucoup d'attention au secteur. En réponse à ce besoin, il est nécessaire d'évaluer les sites potentiels pour l'adéquation de l'aquaculture sur la base d'indicateurs biophysiques et socio-économiques. Par conséquent, une analyse de l'adéquation du site basée sur le SIG a été menée au niveau du bassin pour identifier et délimiter les zones qui conviennent à l'aquaculture dans les étangs intérieurs, principalement pour le tilapia du Nil (Oreochromis niloticus). Environ 21 critères, qui sont regroupés en sous-groupes socio-économiques, intrants agricoles et types d'utilisation des terres, disponibilité de l'eau, qualité de l'eau et des sols et marchés urbains, ont été pris en compte pour les analyses de sélection de sites adaptées à l'aquaculture. Ils sont convertis en différentes couches thématiques. Les couches se sont ensuite combinées pour développer leurs cartes d'adéquation de sous-modèle respectives, qui à leur tour se sont regroupées pour produire les cartes d'adéquation globales finales à l'aide de la combinaison linéaire pondérée. Les pondérations relatives ont été générées par comparaison par paires par le processus de hiérarchie analytique. L'analyse indique que la situation qui prévaut dans le bassin offre des opportunités prometteuses pour l'établissement et le développement de l'aquaculture. L'évaluation du SIG prédit que sur l'ensemble des terres identifiées pour le site aquacole, 32 678,9 ha (2,7 %) conviennent parfaitement, tandis que 1 166 594,5 ha (97,2 %) conviennent modérément au système d'aquaculture en étang à petite échelle. De même, la partie considérable du bassin était modérément adaptée avec une superficie totale de 1 183 253,0 ha (98,6 %) et plus de 1 % (16 768,2 ha) était très adaptée à l'aquaculture commerciale. La superficie délimitée pour la catégorie marginalement appropriée était négligeable dans les deux cas. Par conséquent, le résultat confirme que le bassin du lac Tana dispose d'une marge de manœuvre importante pour le développement de l'aquaculture à petite échelle et au niveau de la production commerciale.<br/>